ทำไมอะแดปเตอร์ไฟฟ้านี้ไม่มีหม้อแปลง?

27

ฉันเห็นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่แปลง 220V AC เป็น 6V DC โดยไม่ใช้หม้อแปลง

ตอนนี้ฉันสงสัยว่าทำไมอะแดปเตอร์ไฟฟ้า (ถ้าไม่ใช่ทั้งหมด) กำลังใช้หม้อแปลงมันเกี่ยวกับประสิทธิภาพหรือลอยไปตามกาลเวลา?

ปรับปรุง: วงจรนี้อยู่ภายในคบเพลิงนี้

power-supply ac-dc

— จิม
แหล่งที่มา

8

คุณอาจได้รับการลงคะแนนเนื่องจากคำถามของคุณเป็นพื้นฐานมากและไม่ได้แสดงสัญญาณของการวิจัยเกี่ยวกับปัญหา

— แอนดี้อาคา

2

"ฉันเห็นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ 220V AC ถึง 6V DC โดยไม่ใช้หม้อแปลง" - เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะมีหม้อแปลงแม้ว่ามันจะไม่โดดเด่นก็ตาม อันที่จริง ๆ แล้วไม่มีอย่างใดอย่างหนึ่งคือสิ่งที่ฉันหลีกเลี่ยงเช่นกาฬโรค

— marcelm

3

ดิมิทริสได้เริ่มการวิจัย มันค่อนข้างชัดเจนที่จะเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบสิ่งที่ผู้เชี่ยวชาญรู้อยู่แล้วเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า เขาไม่ได้ตั้งสมมติฐานใด ๆ ตามหลักวิทยาศาสตร์ - เช่นบางคนอาจขโมยมัน

— 287001

5

แม้ว่าไฟฉาย / ไฟฉายนั้นอาจเป็นอันตรายจากไฟไหม้และ / หรือไฟไหม้ แต่ก็ไม่มีเหตุผลใดที่ทำให้คุณไม่สามารถสร้างหน่วยปลอดภัยโดยไม่ใช้หม้อแปลง สวิตช์ไฟและอื่น ๆ จะต้องมีฉนวนอย่างเพียงพอสำหรับแรงดันไฟ แน่นอนว่าเมื่อมันออกมาแล้วมันอันตราย แต่วงจรก็จะมีหม้อแปลง

— Spehro Pefhany

2

@ChrisH ตัวต้านทานแบบ capacitive ไม่ทำงานกับการแก้ไขครึ่งคลื่น ตัวเก็บประจุจะถูกประจุและไม่เคยถูกปล่อยออกมาเพื่อป้องกันการไหลของกระแสไฟเพิ่มเติม อีก 3 ไดโอดนั้นไม่จำเป็น และถึงแม้ว่าคุณจะต้องเพิ่มขนาดตัวเก็บประจุเป็นสองเท่าเพื่อรักษากระแสไฟขาออกเฉลี่ยซึ่งมีแนวโน้มว่าจะแพงกว่า

— marcelm

33

แหล่งจ่ายไฟที่คุณได้พบในอุปกรณ์นี้เป็นประเภทที่เรียกว่าหยด capacitive (ข้อมูลเพิ่มเติมในบทความ Wikipedia " แหล่งจ่ายไฟแบบ Capacitive ")

เหตุผลหลักว่าทำไมคุณไม่เห็นประเภทของแหล่งจ่ายไฟมักจะเป็นเรื่องง่าย: มันเป็นเรื่องที่ไม่ปลอดภัย ทั้งนี้เป็นเพราะขาข้างหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟ AC ต้องเชื่อมต่อกับวงจรโดยตรง เป็นการดีที่ควรจะเป็นขากลาง แต่มันก็ยากที่จะรับประกันได้ว่า - เต้าเสียบที่มีสายไม่ดีหรือปลั๊กที่ไม่มีขั้วอาจส่งผลให้ส่วนหนึ่งของวงจรถูกใช้งานโดยขาร้อนของแหล่งจ่ายไฟ AC

