電話機の充電器は、出力電圧が一定で入力電圧が可変です。

私の基本的な理解は、出力が一定ではない比率であるため、トランスは一次巻線と二次巻線の比率によって電圧を下げることができるということです。

したがって、私の質問は、リンゴ電話充電器（フライバックスイッチモード電源）のような充電器は、100v-240v〜50 / 60Hzの入力をどのようにして一定の5v出力を作成できるのでしょうか？

上記は、Apple Phone充電器の想定回路図です。

この一定の出力電圧はフライバックトランスの影響ですか？（私は、DCからACへの電源供給の経験がほとんどありません。）

最新のAC-DC電源は、3つのステップで電圧変換を行います。大まかに言うと、プロセスは次のとおりです。

まず、ACをDCに整流するため、100 V ACは約140 V DCになり、240 V ACは約340 V DCになります。これは最初のステップです。これは、コンバーターの第2ステージが処理する電圧の範囲です。そして、この電圧には100-120 Hzで恐ろしいリップルがあります。

2番目の段階は、高電圧DCを100 kHzなどの高周波パルスに変調する「チョッパー」です。絶縁トランスの一次巻線を搭載した一対の強力なMOSFETを駆動するコントローラICがあります。お気付きのとおり、トランスの巻線比は固定されているため、出力パルスの振幅は入力DCに比例して変化します（140〜340V、50/60 Hzの主整流によるリップルはカウントされません）。

ただし、チョッパーはこれらの異なる幅のパルスも作成します。これはPWM-パルス幅変調と呼ばれます。したがって、トランスの出力は、「ハーフウェイ」ダイオード整流器によって整流され、大きな出力コンデンサで平滑化されると、平均して振幅が変化する可能性があります。狭いパルスでは平均振幅が小さくなります。これは、AC-DCコンバーターの第3段階です。

そのため、トランスの巻線比は固定ですが、PWMは整流器の出力をかなりの範囲で変更できるため、固定のトランス比と電圧リップルを含む広大な入力電圧範囲に対応できます。

最終的な制御と電圧の安定化は、線形オプトアイソレータを使用した負帰還メカニズムを介して行われます。整流電圧が高くなりすぎると、フィードバックによりコントローラーICがより狭いパルスを生成するようになるため、電圧が低下し、逆も同様です。このフィードバックメカニズムは、電圧だけでなく、PSU負荷に供給される全体的な電力も制御します。

トランスフォーマーが非対称波形をどのように許容するかについて、いくつかの細かい詳細があり、舞台裏でいくつかの細かいエンジニアリングのトリックがありますが、基本的にはそれだけです。

一定の出力電圧の原因となる1つの「コンポーネント」を特定したい場合、それは「フィードバック」です。

フライバックトランスを含むフォワードパスは、制御可能な量の電力を出力にプッシュします。出力の電圧が測定され、フィードバックは電圧を一定に保つために、少しずつ電力量を要求します。

順方向パスは、入力範囲内の任意の電圧から実行できるように設計されています。これは、設計には少し注意が必要ですが、かなり簡単です。

フライバックコンバーターが機能する方法は、出力電圧が、要求された電力を供給するために必要な電圧に調整されることです。入力と出力の電圧比を一致させるために、大きな比率でステップアップまたはステップダウンすることができます。

電話の充電器は、電圧の調整に加えていくつかのことを行う必要があります。ACをDCに変換し、電圧を大幅に下げ、入力と出力を実質的に分離する必要があります。

規制にのみ関心があるので、代わりにDC-DC「車内」充電器を考えてみましょう。これは、通常最大28Vの広い電圧範囲でDCを受け入れ、5Vに変換します。

充電器はおそらく高速スイッチングトランジスタとダイオードを使用して入力電圧とグランドをすばやく切り替え、その後LCフィルターを使用してスイッチングをスムーズにし、平均電圧を出力します。結果の伝達関数はVout = D * Vinです。ここで、DはPWMデューティサイクルです。妥当な入力電圧の場合、5Vを生成する「D」値があります。

最も単純な形式では、DはVoutと基準電圧を比較する制御「エラーアンプ」によって設定されます。

より洗練されたバージョンでは、Vinの影響をキャンセルするためにPWM回路が変更されています。この2つの例は、「フィードフォワード」と「電流モード」です。電流モードでは、インダクタの電流が値に達するとPWMパルスが終了します。入力電圧が高い場合、値はすぐに到達しますが、出力は比較的影響を受けません。

このDC-DC設計がトランスを含むように「アップグレード」されると、トランス使用に最適化された磁気部品（フェライト）とインダクタインダクタ用の部品（鉄粉）を使用できます。

フライバックコンバータの「トランス」は、技術的にはトランスではなく、2つの結合インダクタです。トランスとは異なり、エアギャップに磁気エネルギーを保存します。エネルギーストアは、スキャン中にスイッチ（トランジスタ）を介して充電され、フライバック中にダイオードを介して放電されます。ソースと負荷が同時に接続されることはないため、巻数の比率は適用されません。

代わりに、すべてのインダクタの平均電圧はゼロでなければならないため、デューティサイクル、つまりオン/オフ比が重要です。この比率は簡単に変更できます。通常、出力電圧はフィードバック付きのレギュレーターによって、負荷変動に対してアクティブに安定化されます。

フライバックコンバーターは、CRTディスプレイの高電圧を生成し、水平偏向の高速フライバック（またはリトレース）を利用するため、その名前が付けられています。

編集：巻数比も重要ですが、それほど重要ではありません。