Pregled napajalnikov: koncept, razvrstitev, aplikacije in ključne funkcije
Uvod v koncept napajalnikov
Napajalnik je naprava za pretvorbo napajanja za majhne prenosne elektronske naprave in električne naprave. Običajno je sestavljen iz komponent, kot so zunanje ohišje, transformator, induktor, kondenzator, krmilni IC in plošča PCB. Njegov princip delovanja vključuje pretvorbo vhodnega izmeničnega toka (AC) v izhod enosmernega toka (DC). V splošnem se napajalnik imenuje tudi "zunanji napajalnik".
Katere so glavne vrste napajalnikov?
Napajalniki so v glavnem razvrščeni v dve glavni vrsti:
Stikalni napajalnik
Ta tip uporablja predvsem sodobno elektronsko tehnologijo za nadzor razmerja med vklopom in izklopom preklopnega tranzistorja, s čimer ohranja stabilno izhodno napetost. Preklopni napajalnik v napajalnem adapterju je na splošno sestavljen iz IC za nadzor širinske impulzne modulacije (PWM) in MOSFET-jev.
Prednosti in slabosti stikalnih napajalnikov:
Prednosti: visoka učinkovitost, kompaktna velikost in možnost delovanja v širokem napetostnem območju.
Slabosti: vezje ustvarja relativno več motenj in odpravljanje težav je lahko težje, ko pride do napak.
Linearni napajalnik
Ta vrsta pretvarja izmenični tok prek transformatorja za spremembo napetosti, čemur sledijo usmerjevalna in filtrirna vezja, da se pridobi nestabilna enosmerna napetost. Da napajalnik doseže visoko{1}}natančno enosmerno napetost, mora dodatno prilagoditi izhodno napetost prek napetostnega povratnega vezja.
Prednosti in slabosti linearnih napajalnikov:
Prednosti: Razvita tehnologija, preprosta zasnova vezja in odsotnost motenj in hrupa, povezanih s stikalnimi napajalniki.
Slabosti: Napetostno povratno vezje deluje v linearnem stanju, kar povzroči veliko disipacijo moči v regulacijskem tranzistorju in nizko učinkovitost pretvorbe. Poleg tega je zaradi uporabe induktivnih transformatorjev naprava relativno težka.
Na katerih področjih se uporabljajo napajalniki?
Napajalniki so vrsta napajalnika z izjemno široko uporabo. Njihova področja uporabe že v veliki meri pokrivajo različno elektronsko opremo, kot so: varnostne kamere, set-top boxi, usmerjevalniki, LED svetlobni trakovi, masažne naprave, prenosni računalniki in tiskalniki. Uporaba napajalnikov je še posebej razširjena v varnostni industriji in potrošniški elektroniki.
V potrošniški elektroniki je izhodna moč, ki jo zagotavljajo adapterji, večinoma znotraj 100 vatov, povpraševanje na trgu pa hitro narašča. Aplikacije vključujejo polnilnike baterij za električna kolesa, majhne-LCD-televizorje, prenosne računalnike, tiskalnike, DVD-predvajalnike in-top boxe. Zgodnji napajalniki so večinoma uporabljali linearne transformatorje. Ker pa potrošniška elektronika od napajalnikov zahteva večjo učinkovitost in širše razpone vhodne napetosti, skupaj s povečanjem stroškov bakra, železa in dela, so bili linearni transformatorji, ki so bili prvotno v takšnih adapterjih, večinoma postopoma nadomeščeni s stikalnimi napajalniki.
Kakšne so značilnosti napajalnikov?
Lahko zaščiti računalnike med izpadi električne energije
Napajalnik (pretvornik AC v DC) pretvori AC v DC, preden napaja računalnik. Čeprav sam adapter ne ščiti računalnika, računalniki vsebujejo enoto za shranjevanje energije (znano tudi kot polnilec/baterija), ki lahko zagotovi zaščito med izpadi električne energije.
Zmožnost samodejnega zaznavanja 100–240 V AC (50/60 Hz)
Napajalniki se pogosto uporabljajo pri usmerjevalnikih, brezžičnih telefonskih sistemih, igralnih konzolah, jezikovnih repetitorjih, prenosnih avdio predvajalnikih, prenosnih računalnikih, mobilnih telefonih in drugih napravah. Večina napajalnikov lahko samodejno zazna in se prilagodi na 100–240 V AC (50/60 Hz).
Zmanjša velikost in težo gostiteljske naprave
Kot naprava za pretvorbo napajalnika za majhne prenosne elektronske naprave in aparate napajalnik eksternalizira napajalnik in se prek kabla poveže z gostiteljsko napravo. Ta oblika pomaga zmanjšati prostornino in težo gostiteljske naprave. Le zelo majhno število naprav in aparatov ima napajalnik vgrajen v gostitelju.
"Imenska tablica" napajalnika
Notranjost napajalnika je sestavljena iz močnostnega transformatorja in usmerniškega vezja. Vsak napajalnik ima ploščico z imenom, ki označuje specifikacije, kot so nazivna moč, vhodna/izhodna napetost in tok. Posebno pozornost je treba posvetiti navedenemu območju vhodne napetosti.
