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AC/DC电源适配器IC应用特点
发表于:2019-06-10

AC/DC电源适配器IC应用特点,

AC/DC开关电源适配器芯片(或称模块),

只要配合一些阻容元件和一个开关变压器,就可以做成一个基本的开关电源适配器。 

普通半桥开关电源适配器的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行。因为要轮流开关两开关管,所以称为开关电源适配器。 

作为AC-DC类电源适配器中的开关电源IC。AC-DC电源.png

 AC/DC开关电源适配器的主要优点:

 a:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源适配器的20%~30%)、

 b:效率高(一般为60%~70%,而线性电源适配器只有30%~40%)、

 自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 

AC/DC类开关电源适配器的主要缺点: 由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰,需要良好的屏蔽及接地措施。

 产生的原因; 作为AC类AC电经过整流可以得到DC类dc电流。但是,由于AC电压及负载电流的变化,整流后得到的DC电压通常会造成20%到40%的电压变化。

为了得到稳定的AC电压,必须采用稳压电路(ac/dc类适配器电路)来实现稳压。按照实现方法的不同, 稳压电源适配器可分为3种: 线性稳压电源适配器、 相控稳压电源适配器 桌面式电源适配器。 

其中开关电源适配器代表低碳环保和先进电源适配器的发展趋势。

 常用的低压AC开关电源适配器将220VAC电经过EMI滤波器后直接整流成300V左右的AC电压,通过电路控制开关管进行高速的导通与截止再转化为高频率的AC电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压,而后再整流成所需要电压的AC电。

转化为高频AC电的原因是高频AC在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多,所以主变压器可以做得很小,且使用磁芯,它工作时也不是很热。

另外,在高频下,储存能量及滤波电容和电感要比50Hz下小很多,成本很低。如果不将50Hz变为高频开关电源适配器就没有意义

。aC/dC开关变压器也不神秘,就是一个普通的磁芯变压器。这就是开关电源适配器。 

开关电源适配器是通过电子技术实现的,

主要环节:整流成AC电压——逆变成所需电压的AC电(主要来调整电压)——整流成AC电压输出。

 ①电感式AC/DC变换器:电源供电的电感式AC/DC变换器的转换效率为80%~85%,其损耗主要来自外部二极管和调制器开关。 ②无电压调节的电荷泵:作为基本电荷泵。它具有很高的功率转换效率(一般超过90%),这是因为电荷泵的损耗主要来自电

容器的ESR和内部开关管的导通电阻(RDS-ON),而这两者都可以做得很低。

 随着目前对高压快充的电源应用技术的使用,使其在应用电荷泵和AC/DC开关电源IC的使用中,此类方案获得很大程度的开发。  M6362适配器2.png

③带电压调节的电荷泵:它是在基本电荷泵的输出之后增加了低压差的线性调节器。虽然提供了电压调节,但其效率却由于后端调节器的功耗而下降。为达到最高的效率,电荷泵的输出电压应当与后端调节器调节后的电压尽可能接近。 

 设计应用中的最佳选择是:无电压调节式电荷泵(在不需要严格的输出调节的应用中),或带电压调节式电荷泵(如果后端调节器两端的压差足够小)。

 AC/DC开关电源适配器的主要优点:

 a;体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源适配器的20%~30%)、

 b;效率高(一般为60%~70%,而线性电源适配器只有30%~40%)、 

c;自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 

 AC其中开关电源适配器代表低碳环保和先进电源适配器的发展趋势。 开关电源适配器是通过电子技术实现的,主要环节:整流成AC电——逆变成所需电压的AC电(主要来调整电压)——整流成AC电压输出。 由于开关电源适配器的结构中没有笨重的变压器和散热片,因而体积非常小。同时, 开关电源适配器内部都是电子元器件,效率高、发热小。虽然具有电磁干扰大等缺点,但现在开关电源适配器抗电磁干扰滤波器和屏蔽技术已经非常到位。

 开关电源适配器大体可以分

为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。

 简单地说,开关电源适配器的工作原理如下。 

(1)AC电源适配器输入经整流滤波成AC电; 

(2)通过高频PWM(脉冲宽度调制)或脉冲频率调制(PFM)控制开关管,将AC电加到开关变压器一次侧;

 (3)开关变压器二次侧感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

 关于茂捷.png(4)输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。

 AC电源适配器输入时一般要经过电感、电容、滤波器一类的元器件,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源适配器对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小, 但对开关管的要求就越高; 开关变压器的二次侧可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; 一般还应该增加一些保护电路,如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源适配器。 以上说的就是开关电源适配器的大致工作原理。

