电源适配器的结构与特点

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电源适配器的结构与特点

在AC-DC电源适配器转换中，市电均经整流变为高压直流（DC），再经DC-DC转换成负载所需的低压直流（DC），因此DC-DC转换器是电源适配器的组成核心，故DC-DC电源适配器也称为DC-DC转换器（注：因DC-DC电源适配器的调整管工作在通（ON）与断（OFF）状态，故也称为开关管；又因调整管的主要功能是进行功率转换，故也称为功率管或功率开关管）。
电源适配器工作原理的实质是通过改变电路中调整管的导通时间来改变输出电压（或电流）的大小，以达到维持输出电压（或电流）稳定的目的。

DC-DC转换器就是重复通/断开关，把直流电压（电流）转换成高频方波电压（电流），再经整流平滑变为直流电压（电流）输出。DC-DC转换器由半导体开关、整流二极管、平滑滤波电抗器和电容等基本元件组成。当输入、输出间需要进行电气隔离时，可以采用变压器，把高频方波电压（电流）通过变压器传送到输出侧。构成DC-DC转换器的基本元器件如图1-3所示。图中，UI为整流后不稳定的直流电压；UO为经过斩波的输出电压；S为开关。

图DC-DC转换器构成的基本元器件

通过提高开关频率，滤波电感、开关变压器等磁性器件，以及滤波电容等都可以小型轻量化。对于DC-DC转换器，加在开关S两端电压US的波形近似为方波，而通过电流IS的波形近似为三角波或有台阶的三角波，如图所示。其占空比定义

式中，T为开关S通断周期；tON为开关S导通时间；

t_OFF为开关S截止时间。

DC-DC转换器的开关波形

DC-DC转换器的开关波形（见图1-4）控制占空比的方法有保持工作周期T不变、控制开关通/断时间的脉宽调制（PWM）、保持导通时间tON不变、改变工作周期T的频率调制（PFM）。但在开关频率较低时，频率调制（PFM）方式需要较大的隔离变压器与输入/输出滤波器，这样既不经济，也使其体积过大，现实中难以接受，故这种工作方式的开关频率要足够高。

桌面式电源适配器与线性电源适配器相比具有较多的优点，见表。

高品质电源充电器的主要优点

序号	优点	描述
1	功耗小，效率高	开关管工作在开关状态，功率损耗小，效率可高达80％～90％，质量好的可以达到95％甚至更高，而线性电源的效率只有50％甚至更低
2	体积小，重量轻	①开关管工作在高频状态，只需要较小体积的变压器就能传输较大的能量； ②开关管损耗小，散热器也随之减小或干脆不用； ③开关频率在几十千赫兹以上，是线性电源的1000倍，整流后的滤波效率也几乎提高1000倍，故滤波电感、电容的容量和体积都大为减小；同时，允许的环境温度也大大提高
3	适应电压范围宽	当输入电压或负载变化引起输出电压变动时，电源适配器能通过调节脉冲宽度、脉冲频率或同时改变两者自适应调整，在电网电压变化较大的情况下，仍能保证稳定的输出电压。因此电源适配器的稳压范围宽、稳压效果好及适用领域广
4	电路形式多样	电源适配器有自激式和他激式、有调宽型和调频型、有隔离型和非隔离型等

电源适配器虽然有很多优点，但也存在一些问题影响着电源适配器的生产或应用，见表。

电源适配器的主要缺点

序号	缺点	描述
1	电磁干扰大	调整管工作在开关状态，电流通过有关元件时会产生较大尖峰干扰和谐振噪声，这些噪声干扰频带宽、谐波大、电磁干扰强。如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作或窜入电网，干扰附近的其他电子设备、通信设备和家用电器的正常工作。
2	纹波和噪声大	调整管工作在开关状态，产生的尖峰干扰和谐波虽经整流、滤波电路，但输出电压中的纹波和噪声仍然比线性电源大得多
3	瞬态响应慢	输出对输入的瞬态响应一般为ms级，对负载变化的瞬态响应主要是由LC滤波器特性决定的。线性稳压电源输出对输入的瞬态响应几乎是即时性的，瞬态响应由反馈放大器的频率特性及滤波电容的容量决定
4	功率因数低	直接对交流电网进行全波整流、电容滤波获得直流电压，交流电压与电流之间存在相位差，且输入电流不是正弦波，谐波含量很高。电流谐波的产生一方面使谐波噪声含量提高，另一方面使功率因数降低.
5	对元器件要求高	在一定频率下，电源适配器的效率与工作频率成正比。然而，当频率提高后，对整个电路中的元器件，如功率开关管、开关变压器、储能电感、滤波电容等又有了新的、更高的要求。

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| 发布时间：2019.04.30 来源：电源适配器厂家

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