— duskwuff
แหล่งที่มา

11

นี่คือตัวอย่างหนึ่งของการที่หยดหยดสามารถทำให้ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์แบบ - เนื่องจากไฟฉายถูกหุ้มฉนวนอย่างสมบูรณ์ ไม่มีรายชื่อผู้ติดต่ออย่างแน่นอนดังนั้นจึงไม่มีหนทางที่จะกำจัดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ คุณไม่สามารถสร้างเครื่องชาร์จโทรศัพท์ด้วยวิธีนี้ได้เพียงเครื่องชาร์จที่รวมอยู่ในตัว

— Agent_L

2

ดี… หวังว่าจะไม่มีผู้ติดต่อ ฉันยังคงให้มือของฉันอยู่ห่างจากสกรูหรือสัมผัสใด ๆ

— duskwuff

12

นั่นคืออุปทานหยดแบบ capacitive ตามที่คนอื่นพูด แต่ฉันจะใช้มุมมองที่แตกต่างกันเล็กน้อยของสิ่งที่ปลอดภัย .....

Iff มันถูกสร้างขึ้นในไฟฉายดังนั้นจึงไม่มีส่วนใดของไฟฉายหรือวงจรการชาร์จที่สามารถเข้าถึงได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ (เช่นแบตเตอรี่ไฟ LED สวิตช์หรืออะไรก็ได้) ทั้งหมดถูกผนึกไว้ในกล่องพลาสติกที่มีท่อน้ำเข้าที่เหมาะสม สำหรับการชาร์จแล้วมันก็ดีและปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อคุณพยายามที่จะเชื่อมต่อสิ่งต่าง ๆ กับโลกภายนอกเพื่อบอกว่า 10mA หรือมากกว่านั้นเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ในไฟฉายฉุกเฉินสิ่งเหล่านี้มีความเป็นมาตรฐานมาก

สิ่งที่เป็นสีเขียวเป็นตัวต้านทานส่วนใหญ่จะมีการ จำกัด การดึงกระแสเร็วของแหลมเมื่อหมวกไม่ดีมากแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่จะหยดลงบนตัวเก็บประจุดังนั้นพลังงานน้อยจึงกระจายไป แต่ตัวประกอบกำลังแย่มาก

มีสถานที่สองแห่งที่ระยะทางในการพังทลายดูน่าสงสัยเล็กน้อย แต่นอกเหนือจากนั้นฉันได้เห็นสิ่งที่เลวร้ายกว่ามาก

— แดนมิลส์
แหล่งที่มา

2

จากนั้นตัวเรือนจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์ที่มีฉนวนสองชั้น (เช่นเดียวกับสวิตช์ที่เหมาะสมเป็นต้นเนื่องจากอาจมีคนเปิดสวิตช์ในขณะที่เสียบปลั๊กอยู่) มันเป็นสิ่งที่สามารถทำได้อย่างถูกต้อง (ดังนั้น +1) แต่บ่อยครั้งที่ไม่ใช่

— Chris H

@ChrisH เกือบทุกเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านมีฉนวนในระดับนี้ดังนั้น IMHO จึงเป็นเรื่องธรรมดา

— Agent_L

@Agent_L ไม่ไฟฉายนี้จะไม่ถือว่าปลอดภัย โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์จะเป็น IEC Class I (มีสายดินป้องกัน) หรือ Class II (หุ้มฉนวนสองชั้น) คบเพลิงนี้ไม่ใช่: มันไม่มีสายดินและมีการแยกชั้นเพียงชั้นเดียวดังนั้นความผิดพลาดเพียงครั้งเดียว (เช่นฝาครอบปุ่มตก) จะเพียงพอที่จะทำให้เกิดไฟฟ้าช็อต ไฟฉายนี้เป็นอุปกรณ์ระดับ 0 ซึ่งตามรหัสไฟฟ้าที่คุณใช้อยู่นั้นจะถูกห้ามหรือใช้ในพื้นที่แห้งเท่านั้น

— nitro2k01

@ nitro2k01 เพียงแค่ดูที่ภาพคุณจะรู้ได้อย่างไรว่ามีฉนวนกันความร้อนน้อยกว่า เครื่องเป่าผมเหมือนอย่างใดอย่างหนึ่ง: goodhousekeeping.com/beauty-products/hair-dryers ?

