評《凶器是手機還是充電器?》 開關電源原理

2022-02-22 22:57:47 字數 1311 閱讀 4027

「開關電源」並不是帶開關按鈕的電源,而是一種電壓轉換技術。這種電源技術通過實踐證明安全性非常高。這種技術充斥在我們日常生活中每乙個角落。手機、psp、電腦、平板電視、日光燈、移動電源、各種車載電器……基本上只要帶電的,都用到「開關電源」,這足以證明這種技術有多麼的安全、成熟。

我之所以先說實踐很安全,那是因為,在理論上,還是有那麼一點點危險性的

我們在中學學到的電源電壓變換的知識,是從物理書上的電磁感應一節學到,大概意思是,兩組線圈,通過電磁感應,來實現電壓變換。這就是傳統的「線性電源」。實踐證明,這種老技術有很多缺點,電阻大,發熱大,轉換效率低,體積非常大,重量非常重,非常不方便攜帶,而且功率跟重量成正比。但是有乙個好處:高壓區和低壓區物理上是沒有連線上的。

而開關電源技術中,高壓區和低壓區是直接連線的。是的,你沒看錯,是直接連通。開關電源是利用交流電正弦波的特性來實現降壓的。我們日常使用的交流電雖然是220v,但實際上電壓每時每刻都有週期性的變化,最低0v,最高311v,而且還是以正弦波的特性。而且根據正弦波的影象我們可以得知,220v的電源週期中,總有那麼幾個微秒的時間交流電電壓處於5v以下。如果你的眼睛反應夠快,手按動開關的速度夠快,你是可以直接把你的手機插在電源插排上,當交流電電壓處於5v以下時,你就接通插排的開關。當交流電電壓大於5v時,你就斷開開關。通過精確的電壓檢測和快速高頻率的開關動作,就可以直接把220v的電壓降到5v,而不需要什麼降壓線圈。這就是開關電源的「開關降壓」的原理。當然這樣降壓出來的低壓5v電流是呈現脈衝的形式,再配上簡單的穩壓電路就能實現穩定的電流輸出。(其實「開關降壓」的方法有幾種,原理都類似,這裡我只用最易理解的那個方案進行說明。)

由於是採用電子開關進行降壓,因此整個電源就可以做得很小,重量也很輕,電阻小,轉換效率就非常高。但缺點也很明顯:高壓區和低壓區是直接連通的,不是物理斷開的,如果電子開關效能不穩定,在錯誤的電壓上進行接通的動作,低壓區的電壓在那個瞬間就會偏高,可能高於人體可承受的36v,甚至可能達到最高瞬間電壓311v。由於高壓是瞬間的,持續時間很短,用電裝置還不一定會擊穿損壞,不過人體就很難說。或許有的人可以承受,有的人無法承受。但無論怎麼說,原裝**的電源肯定會使用優質的原件和有完善的保護電路,而假貨電源的零件質量難以保證。所以我們要使用原裝電源。同時,從工作原理可以得知:「充電時不要打**」這個說法是有科學依據。

謹以此文向清華叫獸致敬。由於我只是普通非專業人員,肯定有描述不恰當的地方,所以同時希望從事電源研發的真正專業人員來科普、闢謠。

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