ทำไมแล็ปท็อปจึงต้องการหม้อแปลงที่มีขนาดใหญ่กว่าโทรศัพท์มือถือ?


11

ฉันสงสัยว่าทำไมอะแดปเตอร์ไฟแล็ปท็อปจึงมีขนาดใหญ่มาก แล็ปท็อปส่วนใหญ่ที่ฉันเคยเห็นใช้แหล่งจ่ายไฟ ~ 19V การใช้สมการหม้อแปลงไฟฟ้าและพิจารณา 100 รอบในหลัก (เพียงแค่สมมุติ), และแหล่งจ่ายไฟ 220V, ฉันคำนวณว่าควรมีประมาณ 8 รอบในรอบที่สอง การใช้สมการเดียวกันสำหรับเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือ (5V) และเมื่อพิจารณา 100 รอบในรอบแรกควรมีประมาณ 3 รอบในรอบที่สอง ดังนั้นไม่ควรมีความแตกต่างขนาดใหญ่ระหว่างหม้อแปลงที่ใช้ในเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือและเครื่องชาร์จแล็ปท็อป เหตุใดอะแดปเตอร์เครื่องชาร์จแล็ปท็อปจึงใหญ่ในขณะที่อะแดปเตอร์เครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือมีขนาดเล็ก


3
FWIW อะแดปเตอร์แปลงพลังงานแบบแล็ปท็อปรุ่นใหม่มีแนวโน้มที่จะเทอะทะน้อยลงเช่นกัน อะแดปเตอร์ปัจจุบันของฉันมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในห้าของฉันได้เมื่อห้าปีก่อน
leftaroundabout

1
ของฉันมีน้ำหนักมากกว่า แต่ก็มีประสิทธิภาพมากกว่า 105W เทียบกับ 60W
Jasen

คำตอบ:


29

ทั้งแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ดังนั้นอะแดปเตอร์จึงไม่ใช่หม้อแปลงแบบง่าย

สำหรับเทคโนโลยีที่กำหนดมีความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการใช้พลังงาน (วัดเป็นวัตต์) และขนาด (ระดับเสียงโดยเฉพาะ) ดังนั้นโทรศัพท์มือถือที่ต้องการ 2.1A ที่ 5V (ประมาณ 10W) ​​สามารถใช้อะแดปเตอร์ AC ที่เล็กกว่าและเบากว่ามากสำหรับคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กที่ต้องการ 19V ที่ 4.62A (ประมาณ 90W)


21

จริงๆแล้วทั้งแล็ปท็อปหรือโทรศัพท์มือถือไม่ใช้หม้อแปลง

สิ่งที่พวกเขาใช้แทนเรียกว่า "แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด" ที่แก้ไขอินพุต AC 110 หรือ 220V เป็นตัวเก็บประจุ DC จากนั้นใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์สวิตช์มัลติ - KHz เพื่อพัลส์ที่ผ่านตัวเหนี่ยวนำเพื่อ "แปลง" แรงดันไฟฟ้าลง . สิ่งนี้ต้องการพื้นที่น้อยกว่าหม้อแปลง 50Hz บนแกนขนาดใหญ่และหนักและมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่า

สำหรับสาเหตุที่ตัวแปลงแล็ปท็อปโดยทั่วไปมีขนาดใหญ่กว่าตัวชาร์จ usb สำหรับโทรศัพท์มือถือ / แท็บเล็ต / ฯลฯ นั่นเป็นเรื่องของการจัดการพลังงาน เนื่องจากความต้องการแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่สูงขึ้นโดยแล็ปท็อปแหล่งจ่ายไฟจึงต้องใช้สายไฟที่หนากว่าตัวเหนี่ยวนำที่ใหญ่กว่าและส่วนประกอบสวิตช์กำลังไฟที่สูงขึ้น นอกจากนี้เมื่อมีพลังมากขึ้นจะทำให้มีความร้อนมากขึ้นในการกำจัด

เนื่องจากความต้องการส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าหนักกว่าและการกระจายความร้อนที่มากขึ้นเครื่องชาร์จแบบพกพาก็ต้องใหญ่ขึ้นตราบใดที่คุณไม่ต้องการจ่ายเงินเพิ่มสำหรับวัสดุหายากและราคาแพง


