랩탑에 휴대 전화보다 더 큰 변압기가 필요한 이유는 무엇입니까?


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랩톱 전원 어댑터가 왜 그렇게 큰지 궁금했습니다. 내가 본 대부분의 랩탑은 ~ 19V 전원 공급 장치를 사용합니다. 변압기 방정식을 사용하고 1 차 (100 가정)와 220V 전원 공급 장치에서 100 회전을 고려하면 2 차에는 약 8 회전이 있어야한다고 계산했습니다. 휴대 전화 충전기 (5V)에 대해 동일한 방정식을 사용하고 1 차에서 100 회전을 고려하면 2 차에서 약 3 회전이되어야합니다. 따라서 휴대 전화 충전기에 사용되는 변압기와 랩탑 충전기에 크기 차이가 크지 않아야합니다. 휴대 전화 충전기 어댑터가 작지만 왜 랩탑 충전기 어댑터가 큰가요?


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FWIW의 최신 노트북 전원 어댑터는 부피가 훨씬 작습니다. 현재 어댑터의 무게는 5 년 전에 얻은 것의 약 5 분의 1입니다.
leftaroundabout

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광산은 더
무겁지만

답변:


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랩톱과 휴대폰은 모두 스위칭 전원 공급 장치를 사용하므로 어댑터는 단순한 변압기 가 아닙니다 .

주어진 기술에 대해 전력 용량 (와트 단위로 측정)과 크기 (구체적으로)와의 관계가 있습니다. 따라서 5V (약 10W)에서 2.1A가 필요한 휴대폰은 4.62A (약 90W)에서 19V가 필요한 노트북 컴퓨터보다 훨씬 작고 가벼운 AC 어댑터를 사용할 수 있습니다.


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실제로 랩톱이나 휴대 전화는 모두 변압기를 사용하지 않습니다.

대신 110 또는 220V AC 입력을 DC 커패시터로 정류 한 다음 다중 KHz 스위칭 마이크로 컨트롤러를 사용하여 인덕터를 통해 전압을 "변환"하는 펄스를 발생시키는 "스위칭 모드 전원 공급 장치"라고합니다. . 이는 크고 무거운 코어에서 50Hz 변압기보다 훨씬 적은 공간을 필요로하며 일반적으로 더 효율적입니다.

랩톱 변환기가 일반적으로 휴대 전화 / 태블릿 / 등의 USB 충전기보다 훨씬 큰 이유는 무엇입니까? 그것은 파워 핸들링의 문제입니다. 랩톱의 높은 전압 및 전류 수요로 인해 전원 공급 장치에는 더 두꺼운 전선, 더 큰 인덕터 및 더 높은 전력 스위칭 구성 요소가 필요합니다. 또한 더 많은 전력이 흐를수록 더 많은 열이 제거됩니다.

더 크고 더 무거운 구성 요소와 더 많은 열 방출이 필요하기 때문에 희귀하고 값 비싼 재료에 여러 번 더 많은 돈을 지불하지 않으려는 한, lappy 충전기는 더 커야합니다.


그러나 두 전원 공급 장치 모두 변압기를 사용하며 50 / 60Hz보다 높은 주파수에서 작동합니다. 변압기는 라인 전압과 출력 전압 사이의 절연을 제공하는 데 사용됩니다.
markrages

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내 경험상 정말 칙칙한 사람들조차도 변압기를 가지고 있습니다 (때로는 다소 불완전한 트랜스 Fromer이지만). 그렇지 않은 분류에 대한 링크가 있습니까?
피터 그린

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100W 미만에서는 주로 플라이 백 컨버터이므로 실제로 변압기가 아닌 결합 된 인덕터이지만 결합 된 자속을 사용하여 에너지를 전달하면서 절연을 제공합니다. 변압기와 같습니다.
Jasen

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@ 변압기와 결합 인덕터의 차이점은 무엇입니까?
markrages

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인덕터는 자기장에 에너지를 저장하도록 설계되었으며 변압기는 적은 에너지를 저장하도록 설계되었습니다.
Jasen

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모든 최신 AC 어댑터 또는 DC 공급 장치는 스위치 모드 회로 / 시스템입니다. 안전을 위해 AC 라인은 변압기로 절연 될 수 있습니다. 고주파 변압기이므로 물리적 크기가 훨씬 작습니다.

AC는 50 / 60Hz (초당주기)입니다. 스위칭 레귤레이터는 50kHz ~ Mega-Hz입니다. 따라서 절연 변압기는 훨씬 작습니다. 이것은 대형 변압기에서 훨씬 작은 킬로 -Hz 변압기로 변경 한 이유입니다.

