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電源適配器的結(jié)構(gòu)與特點

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電源適配器的結(jié)構(gòu)與特點

在AC-DC電源適配器轉(zhuǎn)換中，市電均經(jīng)整流變?yōu)楦邏褐绷鳎―C），再經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的低壓直流（DC），因此DC-DC轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器（注：因DC-DC電源適配器的調(diào)整管工作在通（ON）與斷（OFF）狀態(tài)，故也稱為開關(guān)管；又因調(diào)整管的主要功能是進行功率轉(zhuǎn)換，故也稱為功率管或功率開關(guān)管）。
電源適配器工作原理的實質(zhì)是通過改變電路中調(diào)整管的導(dǎo)通時間來改變輸出電壓（或電流）的大小，以達(dá)到維持輸出電壓（或電流）穩(wěn)定的目的。

DC-DC轉(zhuǎn)換器就是重復(fù)通/斷開關(guān)，把直流電壓（電流）轉(zhuǎn)換成高頻方波電壓（電流），再經(jīng)整流平滑變?yōu)橹绷麟妷海娏鳎┹敵觥C-DC轉(zhuǎn)換器由半導(dǎo)體開關(guān)、整流二極管、平滑濾波電抗器和電容等基本元件組成。當(dāng)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(cè)。構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本元器件如圖1-3所示。圖中，UI為整流后不穩(wěn)定的直流電壓；UO為經(jīng)過斬波的輸出電壓；S為開關(guān)。

圖DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的基本元器件

通過提高開關(guān)頻率，濾波電感、開關(guān)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(zhuǎn)換器，加在開關(guān)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(guān)S通斷周期；tON為開關(guān)S導(dǎo)通時間；

tOFF為開關(guān)S截止時間。

DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)波形

DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)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(guān)通/斷時間的脈寬調(diào)制（PWM）、保持導(dǎo)通時間tON不變、改變工作周期T的頻率調(diào)制（PFM）。但在開關(guān)頻率較低時，頻率調(diào)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(jīng)濟，也使其體積過大，現(xiàn)實中難以接受，故這種工作方式的開關(guān)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(yōu)點，見表。


高品質(zhì)電源充電器的主要優(yōu)點

序號
 優(yōu)點
 描述
1 功耗小，效率高


開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá)80％～90％，質(zhì)量好的可以達(dá)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(guān)管工作在高頻狀態(tài)，只需要較小體積的變壓器就能傳輸較大的能量；

②開關(guān)管損耗小，散熱器也隨之減小或干脆不用；

③開關(guān)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(huán)境溫度也大大提高


3 適應(yīng)電壓范圍寬


當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化引起輸出電壓變動時，電源適配器能通過調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖頻率或同時改變兩者自適應(yīng)調(diào)整，在電網(wǎng)電壓變化較大的情況下，仍能保證穩(wěn)定的輸出電壓。因此電源適配器的穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓效果好及適用領(lǐng)域廣


4 電路形式多樣


電源適配器有自激式和他激式、有調(diào)寬型和調(diào)頻型、有隔離型和非隔離型等



電源適配器雖然有很多優(yōu)點，但也存在一些問題影響著電源適配器的生產(chǎn)或應(yīng)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(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，電流通過有關(guān)元件時會產(chǎn)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(yán)重地影響整機的正常工作或竄入電網(wǎng)，干擾附近的其他電子設(shè)備、通信設(shè)備和家用電器的正常工作。
2 紋波和噪聲大
 調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波雖經(jīng)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(tài)響應(yīng)慢
 輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)一般為ms級，對負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)主要是由LC濾波器特性決定的。線性穩(wěn)壓電源輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)幾乎是即時性的，瞬態(tài)響應(yīng)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(shù)低
 直接對交流電網(wǎng)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(chǎn)生一方面使諧波噪聲含量提高，另一方面使功率因數(shù)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(dāng)頻率提高后，對整個電路中的元器件，如功率開關(guān)管、開關(guān)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(fā)布時間：2019.04.30    來源：電源適配器廠家
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