我们常用的手机充电器是变压器吗?为什么?
以前是带铁芯的变压器,然后再整流、滤波,所以,那东西不轻。
现在改开关电源了,轻,效率高(如果做得好),有把220V交流电转换为5V直流电给手机充电的功能。
传统变压器和目前手机充电器的对比:
1、 传统变压器就两个线圈,通过铁心感应辅助,完成电压转换。
2、但是这里面电源的频率影响很大,频率越高,需要的铁心截面的线圈匝数就越少。换言之,提高频率,可以大幅减少变压器材料重量和体积,这就是高频变压器。
3、目前的手机充电器,是开关电源。即充电器内部加入了整流的半导体元件,将我们的民用220V电源变为高频电源,然后再用高频变压器转换为5V左右的电压就可以了。高频变压器,整流电路,加上其他体积依然很小。
目前技术还在发展,比如目前流行的氮化镓充电器,长这样:
其实这是应用了最新的半导体材料氮化镓,使得充电器的体积和重量进一步缩小。目前缺点是价格还挺高,几百块吧。
知识拓展
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。手机充电器是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。
开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
1、主电路
冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
2、控制电路
一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3、检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4、辅助电源
实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。
总结
目前手机充电器是开关电源,包括电脑与笔记本电脑。
普通变压器是线性。
区别在于,开关电源在变压前把市电转为超高频,这样变压效率很高。所以变压器可以很小。而线性变压器要在标准频率变压,效率就没那么高。
不过开关变压器也有缺点,波纹大。所以对供电要求高的普遍使用线性变压器。比如音响,一个电源隔离变压器就几公斤。
2021-01-12