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AC-DC電源適配器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年05月23日  

電源適配器(Poweradapter)是小型便攜式電子設(shè)備及電子電器的供電電源變換設(shè)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(zhuǎn)換為直流輸出;按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛配套于安防攝像頭,機(jī)頂盒,路由器,燈條,按摩儀等設(shè)備中。

AC/DC變換器是將交流變換為直流,其功率電流流向可以是雙向的。功率電流流向負(fù)載的變換稱為“整流”,功率電流由負(fù)載傳輸回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,必須經(jīng)整流濾波,相對(duì)來說體積較大的濾波電解電容器是必不可少的。同時(shí),因遇到安全問題,如ULCCEE等標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的元件,這樣就限制了AC/DC電源的體積進(jìn)一步小型化。另外,由于內(nèi)部的高頻高壓大電流開關(guān)動(dòng)作,使得解決EMC電磁兼容問題的難度加大,也就對(duì)內(nèi)部高密度安裝電路的設(shè)計(jì)提出了很高的要求由于同樣的原因,高電壓。大電流開關(guān)使得電源工作損耗增大,限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程。因此,必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。AC/DC變換器按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路;按電路的控制特點(diǎn)可分為不可控、半控和全控三類;按電源相數(shù)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

電源適配器的優(yōu)點(diǎn)

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

2、功耗小、效率高。開關(guān)電源適配器電路中,開關(guān)MOS管在激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)下,它交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài),轉(zhuǎn)換速度很快,頻率一般為50kHz以上,在一些先進(jìn)的開關(guān)電源線路中,可以做到幾百或者近兆Hz。這使得開關(guān)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(dá)到90%。

3、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(guān)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(wěn)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(guān)電源時(shí),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。

4、穩(wěn)壓范圍寬。開關(guān)電源適配器的輸出電壓是由激勵(lì)信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)的,輸入信號(hào)電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣,在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí),它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)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(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn),而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求,靈活地選用各種類型的開關(guān)電源集成電路芯片方案。

但伴隨這AC-DC電源適配器的不斷發(fā)展,來自全球?qū)﹄娫雌骷牟粩嘀匾暎沟肁C-DC電源伴隨用途的不斷廣發(fā),其行業(yè)標(biāo)著也是同行業(yè)中最高的。

美國能源部(DoE)于2007年頒布的外部電源能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空載功耗以及負(fù)載為額定負(fù)載電流25%至100%時(shí)的平均能效提出了一整套嚴(yán)格的要求。歐盟和全球其它國家也頒布了類似的標(biāo)準(zhǔn),但DoE的標(biāo)準(zhǔn)是最嚴(yán)格的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。2014年2月,DoE更新了外部電源標(biāo)準(zhǔn)后,進(jìn)一步嚴(yán)格規(guī)范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(biāo)準(zhǔn)迫使電源制造商降低電源空載時(shí)來自市電的輸入電流。雖然在待機(jī)時(shí)限制控制電路的電流能夠節(jié)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(biāo)準(zhǔn)的限制日趨嚴(yán)格,電源控制器的性價(jià)比已逼近它們的極限。

既要滿足這些新標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時(shí)又要提升性能和降低成本,這種挑戰(zhàn)已迫使市場轉(zhuǎn)向一些新的顛覆性技術(shù)。新的設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)在能夠讓AC/DC轉(zhuǎn)換器在不犧牲其性能(尤其是負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間)的情況下,滿足嚴(yán)格的DC能效要求。新的電源能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源控制器提出的要求,如何在維持輸出質(zhì)量、以及不增加成本和復(fù)雜性的情況下提升性能的最新設(shè)計(jì)技術(shù),通過限制電源的最大空載功耗,該標(biāo)準(zhǔn)迫使電源制造商降低電源空載時(shí)來自市電的輸入電流。雖然在待機(jī)時(shí)限制控制電路的電流能夠節(jié)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(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間–大信號(hào)響應(yīng)時(shí)間和工作電流

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間直接影響輸出電壓的質(zhì)量;較快的響應(yīng)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(yīng)速度則反之。使用低功耗控制器時(shí),響應(yīng)速度通常較慢,從而迫使電源不得不依賴外部組件來響應(yīng)輸出電流的變化。負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間實(shí)際上是控制環(huán)路的大信號(hào)響應(yīng)時(shí)間,整合了小信號(hào)穩(wěn)定性和一些大信號(hào)因素,例如,控制電路能夠迅速轉(zhuǎn)換放大器和驅(qū)動(dòng)器的輸出。如果器件的轉(zhuǎn)換速率較低,而且小信號(hào)帶寬也較窄,輸出響應(yīng)負(fù)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(hù)特性:

(1)短路保護(hù)(SCP):必須能夠承受輸出持續(xù)短路而不會(huì)損壞。當(dāng)故障消失時(shí),適配器必須能夠從保護(hù)模式下恢復(fù),并重新提供額定功率。

(2)過壓保護(hù)(OVP):在環(huán)路被破壞的情況下,如光耦合器損壞或TL431分壓網(wǎng)絡(luò)受到影響,適配器必須立即停止工作,并在用戶重新啟動(dòng)適配器前保持在此狀態(tài)。

(3)過溫保護(hù)(OTP):如果適配器的溫度超過某個(gè)溫度值,適配器就存在損壞的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免出現(xiàn)這種情況,就需要使用熱傳感器來持續(xù)監(jiān)測溫度,并在溫度超過設(shè)計(jì)人員設(shè)定的限制值的情況下,適配器就持續(xù)關(guān)閉。當(dāng)用戶重新啟動(dòng)電源且溫度下降時(shí),適配器復(fù)位。

(4)過功率保護(hù)(OPP):對(duì)某些電源而言,重要的是在最壞條件下——如負(fù)載消耗的電流過大,最大輸出電流保持在受控狀態(tài),而不會(huì)實(shí)際出現(xiàn)短路,UE電源就做得到。

電源適配器在不同的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中,如影音類、資訊類、家電類、醫(yī)療類、LED驅(qū)動(dòng)電源類等。安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中,電源適配器AC插頭按照歐規(guī)、澳規(guī)、英規(guī)。電源適配器插腳按照Class1和Class2等等不同都有相應(yīng)的要求和規(guī)范。一、安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)影音類電源標(biāo)準(zhǔn):IEC/EN60065資訊類電源標(biāo)準(zhǔn):IEC/EN60950家電類電源標(biāo)準(zhǔn):IEC/EN60335醫(yī)療類電源標(biāo)準(zhǔn):IEC/EN60601LED驅(qū)動(dòng)電源標(biāo)準(zhǔn):IEC/EN61347二、AC插頭標(biāo)準(zhǔn)一般要求:IEC60884-1歐洲插頭:EN50075澳洲插頭:AnnexJofAS/NZS3112英國插頭:BS1363三、插腳標(biāo)準(zhǔn)Class1類電源為(3pinAC插座)Class2類電源為(2pinAC插座)Class1類電源漏電流為0.75mA(Max)Class2類電源漏電流為0.25mA(Max)Class1類電源高電壓測試為1500VAC60SEC10mAClass2類電源高電壓測試為3000VAC60SEC10mAClass1類電源銘板無“回”雙絕緣符號(hào)Class2類電源銘板有“回”雙絕緣符號(hào)Class1類電源保護(hù)接地電阻測試有要求Class2類電源保護(hù)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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