Для чего нужен адаптер зарядного устройства?
Стандартная европейская домашняя розетка выдает переменный ток напряжением 220 Вольт. Для того, чтобы безопасно и эффективно зарядить аккумулятор смартфона, нужен не переменный ток, который постоянно меняет направление, а постоянный. К тому же, он должен быть намного меньшего напряжения. Поэтому мы не подключаем аккумуляторы напрямую к розетке, а используем зарядные устройства с адаптерами переменного тока.
Обычно аккумулятор, питающий смартфон, выдает напряжение 3,8-4 В. Чтобы зарядить этот аккумулятор, нужно приложить к нему напряжение чуть большей мощности. Зарядные устройства от телефонов питают аккумуляторы напряжением 5 В.
Как из 220 В переменного тока получить 5 В постоянного?
Адаптер переменного тока состоит из трех основных компонентов: трансформатора, выпрямителя и электронного фильтра.
Трансформатор преобразует ток высоковольтного напряжения, который подается от электрической розетки, в низкое напряжение, подходящее для устройства. Затем выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.
Электронный фильтр нужен для того, чтобы сгладить пульсации выходного напряжения и привести среднее значение выходного напряжения к необходимому. Также благодаря фильтру устройство не выйдет из строя, если случится резкий скачок напряжения в сети.
Чем отличаются разные виды адаптеров?
Зарядные устройства делятся на импульсные и линейные. Оба типа преобразуют переменный ток в постоянный, но отличие — в пути, который проходит ток.
Их используют там, где нет дорогостоящих электронных компонентов и сложных микросхем, например для зарядки LED-светильников (налобных фонариков или гирлянд) или электроинструмента такого как шуруповерты и электрические отвертки.
В линейном адаптере сетевое напряжение проходит сначала через трансформатор, который преобразует переменный ток в постоянный ток высокой частоты. Затем напряжение подается в выпрямитель, проходит через стабилизатор и фильтр.
В импульсном адаптере преобразование тока сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, который сглаживает высокочастотные колебания сети. Затем — сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе напряжение подается в инвертор, где преобразуется в положительные и отрицательные импульсы высокой частоты от 10 до 50 кГц. Именно поэтому такие устройства называются импульсными. Эти импульсы также проходят через трансформатор и выпрямитель, на выходе из которого остаются только положительные импульсы. В итоге выходной фильтр формирует требуемое постоянное напряжение.
Что лучше — линейные или импульсные адаптеры?
Большой недостаток линейных адаптеров для гаджетов — они очень сильно нагреваются и тратят эту энергию впустую. Большинство адаптеров для современных устройств — импульсные. Они не настолько тяжелые и громоздкие, как линейные, меньше нагреваются и экономнее преобразуют электроэнергию (до 98% энергоэффективности!). Современные импульсные адаптеры могут принимать ток разного напряжения: их можно использовать как с американской или японской розеткой на 110 В, так и с европейской на 220 В. Плюс, благодаря более последовательному преобразованию тока они продлевают срок службы аккумулятора.
Почему блоки зарядки все еще большие?
Современные гаджеты становятся все более мощными и функциональными. Повышение вычислительной мощности и скорости работы требует использования более мощных компонентов и, соответственно, увеличения размеров электрических плат, что влечет за собой бОльшие энергопотери, пока токи бегают между элементами платы. Поэтому приходится повышать питающее напряжение. А чтобы компоненты и провода не перегревались, используют более крупные компоненты и толстые провода, ведь сопротивление проводника уменьшается при увеличении его сечения, а значит и уменьшается нагрев. Так что зарядное устройства для аккумулятора ноутбука, принимающего около 60 В, заметно больше, чем зарядка телефона на 5 В.