電源適配器的優(yōu)點及缺點

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電源適配器的優(yōu)點及缺點

開關電源適配器的主要優(yōu)點：體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源適配器的20%～30%）、效率高（一般為60%～70%，而線性電源適配器只有30%～40%）、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化。
開關電源適配器的主要缺點：由于逆變電路中會產生高頻電壓，對周圍設備有一定的干擾，需要良好的屏蔽及接地措施。
交流電經過整流可以得到直流電。但是，由于交流電壓及負載電流的變化，整流后得到的直流電壓通常會造成20%到40%的電壓變化。為了得到穩(wěn)定的直流電壓，必須采用穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)穩(wěn)壓。按照實現(xiàn)方法的不同，穩(wěn)壓電源適配器可分為3種：線性穩(wěn)壓電源適配器、相控穩(wěn)壓電源適配器和桌面式電源適配器。其中開關電源適配器代表低碳環(huán)保和先進電源適配器的發(fā)展趨勢。
常用的低壓直流開關電源適配器將220V交流電經過EMI濾波器后直接整流成300V左右的直流電，通過電路控制開關管進行高速的導通與截止再轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，從而產生所需要的一組或多組電壓，而后再整流成所需要電壓的直流電。轉化為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多，所以主變壓器可以做得很小，且使用磁芯，它工作時也不是很熱。另外，在高頻下，儲存能量及濾波電容和電感要比50Hz下小很多，成本很低。如果不將50Hz變?yōu)楦哳l開關電源適配器就沒有意義。開關變壓器也不神秘，就是一個普通的磁芯變壓器。這就是開關電源適配器。
開關電源適配器是通過電子技術實現(xiàn)的，主要環(huán)節(jié)：整流成直流電——逆變成所需電壓的交流電（主要來調整電壓）——整流成直流電壓輸出。

由于開關電源適配器的結構中沒有笨重的變壓器和散熱片，因而體積非常小。同時，開關電源適配器內部都是電子元器件，效率高、發(fā)熱小。雖然具有電磁干擾大等缺點，但現(xiàn)在開關電源適配器抗電磁干擾濾波器和屏蔽技術已經非常到位。
開關電源適配器大體可以分為隔離和非隔離兩種，隔離型的必定有開關變壓器，而非隔離的未必一定有。
簡單地說，開關電源適配器的工作原理如下。
（1）交流電源適配器輸入經整流濾波成直流電；
（2）通過高頻PWM（脈沖寬度調制）或脈沖頻率調制（PFM）控制開關管，將直流電加到開關變壓器一次側；
（3）開關變壓器二次側感應出高頻電壓，經整流濾波供給負載；
（4）輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達到穩(wěn)定輸出的目的。
交流電源適配器輸入時一般要經過電感、電容、濾波器一類的元器件，過濾掉電網上的干擾，同時也過濾掉電源適配器對電網的干擾；在功率相同時，開關頻率越高，開關變壓器的體積就越小，但對開關管的要求就越高；開關變壓器的二次側可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭，以得到需要的輸出；一般還應該增加一些保護電路，如空載、短路等保護，否則可能會燒毀開關電源適配器。
以上說的就是開關電源適配器的大致工作原理。
其實現(xiàn)在已經有了集成度非常高的專用芯片，可以使外圍電路非常簡單，甚至做到免調試。
例如TOP系列的開關電源適配器芯片（或稱模塊），只要配合一些阻容元件和一個開關變壓器，就可以做成一個基本的開關電源適配器。
普通半橋開關電源適配器的主要工作原理就是上橋和下橋的開關管（頻率高時開關管為VMOS）輪流導通，首先電流通過上橋開關管流入，利用電感線圈的存儲功能，將電能集聚在線圈中，最后關閉上橋開關管，打開下橋的開關管，電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關閉下橋開關管，再打開上橋讓電流進入，就這樣重復進行。因為要輪流開關兩開關管，所以稱為開關電源適配器。
而線性電源適配器就不一樣了，由于沒有開關介入，使得上下管一直在放電，如果有多的，就會漏出來。這就是我們經常看到的某些線性電源適配器的調整管發(fā)熱量很大，用不完的電能全部轉換成了熱能。從這個角度來看，線性電源適配器的轉換效率就非常低了，而且熱量高時，元器件的壽命勢必要下降，影響最終的使用效果。

UC電源適配器和線性電源適配器的區(qū)別主要是它們的工作方式。
線性電源適配器的功率調整管總是工作在放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。因為調整管上損耗較大的功率，所以需要較大功率調整管并裝有體積很大的散熱器，發(fā)熱嚴重，效率很低，一般在40%～60%，這還是很好的線性電源適配器。線性電源適配器的工作方式，使它從高壓變低壓必須有降壓裝置，一般用的都是變壓器，也有別的（像KX電源適配器）再經過整流輸出直流電壓。這樣一來它的體積也就很大，比較笨重，效率低、發(fā)熱量也大。它也有它的優(yōu)點：紋波小，調整率好，對外干擾小，適合用于模擬電路、各類放大器等。
開關電源適配器的功率器件工作在開關狀態(tài)，在電壓調整時能量通過電感線圈來臨時儲存，這樣它的損耗就小，效率也就高，對散熱的要求低，但它對變壓器和儲能電感也有了更高的要求，要用低損耗高磁導率的材料來做。它的變壓器體積很小。總效率在80%～98%，開關電源適配器的效率高且體積小，但是和線性電源適配器比，它的紋波、電壓電流調整率就有一定的折扣了。
下面介紹一下業(yè)余電臺等無線電通信設備專用電源適配器的特殊要求。
（1）電臺使用比較規(guī)范的室外天饋系統(tǒng)，同軸電纜屏蔽層不參與無線電收發(fā)是主要考慮電源適配器的ESD和電源適配器穩(wěn)壓部分的抗干擾能力。原因是發(fā)射時電源適配器負載阻抗瞬時變化很大，如果處理不當會造成穩(wěn)壓系統(tǒng)取樣和執(zhí)行紊亂，因此須在穩(wěn)壓系統(tǒng)取樣與輸出間加裝低通濾波器。
（2）電臺使用很隨意的室外天饋系統(tǒng)，同軸電纜屏蔽層參與無線電收發(fā)。此時還需要在220V輸入端加裝低通濾波器抑制干擾。
（3）因昂貴的電臺維修費用高，故須加裝并聯(lián)型限壓電路以確保在任何時候電臺得到的電壓不超過額定電壓25%。開關電源適配器產品如圖1-8和圖1-9所示。