110-250V电源在更高电压下会浪费电力吗?

电器工程 电源
2022-01-13 21:13:12

我将提供一个标准的 Mains->USB 适配器作为示例。

我们知道,无论在输入端施加允许范围内的电压是多少,USB 的输出都将保持不变。

如果我们在英国使用这个适配器,那么我们将在输入端施加 230v。与在较低电压(例如 110V)下使用设备相比,我们是否在此电压下浪费任何功率?

4个回答

你谈论变压器和电源适配器,好像它们是一样的,但它们不是。

基于(老式)变压器的电源适配器又大又,通常只适用于 110 V240 V AC。除非有一个设置可以选择变压器上的不同抽头,否则两者都不是。

现代电源适配器完全不同,体积更小,重量更轻(对于相同的额定功率),并且可以处理宽输入电压范围,如 80 V 至 240 V AC。这些适配器是隔离开关模式电源适配器,包含一个非常小的高频工作变压器。

您的 USB 适配器无疑属于第二种(开关)类型。它很容易装进你的口袋吗?然后是切换器。

在 110 V 或 240 V AC 下效率更高或更低取决于开关模式电源适配器的设计。该设计可以针对 110 V 进行优化,因此在 240 V 时效率会降低。反之亦然。这里没有普遍的真理。

也许您认为使用 240 V 而不是 110 V 时的多余电压会被“烧掉”。事实并非如此,开关转换器以更有效的方式处理此问题,因此任何输入电压和任何输出电流都只会损失少量功率。

这种开关转换器处理如此宽的输入电压范围的方式是这些转换器工作方式的结果。来自输入的电能在变压器中转换为磁能然后再次转换为电能。变压器输入侧的晶体管切换输入功率(在 100 kHz 左右),从而决定进入变压器的功率量。因此,没有超过所需的功率(在输出端)馈入变压器!这是一种非常有效的解决方案,可以控制功率,从而控制输出端的电压。

开关电流在较高电压下较低(因为它们必须针对相同的输出功率),因此在较高输入电压下传导损耗会较小。

针对 120VAC 输入设计的电源通常具有输入倍增器以产生 300V 电压轨,但是 600V 对于舒适性来说有点太高了,因此对于可以处理 240VAC 输入的电源(包括宽范围输入电源)来说,即使有,也很少这样做。

开关电源的最低效率(对于在正常工作范围内的给定输出功率,例如超过额定输出功率的 10%)通常在最小输入电压下

对于给定的输入电压,效率通常会在正常工作范围内的某个负载电流处达到峰值(它是具有最大值的凸曲线)。


然而,为了清楚起见,这是二阶效应,效率可能(对于某个负载)在 240V 输入时为 80%,在 120V 输入时为 75%。假设电源设计良好,应该不会有太大差异(所有赌注都与假冒垃圾有关)。

电源到 USB 适配器几乎可以肯定是开关模式电源,可能包含类似于此的电路

反激式电源

如果它是一个简单的变压器,它会很重,并且在与 250Vac 一起使用时会变得非常(危险)热,或者在与 110V 电源一起使用时将两个初级并联连接到与 230V 电源一起使用时串联连接。

这种类型的电路称为反激式电源,其工作原理是开关器件打开并在初级中积聚电流。当开关关闭时,变压器飞回,电流可以流入次级。

出于安全原因,变压器和光隔离器提供隔离,并且变压器以相对较高的频率(高数十或低数百 kHz)切换,以最小化所需变压器的尺寸和成本。

这种类型的电路通常在高电源下比低电源效率更高,这意味着它在高电源下浪费的功率更少。也就是说,它在任何电源上都非常高效。控制 IC 不必是 TOPSwitch:许多制造商为此制造 IC。

这取决于您的变压器的类型。通常它们是为标准电压(如 230 V)制造的,在该电压下它们的功率损失可能约为 1% 甚至更少。如果你改变输入电压,它可能会下降,但只有百分之几,而不是 110V 的一半。如果一半的电力被浪费掉,那就意味着它被转化为热量。