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电源适配器的分类

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电源适配器的分类

电源适配器的类型很多,而且可以按不同的方法来分类。
按开关控制器件的连接方式分类,电源适配器可分为串联型和并联型。

1.串联型电源适配器
串联型电源适配器如图所示。

图串联型电源适配器示意图

串联型电源适配器的开关控制器件和脉冲变压器串联在输入电路和负载之间。这种电源适配器具有带负载能力强、开关管尖峰电压低、元器件少等优点,缺点是不能多路输出整机所需的直流电压,且串联型电源适配器底板带电,不方便安装接口电路。因此,应用范围远不如并联型电源适配器。

2.并联型电源适配器
并联型电源适配器如图所示。
并联型电源适配器的开关器件与输入电压和输出电压并联,通过不同的脉冲变压器二次绕组抽头,产生多组不同的直流电压输出,以满足不同的电压要求,图中的光电耦合器有的电路采用,有的电路不采用。


并联型电源适配器具有如下优点。
①能向负载电路提供多组直流电压,这不但简化了行输出级电路,而且降低了行输出变压器的故障率。
②由于开关变压器的一、二次侧是完全隔离的,整机电路与电源适配器不共地,提高了安全性,而且方便安装接口电路。
③稳压范围宽,只要略微改变一下开关脉冲的占空比,便能输出不同的稳定电压。
但是,并联型电源适配器也存在不少缺点。
①开关管截止时,其开关管集电极承受的最高峰值电压为Ui+Uo,开关管饱和时二次侧整流管承受的最高峰值电压也为Ui+Uo,所以对电源适配器开关管及开关变压器二次侧所接的整流管的耐压要求较高。
②负载发生短路时,开关变压器各绕组呈现低阻,这有可能导致开关管因开启损耗大而损坏。
③开关管饱和时开关变压器储存能量,开关管截止时开关变压器向负载释放能量,所以要求开关变压器的电感量要足够大,才能满足负载在一个周期内所需要的能量。
④在开关管饱和期间,开关管集电极电流几乎是线性增长的,开关管基极电流随着电容的充电而逐渐下降。为了保证截止前瞬间仍能饱和,正反馈脉冲电压必须达到规定值,否则在开关管饱和后期,开关管会因激励不足而损坏。
正因为并联型电源适配器存在这些缺点,所以并联型电源适配器除了由启动电路、振荡形成电路、误差取样放大电路和脉宽调节电路组成的常规电路外,为了保证电源适配器和负载电路可靠的工作,还设置许多附属电路。例如,为防止开关管因开启损耗大或关断损耗大而损坏,设置了开关管恒流激励电路;为了防止负载短路使开关管因过流损坏,设置了开关管过流保护电路;为了防止开关管和负载元器件因过压损坏,设置了过压保护电路;为了防止开关管因二次击穿损坏,设置了尖峰吸收电路;为了防止市电电压过低,使开关管因开启损耗大而损坏,设置了欠压保护电路。这些附属电路的加入使电源适配器电路工作的安全性及可靠性大大提高,但同时也使电路的结构更加复杂,元器件数量大大增多,从而导致检修难度加大。

按激励脉冲产生方式分
不管何种电源适配器,开关管必须工作在开关状态,所以开关管基极所加的激励电压是脉冲电压。按激励脉冲的产生分类,有自激式和他激式两种。
1.自激式电源适配器
自激式电源适配器利用电源适配器电路中的开关管、高频开关变压器构成正反馈环路,来完成自激振荡,使开关稳压电源适配器有直流电压输出。由于自激式电源适配器的开关管兼作振荡管,不专设振荡器,也无专门的振荡启动电路,电路较简单。

2.他激式电源适配器
他激式电源适配器电路的开关管不参与激励脉冲的振荡过程,必须附加有振荡启动电路和振荡器,振荡器产生开关脉冲,来控制电源适配器中开关管的导通与截止,让电源适配器电路开关工作而有直流输出电压。他激励脉冲的振荡电路产生,可用分立元器件,也可用集成电路。由于采用分立元器件的振荡器,电路比较复杂,因此一般都采用集成电路,整体电路比较简洁,而且功能比较强,能够完成振荡、自动稳压、过流和过压保护等功能。相对于自激式电源适配器,他激式电源适配器电路较复杂。
不管采用何种激励方式,都要有足够的驱动功率,比如在开关管饱和期间,要求有足够大的基极电流,以维持开关管的饱和导通,这时基极电流应满足Ib>Icp/β(Icp为开关管集电极的峰值电流)的条件,否则开关管就会因激励不足而不能完全饱和,压降增大,功耗增大,开关管过热,容易造成损坏;而在开关管由饱和变为截止时,基极必须加反向电压,形成足够大的基极反向抽出电流,使开关管急剧地截止,以缩短开关管截止转换时间,减小其关断损耗。

按稳压控制方式分
一般电源适配器都要经过稳压措施,来保证电源适配器输出端电压的稳定,否则当市电电压或负载电流发生变化时,将导致输出端电压发生变化。稳压控制电路最终是通过控制开关管的导通时间来实现稳压控制的。按稳压控制方式分,电源适配器可分为脉冲调宽式、脉冲调频式、脉冲调频调宽式3种。
通过计算可以得出输出电压Uo的计算公式。

由式可知,改变Ton或T,就可以控制输出直流电压的大小。若只改变Ton而保持T不变,这种控制方法则称为脉冲调宽式;若只改变T而保持Ton不变,这种控制方法则称为脉冲调频式;若同时改变Ton和T,这种控制方法则称为脉冲调频调宽式,在实际应用中,这种调制方式很少采用。

按软开关方式分
软开关技术是利用电容与电感谐振,使开关器件中的电流或电压按正弦波或近似正弦波的形式变化。当电流过零时开关关断,当电压过零时开关导通,以此实现开关损耗为零。根据谐振的类型可分为电流谐振型、电压谐振型、E类谐振型、准E类谐振型等。

按功率转换电路分
电源适配器的功率转换电路主要由开关管和高频开关变压器组成,它是实现变压、变频以及完成输出电压调整的执行部件,是电源适配器的核心。前面已讲到有自激和他激两种激励方式,但每种激励方式在电路结构上又是多样的,又分为单端反激式(单管)、单端正激式(单管)、推挽式(双管)、全桥式(四管)、半桥式(双管)、振铃式等。为便于理解,表列出了常见电源适配器的结构类型。

常见电源适配器的结构类型


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| 发布时间:2019.06.18    来源:电源适配器厂家
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