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电源适配器的优点及缺点

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电源适配器的优点及缺点

开关电源适配器的主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源适配器的20%~30%)、效率高(一般为60%~70%,而线性电源适配器只有30%~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。
开关电源适配器的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰,需要良好的屏蔽及接地措施。
交流电经过整流可以得到直流电。但是,由于交流电压及负载电流的变化,整流后得到的直流电压通常会造成20%到40%的电压变化。为了得到稳定的直流电压,必须采用稳压电路来实现稳压。按照实现方法的不同,稳压电源适配器可分为3种:线性稳压电源适配器、相控稳压电源适配器和桌面式电源适配器。其中开关电源适配器代表低碳环保和先进电源适配器的发展趋势。
常用的低压直流开关电源适配器将220V交流电经过EMI滤波器后直接整流成300V左右的直流电,通过电路控制开关管进行高速的导通与截止再转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压,而后再整流成所需要电压的直流电。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多,所以主变压器可以做得很小,且使用磁芯,它工作时也不是很热。另外,在高频下,储存能量及滤波电容和电感要比50Hz下小很多,成本很低。如果不将50Hz变为高频开关电源适配器就没有意义。开关变压器也不神秘,就是一个普通的磁芯变压器。这就是开关电源适配器。
开关电源适配器是通过电子技术实现的,主要环节:整流成直流电——逆变成所需电压的交流电(主要来调整电压)——整流成直流电压输出。

由于开关电源适配器的结构中没有笨重的变压器和散热片,因而体积非常小。同时,开关电源适配器内部都是电子元器件,效率高、发热小。虽然具有电磁干扰大等缺点,但现在开关电源适配器抗电磁干扰滤波器和屏蔽技术已经非常到位。
开关电源适配器大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。
简单地说,开关电源适配器的工作原理如下。
(1)交流电源适配器输入经整流滤波成直流电;
(2)通过高频PWM(脉冲宽度调制)或脉冲频率调制(PFM)控制开关管,将直流电加到开关变压器一次侧;
(3)开关变压器二次侧感应出高频电压,经整流滤波供给负载;
(4)输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。
交流电源适配器输入时一般要经过电感、电容、滤波器一类的元器件,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源适配器对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的二次侧可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源适配器。
以上说的就是开关电源适配器的大致工作原理。
其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。
例如TOP系列的开关电源适配器芯片(或称模块),只要配合一些阻容元件和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源适配器。
普通半桥开关电源适配器的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行。因为要轮流开关两开关管,所以称为开关电源适配器。
而线性电源适配器就不一样了,由于没有开关介入,使得上下管一直在放电,如果有多的,就会漏出来。这就是我们经常看到的某些线性电源适配器的调整管发热量很大,用不完的电能全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源适配器的转换效率就非常低了,而且热量高时,元器件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。

UC电源适配器和线性电源适配器的区别主要是它们的工作方式。
线性电源适配器的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。因为调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低,一般在40%~60%,这还是很好的线性电源适配器。线性电源适配器的工作方式,使它从高压变低压必须有降压装置,一般用的都是变压器,也有别的(像KX电源适配器)再经过整流输出直流电压。这样一来它的体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大。它也有它的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小,适合用于模拟电路、各类放大器等。
开关电源适配器的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量通过电感线圈来临时储存,这样它的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和储能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器体积很小。总效率在80%~98%,开关电源适配器的效率高且体积小,但是和线性电源适配器比,它的纹波、电压电流调整率就有一定的折扣了。
下面介绍一下业余电台等无线电通信设备专用电源适配器的特殊要求。
(1)电台使用比较规范的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层不参与无线电收发是主要考虑电源适配器的ESD和电源适配器稳压部分的抗干扰能力。原因是发射时电源适配器负载阻抗瞬时变化很大,如果处理不当会造成稳压系统取样和执行紊乱,因此须在稳压系统取样与输出间加装低通滤波器。
(2)电台使用很随意的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层参与无线电收发。此时还需要在220V输入端加装低通滤波器抑制干扰。
(3)因昂贵的电台维修费用高,故须加装并联型限压电路以确保在任何时候电台得到的电压不超过额定电压25%。开关电源适配器产品如图1-8和图1-9所示。


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| 发布时间:2019.05.13    来源:电源适配器厂家
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