ラップトップが携帯電話よりも大きなトランスを必要とするのはなぜですか?


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ラップトップの電源アダプターがこんなに大きいのはなぜだろうと思っていました。私が見たほとんどのラップトップは、〜19Vの電源を使用しています。トランスの方程式を使用して、1次側で100ターン(単なる仮定)と220V電源を考慮して、2次側で約8ターンになるように計算しました。携帯電話の充電器(5V)に同じ式を使用し、1次側で100ターンを考慮すると、2次側で約3ターンになるはずです。したがって、携帯電話の充電器とラップトップの充電器で使用されるトランスのサイズに大きな違いはありません。それでは、なぜラップトップ充電アダプターはそんなに大きいのに、携帯電話充電アダプターは小さいのでしょうか?


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FWIW、新しいラップトップの電源アダプタはあまりにもかさばらない傾向があります。現在のアダプターは、5年前に入手したアダプターの約5分の1の重さです。
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鉱山は、より多くの重量を量る、それはまた、60W対より強力な105Wだ
Jasen

回答:


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ラップトップと携帯電話はどちらもスイッチング電源を使用しているため、アダプターは単純なトランスではありません

特定の技術では、電力容量(ワットで測定)とサイズ(具体的には体積)との間に関係があります。したがって、5V(約10W)で2.1Aを必要とする携帯電話は、4.62A(約90W)で19Vを必要とするノートブックコンピューターのACアダプターよりもはるかに小さくて軽いACアダプターを使用できます。


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実際、ラップトップも携帯電話もトランス自体は使用していません。

代わりに、彼らが使用するものは「スイッチモード電源」と呼ばれ、110または220V AC入力をDCコンデンサに整流し、マルチKHzスイッチングマイクロコントローラを使用してインダクタを介してパルスを送り、電圧を「変換」します。これは、大きくて重いコアの50Hzトランスよりもはるかに少ないスペースで済み、通常はより効率的です。

ラップトップコンバーターが一般的に携帯電話/タブレット/その他のUSB充電器よりもはるかに大きい理由については。それは電力処理の問題です。ラップトップは高い電圧と電流を要求するため、その電源には太いワイヤ、大きなインダクタ、および高電力のスイッチングコンポーネントが必要です。また、より多くの電力が通過するため、除去すべき熱が増えます。

大きくて重いコンポーネントとより多くの熱放散の必要性のため、希少で高価な材料に何倍もお金を払わない限り、ラッピー充電器は単に大きくなければなりません。


両方の電源がなく、やる変圧器を使用し、彼らはただ50/60ヘルツよりも高い周波数で動作します。トランスは、ライン電圧と出力電圧を絶縁するために使用されます。
マークラージ

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私の経験では、本当にくだらないものでさえトランスを持っています(ただし、それは時々かなり貧弱に作られたトランスフォーマーです)。そうでないものの分解へのリンクはありますか。
ピーターグリーン

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100W未満ではほとんどがフライバックコンバーターであるため、実際にはトランスではなく結合インダクタですが、結合磁束を使用してエネルギーを伝達しながら分離を提供します。それは変圧器のようなものです。
-Jasen

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@jasenトランスと結合インダクタの違いは何ですか?
Markrages

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インダクタは磁場にエネルギーを保存するように設計されており、トランスはほとんどエネルギーを保存しないように設計されています
。– Jasen

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最新のACアダプターまたはDC電源はすべて、スイッチモードの回路/システムです。安全のために、ACラインは変圧器で絶縁することができます。これは高周波トランスであるため、物理的サイズがはるかに小さくなります。

ACは50 / 60Hz(サイクル/秒)です。スイッチングレギュレータは、50kHz〜メガHzです。そのため、絶縁トランスははるかに小さくなります。これが、大規模な変圧器からはるかに小さな高キロヘルツの変圧器への変更の理由です。

材料の節約(銅巻線、鉄心)、および電子スイッチングによる効率により、コストが大幅に削減され、エネルギー効率が大幅に向上し、サイズが小さくなります。

ここでの古い変圧器の設計と同じ:変圧器の「出力」側(2次側)は生のDC電圧に整流されます。最小サイズの場合、変圧器のコイル比は1:1(米国110VACでの出力)になる場合があります。高電圧!または、全体のデザインを最高にするための比率。違い:未加工のDCは、出力ではなく、スイッチング回路用のDC電源です。スイッチド回路の出力は、最終的なDC電源です。

スイッチ回路の簡素化:スイッチがオンの場合、生のDCがコイルを充電します。オフの場合、生のDCはコイルから切断されます。現在、コイルの性質上、コイルはそれ自体からエネルギーを強制します(それ自体を緩和してみてください!)。その端子のスイッチはオンになり、コンデンサに接続されます。コイルはそのエネルギーをコンデンサにダンプします。このコンデンサは、出力DC平滑コンデンサであり、2次エネルギーストレージとしても機能します。

一方、出力の負荷は、コンデンサのエネルギーを使い果たし続けます。コイルは時々コンデンサを再充電します。生のDCは、時々コイルのエネルギーを補充します。

非絶縁の場合、変圧器は不要で、AC 110V(米国)は直接整流されて(危険な高電圧!)生DC(約120-150Vdc)を形成します。

残りの電子機器は出力電圧を調整します。コンデンサが希望の電圧に達すると、コイルはコンデンサからスイッチオフされ、高電圧への充電を防ぎます。同時に、コイルは生のDCに再接続されて再充電されます。出力が低すぎると、コイルはコンデンサに再接続され、コンデンサが再充電されます。

スイッチング周波数は、物理的なサイズ、効率、およびコストを考慮して、最適な結果が得られるように選択されます。

要約すると、修正。高DC電圧; コイルを充電します。コイルのエネルギーを出力コンデンサにダンプします。繰り返す。

本来、スイッチング回路は絶縁されていません(DCからDCへのスイッチング)。少なくとも1本のワイヤが一般的で、入力から出力への直接接続です。

絶縁が必要ない場合(電球などの閉じたパッケージ内など)、おそらくトランスは必要ありません。分離は安全のためであるため、トランスが追加されます。周波数が低いほど、電磁変換の効率が低下します。確かに、周波数が高すぎると、変換効率が低下し始めます。)コイルの要約:1つのオプションの絶縁トランス。入力から出力にエネルギーを転送する方法として、エネルギーを保存するための少なくとも1つのコイル。

探究心のための追加:コイルをスキップ!必要なのは、生のDCから直接、出力コンデンサを充電するスイッチ(スイッチドキャパシタモード!)です!目的の出力電圧に達したら、スイッチをオフにします。できた!コイル部品を保存してください!あなたは言うだろう:キャップを電圧駆動することはできませんか?OK、電流制限抵抗を追加します。抵抗器は、コイルよりもはるかに安価です。なぜコイルが必要ですか?詳細...なぜAC 110Vをそのまま整流し、次に高周波トランスを駆動する高周波ジェネレーターの生DC供給を行わないのですか?60Hzの代わりに、50kHz ACシステムができました!同じ小さな変圧器。次に、変圧器がAC電圧を下げます。ほら、ほら![ヒント:効率、および出力電力]。

[効率:コンデンサーのエネルギー=(1/2)xCV ^ 2; 等価コイル:(1/2)Li ^ 2。電圧がキャップ(またはコイルと同等)で高くなると、より効率的です:Vは二乗されます。正方形5V = 25。スクエア100V = 10,000!コンデンサ/コイルに5Vをダンプするだけです。コイルに105V(110V-5Vout)をダンプ、すごい!]

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