電源適配器特點

電源適配器效率高，電路具有完善的保護措施(涵蓋過流.過壓.過溫)，電源內置有過短路保護，負載短路或負載過重時，產品會自動保護。是一種超強可靠性電源。

重量輕，攜帶方便，取代傳統的變壓器。電源產品分為戶內使用及戶外使用兩大類產品，戶外使用的產品采用密閉灌封，防水防潮，適合于各種環境；安裝方便，可懸掛或平放于支撐物體上；戶內使用的產品機構沒有防水功能，只適合安裝在室內。

    傳統的耗能式線性穩壓式電源適配器，實際上是通過串聯或并聯于負載電路中的耗能元器件，以改變其能耗大小穩定負載的電壓。當負載電壓升高時，耗能電路等效電阻增大，使負載上電壓降低；相反，當負載電壓降低時則減小電阻耗能，提高負載電壓。因為在穩壓范圍內，耗能電路工作在線性區，其壓降在此范圍內正比于輸入電壓的升高，反比于負載電流的增大或減小，所以又稱為線性穩壓電源適配器，或者相對于目前的數字電路，也可稱其為模擬穩壓電源適配器；

開關電源與適配器都是開關電源，都由高頻開關管及其控制電路組成。而適配器電源則是一種穩壓開關電源，開關電源充電器則帶有浮充功能，電壓是隨電流的變小而變大，到后是只有電壓而沒電流。

    耗能式穩壓電源適配器的耗能是必須的、不可避免的，因為其穩壓過程是通過耗能大小實現的，正因為如此，這種穩壓器穩壓范圍越寬，輸入／輸出壓差越大，耗能也就越大，這是顯而易見的。220V市電整流后輸出300V的直流電，想經此類穩壓器輸出穩定的5V、12V低壓直流電是不可能的事。耗能型低壓輸出穩壓器必須與工頻變壓器配套使用，造成穩壓器體積、重量增大，同時還增加了額外損耗(變壓器的銅損和鐵損)。

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。

    開關穩壓器的出現，徹底改變了穩壓器的穩壓概念。顧名思義，開關穩壓器是通過開關動作，使連續的直流電變成間斷供電的脈沖，再通過儲能濾波元件，將不連續的脈沖變成連續的直流電。開關穩壓器使用輸出級，重復切換“開”和“關”狀態，與能量存貯部件（電容器和感應器）一起產生輸出電壓。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現的。只要控制開／關的時間比即可改變輸出電壓，再通過輸出電壓的變化控制開／關動作時間，即可使輸出電壓穩定。很明顯，如果此過程中開／關具有理想特性，應該沒有損耗，開關時間比的變化范圍可以很大。因此，開關穩壓器直接將300V直流電穩壓輸出5V也是可能的，省去了工頻變壓器，這是電源適配器的較大優點之一。目前的電源適配器較高效率已達到95％，功率體積比達到3．2W／cms，與同輸出功率的耗能式穩壓器比較，有色金屬材料的耗用量降低90％以上。目前電源適配器種類極多，性能差距極大，但各有優勢和專用領域，所以很難在具體數據上與耗能穩壓器進行比較。本書將在每種特殊用途的電源適配器中介紹其特點與應用領域，1，2電源適配器存在問題及目前解決方案

    前幾年出版的有關電源適配器的書刊，在提到電源適配器時總要列出一系列相對于耗能式穩壓器所特有的缺點。但隨著電源適配器技術的迅速發展，這些缺點不斷被融人的新技術、新器件所改進。

開關頻率的提高

    在電源適配器中，提高開關頻率可以更有利于發揮優勢，更有效抑制紋波。但是，直到20世紀80年代，電源適配器的工作頻率大都未超過40kHz，一般為15—25kHz。提高電源適配器頻率，首先遇到的難題是受到開關管開關速度的限制。用雙極型開關管的電源適配器，其

PN結在正向導通時，載流子不斷向對方區域擴散，使對方區域載流子有相當數量的存儲。當加入反向電壓時，開關管存儲的電荷在繼續擴散的同時，空穴與電子復合，在存儲電荷消失之前開關管不會截止。存儲時間結束，靠近PN結附近的多余載流子中有少數已消失，開關管電流開始減小。當開關管截止時，發射結和集電結均為反向偏置，三極管基區無自由電子，集電極電流為零。如果使發射結正偏電壓達到0．7V以上時，正偏電壓首先給發射結電容充電，逐漸抵消PN結內電場，才開始向基區發射電子。因此，整個過程使三極管導通有一延遲時間，電子發射到基區以后，在基區路程長度內，一面向集電區擴散，一面與空穴復合而消失。此過程中，在基區存儲一定數量的電子，較后達到對應所需集電極電流的密度，才使開關管導通。該過程占用的時間稱為脈沖上升時間。另外，雙極型三極管還有脈沖下降時間。由此可見，雙極型三極管構成的開關并非理想，上升時間、存儲效應都形成開關損耗。工作頻率越高，上升時間和存儲時間與其周期相比越接近，損耗也就越大，甚至來不及在下一個周期到來之前關斷，造成連續導通而損壞開關管。盡管目前開關管制造工藝使基區做得較薄，降低了此類損耗，但雙極型三極管開關頻率仍難以突破40kH。。

    目前，此問題由于肖特基二極管、場效應開關管的開發而得到解決。肖特基二極管利用金屬與半導體接觸的能量勢壘形成整流效應，其正向特性優于PN結二極管。它具有較小的正向壓降，即使用于較大整流電流時，正向壓降也僅在o．3一o．5V以內。而普通二極管均在0．7—1V之間。此外，肖特基二極管通過多數載流子導電，無存儲效應，其反向恢復時間比普通二極管快兩個數量級，比快恢復二極管還快一個數量級。

    場效應開關管則為電壓控制器件，不含有少數載流子，也就不會有少數載流子形成的存儲時間，其關斷時間可小到幾十ns，比雙極型三極管小10倍以上。目前采用肖特基二極管作脈沖整流，場效應管作開關器件的一般民用電源適配器，其工作頻率均在200kHz以匕。而美國的軍用電源適配器模塊，已使開關頻率達到4MHz以上。開關頻率的提高，首先使電源適配器的體積和質量大幅減小。工作頻率為4.4MHz的模塊化電源適配器，輸出功率160W，體積只有1lem~5emXlcm，質量不足150g。此外，開關頻率的提高還為紋波輸出的降低提供了有利條件，高頻率紋波可以通過更簡單的濾波器獲得較小的紋波。