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AC-DC電源適配器的行業標准你知道哪些

發布時間:2018-12-24 浏覽次數:106

電源適配器(Power adapter)是小型便攜式電子設備及電子電器的供電電源變換設備

一般由外殼、變壓器、電感、電容、控制IC、PCB板等元器件組成,它的工作原理由交流輸入轉換爲直流輸出;按連接方式可分爲插牆式和桌面式。廣泛配套于安防攝像頭,機頂盒,路由器,燈條,按摩儀等設備中。

AC/DC變換器是將交流變換爲直流,其功率電流流向可以是雙向的。功率電流流向負載的變換稱爲“整流”,功率電流由負載傳輸回電源的稱爲“有源逆變”。AC/DC變換器輸入爲50/60Hz的交流電,必須經整流濾波,相對來說體積較大的濾波電解電容器是必不可少的。同時,因遇到安全問題,如ULCCEE等標准及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流輸入則必須加EMC濾波及使用符合安全標准的元件,這樣就限制了AC/DC電源的體積進一步小型化。另外,由于內部的高頻高壓大電流開關動作,使得解決EMC電磁兼容問題的難度加大,也就對內部高密度安裝電路的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變換器按電路的接線方式可分爲半波電路和全波電路;按電路的控制特點可分爲不可控、半控和全控三類;按電源相數可分爲單相三相和多相;按電路工作象限又可分爲一象限、二象限、三象限和四象限

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電源適配器的優點

1、體積小、重量輕。開關電源適配器沒有采用笨重的工頻變壓器。由于開關MOS管上的耗散功率大幅度降低後,又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因,所以開關電源適配器的體積小,重量輕。

2、功耗小、效率高。開關電源適配器電路中,開關MOS管在激勵信號的激勵下,它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關狀態,轉換速度很快,頻率一般爲50kHz以上,在一些先進的開關電源線路中,可以做到幾百或者近兆Hz。這使得開關MOS管的功耗很小,電源的效率可以大幅度地提高,其效率可達到90%。

3、濾波的效率大爲提高,使濾波電容的容量和體積大爲減少。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,這使整流後的濾波效率幾乎也提高了1000倍;即使采用半波整流後加電容濾波,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。

4、穩壓範圍寬。開關電源適配器的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節的,輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償。這樣,在工頻電網電壓變化較大時,它仍能夠保證有較穩定的輸出電壓。所以開關電源適配器的穩壓範圍很寬,穩壓效果很好。此外,改變占空比的方法有脈寬調制型和頻率調制型兩種。開關穩壓電源不僅具有穩壓範圍寬的優點,而且實現穩壓的方法也較多,設計人員可以根據實際應用的要求,靈活地選用各種類型的開關電源集成電路芯片方案。

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但伴隨這 AC-DC電源適配器的不斷發展,來自全球對電源器件的不斷重視,使得AC-DC電源伴隨用途的不斷廣發,其行業標著也是同行業中最高的。

美國能源部(DoE)于2007年頒布的外部電源能效標准對空載功耗以及負載爲額定負載電流25%至100%時的平均能效提出了一整套嚴格的要求。歐盟和全球其它國家也頒布了類似的標准,但DoE的標准是最嚴格的強制性標准。2014年2月,DoE更新了外部電源標准後,進一步嚴格規範了離線電源的能效和 空載功耗。通過限制電源的最大空載功耗,該標准迫使電源制造商降低電源空載時來自市電的輸入電流。雖然在待機時限制控制電路的電流能夠節省電能,但它也影響了電源從空載迅速過渡到滿載的能力, 國際電源能效標准的限制日趨嚴格,電源控制器的性價比已逼近它們的極限。

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既要滿足這些新標准的要求,同時又要提升性能和降低成本,這種挑戰已迫使市場轉向一些新的顛覆性技術。新的設計技術現在能夠讓AC/DC轉換器在不犧牲其性能(尤其是負載瞬態響應時間)的情況下,滿足嚴格的DC能效要求。新的電源能效標准對電源控制器提出的要求,如何在維持輸出質量、以及不增加成本和複雜性的情況下提升性能的最新設計技術,通過限制電源的最大空載功耗,該標准迫使電源制造商降低電源空載時來自市電的輸入電流。雖然在待機時限制控制電路的電流能夠節省電能,但它也影響了電源從空載迅速過渡到滿載的能力, 負載瞬態響應時間– 大信號響應時間和工作電流

負載瞬態響應時間直接影響輸出電壓的質量;較快的響應速度有助于減少輸出電壓偏差,而且不必使用多余的輸出電容器;較慢的響應速度則反之。使用低功耗控制器時,響應速度通常較慢,從而迫使電源不得不依賴外部組件來響應輸出電流的變化。負載瞬態響應時間實際上是控制環路的大信號響應時間,整合了小信號穩定性和一些大信號因素,例如,控制電路能夠迅速轉換放大器和驅動器的輸出。如果器件的轉換速率較低,而且小信號帶寬也較窄,輸出響應負載變化的速度也較慢。

AC-DC電源適配器要求具備的幾種保護特性:

(1)短路保護(SCP):必須能夠承受輸出持續短路而不會損壞。當故障消失時,適配器必須能夠從保護模式下恢複,並重新提供額定功率。

(2) 過壓保護(OVP):在環路被破壞的情況下,如光耦合器損壞或TL431分壓網絡受到影響,適配器必須立即停止工作,並在用戶重新啓動適配器前保持在此狀態。

(3) 過溫保護(OTP):如果適配器的溫度超過某個溫度值,適配器就存在損壞的風險。爲了避免出現這種情況,就需要使用熱傳感器來持續監測溫度,並在溫度超過設計人員設定的限制值的情況下,適配器就持續關閉。當用戶重新啓動電源且溫度下降時,適配器複位。

(4) 過功率保護(OPP):對某些電源而言,重要的是在最壞條件下——如負載消耗的電流過大,最大輸出電流保持在受控狀態,而不會實際出現短路,UE電源就做得到。

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電源適配器在不同的安規標准中,如影音類、資訊類、家電類、醫療類、LED驅動電源類等。安規標准中,電源適配器AC插頭按照歐規、澳規、英規。電源適配器插腳按照Class 1和Class 2等等不同都有相應的要求和規範。 一、安規標准 影音類電源標准:IEC/EN 60065          資訊類電源標准:IEC/EN 60950家電類電源標准:IEC/EN 60335          醫療類電源標准:IEC/EN 60601 LED驅動電源標准:IEC/EN 61347二、AC插頭標准 一般要求: IEC 60884-1             歐洲插頭: EN 50075澳洲插頭: Annex J of AS/NZS 3112 英國插頭: BS 1363三、插腳標准Class 1類電源爲(3pin AC插座) Class 2類電源爲(2pin AC插座)Class 1類電源漏電流爲0.75mA(Max) Class 2類電源漏電流爲0.25mA(Max) Class 1類電源高電壓測試爲1500VAC 60SEC 10mA Class 2類電源高電壓測試爲3000VAC 60SEC 10mA Class 1類電源銘板無“回”雙絕緣符號Class 2類電源銘板有“回”雙絕緣符號Class 1類電源保護接地電阻測試有要求Class 2類電源保護接地電阻測試無要求 四、塑料外殼的耐熱/防火要求

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