交流适配器
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提示：此条目的主题不是直流-直流转换器。交流适配器[1]（英语：AC adapter）又称交流配接器、交流转接器[2][3]，是将交流电转直流电的外部电源组件，通常封装于塑胶壳体内。输入电压从交流100V到240V不等[4]，输出适合电器使用的直流电。交流适配器可以配合一些需要电源，但内部没有电路将市电交流电转换为内部需要电源的电器。
有时配合交流适配器使用的电器其内部也有可充电电池，变压器除了提供电器电源外，也提供电池充电用的电源。也有些交流适配器是专门配合电池充电器使用。电器若配合交流适配器使用，其内部就可以不用设定复杂的电能转换电路，电器内部的电压不高，电器本身也可以设计的更小更轻，而且若交流适配器改为用电池供电，电器也可以在行动时或户外使用。不过因为交流适配器是独立的元件，若多台设备都有各自配合的交流适配器，容易有混淆的问题。
工作模式
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一开始，大多数的交流／直流转换器是线性电源供应器，包括变压器将市电转换到较低的交流电压、整流器将交流电压转换为脉冲直流电压，再透过滤波器将脉冲直流电压滤波成直流电压，其残馀涟波很低，不会影响要供电的设备。电源供应器的大小及重量主要是受变压器的影响，而变压器也会随输出功率及市电频率而不同。若其功率超过几瓦，电源的体积太大，其重量也不是一般插头可以负荷的，因此电源和插头无法整合。这种的电源供应器的输出电压会随负载大小而变化，若是需要更稳定的电压，会加入线性稳压器。变压器及稳压器都有相当的损耗，因此效率不高，而且即使没有驱动负载时，也会产生相当的热。
在21世纪初期，许多开关电源（SMPS）用在这方面，几乎是无所不在。市电电压整流成直流电，驱动开关电路，其中有一个在高频下运作的变压器，最后输出期望电压下的直流电流。高频的涟波会比市电下的低频涟波要容易滤波。而且高频下的变压器比市电的变压器体积要小，因此其热损失也可以降低，而开关式的稳压器效率也比线性稳压器要好。因此电源就比原来的更有效率、更小也更轻。其安全性和旧的电路一样，因为仍然有变压器隔离输出电气和市电。
线性电路需针对一个特定的，范围较小的输入电压设计（例如220–240VAC），也需要使用市电频率（多半是50或60 Hz）下的变压器。而开关电源可以在相当宽的电压及工作频率下工作。例如支援100–240 VAC的开关电源几乎就可以配合世界各地的电源了。
不过切换式的交流适配器多半会比传统式的要容易坏，除非非常小心的设计，并且使用适当零件，才可能有较长的寿命。原因是因为开关电源其复杂的电路以及使用了半导体元件。除非设计的相当好，这类的交流适配器很容易因为过载而损坏，甚至是闪电带来的暂态电压，市电短暂的过电压（有时是因为同一电源上的电灯泡损坏）、元件的老化等都会影响切换式交流适配器。切换式交流适配器非常常见的失效模式是所使用的电解电容其等效串联电阻（ESR）随元件老化而变大，切换式交流适配器对等效串联电阻非常敏感（线性交流适配器也用电解电容，但老化的影响没那么大）。若仔细设计的切换式交流适配器，会注重电容器的ESR、涟波电流规格、脉冲运作以及温度额定[5]。
优点
[编辑]外部交流适配器可以用在一些小型设备及可携式设备。其优点有：
- 安全性：外部交流适配器让设备设计者比较不用担心安全性的议题。大部份的小型电气设备需要的电压不高，不会有安全危害的问题，但若使用市电供电，市电的110V/220V电压使得设备需考虑安全性问题。因此若使用外部交流适配器（多半是用同轴电源线将电连接到设备），在设备的外壳内不会有危险的电压，在电气设计上就不需考虑类似的危害。这对于一些轻量化的设备（大力碰撞时可能外壳会破碎，使内部电路裸露）又格外重要。
- 减少发热：热会减少电子零件的可靠度及寿命，而且会使一些敏感的电路变的不精确或是会误动作。若使用交流适配器，主要的热会在交流适配器，设备本身的热源较少，温度也会比较低。
- 减少电子杂讯：辐射杂讯会随著距离的平方递减。因此若将有许多杂讯的交流电源线或是汽车电源变成由交流适配器提供的，杂讯较少且有滤波的直流电源，让辐射杂讯只会在交流适配器上产生，离开容易受杂讯干扰的电路，对制造商来说是有利的，可以减少设备受辐射杂讯影响的可能性。
- 易于更换：电源供应器因为暴露在电源突波下，其内部的发热量大，本身就比其他的电路零件要容易损坏。外部交流适配器若损坏，只要知道其规格资讯，可以直接更换，不需维修损坏的电源供应电路。
- 配置通用性：若配合不同的电力供应方式（例如120VAC, 240VAC或是外加的电池组），可以搭配不同的适配器使用，方便一些现场应用或是旅行时使用。