— Agent_L

2

Class II เป็น "ฉนวนสองชั้นหรือเสริม" ชั้นฉนวนกันความร้อนเป็นที่ยอมรับถ้ามันหนาและแข็งแรงพอ ฉันไม่คิดว่าเราสามารถบอกได้จากภาพถ่ายว่าเป็นไปตามมาตรฐาน Class II หรือไม่

— ปีเตอร์กรี

7

ประเทศส่วนใหญ่ต้องการให้อุปกรณ์ไม่นำกระแสไฟฟ้าจำนวนมากระหว่างตัวนำจ่ายไฟหลักและพื้นผิวโลหะสัมผัสใด ๆ แม้ว่าจะมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่อาจเกิดขึ้น (เช่น 1,000 โวลต์) ถูกนำไปใช้ระหว่างตัวนำอุปทานและพื้นผิวนั้น

มีสามวิธีที่อุปกรณ์สามารถตอบสนองความต้องการนี้:

ไม่มีการเชื่อมต่อใด ๆ ระหว่างสิ่งที่ใช้ไฟฟ้าและพื้นผิวโลหะที่สัมผัสใด ๆ
สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงานจำนวนเล็กน้อยให้เชื่อมต่อไฟหลักผ่านอุปกรณ์ที่ไม่ผ่านกระแสไฟมากไม่ว่าในกรณีใด ๆ วิธีการดังกล่าวอาจใช้งานได้กับนาฬิกา LCD ที่ต้องการเพียง 10uA แต่ไม่เหมาะที่จะใช้งานได้จริง
แปลงไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบอื่นแล้วแปลงกลับเป็นไฟฟ้า สำหรับกรณีที่ต้องการการแยกอย่างรุนแรงใคร ๆ ก็สามารถใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานหลัก (ซึ่งจะแปลงไฟฟ้าเป็นสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ซึ่งจะเปลี่ยนเพลา) เชื่อมต่อผ่านเพลาที่ไม่นำไฟฟ้าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ซึ่งใช้เพลาหมุนเพื่อสร้างแม่เหล็กเคลื่อนที่ สนามซึ่งมันจะใช้ในการผลิตไฟฟ้า) หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นทางเลือกที่ถูกกว่าซึ่งไม่ต้องผ่านสองขั้นตอนการแปลงกลางและหลีกเลี่ยงการสูญเสียการแปลงที่เกี่ยวข้อง

วิธีการ # 1 เป็นวิธีที่ถูกที่สุดเมื่อใช้งานได้จริง วิธีการ # 2 ไม่ค่อยมีประโยชน์ อุปกรณ์จำนวนมากไม่สามารถใช้ # 1 หรือ # 2 และใช้งาน # 3 Transformers ไม่ใช่วิธีเดียวที่จะทำให้ # 3 สำเร็จ แต่มักจะถูกกว่าและใช้งานได้จริงมากกว่าทางเลือกอื่น

— SuperCat
แหล่งที่มา

6

มันเกี่ยวกับประสิทธิภาพและราคา แนวโน้มในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับอุปกรณ์การจัดการพลังงานคือการกำจัดหม้อแปลงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (และด้วยทองแดงและน้ำหนัก) วิธีที่พวกเขาทำอย่างถูกต้องคือกับคลาสของวงจรโดยทั่วไปเรียกว่าสวิตช์พาวเวอร์ซัพพลาย (SMPS) และคอนเวอร์เตอร์

