なぜこの電源アダプターはトランスレスですか？

私は変圧器なしで220V ACを6V DCに変換するバッテリー充電器を見ました。

今、私はなぜ（すべてではないにしても）多くの電源アダプタがトランスを使用しているのか疑問に思っています。

更新： この回路はこのトーチの内部にあります

このデバイスで見つかった電源は、容量性ドロッパーと呼ばれるタイプです。（詳細については、ウィキペディアの記事「容量性電源」を参照してください。）

このタイプの電源が表示されない主な理由は簡単です。安全ではありません。これは、必要に応じて、AC電源の一方の脚を回路に直接接続する必要があるためです。理想的にはこれはニュートラルレッグであるべきですが、これを保証することは困難です-配線が不適切なコンセント、または無極性プラグは、AC電源のホットレッグによって回路の一部が作動する可能性があります。

他の人が言ったように、それは容量性ドロッパー電源ですが、安全性については少し異なる見解を取ります。

トーチに直接組み込まれている場合、トーチまたは充電回路のどの部分も、ツール（So、バッテリー、LED、スイッチなど）を使用せずにアクセスできないように、適切な主電源インレットを備えたプラスチックボックス内にすべて密閉されます充電のためにそれはうまく、完全に安全です。問題は、そのようなものを外部世界に接続する手段を提供しようとする場合にのみ発生します。たとえば、緊急トーチでバッテリーをトリクル充電するために10mA程度を提供するためです。

緑色のものは抵抗器であり、主にキャップがあまり良くないときに高速スパイクの電流を制限するためにあり、ほとんどの電圧がコンデンサに滴下されるため、電力はほとんど消費されませんが、力率はひどいです。

クリープ距離が少し疑わしいと思われる場所がいくつかありますが、それとは別に、私ははるかに悪いことがわかりました。

ほとんどの国では、電源リードとその表面の間に大きな電位差（1000ボルトなど）が印加されている場合でも、主電源のリードと露出した金属表面との間にデバイスが大きな電流を流さないことが必要です。

デバイスがこの要件を満たすには、次の3つの方法があります。

1. 電気を使用するものと露出した金属表面との間に接続はありません。

2. 絶対に極少量の電力を必要とするデバイスの場合、どのような条件下でもあまり電流を流さないデバイスを通してのみ主電源を接続してください。このようなアプローチは、わずか10uAを必要とするLCDクロックには有効かもしれませんが、それをはるかに超えると実用的ではありません。

3. 電気を他の何らかの形のエネルギーに変換してから、電気に戻します。極端なアイソレーションが必要な場合は、非導電性シャフトを介して発電機（回転軸を使用して可動磁気を生成する）に接続された主電源モーター（電気を可動磁場に変換し、次にシャフトを回転させる）を使用できますそれを使用して、電気を生成します）。トランスは安価な代替手段であり、中間の2つの変換ステップが省略されるため、関連する変換損失が回避されます。

アプローチ＃1は、実用的であれば最も安価です。アプローチ＃2は非常に実用的ではありません。多くのデバイスは＃1または＃2を使用できないため、＃3を実装します。＃3を達成する唯一の方法はトランスフォーマーではありませんが、多くの場合、トランスフォーマーよりも安価で実用的です。

それは効率とコストについてです。電力管理デバイスのエレクトロニクス業界における傾向は、変圧器を可能な限り排除することです（そして、銅とその重量です）。彼らが合法的にそれを行う方法は、一般にスイッチモード電源（SMPS）およびコンバーターと呼ばれる回路のクラスです。

スイッチモード回路では、発振器（通常は20kHzから低MHZまでの周波数の方形波）がスイッチを制御します。通常、MOSFETはオン/オフで、エネルギー貯蔵要素を制御します。回路トポロジに応じて、インダクタまたはコンデンサがあります。ECEコースでは、パワーエレクトロニクスのイントロの科目を行うかどうかを学習するため、いくつかあります。

あなたが見たバッテリー充電器は、おそらくACDC降圧コンバーターの例でしょう。（そうでない場合は、6に設定してください。）ACACおよびDCDCコンバーターもあります。一次電圧を上げる場合、それらはブーストコンバーターです。プライマリを降圧する場合、降圧コンバータです。また、バッテリ電圧が必要な供給電圧を下回ったときに、バッテリ駆動回路のバッテリ寿命を延ばすために使用される昇降圧コンバータもあります。（ブーストバックコンバーターについてはあまり聞いていませんが、アプリケーションがあれば驚かないでしょう）。

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スイッチモードの電力回路には多くのエネルギーが存在し、コンポーネントの許容範囲の限界近くで動作しているため、時間とともにドリフトする傾向があります（チップについては、エレクトロマイグレーションを調べ、失敗」）。高エネルギーは、これらの回路を扱うのに危険なものです。これらの要件のため、設計者はパワークラスコンポーネントを使用します。また、従来のパッシブコンポーネントよりも高価ですが、より堅牢です。

かなりの数の半導体メーカーが電源およびバッテリー管理チップを製造し、現在はエネルギー回収チップを製造しており、通常、このテーマに関する非常に優れた技術文献を持っているので、探索を始めてください。

パワーエレクトロニクスの世界へようこそ。

編集

あなたが示した回路基板は、それをしない方法です。ボードを正しく読んだ場合、大きな緑色のコンポーネントはおそらく高電力、高値の巻線抵抗であり、電圧を下げて主電源電圧からの電流を制限し、このまだAC電圧を整流して平滑化します途方もない大きなコンデンサー（オレンジ色の赤いコンポーネント）抵抗器が故障するまで動作します。断線として故障した場合、充電器は機能しませんが、短絡として故障した場合、整流器ダイオードとコンデンサを破壊します。これは安全な回路ではありません。それを取り戻し、可能な場合は払い戻しを受けるか、誰かが怪我をする前に捨ててください。（または、重要でないプロジェクトの部品に使用します:-)-コンポーネントは安価で低品質である可能性があります。）

安全のためと、小さなフライバック電源で（たとえば）5V @ 2.1Aを取得する方が実用的であるためです。容量性ドロッパー電源は、比較的少量の電力を取り出すために巨大なVAを引き出す必要があります。

低電流バッテリー充電器は、ユーザーからバッテリー接続を絶縁するように作成できますが、電源アダプターにはコードがあり、デバイスには金属、ポートなどが露出している場合があります。ユーザーが主電源に直接接続している場合、感電する可能性があります。

このPSUは、製造業者がコストを抑えることで製品からすべてのペニーを絞り出そうとするため、トランスレスです。そのような種類の電源については、以前に説明されていますが、ユーザーはデバイスから電気ショックを受けると報告しています。さて、あなたのデバイスは、小さな赤いLEDとスイッチだけがケースから突き出ている間、主電源になっているので、よりよく絶縁されているようです。

私はあまり心配しませんが、トーチの充電中はLEDとスイッチからできるだけ手を離します。

これらの容量性ドロッパーは、Big CliveのYouTubeチャンネルでよく紹介され、そこでどのように機能し、問題が発生するかを説明しています。duskwuffが言うように、直接の電源接続があります。一部の回路は、入力に単極スイッチを配置し、非極性の主電源接続を使用することでさらに刺激的になるため、ライブスイッチまたはニュートラルスイッチを50/50の確率で使用して、電源をオフにした状態で主電源に接続できます！

https://www.youtube.com/watch?v=QwqFkelUs_gは、容量性ドロッパーと主電源のUSBポートを備えたトーチを示しています。とてもわくわくする！