電源適配器技術性能 | ||||||||||
1.電源適配器高可靠 電源適配器比線性電源使用的元器件多數(shù)十倍,因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā),電解電容、光耦合器及散熱單元等器件的壽命決定著電源適配器的壽命。追求壽命的延長要從設計方面著眼,而不是從使用方面著想。美國一公司通過降低結溫、減少元器件的電應力、降低運行電流等措施使電源適配器的可靠性大大提高,可使電源適配器產(chǎn)品的MTBF高達100萬小時以上。 2.電源適配器模塊化 無論AC/DC或DC/DC變換器都朝模塊化方向發(fā)展,其特點是:可以用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng);可以設計成N+1冗余電源系統(tǒng),從而提高可行性;可以做成插入式,實現(xiàn)熱插拔,從而在運行中出現(xiàn)故障時能高速更換模塊插件;多臺模塊并聯(lián)可實現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。此外,還可以在電源系統(tǒng)建成后,根據(jù)發(fā)展需要不斷擴充容量。 3.電源適配器低噪聲 電源適配器的一大缺點是噪聲大,單純追求高頻化,噪聲也隨之增大,采用諧振技術在原理上既可以高頻化,又可以低噪聲。但諧振技術的應用也有其難點,如很難準確地控制開關頻率、諧振時增大了器件負荷、開關管的寄生電容易引起短路損耗、元器件熱應力轉向開關管等問題難以解決。日本把變壓器設計成一次側、二次側分離阻燃密封,自身具備抑制噪聲功能(共模無噪聲隔離變壓器),既節(jié)省了噪聲濾波器,又減少了噪聲。 4.電源適配器抗電磁干擾(EMI) 當電源適配器在高頻下開關時,其噪聲通過電源線對其他電子設備產(chǎn)生干擾,世界各國已有抗EMI的規(guī)范或標準,如美國的FCC、德國的VDE等,研究開發(fā)抗EMI的電源適配器日益重要。 5.電源適配器系統(tǒng)管理和控制 應用微處理器或微機集中控制與管理,可以及時反映電源適配器環(huán)境的各種變化,電源系統(tǒng)內(nèi)的處理單元實現(xiàn)智能控制,可自動診斷故障、減少維護工作量,確保正常運行。 6.計算機輔助計(CAD 利用計算機對電源適配器系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、電路仿真、印制電路板、熱傳導分析、EMI分析以及可靠性等進行CAD設計和模擬試驗,十分有效,是最為快速經(jīng)濟的設計方法。 7.性能指標的提升 目前的電源適配器產(chǎn)品要求輸入電壓通用(適用世界各國電網(wǎng)電壓規(guī)模)、輸出電壓范圍擴大(如計算機和工作站需要增加3.3V這一電壓、程控需要增加DC150V這一電壓)、輸入端功率因數(shù)進一步提高(最有效的方法是加一級“有源功率因數(shù)校正器APFC”),并具有安全、過電壓保護等功能。 (1)電源適配器的優(yōu)點 ①功耗小、效率高。在電源適配器電路中的,開關管在驅動信號的激勵下,交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關狀態(tài),轉換速度很快,工作頻率一般為50kHz左右,在一些技術先進的國家,可以做到幾百或者近千赫茲。這使得開關管的功耗很小,電源的效率可以大幅度地提高,其效率一般可以達到85%,質量好的可以達到95%甚至更高,美國一般家用電器和工業(yè)電氣設備的單機能源消耗指數(shù)大于92%。美國的“能源之星”對電源適配器的效率都制定有很詳細的、非常嚴格的規(guī)章條款。 ②體積小、質量輕。從電源適配器的原理框圖可以清楚地看到?jīng)]有采用笨重的工頻變壓器,由于開關管上的耗散功率大幅度降低,又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因,使電源適配器實現(xiàn)了體積小、質量輕。據(jù)統(tǒng)計,100W的鐵芯變壓器的質量為1200g左右,體積達350cm3,而100W的電源適配器的質量只有250g,而且敞開式電源適配器更輕,體積不到鐵芯變壓器的1/4。 ③穩(wěn)壓范圍寬。改變輸出電流、電壓比較容易,且穩(wěn)定、可控。電源適配器的輸出電壓是由驅動信號來調節(jié)的,輸入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(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制型和頻率調制型兩種。這樣,電源適配器不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點,而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多,設計人員可以根據(jù)實際應用的要求,靈活地選用各種類型的電源適配器。 ④濾波的效率大為提高,使濾波電容的容量和體積大為減少。電源適配器的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,是線性穩(wěn)壓電源的1000倍,這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是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,采用電源適配器時,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。 ⑤電源適配器具有各種保護功能,提高了電源適配器工作的可靠性。 ⑥電路形式靈活多樣。電源適配器的形式有自激式和他激式,有調寬型和調頻型,有單端式和雙端式等,設計人員可以發(fā)揮各種類型電路的特長,設計出能滿足不同應用場合的電源適配器。 (2)電源適配器的缺點 電源適配器的缺點是存在較為嚴重的開關干擾,在電源適配器中,功率開關管工作在開關狀態(tài),在其開關過程中產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾,這些干擾如果不采取一定的措施進行抑制、消除和屏蔽,就會嚴重地影響整個系統(tǒng)的正常工作。此外由于電源適配器振蕩器沒有工頻變壓器隔離,這些干擾就會竄入工頻電網(wǎng),使附近的其他電子儀器、設備和控制設備受到嚴重的干擾。 目前,由于國內(nèi)微電子技術、阻容器件生產(chǎn)技術以及磁性材料技術與一些技術先進國家還有一定的差距,因而電源適配器的造價不能進一步降低,也影響到電源適配器可靠性的進一步提高。所以在我國的電子儀器以及機電一體化儀器中,電源適配器還不能得到十分廣泛的普及應用。特別是對于無工頻變壓器電源適配器中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關管、開關變壓器的磁芯材料等器件,在我國還處于研究、開發(fā)階段。在一些技術先進國家,電源適配器雖然有了一定的發(fā)展,但在實際應用中也還存在一些問題,不能十分令人滿意。這暴露出電源適配器的又一個缺點,那就是電路結構復雜、故障率高、維修麻煩。對此,如果設計中和制造中不予以充分重視,它將直接影響到電源適配器的推廣應用。當今,電源適配器推廣應用比較困難的主要原因就是它的制作技術難度大、維修麻煩和造價成本較高。
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| 發(fā)布時間:2019.05.29 來源:電源適配器廠家 |
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