ในวงจรสลับโหมดโหมดออสซิลเลเตอร์ (ปกติเป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีความถี่ตั้งแต่? 20kHz ถึง MHZ ต่ำในบางกรณี) ควบคุมสวิตช์ปกติ MOSFET เปิด / ปิดซึ่งควบคุมองค์ประกอบการจัดเก็บพลังงานเช่น ตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับโครงสร้างวงจรและมีไม่กี่อย่างที่คุณจะได้เรียนรู้ในหลักสูตร ECE ของคุณถ้าและเมื่อคุณทำเรื่องอิเล็กทรอนิกส์พลังงานบทนำ

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่คุณเห็นน่าจะเป็นตัวอย่างของตัวแปลงเจ้าชู้ของ ACDC ฉันหวังว่า (ถ้าไม่ใช่ก็ให้เจาะเข้าไปลึกหก) นอกจากนี้ยังมีตัวแปลง ACAC และ DCDC หากพวกเขาก้าวขึ้นแรงดันไฟฟ้าหลักพวกเขาจะเพิ่มตัวแปลง หากพวกเขาก้าวลงจากหลักพวกเขาจะเจ้าชู้แปลง เพื่อไม่ให้น้อยลงนอกจากนี้ยังมีตัวแปลงเสริมแบบบั๊กซึ่งใช้เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในวงจรที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ (ฉันไม่เคยได้ยินเรื่องการแปลงบูสต์บั๊กมาก่อน แต่ฉันไม่แปลกใจเลยถ้ามีแอพพลิเคชั่นบางตัว)

$R_{ds(ON)}$

เนื่องจากมีพลังงานจำนวนมากในวงจรพลังงานของโหมดสวิตช์และเนื่องจากพวกมันทำงานใกล้เคียงกับขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบพวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะลอยไปตามกาลเวลา (สำหรับชิปเงยหน้าขึ้นมอง ความล้มเหลว ") พลังงานสูงเป็นสิ่งที่ทำให้วงจรเหล่านี้เป็นอันตรายต่อการทำงานกับ นักออกแบบใช้ส่วนประกอบระดับพลังงานเนื่องจากข้อกำหนดเหล่านี้และมีราคาแพงกว่า แต่แข็งแรงกว่าส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ไม่ทำงาน

ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ค่อนข้างน้อยผลิตชิปพลังงานและการจัดการแบตเตอรี่และตอนนี้ชิปการเก็บเกี่ยวพลังงานและมักจะมีวรรณกรรมทางเทคนิคที่ดีมากในเรื่องดังนั้นเริ่มสำรวจ

ยินดีต้อนรับสู่โลกของอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

แก้ไข

แผงวงจรที่คุณแสดงเป็นวิธีที่จะไม่ทำ ถ้าฉันอ่านบอร์ดอย่างถูกต้องส่วนประกอบสีเขียวขนาดใหญ่น่าจะเป็นตัวต้านทานลวดพันแผลพลังงานสูงซึ่งจะลดแรงดันและ จำกัด กระแสจากแรงดันไฟหลักแล้วแก้ไขแรงดันไฟฟ้า AC ให้คงที่และปรับให้เรียบ กับตัวเก็บประจุขนาดใหญ่มหันต์ (ส่วนประกอบสีส้มแดง) มันจะทำงานจนกว่าตัวต้านทานจะล้มเหลว ถ้ามันล้มเหลวในฐานะวงจรเปิดอุปกรณ์ชาร์จจะไม่ทำงาน แต่ถ้ามันล้มเหลวในฐานะลัดวงจรมันจะเป่าวงจรเรียงกระแสไดโอดและตัวเก็บประจุ นี่ไม่ใช่วงจรที่ปลอดภัย นำมันกลับมาและรับเงินคืนถ้าทำได้หรือทิ้งไปก่อนที่จะมีใครบาดเจ็บ (หรือใช้สำหรับชิ้นส่วนในโครงการที่ไม่สำคัญ :-) - ส่วนประกอบมีแนวโน้มที่จะมีคุณภาพราคาถูกและต่ำ)

— หัวหน้าคนอื่น ๆ
แหล่งที่มา

ฉันโยนมันทิ้งเพราะมันไม่ได้ชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดบางทีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็ตายไปแล้ว เมื่อฉันวัดแรงดันเอาต์พุตมันเป็น 220V ที่ไม่มีแบตเตอรี่และ 6-8V เมื่อใช้แบตเตอรี่ในโหมดชาร์จ

