安拓森帶您徹底了解電源適配器

電源適配器(Power adapter)又叫外置電源，是小型便攜式電子設(shè)備及電子電器的供電電源變換設(shè)備，一般由外殼、變壓器、電感、電容、控制IC、PCB板等元器件組成，它的工作原理由交流輸入轉(zhuǎn)換為直流輸出;按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

電源適配器的結(jié)構(gòu)組成      電源自動測試系統(tǒng)_電源模塊測試系統(tǒng)_電源自動測試設(shè)備

其中DC/DC變換器用以進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換,它是電源適配器的核心部分，此外還有啟動、過流與過壓保護(hù)、噪聲濾波等電路輸出采樣電路(R1R2)檢測輸出電壓變化，并與基準(zhǔn)電壓U，比較誤差電壓經(jīng)過放大及脈寬調(diào)制(PWM)電路，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制功率器件的占空比，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓大小的目的。

DC/DC變換器有多種電路形式,常用的有工作波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的諧振型變換器。

對于串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源，輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)特性主要由調(diào)整管的頻率特性決定。但為準(zhǔn)正弦波的諧振型變換器對于開關(guān)型穩(wěn)壓電源，輸入的瞬態(tài)變化比較多地表現(xiàn)在輸出端。提高開關(guān)頻率的同時(shí)，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，電源適配器的瞬態(tài)響應(yīng)問題也能得到改善。負(fù)載變化瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端LC濾波器特性決定，所以可以利用提高開關(guān)頻率降低輸出濾波器LC乘積的方法來改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。

電源適配器的主要分類

電源適配器可分為AC/DC和DC/DC兩大類作為二次電源的DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可但一次電源AC/DC,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到了較為復(fù)雜的技術(shù)問題和工藝制造問題以下分別對兩類電源適配器的結(jié)構(gòu)和特性加以闡述

DC/DC類電源適配器      電源自動測試系統(tǒng)_電源模塊測試系統(tǒng)_電源自動測試設(shè)備

DC/DC類電源適配器是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波器斬L.DCDC類電源適配器波器的工作方式有兩種:一是脈寬調(diào)制方式T不變,改變頻率調(diào)制方式t(通用);二是頻率調(diào)制方式t不變而改變T(易產(chǎn)生干擾)其具體的電路有以下幾類

①Buck電路—降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓UD,極性入出相同;

②Boost電路—升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓UD,極性入出相同;

③Buck- Boost電路下降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓；

④Cuk電路—降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓UD,極性極性入出相反,電感傳輸。

當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC變換器發(fā)生了質(zhì)的飛躍美國VICOR電源適配器公司設(shè)計(jì)入出相反,電容傳輸制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W600W800W等,相應(yīng)的功率密度為6.2W/cm310W/cm317W/cm3,效率為80%~90%日本Nemic Lambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻電源適配器模塊RM系列,其開關(guān)頻率為200~300kHz,功率密度已達(dá)到27W/cm3,采用同步整流器( mos-fet代替肖特基二極管),使整個(gè)電路效率提高到90%

電源適配器AC/DC變換器

AC/DC變換器是將交流變換為直流，其功率電流流向可以是雙向的。功率電流流向負(fù)載的變換稱為“整流”，功率電流由負(fù)載傳輸回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，必須經(jīng)整流濾波，相對來說體積較大的濾波電解電容器是必不可少的。同時(shí)，因遇到安全問題,如ULCCEE等標(biāo)準(zhǔn)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA)，交流輸入則必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制了AC/DC電源的體積進(jìn)一步小型化。另外，由于內(nèi)部的高頻高壓大電流開關(guān)動作，使得解決EMC電磁兼容問題的難度加大，也就對內(nèi)部高密度安裝電路的設(shè)計(jì)提出了很高的要求由于同樣的原因，高電壓。大電流開關(guān)使得電源工作損耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程。因此，必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。

AC/DC變換器按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路;按電路的控制特點(diǎn)可分為不可控、半控和全控三類;按電源相數(shù)可分為單相三相和多相;按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限和四象限。

電源適配器的優(yōu)點(diǎn)

1、體積小、重量輕。開關(guān)電源適配器沒有采用笨重的工頻變壓器。由于開關(guān)MOS管上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關(guān)電源適配器的體積小，重量輕。

2、功耗小、效率高。開關(guān)電源適配器電路中，開關(guān)MOS管在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為50kHz以上，在一些先進(jìn)的開關(guān)電源線路中，可以做到幾百或者近兆Hz。這使得開關(guān)MOS管的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到90%。

3、濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)電源適配器的工作頻率目前基本上是工作在50kHz以上，是線性穩(wěn)壓電源適配器的1000倍以上，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guān)電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500～1/1000。

4、穩(wěn)壓范圍寬。開關(guān)電源適配器的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源適配器的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)電源集成電路芯片方案。

電源適配器的發(fā)展趨勢   電源自動測試系統(tǒng)_電源模塊測試系統(tǒng)_電源自動測試設(shè)備

綠色化。綠色節(jié)能是未來定制電源產(chǎn)品的發(fā)展重點(diǎn)。國內(nèi)對于環(huán)保的嚴(yán)格要求將使多種智能開關(guān)電源技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，使電源供給結(jié)構(gòu)由集中式向分布式發(fā)展。

小型化。小型的高頻開關(guān)電源及其技術(shù)成為現(xiàn)代供電系統(tǒng)的主流。電源的小型化、減輕重量對通信電源產(chǎn)品尤為重要。因此，提高開關(guān)電源的功率密度和電源轉(zhuǎn)換效率，使之小型化、輕量化、是人們不斷努力追求的目標(biāo)。高頻化、軟開關(guān)技術(shù)作為電源小型化的主要技術(shù)手段之一，近年來是國際電力電子界研究的熱點(diǎn)之一。

數(shù)字化。數(shù)字化電源將開關(guān)電源的高效與數(shù)字芯片的智能控制相結(jié)合，并運(yùn)用適當(dāng)算法對電壓、電流進(jìn)行調(diào)整。數(shù)字電源與模擬電源相比，對電流檢測誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正，電壓檢測更精確;可以實(shí)現(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計(jì)。

集成化。為了提高系統(tǒng)的可靠性，整機(jī)廠家與元器件廠家合作開發(fā)“用戶專用”功率模塊成為一種趨勢。也就是將一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都已芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中，使大量元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線相連，把寄生參數(shù)降到最小，從而把電源元器件和功率器件承受的電應(yīng)力降至最低，達(dá)到提高系統(tǒng)設(shè)備可靠性的目的。

此外，目前市面上不同品牌的適配器彼此之間不能通用，產(chǎn)品兼容性不高，存在著大量資源被浪費(fèi)的情況，在未來統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，走向標(biāo)準(zhǔn)話生產(chǎn)，也是未來的發(fā)展方向之一。

深圳市安拓森儀器儀表有限公司是一家致力于電源自動老化測試設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品包括：電源測試系統(tǒng)、開關(guān)電源測試系統(tǒng)、移動電源測試系統(tǒng)、LED電源測試系統(tǒng)、充電器測試系統(tǒng)、適配器測試系統(tǒng)、電源老化架、LED電源老化車、開關(guān)電源老化架、移動電源老化架等