03.07 變壓器適用於交流電,為什麼有些手機充電器是220V電壓,要先通過橋式整流器再通過變壓器?

Bok618


可能不少人跟提問者一樣有個疑問,普通的變壓器可以改變交流電壓,為何手機充電器不直接用變壓器對AC220V降壓,而是先對AC220V進行橋式整流再用變壓器降壓?手機充電器之所以不直接用變壓器對AC220V進行降壓,是為了減小充電器的體積,便於攜帶使用。下面我們來看一款簡單手機充電器的電路原理圖。

▲ 手機充電器電路原理圖。

上圖是一個老式手機充電器的電路原理圖,從圖中可見,充電器工作時,AC220V先通過電阻R1及D1~D4組成的整流橋變為直流電(圖中濾波電容未畫出,一般整流之後還要經過濾波),再經三極管Q1和Q2組成的高頻振盪電路將橋式整流後的直流電轉為數十千赫的高頻交流電,然後才通過變壓器B降壓,並經高頻整流管D7整流後變成低壓直流電來給手機充電。▲ 手機充電器電路板。

現在的手機充電器之所以不直接用變壓器對AC220V降壓,是為了減小變壓器的體積。我們知道,變壓器感應電勢的大小取決於磁通量改變的速率,磁通量變化越快,感應電勢就越大。手機充電器先通過整流及振盪將50赫茲的低頻交流電轉為數十千赫的高頻交流電,然後再用變壓器降壓,這樣在相同的功率下,高頻變壓器只需較小的磁芯及較少的匝數即可實現電壓的變換,從而減小手機充電器的體積與重量,以方便攜帶及使用。▲ 手機充電器內部的高頻變壓器。

手機充電器內部的高頻變壓器還有一個作用就是隔離,亦即將AC220V高壓與充電器輸出端隔離,以免充電器輸出端帶有AC220V高壓,使用戶遭到電擊,故手機充電器裡面這個高頻變壓器的質量及可靠性很重要,儘可能不要使用那些劣質的充電器。


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首先,就像前面的樓主回答的一樣,這樣在一定程度上是可以減小體積的,目前手機的充電器的體積越來越小。

其次,假如先進行變壓再整流,這樣會存在大量的波紋,並且電壓很不穩定,通常情況下手機的電池多為鋰電池,鋰電池對充電電壓的要求較高,因此通常採用像提問者問的一樣先整流再電壓。

鋰電因是固態電池,電極一旦因過流損壞就無法修復,所以不主張大電流充放。並且對充電電壓有很高要求,保護板非常靈敏。這裡需強調一下,不能用保護板當充電器充滿的停止手段,也不能不使用保護板充放電。

如果你仔細觀察充電器的原理圖會發現,體積大的變壓器是對50Hz的交流電降壓,而輕的變壓器是先將交流整流為直流,直流逆變為高頻交流再通過高頻變壓器降壓,頻率提高變壓器鐵心可以縮小。

以上為本人對此問題的回答,感謝留言、評論、轉發。更多電子電路、嵌入式、DSP、FPGA、電機控制等等相關內容請關注@弱電小工。感謝大家。


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手機充電器使用的是開關電源的設計方案,通高過高頻化轉換使效能轉化效率更高

變壓器利用電磁感應原理來改變交流電壓。我們平常用的交流電頻率是50Hz,由於頻率比較低,如果直接用變壓器來降壓,效率一般小於40%,做出來的手機充電器體積就會很大。聰明的人們就發明了開關電源。先把交流電整流為直流電,用開關電源芯片把直流電變為頻率很高的交流電再用高頻變壓器實現高效能電壓轉換。

開關電源工作原理

開關電源是高頻化的電壓轉換裝置,開關電源的主要器件有:整流橋、開關電源控制芯片、變頻變壓器等

整流橋:把交流電整流為直流電,需要根據開關電源的功率選擇合適的整流橋,當然也可以用四個整流二極管搭建整流電路。

開關電源控制芯片:整個開關電源的核心部分,提供高頻開關信號,把直流電變為高頻交流電;要根據開關電源的功率選擇合適合的開關電源控制芯片

高頻變壓器:實現高頻化的電壓轉換,需要根據開關電源的功率及選用的開關電源控制芯片來設計高頻變壓器。

當然還需要有整流濾波電路、反饋電路、EMC防護電路

整流濾波電路:把高頻變壓器轉換過來的高頻交流電整流濾波為直流電

反饋電路:

把輸出端的電壓反饋給開關電源控制芯片,開關電源控制芯片會根據反饋自動調節PWM信號,把輸出電壓穩定在設定值。

EMC防護電路:包括防護浪湧、共摸開擾、差摸開擾、ESD等等

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小功率直流供電的問題

現在基本上小功率直流低壓供電都是使用開關電源 ,包括臺式計算機和筆記本電腦。基本原理是首先將220或110伏交流電變成直流,然後使用工作於高頻率的開關電源電路(一般是幾十Khz到200Khz)變成所需的低壓再經整流變成所需直流電壓。由於工作頻率高,所以使用的高頻變壓器和整流濾波器_體積和重量都會大大縮小,成本也 顯著降低。

這裡有三次電壓變換,第一次是將220交流,50赫茲交流電變成直流,一般使用橋式整流器整流成300伏左右的直流電壓,然後使用開關管振盪器形成20千赫以上的超聲波頻率電壓,再通過高頻變壓器變成所需的低壓電壓,然後用高頻整流器整流成所需要的低壓直流電壓,再通過穩壓和濾波電路輸出穩定的直流電壓。這個電路雖然比較複雜,但是它可以大大減少整個電路的體積和節約成本。

50周交流變壓器的體積大,重量大,成本也不低,變換成低壓後所用的濾波電容體積也比較大,再加上穩壓電路所需要的電子器件成本就更高了。

用開關電源,高頻電路來實現直流電壓轉換,其主要優點是可以大大減小體積,便於攜帶,是手機使用開關電源充電器的主要原因。


上善若水3991798753


又參加了個博士討論問題。

因為變壓器雖然能變壓,但變壓後依舊是交流電,而交流電變成直流電只有通過橋式整流電路才能完成。

實際上橋式整流電路出來的電依舊有很大的波形,所以需要濾波。

至於是先變壓,再變直流,很大程度上是成本決定的,最穩定的,肯定是先變壓,在整流了,但是體積大是一方面,關鍵還是費錢。


鞠躬車馬前


同功率的壓器的大小同頻率有很大的關係。頻率越高體積越小重量就越輕。比如現在的手機充電器功率有30瓦,若直接220伏低頻變壓,體積就非常大。通過整流成高壓直流電再高頻逆變,體積就很小了。所以這麼做主要是為了充電器小型化輕量化。


阿牛65268663


先變成直流,然後用一個芯片把他變成高頻(比家用50Hz交流電頻率高好幾倍),然後再隔離變壓,然後用再整流。。選擇這種方案是因為50Hz的變壓器太笨重,高頻變壓器可以做的很小


愛吃貓的魚111


這是一種叫開關電源的電路,優點是體積小,重量輕,穩定輸出電壓較優,能節省銅材等,廣泛應用電腦,電視機充電器及工業上等。缺點是比較易損壞。而直接用工資變壓器比較笨重,但耐用不易壞。


ywb87333827


如果是開關電源那就好說些,因為開關電源的芯片反接會燒壞掉。(有錯誤的話歡迎叫正)


用戶6793779988195


那是開關電源的高頻變壓器


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