 其实现在已经有了集成度非常高的专用芯片,可以使外围电路非常简单,甚至做到免调试。 而线性电源适配器就不一样了,由于没有开关介入,使得上下管一直在放电,如果有多的,就会漏出来。

这就是我们经常看到的某些线性电源适配器的调整管发热量很大,用不完的电能全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源适配器的转换效率就非常低了,而且热量高时,元器件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。 

 线性电源适配器的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。因为调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低,一般在40%~60%,这还是很好的线性电源适配器。

线性电源适配器的工作方式,使它从高压变低压必须有降压装置,一般用的都是变压器,也有别的(像KX电源适配器)再经过整流输出AC电压。这样一来它的体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大。

它也有它的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小,适合用于模拟电路、各类放大器等。

 开关电源适配器的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量通过电感线圈来临时储存,这样它的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和储能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器体积很小。总效率在80%~98%,开关电源适配器的效率高且体积小,但是和线性电源适配器比,它的纹波、电压电流调整率就有一定的折扣了。

 下面介绍一下业余电台等无线电通信设备专用电源适配器的特殊要求。 

(1)电台使用比较规范的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层不参与无线电收发是主要考虑电源适配器的ESD和电源适配器稳压部分的抗干扰能力。原因是发射时电源适配器负载阻抗瞬时变化很大,如果处理不当会造成稳压系统取样和执行紊乱,因此须在稳压系统取样与输出间加装低通滤波器。 

(2)电台使用很随意的室外天馈系统,同轴电缆屏蔽层参与无线电收发。此时还需要在220V输入端加装低通滤波器抑制干扰。 

(3)因昂贵的电台维修费用高,故须加装并联型限压电路以确保在任何时候电台得到的电压不超过额定电压25%。 电源适配器工作电流最大值最好为电源IC最大输出电流lomaxde的70~90%,避免大马拉小车浪费现象同时也避免电源IC过载。 电源适配器工作稳不稳定,也要看其中电源IC的质量。选择电源IC(元器件)需要考虑到稳定性、电路要求、成本、体积以及重量等因素,下面是常见开关电源IC(元器件)选择原则,选择合适的开关电源IC将大大延长电路寿命,也可以减少电源适配器的故障。  

1、低功耗低压差(LDO)线性稳压器的使用最佳环境 低压差(LDO)线性稳压器的使用最佳环境:输出电压中纹波、噪声特别小的场合,输入输出电压差不大,输出电流不大于100mA,便携仪器适用 

2、电荷泵 多数便携仪器中都需要负电源,电流需求不大,使用电荷泵IC组成电压反转电路,搭配LDO线性稳压器的电荷泵IC更可达到噪声小、输出稳压 

 M5893|AC/DC电源IC|电源适配器IC3、电源IC应选择精度高的而不选择集成多功能的IC 通常电源IC的精度一般为±2%~±4%,精度高的可达±0.5%~±1%,根据电路需要选择合适电路的IC不仅减低成本并且提升电路稳定性,如果电路中没有用到关闭电源功能、开关电源结构中无微处理器(μP)或微控制器(μC)的情况下更没必要选择带关闭电源功能或输出电源工作状态信号的器件,这将大大减低成本,IC体积也小4、选择匹配电源适配器电路的IC 电源适配器工作电流最大值最好为电源IC最大输出电流lomaxde的70~90%,避免大马拉小车浪费现象同时也避免电源IC过载。

电源IC有三个重要参数需要了解,线路需求IC主要看这个三个参数来确定合不合适,

分别是:输入电压VIN、输出电压Vo及最大输出电流Iomax AC-DC电源适配器生产厂家随着人们节能环保意识的增强,对外置电源(如电流适配器、开关电源、充电器等)要求越来越高,也会在2016年正式推出六级能效标准,对外部AC-DC电源在主动模式下的效率的空载功耗要求均较目前的要求更高,因此对于功率测量的功率计要求也就更高,

根据美国和欧洲现行标准 级能效AC-DC电源适配器能效等级 能效等级:是表示家用电器产品能效高低差别的一种分级方法,按照标准相关规定, 

 等级1表示产品节电已达到水平,能耗低; 

 等级2表示产品比较节电;

 等级3表示产品能源效率为我国市场的平均水平;

 等级4表示产品能源效率低于市场平均水平;

 等级5是产品市场准入指标,低于该等级要求的产品不允许生产和销售。,对于功率计的精度不低于0.15%。CoC V5对六级能效 ac-dc电源适配器空载模式下功耗的要求CoC V5对ac-dc电源适配器的效率要求(不包括低压外部电源) CoC V5对 ac-dc电源适配器的效率要求(低压外部电源) 因此是作为产品入市的一个标准。

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