- 简化产品的库存、贩售及认证：在国际各地贩售及使用的电子装置需要由许多不同的电源来源供电，也需要符合不同的司法管辖区的安全规范，多半需要像TÜV或是UL之类，国际性或是区域性安全认证机构的昂贵认证。若在不同的市场，产品都只有一种型式，只是配合不同国家电源及符合其安全规范的交流适配器使用，产品在制造、库存及测试上只需有一种型式，只要让交流适配器符合各国其安全规范即可。若产品的设计有更改（在消费性产品常常出现），交流适配器本身不需再重新测试。
缺点
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交流适配器虽然方便使用，但也有一些相关的批评。以下是一些交流适配器的缺点：
- 体积：有些交流适配器直接和插头整合在一起，这类插头会比一般插头要大，若配合接线板使用时，可能会让其他的插头无法插入。有些和插头整合的交流适配器会作成较长且较薄的型式，设法让其他的插头可以同时插入，但其体积较大仍然是问题。
- 重量：有些交流适配器很重，会让插头承受过重的重量（视各国的插头设计而定）。有些交流适配器是“砖式”的，有二组电源线，一组连接到插座，另一组连接到电气设备，这类交流适配器可以放在附近地上，就不会让插座及插座承受太重的重量，但比较杂乱是其缺点。在旅行时，设备外加交流适配器的重量比较不会是问题，因为若不用外加交流适配器，可能就要让设备本体变的比较重。
- 低效率：在设备电源关闭，甚至设备已没有连接交流适配器时，交流适配器的待机模式仍需要消耗电力。若设备的电源转换是在内部，而且其开关即为电源开关，关闭时直接关闭电源，就不会有这类的问题。
- 混淆：外部交流适配器外观差异不大，也不会清楚标示它设计要供电的设备是哪一个。一旦外部交流适配器和电器分开摆放，就不容易找到它是对应哪一个设备，尤其若有多个电器有各自的外部交流适配器，更容易出现此一情形。
- 相容性问题：目前对于适配器连接设备的接头没有一致的标准，可能二个交流适配器是同一种接头，但其电压大小不同，或是极性相反。因此某一交流适配器可能在结构上可以连接到另一电器，但其电压或是极性定义是相反的，这可能会造成电器的损毁。
有一项针对消费者的问卷指出消费者普遍对于电子产品交流适配器的价格、不方便以及浪费有所不满[6]。科幻小说作者并且是讽刺作家的道格拉斯·亚当斯曾写过一篇文章哀叹交流适配器的繁多以及混乱，希望可以有进一步的标准化[7]。
相关条目
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- 家用交流电源插头与插座
- 电源供应
- 适配器
- 电池组代用器
- 同轴电源线
- Common External Power Supply是手机电池充电器的标准。
- USB电源
- 开关电源应用
- 充电器
- 磁珠
参考文献
[编辑]- ^ 國家教育研究院－雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網. [2018-11-26]. （原始内容存档于2020-10-12）.
- ^ 存档副本. [2023-08-21]. （原始内容存档于2023-08-21）.
- ^ 存档副本. [2023-08-21]. （原始内容存档于2023-08-21）.
- ^ Lee, Richard M.L. U.S. Patent 5245220. USPTO. Google Patents. [2015-11-19]. （原始内容存档于2011-12-19）.
- ^ Article on capacitor ESR and its effects. [2016-09-19]. （原始内容存档于2020-09-29）.
- ^ Morrison, David. Survey Finds Consumers Grow Weary of Wall Warts. Power Electronics Technology. Penton Media, Inc. [2011-06-03]. （原始内容存档于2011-07-15）.
- ^ Adams, Douglas. Dongly things. douglasadams.com. The Digital Village, Ltd. [2011-06-03]. （原始内容存档于2011-06-11）.
外部链接
[编辑]- How to choose a wallwart for your small appliance, and how to get rid of them （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- External Power Supplies （页面存档备份，存于互联网档案馆） Energy star information on external power supply specification and testing
- Free eBook: TEST AC Power Adapters （页面存档备份，存于互联网档案馆）