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電源適配器的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

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電源適配器的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

開關(guān)電源適配器的主要優(yōu)點(diǎn):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(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。
開關(guān)電源適配器的主要缺點(diǎn):由于逆變電路中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓,對(duì)周圍設(shè)備有一定的干擾,需要良好的屏蔽及接地措施。
交流電經(jīng)過(guò)整流可以得到直流電。但是,由于交流電壓及負(fù)載電流的變化,整流后得到的直流電壓通常會(huì)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(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。按照實(shí)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(guān)電源適配器代表低碳環(huán)保和先進(jìn)電源適配器的發(fā)展趨勢(shì)。
常用的低壓直流開關(guān)電源適配器將220V交流電經(jīng)過(guò)EMI濾波器后直接整流成300V左右的直流電,通過(guò)電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的導(dǎo)通與截止再轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓,從而產(chǎn)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(zhuǎn)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(shí)也不是很熱。另外,在高頻下,儲(chǔ)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(guān)電源適配器就沒(méi)有意義。開關(guān)變壓器也不神秘,就是一個(gè)普通的磁芯變壓器。這就是開關(guān)電源適配器。
開關(guān)電源適配器是通過(guò)電子技術(shù)實(shí)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(lái)調(diào)整電壓)——整流成直流電壓輸出。

由于開關(guān)電源適配器的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有笨重的變壓器和散熱片,因而體積非常小。同時(shí),開關(guān)電源適配器內(nèi)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(diǎn),但現(xiàn)在開關(guān)電源適配器抗電磁干擾濾波器和屏蔽技術(shù)已經(jīng)非常到位。
開關(guān)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(guān)變壓器,而非隔離的未必一定有。
簡(jiǎn)單地說(shuō),開關(guān)電源適配器的工作原理如下。
(1)交流電源適配器輸入經(jīng)整流濾波成直流電;
(2)通過(guò)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)控制開關(guān)管,將直流電加到開關(guān)變壓器一次側(cè);
(3)開關(guān)變壓器二次側(cè)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;
(4)輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。
交流電源適配器輸入時(shí)一般要經(jīng)過(guò)電感、電容、濾波器一類的元器件,過(guò)濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時(shí)也過(guò)濾掉電源適配器對(duì)電網(wǎng)的干擾;在功率相同時(shí),開關(guān)頻率越高,開關(guān)變壓器的體積就越小,但對(duì)開關(guān)管的要求就越高;開關(guān)變壓器的二次側(cè)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出;一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路,如空載、短路等保護(hù),否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源適配器。
以上說(shuō)的就是開關(guān)電源適配器的大致工作原理。
其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡(jiǎn)單,甚至做到免調(diào)試。
例如TOP系列的開關(guān)電源適配器芯片(或稱模塊),只要配合一些阻容元件和一個(gè)開關(guān)變壓器,就可以做成一個(gè)基本的開關(guān)電源適配器。
普通半橋開關(guān)電源適配器的主要工作原理就是上橋和下橋的開關(guān)管(頻率高時(shí)開關(guān)管為VMOS)輪流導(dǎo)通,首先電流通過(guò)上橋開關(guān)管流入,利用電感線圈的存儲(chǔ)功能,將電能集聚在線圈中,最后關(guān)閉上橋開關(guān)管,打開下橋的開關(guān)管,電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋開關(guān)管,再打開上橋讓電流進(jìn)入,就這樣重復(fù)進(jìn)行。因?yàn)橐喠鏖_關(guān)兩開關(guān)管,所以稱為開關(guān)電源適配器。
而線性電源適配器就不一樣了,由于沒(méi)有開關(guān)介入,使得上下管一直在放電,如果有多的,就會(huì)漏出來(lái)。這就是我們經(jīng)??吹降哪承┚€性電源適配器的調(diào)整管發(fā)熱量很大,用不完的電能全部轉(zhuǎn)換成了熱能。從這個(gè)角度來(lái)看,線性電源適配器的轉(zhuǎn)換效率就非常低了,而且熱量高時(shí),元器件的壽命勢(shì)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(diào)整管總是工作在放大區(qū),流過(guò)的電流是連續(xù)的。因?yàn)檎{(diào)整管上損耗較大的功率,所以需要較大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器,發(fā)熱嚴(yán)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(jīng)過(guò)整流輸出直流電壓。這樣一來(lái)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(diǎn):紋波小,調(diào)整率好,對(duì)外干擾小,適合用于模擬電路、各類放大器等。
開關(guān)電源適配器的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài),在電壓調(diào)整時(shí)能量通過(guò)電感線圈來(lái)臨時(shí)儲(chǔ)存,這樣它的損耗就小,效率也就高,對(duì)散熱的要求低,但它對(duì)變壓器和儲(chǔ)能電感也有了更高的要求,要用低損耗高磁導(dǎo)率的材料來(lái)做。它的變壓器體積很小??傂试?0%~98%,開關(guān)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(diào)整率就有一定的折扣了。
下面介紹一下業(yè)余電臺(tái)等無(wú)線電通信設(shè)備專用電源適配器的特殊要求。
(1)電臺(tái)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(wú)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(shí)電源適配器負(fù)載阻抗瞬時(shí)變化很大,如果處理不當(dāng)會(huì)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(tái)使用很隨意的室外天饋系統(tǒng),同軸電纜屏蔽層參與無(wú)線電收發(fā)。此時(shí)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(tái)維修費(fèi)用高,故須加裝并聯(lián)型限壓電路以確保在任何時(shí)候電臺(tái)得到的電壓不超過(guò)額定電壓25%。開關(guān)電源適配器產(chǎn)品如圖1-8和圖1-9所示。

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| 發(fā)布時(shí)間:2019.05.13    來(lái)源:電源適配器廠家
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