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備及電子電器的供電電源變換設備，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換為直流輸出;按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

電源適配器的結構組成      電源自動測試系統_電源模塊測試系統_電源自動測試設備

其中DC/DC變換器用以進行功率轉換,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，比較誤差電壓經過放大及脈寬調制(PWM)電路，再經過驅動電路控制功率器件的占空比，從而達到調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。

對于串聯線性穩壓電源，輸出對輸入的瞬態響應特性主要由調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型穩壓電源，輸入的瞬態變化比較多地表現在輸出端。提高開關頻率的同時，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，電源適配器的瞬態響應問題也能得到改善。負載變化瞬態響應主要由輸出端LC濾波器特性決定，所以可以利用提高開關頻率降低輸出濾波器LC乘積的方法來改善瞬態響應特性。

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變換器現已實現模塊化,且設計技術及生產工藝在國內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,遇到了較為復雜的技術問題和工藝制造問題以下分別對兩類電源適配器的結構和特性加以闡述

DC/DC類電源適配器      電源自動測試系統_電源模塊測試系統_電源自動測試設備

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:一是脈寬調制方式T不變,改變頻率調制方式t(通用);二是頻率調制方式t不變而改變T(易產生干擾)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。

當今軟開關技術使得DC/DC變換器發生了質的飛躍美國VICOR電源適配器公司設計入出相反,電容傳輸制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W600W800W等,相應的功率密度為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技術的高頻電源適配器模塊RM系列,其開關頻率為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，由于內部的高頻高壓大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題的難度加大，也就對內部高密度安裝電路的設計提出了很高的要求由于同樣的原因，高電壓。大電流開關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，必須采用電源系統優化設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。

電源適配器的優點

1、體積小、重量輕。開關電源適配器沒有采用笨重的工頻變壓器。由于開關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，所以開關電源適配器的體積小，重量輕。

2、功耗小、效率高。開關電源適配器電路中，開關MOS管在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關狀態，轉換速度很快，頻率一般為50kHz以上，在一些先進的開關電源線路中，可以做到幾百或者近兆Hz。這使得開關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，采用開關電源時，濾波電容的容量只是線性穩壓電源中濾波電容的1/500～1/1000。

4、穩壓范圍寬。開關電源適配器的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節的，輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償。這樣，在工頻電網電壓變化較大時，它仍能夠保證有較穩定的輸出電壓。所以開關電源適配器的穩壓范圍很寬，穩壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調制型和頻率調制型兩種。開關穩壓電源不僅具有穩壓范圍寬的優點，而且實現穩壓的方法也較多，設計人員可以根據實際應用的要求，靈活地選用各種類型的開關電源集成電路芯片方案。

電源適配器的發展趨勢   電源自動測試系統_電源模塊測試系統_電源自動測試設備

綠色化。綠色節能是未來定制電源產品的發展重點。國內對于環保的嚴格要求將使多種智能開關電源技術得到廣泛應用，使電源供給結構由集中式向分布式發展。

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

數字化。數字化電源將開關電源的高效與數字芯片的智能控制相結合，并運用適當算法對電壓、電流進行調整。數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字校正，電壓檢測更精確;可以實現快速，靈活的控制設計。

集成化。為了提高系統的可靠性，整機廠家與元器件廠家合作開發“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的引線相連，把寄生參數降到最小，從而把電源元器件和功率器件承受的電應力降至最低，達到提高系統設備可靠性的目的。

此外，目前市面上不同品牌的適配器彼此之間不能通用，產品兼容性不高，存在著大量資源被浪費的情況，在未來統一標準，走向標準話生產，也是未來的發展方向之一。

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