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电源适配器标称电压与电流的关系

 

相信各位电源设计者对于电源适配器并不陌生,但深究起来,各位电源工程师又是否对电源适配器足够了解呢?实际上在各大论坛中关于电源适配器的讨论几乎都是最基础的,本文将针对新手讲解电源适配器标称电压与电流的关系。

要从名词上进行解释其实并不难,电源适配器的标称电压通常指的是开路输出电压,也就是不接任何负载,没有电流输出的电压值。因此也可以认为这是该电源的输出电压上限。对于电源内部使用了主动稳压单元或者电压基准元件的情况,一般来说使用高内阻的直流电压表可以直接测得标称电压(更准确的应该用电动势电桥的方法,属于大学普通物理课程实验,不赘述),即使市电电压发生一定的波动,其输出也是稳稳的恒定值。

但这仅仅是指正式的变压器,而对于市面上廉价的小变压器来说,比如给随身听之类使用的那种,基本上是传统磁芯变压器加上四个整流二极管桥式整流再加上一个大的滤波电容就完事了,这样的话如果使用普通直流电压表测得的数值将大于标称电压,原因是桥式整流的输出为脉动直流,简单的说是一个一个正弦电压信号的正半周连接成的时间链,经过大电容滤波之后会变得平坦一些,但是纹波系数仍然很大(纹波系数就是电压信号波动的幅度同电压平均值之比,越小说明电压越接近直流),所谓标称电压指的是这种电压对时间积分再除以积分时间,简单理解就是对时间的平均值,如果用普通直流电压表测量,测量值十分接近该电压信号的最大值,所以测不准。如果市电发生波动,该类电源的输出也会随之变化。

普通电源适配器的真正空载电压也不一定和标称电压完全一致,因为电子元件的特性不可能完全一致,所以允许有一定的误差,民用情况根据用途的需要控制在0.1%到5%左右。误差越小,对电子元件的一致性要求越高,工业生产中的成本也就越高,价格当然也就越贵。

其次是电源的标称电流值。无论任何电源都有一定的内阻,因此当电源输出电流的时候,会在内部产生压降,等于输出电流乘以电源内阻。导致两件事情,一个是产生热量,等于输出电流的平方乘以内阻,所以电源会热,另一个是输出电压变为标称电压减去内部压降,导致输出电压降低。

通常的设计在考虑完毕散热问题之后,一般限制一个电流值,当输出电流达到这个值得时候,输出电压降低为标称电压的95%,或者其他比例,各厂家根据负载产品的不同需要可以设定更高或者更低的比例,这个电流值就是标称电流。比如72W的ibm16V电源适配器的标称电流是4.5A。如果负载电阻过低,导致输出电流超过标称电流,一般会发生两件事情,一个是个别元件由于发热超过了散热容量导致烧毁引起电源损坏,另一个是散热设计留有余量,仅仅体现为输出电压进一步降低,如果降低太多可能导致负载无法正常工作。

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