แต่ทั้งสองอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำใช้หม้อแปลงพวกเขาเพียงแค่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 50/60 เฮิร์ตซ์ หม้อแปลงใช้เพื่อแยกแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายและแรงดันเอาต์พุต
เครื่องหมาย

3
ในประสบการณ์ของฉันแม้แต่คนที่น่ารังเกียจจริงๆก็มีหม้อแปลง (แม้ว่าบางครั้งมันก็เป็น transfromer ที่ทำมาได้ไม่ดี) คุณมีลิงก์ไปยังการฉีกขาดที่ไม่มี
ปีเตอร์กรีน

3
ที่น้อยกว่า 100W พวกมันส่วนใหญ่เป็นตัวแปลงแบบย้อนกลับดังนั้นจึงเป็นตัวเหนี่ยวนำคู่ไม่ใช่หม้อแปลง แต่ใช้ฟลักซ์แม่เหล็กคู่เพื่อถ่ายโอนพลังงานขณะแยก มันเหมือนหม้อแปลง
Jasen

2
@jasen ความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำคู่คืออะไร?
markrages

2
ตัวเหนี่ยวนำได้รับการออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานในสนามแม่เหล็ก, หม้อแปลงที่ออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานน้อย ..
Jasen

0

อะแดปเตอร์ AC หรืออุปกรณ์จ่ายไฟ DC ที่ทันสมัยทั้งหมดเป็นวงจร / ระบบสลับโหมด เพื่อความปลอดภัยสายไฟ AC อาจแยกได้ด้วยหม้อแปลง มันเป็นหม้อแปลงความถี่สูงซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามาก

AC คือ 50 / 60Hz (รอบต่อวินาที) หน่วยงานกำกับดูแลการเปลี่ยนเป็น 50kHz ถึง Mega-Hz ดังนั้นหม้อแปลงแยกจึงมีขนาดเล็กกว่ามาก นี่คือเหตุผลของการเปลี่ยนจากหม้อแปลงขนาดใหญ่เป็นหม้อแปลงขนาดสูงกิโลเฮิรตซ์

การประหยัดวัสดุ (ขดลวดทองแดงแกนเหล็ก) และประสิทธิภาพโดยการสลับแบบอิเล็กทรอนิกส์มีผลต่อต้นทุนที่ต่ำกว่ามากประหยัดพลังงานได้มากขึ้นและมีขนาดเล็กลง

เช่นเดียวกับการออกแบบหม้อแปลงเก่าที่นี่: ด้าน 'เอาท์พุท' (ที่ 2) ของหม้อแปลงถูกแก้ไขให้เป็นแรงดัน DC ดิบ สำหรับขนาดที่เล็กที่สุดอัตราส่วนขดลวดหม้อแปลงอาจเป็น 1: 1 (เอาต์พุตที่ 110VAC สหรัฐอเมริกา) ไฟฟ้าแรงสูง! หรืออัตราส่วนใด ๆ สำหรับการออกแบบโดยรวมที่ดีที่สุด ความแตกต่าง: DC ดิบเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC สำหรับวงจรสวิตชิ่งเท่านั้นไม่ใช่ไปที่เอาต์พุต เอาท์พุทวงจรสลับเป็นแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง

วงจร Switched ง่ายขึ้น: เมื่อสวิตช์เปิดอยู่ DC ดิบจะชาร์จคอยล์ เมื่อปิด DC ดิบจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากขดลวด ตอนนี้โดยธรรมชาติของขดลวดม้วนจะบังคับให้พลังงานออกมาจากตัวมันเอง (ลองบรรเทาเอง!) สวิทช์ที่ขั้ว 'เกิดขึ้น' ที่จะเปิดและเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ ขดลวดจะทิ้งพลังงานไปยังตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุนี้เป็นตัวเก็บประจุกระแสไฟกระแสตรง DC เอาท์พุทเป็นสองเท่าของการจัดเก็บพลังงานครั้งที่สอง

โหลดที่เอาต์พุตหมายถึงขณะที่ยังคงลดพลังงานตัวเก็บประจุ คอยล์จะทำการประจุตัวเก็บประจุเป็นครั้งคราว DC ดิบจะเติมพลังงานขดลวดเป็นครั้งคราว

