電源適配器基本拓撲

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電源適配器基本拓撲

線性調整器和Buck、 Boost及反相開關型調整器

電源適配器廠家東莞玖琪將介紹幾種著名的電源適配器拓撲電路，這些電源適配器拓撲一般用于線性和開關型電源適配器的設計。每種拓撲既有共同的特性，也有獨特的特性，有經驗的電源適配器設計者能夠很好地選擇合適的拓撲以滿足應用場合。而對于電源適配器初學者，如何為電源適配器選擇合適的拓撲就顯得非常困難了。掌握拓撲的基本特性非常有必要，這有助于15W電源適配器工程師選擇合適的拓撲，避免因為拓撲選擇不當而浪費時間。
一些拓撲適用于離線式（電網供電的）AC／DC變換器，其中有些適合小功率電源適配器輸出（<200W），有些適合大功率電源適配器輸出；有些適合較高的電源適配器AC輸入電壓（≥220VAC），而有些適合較低的AC輸入電壓的場合；有些在較高的DC輸出電壓（>200V）場合有較大的優勢，而有些在較低的DC輸出電壓場合有較大的優勢。對于多輸出電壓等級的應用場合，使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好折中是選擇拓撲要考慮的因素。同時，輸入／輸出紋波和噪聲要求也是選擇拓撲要考慮的重要因素。某些拓撲因其本身固有的局限性，需要輔助電路或更復雜的電路，使得在某些應用場合它的特性變得非常難以分析。
因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同基本拓撲的優缺點是非常重要的。錯誤的選擇會導致電源適配器的性能變差，甚至浪費設計時間和成本。因此，有必要充分地了解不同拓撲的基本特性參數。
電源適配器廠家東莞玖琪將介紹幾種構成線性12w電源適配器和開關電源適配器的基本拓撲，這些拓撲包括

·線性調整器
·Buck調整器
·Boot調整器
·反相開關型調整器（反激式或Buck-Boot調整器）
介紹每種拓撲的基本工作原理、典型波形和優缺點，不同輸出功率、不同輸入電壓下晶體管的峰值電流和電壓應力，輸入電流與輸出功率和輸入電壓之間的關系，效率及DC和AC開關損耗，以及一些典型的應用。

5伏電源適配器線性調整器——耗能型調整器

線性電源適配器基本工作原理
為了說明較復雜的開關調整器的主要優勢，先來分析線性調整器（或稱串聯型調整器）有哪些優缺點，有哪些特性不如開關調整器。
線性調整器的基本電路如圖1。1（a）所示，晶體管Q1（工作于線性狀態，或非開關狀態）構成一個連接直流源V和輸出端V的可調電氣電阻，直流源V由60Hz隔離變壓器，整流橋和儲能電容C構成的電路產生，輸出端V用于連接外部負載。

在圖1。1（a）中，R1和R2組成的分壓網絡對輸出電壓采樣，采樣電壓輸入到誤差放大器同參考電壓進行比較，誤差放大器輸出電壓經驅動電路驅動串聯的功率晶體管。調整原理如下：直流輸出電壓由于輸入電壓升高或輸出負載電流減小而升高時，串接晶體管（設為NPN型）基極電壓下降，其等效電阻阻值加大，使輸出電壓降低，從而保持采樣電壓等于參考電壓。這種負反饋控制在輸出電壓由于輸入電壓下降或負載電流增加而下降時也同樣起作用。此時，誤差放大器輸出會使串接晶體管基極電壓上升，集射極電阻減小，直流輸出電壓升高，使輸出電壓V恒定。
實質上，輸入電壓的任何變化（不管是由于交流輸入網壓的紋波，還是由于輸入電壓規定范圍內的穩態波動，或是由于負載瞬變造成的輸入電壓瞬態變化）都會被串聯晶體管等效電阻所調整，使輸出電壓保持不變，其恒定程度與反饋放大器的開環增益相關。
電源適配器基本拓撲

圖（a）線性調整器。Q1連接直流源和輸出端負載，起可調電阻作用；只要輸入電壓足夠大于輸出電壓，負反饋環通過誤差運放改變Q1等效阻值以保持輸出電壓V的穩定。
（b）線性調整器需要的最小輸入一輸出電壓差。若串聯NPN型晶體管，則應保證交流輸入電壓V最低時對應的C端直流電壓的紋波谷值與輸出電壓V之間有2。5V的壓差。
開關調整器有變壓器和快速的開關動作，可能產生大量的RF干狀。而在線性調整器中，反饋回路完全是直流耦合。由于整個回路沒有開關動作，所以回路各點的直流電壓都可預測和計算。線性調整器具有較低的RF干擾，在某些應用場合具有較大的優勢。因此，在現代電源適配器應用領域，即使線性調整器的效率非常低，但它仍占有一席之地。而且，功率損耗主要由Q1的直流電流和電壓產生，損耗和總效率很容易計算。
筆記本電腦充電器電路中沒有變壓器并且不存在引起RF噪聲的瞬態尖峰電壓或電流。由于晶體管不工作在開關狀態，所以不存在晶體管的下降電流和上升電壓瞬時重疊造成的交流開關損耗。

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