— Jim

2

"ถ้าฉันอ่านบอร์ดอย่างถูกต้อง ... จากนั้นก็แก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับนี้แล้วทำให้มันเรียบด้วยตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (ส่วนประกอบสีส้ม - แดง)" - ตัวเก็บประจุเป็นแบบอนุกรมที่มีตัวต้านทาน มันเป็นหยดคาปาซิทีฟ นี่เป็นวิธีที่ถูกต้องตามกฎหมายในการสร้างแหล่งจ่ายไฟที่ใช้พลังงานต่ำในบางสถานการณ์ (แต่ไม่ใช่ IMO นี้)

— marcelm

@marcelm ฉันเห็นด้วย ฉันได้อ่านเพิ่มเติมและจะแก้ไขข้อผิดพลาดของฉันเมื่อฉันตื่น

— หัวหน้าอื่น ๆ ของฉัน

4

SMPS ส่วนใหญ่มีหม้อแปลง หม้อแปลงความถี่สูงขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพมาก

— Agent_L

5

ทั้งเพื่อความปลอดภัยและเป็นประโยชน์มากกว่าที่จะได้รับ (พูด) 5V @ 2.1A พร้อมกับแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็ก แหล่งจ่ายหยดแบบ capacitive จะต้องวาด VA จำนวนมากเพื่อให้ได้พลังงานที่ค่อนข้างเล็ก

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำสามารถทำการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่หุ้มฉนวนจากผู้ใช้ในขณะที่อะแดปเตอร์ไฟฟ้าจะมีสายไฟและอุปกรณ์อาจมีโลหะสัมผัสพอร์ต ฯลฯ หากผู้ใช้สัมผัสกับการเชื่อมต่อโดยตรงกับไฟ อาจถูกไฟฟ้าดูด

— Spehro Pefhany
แหล่งที่มา

4

PSU นี้ไม่มีหม้อแปลงเนื่องจากผู้ผลิตพยายามที่จะบีบเงินทุกครั้งจากผลิตภัณฑ์โดยทำให้ต้นทุนลดลง แหล่งจ่ายไฟแบบนี้ได้มีการพูดคุยกันก่อนหน้านี้โดยผู้ใช้รายงานว่าได้รับไฟฟ้าช็อตจากอุปกรณ์ ตอนนี้ดูเหมือนว่าอุปกรณ์ของคุณจะมีฉนวนที่ดีกว่าโดยมีเพียง LED สีแดงขนาดเล็กและสวิตช์ที่อาจมีความเสี่ยงสูงขณะที่ยื่นออกมา

ฉันจะไม่กังวลเกินไป แต่จะทำให้มือของฉันเท่าที่จะทำได้จาก LED และสวิตช์ในขณะที่กำลังชาร์จไฟฉาย

— Dmitry Grigoryev
แหล่งที่มา

4

ตัววางแบบ capacitive เหล่านี้มักจะแสดงในช่อง YouTube ของ Big Clive ซึ่งเขาอธิบายถึงวิธีการทำงานและปัญหาที่เกิดขึ้นกับพวกเขา ตามที่ duskwuff กล่าวว่ามีการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักโดยตรง วงจรบางอันน่าตื่นเต้นยิ่งขึ้นด้วยการใส่สวิตช์ขั้วเดียวบนอินพุตและใช้การเชื่อมต่อที่ไม่ใช่ขั้วดังนั้นคุณจึงมีโอกาส 50/50 ในการเปลี่ยนสวิตช์แบบสดหรือแบบเป็นกลางทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าได้ในขณะที่ปิด!

https://www.youtube.com/watch?v=QwqFkelUs_gแสดงไฟฉายที่มีหลอดหยดตัวเก็บประจุและพอร์ต USB ที่อาจเป็นไปได้ น่าตื่นเต้น!

— พอลอีแวนส์
แหล่งที่มา