ในกรณีที่ไม่โดดเดี่ยวไม่มีหม้อแปลงและ AC 110V (USA) ได้รับการแก้ไขโดยตรง (แรงดันไฟฟ้าสูงอันตราย!) เพื่อสร้าง DC ดิบ (ประมาณ 120-150Vdc)

ส่วนที่เหลือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะควบคุมแรงดันเอาต์พุต เมื่อตัวเก็บประจุถึงแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการขดลวดจะถูกปิดจากตัวเก็บประจุป้องกันไม่ให้ชาร์จแรงดันสูงขึ้นและสูงขึ้น ในเวลาเดียวกันคอยล์จะถูกเชื่อมต่อกับ DC ดิบเพื่อชาร์จใหม่ เมื่อเอาต์พุตหมดลงต่ำเกินไปขดลวดจะถูกเชื่อมต่อกลับไปยังตัวเก็บประจุเพื่อชาร์จใหม่

ความถี่ในการสลับถูกเลือกเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยพิจารณาจากขนาดร่างกายประสิทธิภาพและค่าใช้จ่าย

โดยสรุป: แก้ไข; แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง เรียกเก็บเงินม้วน; ถ่ายโอนพลังงานขดไปยังตัวเก็บประจุเอาท์พุท; ทำซ้ำ

โดยธรรมชาติแล้ววงจรสวิตชิ่งจะไม่ถูกแยก (การสลับ DC เป็น DC) มีอย่างน้อยหนึ่งสายทั่วไปการเชื่อมต่อโดยตรงจากอินพุตไปยังเอาต์พุต

ถ้าไม่จำเป็นต้องแยกตัวออก (เช่นภายในกล่องปิดเช่นหลอดไฟ) อาจไม่มีหม้อแปลง การแยกเพื่อความปลอดภัยดังนั้นจึงมีการเพิ่มหม้อแปลง ความถี่ที่ต่ำกว่ายิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงในการแปลงสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แน่นอนที่ความถี่สูงเกินไปประสิทธิภาพการแปลงจะเริ่มลดลง) สรุปของคอยล์: หม้อแปลงแยกหนึ่งตัวเลือก อย่างน้อยหนึ่งม้วนเพื่อเก็บพลังงานเป็นวิธีถ่ายโอนพลังงานจากอินพุตไปยังเอาต์พุต

พิเศษสำหรับจิตใจที่สงสัย: ข้ามขดลวด! สิ่งที่คุณต้องมีคือสวิตช์เพื่อชาร์จตัวเก็บประจุเอาท์พุท (โหมดตัวเก็บประจุแบบสลับ!) โดยตรงจาก DC ดิบ! เมื่อถึงแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการให้ปิดสวิตช์ ทำ! ประหยัดส่วนประกอบคอยล์! คุณจะพูดว่า: แรงดันไฟฟ้าไม่สามารถปิดฝาได้ ตกลงเพิ่มตัวต้านทานที่ จำกัด ในปัจจุบัน ตัวต้านทานยังคงถูกกว่าขดลวดมาก ทำไมต้องมีคอยล์? อ่านเพิ่มเติม ... ทำไมไม่แก้ไข AC 110 โวลต์ดิบจากนั้นแหล่งจ่าย DC ดิบสำหรับเครื่องกำเนิดความถี่สูงเพื่อขับหม้อแปลงความถี่สูง แทนที่จะเป็น 60Hz ตอนนี้คุณมีระบบ AC 50kHz! หม้อแปลงขนาดเล็กเหมือนกัน จากนั้นหม้อแปลงจะลดระดับแรงดันไฟฟ้า AC ลง แก้ไข Voila! [คำแนะนำ: ประสิทธิภาพและกำลังขับ]

[ประสิทธิภาพ: พลังงานตัวเก็บประจุ = (1/2) xCV ^ 2; ขดลวดที่เทียบเท่า: (1/2) Li ^ 2 เมื่อแรงดันเพิ่มสูงขึ้นบนฝา [หรือเทียบเท่าขดลวด] จะมีประสิทธิภาพมากกว่า: V เป็นกำลังสอง Square 5V = 25 Square 100V = 10,000! การทุ่มไฟ 5V ไปยังตัวเก็บประจุ / ขดลวดนั้นมีมากเพียงใด การเททิ้ง 105V (110V-5Vout) บนคอยล์ว้าว!]

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.