재료 절약 (구리 권선, 철심) 및 전자식 전환에 의한 효율성으로 훨씬 낮은 비용, 훨씬 더 에너지 효율적이며 더 작은 크기에 영향을줍니다.

여기에서 기존 변압기 설계와 동일 : 변압기의 '출력'쪽 (2 차)은 원시 DC 전압으로 정류됩니다. 가장 작은 크기의 경우 변압기 코일 비율이 1 : 1 (미국 110VAC에서 출력) 일 수 있습니다. 높은 전압! 또는 최고의 전체 디자인에 대한 비율. 차이점 : 원시 DC는 출력이 아닌 스위칭 회로 용 DC 전원입니다. 스위치 회로 출력은 최종 DC 공급입니다.

스위치 회로 단순화 : 스위치가 켜지면 원시 DC가 코일을 충전합니다. 꺼져 있으면 원시 DC가 코일에서 분리됩니다. 이제 코일의 특성상 코일은 에너지를 자체적으로 제거합니다 (자체 완화). 터미널의 'happen'스위치가 켜져 있고 커패시터에 연결됩니다. 코일은 에너지를 커패시터에 덤프합니다. 이 커패시터는 출력 DC 평활 커패시터이며 2 차 에너지 저장 장치로 두 배가됩니다.

출력의 부하는 계속해서 커패시터 에너지를 고갈시킨다. 코일은 때때로 커패시터를 재충전합니다. 원시 DC는 때때로 코일 에너지를 보충합니다.

비 절연 된 경우 변압기가없고 AC 110V (미국)가 직접 정류되어 (위험한 고전압!) 원시 DC (약 120-150Vdc)를 형성합니다.

나머지 전자 장치는 출력 전압을 조절합니다. 커패시터가 원하는 전압에 도달하면 코일이 커패시터에서 꺼지고 더 높은 전압으로 충전되지 않습니다. 동시에 코일은 충전을 위해 원시 DC에 다시 연결됩니다. 출력이 너무 낮 으면 코일이 커패시터에 다시 연결되어 재충전됩니다.

스위칭 주파수는 물리적 크기, 효율성 및 비용 중에서 고려되는 최적의 결과를 위해 선택됩니다.

요약하면 : 정류; 높은 DC 전압; 코일을 충전하고; 코일 에너지를 출력 커패시터로 덤프하고; 반복.

본질적으로 스위칭 회로는 분리되어 있지 않습니다 (DC-DC 스위칭). 입력에서 출력으로 직접 연결되는 하나 이상의 와이어가 일반적입니다.

절연이 필요하지 않은 경우 (예 : 전구와 같은 닫힌 패키지 내부) 변압기가 없을 수 있습니다. 절연은 안전을위한 것이므로 변압기가 추가됩니다. 주파수가 낮을수록 전자기 변환 효율이 떨어집니다. 주파수가 너무 높으면 변환 효율이 떨어지기 시작합니다.) 코일 요약 : 하나의 옵션 절연 변압기. 입력에서 출력으로 에너지를 전달하는 방법으로 에너지를 저장하기위한 하나 이상의 코일.

궁금한 마음을위한 추가 사항 : 코일을 건너 뛰십시오! 원시 DC에서 직접 출력 커패시터 (스위치 된 커패시터 모드!)를 충전하는 스위치 만 있으면됩니다! 원하는 출력 전압에 도달하면 스위치를 끕니다. 끝난! 코일 구성 요소를 저장하십시오! 전압을 제한 할 수 없습니까? 전류 제한 저항을 추가하십시오. 저항기는 여전히 코일보다 훨씬 저렴합니다. 왜 코일이 필요합니까? More ... 왜 고주파 변압기를 구동하기 위해 고주파 발생기를위한 원시 DC 공급 장치 인 AC 110V를 정류하지 않겠습니까? 60Hz 대신 이제 50kHz AC 시스템이 있습니다! 같은 작은 변압기. 다음으로 변압기는 AC 전압을 낮 춥니 다. 정복하라, 짜잔! [힌트 : 효율 및 출력 전력].

[효율 : 커패시터의 에너지 = (1/2) xCV ^ 2; 코일 등가 : (1/2) Li ^ 2. 캡 (또는 코일과 동등)에서 전압이 높아질수록 더 효율적입니다. V는 제곱입니다. 제곱 5V = 25. 제곱 100V = 10,000! 커패시터 / 코일에 5V를 덤핑하는 것만으로도 충분합니다. 코일에 105V (110V-5Vout) 덤핑, 와우!]

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