電源適配器原理

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電源適配器原理

電源適配器利用電子開關器件（如晶體管、場效應管、晶閘管等），通過控制電路，使電子開關器件不停地“導通”和“關斷”，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈沖調制，從而實現DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調和自動穩壓。
電源適配器一般有3種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關穩壓電源。另外，電源適配器輸出電壓也有3種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式和幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關穩壓電源。
根據開關器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的電源適配器，大體上可分為串聯式電源適配器、并聯式電源適配器、變壓器式電源適配器等3大類。其中，變壓器式電源適配器（后面簡稱變壓器電源適配器）還可以進一步分成推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成正激式、反激式、單激式和雙激式等多種。如果從用途上來分，還可以分成更多種類。
電源適配器可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現已實現模塊化，并且設計技術及生產工藝在國內外均已成熟和標準化；AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。

DC/DC變換
DC/DC變換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。斬波器的工作方式有兩種：一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton（通用）；二是頻率調制方式，ton不變，改變Ts（易產生干擾）。其具體的電路由以下4類。
（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓UO小于輸入電壓Ui，極性相同。
（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓UO大于輸入電壓Ui，極性相同。
（3）Buck-Boost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Ui，極性相反，電感傳輸。
（4）CUK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Ui，極性相反，電容傳輸。
當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍，美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器，其較大輸出功率有300W、600W、800W等，相應的功率密度為6.2W/cm3、10W/cm3、17W/cm3，效率為80%～90%。日本NemicLambda公司推出了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（MOSFET代替肖特基二極管），使整個電路效率提高到90%。

巴西認證電源適配器AC/DC變換
AC/DC變換將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50Hz的交流電，由于必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制了AC/DC了電源體積的小型化。另外，由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路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變換按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路。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。
電源適配器主要包括輸入電網濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路和保護電路。它們的功能如下。
（1）輸入電網濾波器：消除來自電網（如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等）產生的干擾，同時也防止電源適配器產生的高頻噪聲向電網擴散。
（2）輸入整流濾波器：將電網輸入電壓進行整流濾波，為變換器提供直流電壓。
（3）逆變器：電源適配器的關鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網隔離的作用。
（4）輸出整流濾波器：將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。
（5）控制電路：檢測輸出直流電壓，并將其與基準電壓比較，進行放大，調制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩定。
（6）保護電路：當電源適配器發生過電壓、過電流短路時，保護電路使電源適配器停止工作以保護負載和電源本身。

電源適配器的作用是將交流電先整流成直流電，再將直流電逆變成交流電，較后整流輸出所需要的直流電壓。這樣電源適配器省去了線性電源中的變壓器及電壓反饋電路。而電源適配器中的逆變電路完全采用數字調整，同樣能達到非常高的調整精度。電源適配器原理圖如圖所示。

電源適配器

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| 發布時間：2019.05.09 來源：

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