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、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，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)已實現(xiàn)模塊化,且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標準化,并已得到用戶的認可但一次電源AC/DC,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,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,功率密度已達到27W/cm3,采用同步整流器( mos-fet代替肖特基二極管),使整個電路效率提高到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。功率電流流向負載的變換稱為“整流”，功率電流由負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，因遇到安全問題,如ULCCEE等標準及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準的元件，這樣就限制了AC/DC電源的體積進一步小型化。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變換器模塊化的進程。因此，必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

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

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，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)寬來進行補償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時，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，而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計人員可以根據(jù)實際應(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。國內(nèi)對于環(huán)保的嚴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。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，并運用適當算法對電壓、電流進行調(diào)整。數(shù)字電源與模擬電源相比，對電流檢測誤差可以進行精確的數(shù)字校正，電壓檢測更精確;可以實現(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計。

集成化。為了提高系統(tǒng)的可靠性，整機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。也就是將一臺整機的幾乎所有硬件都已芯片的形式安裝到一個模塊中，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的情況，在未來統(tǒng)一標準，走向標準話生產(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