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電源適配器的結構與特點

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電源適配器的結構與特點

在AC-DC電源適配器轉換中，市電均經整流變為高壓直流（DC），再經DC-DC轉換成負載所需的低壓直流（DC），因此DC-DC轉換器是電源適配器的組成核心，故DC-DC電源適配器也稱為DC-DC轉換器（注：因DC-DC電源適配器的調整管工作在通（ON）與斷（OFF）狀態，故也稱為開關管；又因調整管的主要功能是進行功率轉換，故也稱為功率管或功率開關管）。
電源適配器工作原理的實質是通過改變電路中調整管的導通時間來改變輸出電壓（或電流）的大小，以達到維持輸出電壓（或電流）穩定的目的。

DC-DC轉換器就是重復通/斷開關，把直流電壓（電流）轉換成高頻方波電壓（電流），再經整流平滑變為直流電壓（電流）輸出。DC-DC轉換器由半導體開關、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。當輸入、輸出間需要進行電氣隔離時，可以采用變壓器，把高頻方波電壓（電流）通過變壓器傳送到輸出側。構成DC-DC轉換器的基本元器件如圖1-3所示。圖中，UI為整流后不穩定的直流電壓；UO為經過斬波的輸出電壓；S為開關。

圖DC-DC轉換器構成的基本元器件

通過提高開關頻率，濾波電感、開關變壓器等磁性器件，以及濾波電容等都可以小型輕量化。對于DC-DC轉換器，加在開關S兩端電壓US的波形近似為方波，而通過電流IS的波形近似為三角波或有臺階的三角波，如圖所示。其占空比定義

式中，T為開關S通斷周期；tON為開關S導通時間；

tOFF為開關S截止時間。

DC-DC轉換器的開關波形

DC-DC轉換器的開關波形（見圖1-4）控制占空比的方法有保持工作周期T不變、控制開關通/斷時間的脈寬調制（PWM）、保持導通時間tON不變、改變工作周期T的頻率調制（PFM）。但在開關頻率較低時，頻率調制（PFM）方式需要較大的隔離變壓器與輸入/輸出濾波器，這樣既不經濟，也使其體積過大，現實中難以接受，故這種工作方式的開關頻率要足夠高。

桌面式電源適配器與線性電源適配器相比具有較多的優點，見表。


高品質電源充電器的主要優點

序號
 優點
 描述
1 功耗小，效率高


開關管工作在開關狀態，功率損耗小，效率可高達80％～90％，質量好的可以達到95％甚至更高，而線性電源的效率只有50％甚至更低


2 體積小，重量輕


①開關管工作在高頻狀態，只需要較小體積的變壓器就能傳輸較大的能量；

②開關管損耗小，散熱器也隨之減小或干脆不用；

③開關頻率在幾十千赫茲以上，是線性電源的1000倍，整流后的濾波效率也幾乎提高1000倍，故濾波電感、電容的容量和體積都大為減小；同時，允許的環境溫度也大大提高


3 適應電壓范圍寬


當輸入電壓或負載變化引起輸出電壓變動時，電源適配器能通過調節脈沖寬度、脈沖頻率或同時改變兩者自適應調整，在電網電壓變化較大的情況下，仍能保證穩定的輸出電壓。因此電源適配器的穩壓范圍寬、穩壓效果好及適用領域廣


4 電路形式多樣


電源適配器有自激式和他激式、有調寬型和調頻型、有隔離型和非隔離型等



電源適配器雖然有很多優點，但也存在一些問題影響著電源適配器的生產或應用，見表。


電源適配器的主要缺點

序號
 缺點 描述
1 電磁干擾大
 調整管工作在開關狀態，電流通過有關元件時會產生較大尖峰干擾和諧振噪聲，這些噪聲干擾頻帶寬、諧波大、電磁干擾強。如果不采取一定的措施進行抑制、消除和屏蔽，就會嚴重地影響整機的正常工作或竄入電網，干擾附近的其他電子設備、通信設備和家用電器的正常工作。
2 紋波和噪聲大
 調整管工作在開關狀態，產生的尖峰干擾和諧波雖經整流、濾波電路，但輸出電壓中的紋波和噪聲仍然比線性電源大得多
3 瞬態響應慢
 輸出對輸入的瞬態響應一般為ms級，對負載變化的瞬態響應主要是由LC濾波器特性決定的。線性穩壓電源輸出對輸入的瞬態響應幾乎是即時性的，瞬態響應由反饋放大器的頻率特性及濾波電容的容量決定
4 功率因數低
 直接對交流電網進行全波整流、電容濾波獲得直流電壓，交流電壓與電流之間存在相位差，且輸入電流不是正弦波，諧波含量很高。電流諧波的產生一方面使諧波噪聲含量提高，另一方面使功率因數降低.
5 對元器件要求高
 在一定頻率下，電源適配器的效率與工作頻率成正比。然而，當頻率提高后，對整個電路中的元器件，如功率開關管、開關變壓器、儲能電感、濾波電容等又有了新的、更高的要求。



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| 發布時間：2019.04.30    來源：電源適配器廠家
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