Je me demandais pourquoi un adaptateur secteur pour ordinateur portable est si énorme. La plupart des ordinateurs portables que j'ai vus utilisent une alimentation ~ 19V. En utilisant l'équation du transformateur et en considérant 100 tours dans le primaire (juste une hypothèse) et une alimentation 220V, j'ai calculé qu'il devrait y avoir environ 8 tours dans le secondaire. En utilisant la même équation pour un chargeur de téléphone portable (5V) et en considérant 100 tours dans le primaire, il devrait y avoir environ 3 tours dans le secondaire. Il ne devrait donc pas y avoir beaucoup de différence de taille entre le transformateur utilisé dans un chargeur de téléphone portable et un chargeur d'ordinateur portable. Alors pourquoi les adaptateurs de chargeur d'ordinateur portable sont-ils si gros alors qu'un adaptateur de chargeur de téléphone portable est petit?
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Réponses:
Les ordinateurs portables et les téléphones portables utilisent tous deux des alimentations à découpage, de sorte que les adaptateurs ne sont pas de simples transformateurs.
Pour une technologie donnée, il existe une relation entre la capacité de puissance (mesurée en watts) et la taille (volume, en particulier). Ainsi, un téléphone portable qui a besoin de 2,1 A à 5 V (environ 10 W) peut utiliser un adaptateur secteur beaucoup plus petit et plus léger que celui d'un ordinateur portable qui nécessite 19 V à 4,62 A (environ 90 W).
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En fait, ni les ordinateurs portables ni les téléphones portables n'utilisent de transformateur en soi.
Ce qu'ils utilisent, à la place, est appelé une "alimentation à découpage" qui rectifie l'entrée 110 ou 220V AC dans un condensateur DC, puis utilise un microcontrôleur de commutation multi-KHz pour impulser cela à travers une inductance pour "convertir" la tension vers le bas . Cela nécessite beaucoup moins d'espace qu'un transformateur à 50 Hz sur un gros noyau lourd et est généralement plus efficace.
Quant à savoir pourquoi le convertisseur d'ordinateur portable est généralement beaucoup plus grand que les chargeurs USB pour téléphones portables / tablettes / etc. C'est une question de puissance. En raison de la demande de tension et de courant plus élevée de l'ordinateur portable, son alimentation nécessite des fils plus épais, une inductance plus grande et des composants de commutation plus puissants. De plus, avec plus de puissance qui le traverse, il y a plus de chaleur à éliminer.
En raison de la nécessité de composants plus gros et plus lourds et d'une plus grande dissipation de chaleur, le chargeur léché doit simplement être plus grand, tant que vous n'êtes pas prêt à payer plusieurs fois plus d'argent pour des matériaux rares et coûteux.
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Tous les adaptateurs CA ou alimentations CC modernes sont des circuits / systèmes à découpage. Pour des raisons de sécurité, la ligne AC peut être isolée avec un transformateur. Il s'agit d'un transformateur haute fréquence, donc beaucoup plus petit en taille physique.
AC est 50 / 60Hz (cycles par seconde). Les régulateurs de commutation sont de 50 kHz à méga-Hz. En tant que tel, le transformateur d'isolement est beaucoup plus petit. C'est la raison du passage d'un transformateur massif à un transformateur à kilo-Hz beaucoup plus petit.
Les économies de matériaux (enroulement en cuivre, noyau en fer) et l'efficacité par commutation électronique, ce qui entraîne un coût beaucoup plus faible, beaucoup plus économe en énergie et une taille plus petite.
Identique à l'ancienne conception du transformateur ici: le côté «sortie» (2ndary) du transformateur est redressé en tension CC brute. Pour la plus petite taille, le rapport de la bobine du transformateur peut être de 1: 1 (sortie à 110 VCA, États-Unis). Haute tension! Ou quel que soit le rapport pour la meilleure conception globale. La différence: le DC brut est l'alimentation CC pour un circuit de commutation uniquement, pas pour la sortie. La sortie du circuit commuté est l'alimentation CC finale.
Circuit commuté simplifié: lorsque l'interrupteur est activé, le courant continu brut charge la bobine. Lorsqu'il est éteint, le courant continu brut est déconnecté de la bobine. Maintenant, par nature, la bobine force l'énergie hors d'elle-même (essayez de vous soulager!). Il se trouve que les commutateurs à ses bornes sont allumés et connectés à un condensateur. La bobine transfère son énergie au condensateur. Ce condensateur est le condensateur de lissage CC de sortie, doublant comme un stockage d'énergie secondaire.
Pendant ce temps, la charge à la sortie continue d'épuiser l'énergie du condensateur. La bobine recharge de temps en temps le condensateur. Le DC brut reconstitue de temps en temps l'énergie de la bobine.
Dans un cas non isolé, pas de transformateur, et le AC 110V (USA) est directement redressé (haute tension dangereuse!) Pour former le DC brut (environ 120-150Vdc).
Le reste de l'électronique régule la tension de sortie. Lorsque le condensateur atteint la tension souhaitée, la bobine est désactivée du condensateur, empêchant la charge à une tension de plus en plus élevée. Dans le même temps, la bobine est reconnectée au DC brut pour se recharger. Lorsque la sortie est épuisée trop bas, la bobine est reconnectée au condensateur pour le recharger.
La fréquence de commutation est choisie pour des résultats optimaux, compte tenu de la taille physique, de l'efficacité et du coût.
En résumé: rectifier; haute tension continue; charger la bobine; vider l'énergie de la bobine pour sortir le condensateur; répéter.
Par nature, le circuit de commutation n'est PAS isolé (commutation CC à CC). Au moins un fil est commun, une connexion directe de l'entrée à la sortie.
Si l'isolation n'est pas nécessaire (par exemple, à l'intérieur d'un emballage fermé, comme une ampoule), peut-être pas de transformateur. L'isolement est pour la sécurité, donc un transformateur est ajouté. Plus la fréquence est basse, moins la conversion électromagnétique est efficace. Certes, à une fréquence trop élevée, l'efficacité de conversion commence à diminuer.) Résumé de la bobine: un transformateur d'isolement en option. Au moins une bobine pour stocker l'énergie comme moyen de transférer l'énergie de l'entrée à la sortie.
Extra pour l'esprit curieux: sautez la bobine! Il vous suffit d'un interrupteur pour charger le condensateur de sortie (mode condensateur commuté!), Directement à partir du DC brut! Lorsque vous atteignez la tension de sortie souhaitée, éteignez-la. Terminé! Enregistrez un composant de bobine! Vous diriez: la tension ne peut-elle pas conduire un capuchon? OK, ajoutez une résistance de limitation de courant. La résistance est toujours beaucoup moins chère qu'une bobine. Pourquoi avez-vous besoin d'une bobine? Plus ... Pourquoi ne pas rectifier le courant alternatif 110V, puis l'alimentation DC brute d'un générateur haute fréquence pour piloter un transformateur haute fréquence? Au lieu de 60 Hz, vous avez maintenant un système CA à 50 kHz! Même petit transformateur. Ensuite, le transformateur diminue la tension alternative. Rectifiez, Voila! [Indice: efficacité et puissance de sortie].
[Efficacité: énergie sur le condensateur = (1/2) xCV ^ 2; équivalent bobine: (1/2) Li ^ 2. Lorsque la tension augmente sur le capuchon [ou l'équivalent pour la bobine], elle est plus efficace: V est au carré. Carré 5V = 25. Carré 100V = 10 000! Décharger 5V sur le condensateur / la bobine n'est que cela. Dumping 105V (110V-5Vout) sur une bobine, wow!]
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