筆記本基本知識解讀――電源適配器

2020-07-11 15:06:42

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供稿：網友

　　關于電源電壓，電源功率，電源和負載匹配與否的討論，有幾個常見的問題如下：

　　1、電源適配器（以下簡稱電源）的標稱電壓和電流是什么意思？
　　2、都是同樣標稱電壓的電源，輸出電流不同，能不能用在同一臺本本上？
　　3、一模一樣的機器，別人的電源溫溫的，我的總是很燙，為什么？
　　4、電源標稱電壓比我的本本電池電壓高很多，不會出事吧？
　　5、為什么理論上原配的電源通常比非原配的電源要好？

　　首先電源適配器的標稱電壓通常指的是開路輸出電壓，也就是不接任何負載，沒有電流輸出的電壓值。因此也可以認為這是該電源的輸出電壓上限。對于電源內部使用了主動穩壓單元或者電壓基準元件的情況，一般來說使用高內阻的直流電壓表可以直接測得標稱電壓（更準確的應該用電動勢電橋的方法，屬于大學普通物理課程實驗，不贅述），即使市電電壓發生一定的波動，其輸出也是穩穩的恒定值；但是對于市面上廉價的小變壓器，比如給隨身聽之類使用的那種，基本上是傳統磁芯變壓器加上四個整流二極管橋式整流再加上一個大的濾波電容就完事了，這樣的話如果使用普通直流電壓表測得的數值將大于標稱電壓，原因是橋式整流的輸出為脈動直流，簡單的說是一個一個正弦電壓信號的正半周連接成的時間鏈，經過大電容濾波之后會變得平坦一些，但是紋波系數仍然很大（紋波系數就是電壓信號波動的幅度同電壓平均值之比，越小說明電壓越接近直流），所謂標稱電壓指的是這種電壓對時間積分再除以積分時間，簡單理解就是對時間的平均值，如果用普通直流電壓表測量，測量值十分接近該電壓信號的最大值，所以測不準。同時，如果市電發生波動，該類電源的輸出也會隨之變化。
　　一般來講普通電源適配器的真正空載電壓也不一定和標稱電壓完全一致，因為電子元件的特性不可能完全一致，所以允許有一定的誤差，民用情況根據用途的需要控制在0.1%到5%左右。誤差越小，對電子元件的一致性要求越高，工業生產中的成本也就越高，價格當然也就越貴。

　　其次是電源的標稱電流值。無論任何電源都有一定的內阻，因此當電源輸出電流的時候，會在內部產生壓降，等于輸出電流乘以電源內阻。導致兩件事情，一個是產生熱量，等于輸出電流的平方乘以內阻，所以電源會熱，另一個是輸出電壓變為標稱電壓減去內部壓降，導致輸出電壓降低。通常的設計在考慮完畢散熱問題之后，一般限制一個電流值，當輸出電流達到這個值得時候，輸出電壓降低為標稱電壓的95%，或者其他比例，各廠家根據負載產品的不同需要可以設定更高或者更低的比例，這個電流值就是標稱電流。比如72W的ibm16V電源適配器的標稱電流是4.5A（16*4.5=72，廢話）。如果負載電阻過低，導致輸出電流超過標稱電流，一般會發生兩件事情，一個是個別元件由于發熱超過了散熱容量導致燒毀引起電源損壞，另一個是散熱設計留有余量，僅僅體現為輸出電壓進一步降低，如果降低太多可能導致負載無法正常工作。

　　理解了上述概念，就可以判斷本文的第二個問題。同樣標稱電壓的電源，輸出電流不同，能不能用在同一臺本本上?；镜脑瓌t是大標稱電流的電源可以代替小標稱電流的電源。有些朋友有誤解，覺得大標稱電流的電源會燒壞本本，因為電流大了嘛。實際上電流多大在電壓相同的情況下取決于負載，也就是本本的工作情況，當本本高負荷運轉的時候，電流大些，本本進入待機的時候，電流就小些，總之電流等于加在本本上的電壓除以本本的等效電阻。大標稱電流的電源有足夠的電流余量，不會在代替小標稱電流電源之后發生過熱或者輸出電壓過低的情況。反之，用小電流電源代替大電流電源就存在上述危險。但是有的朋友用56w的電源代替72w的用起來也沒什么問題，原因是通常電源適配器的設計留有一定的余量，負載功率都要小于電源功率，所以這種代替在一般使用上是可行的，但是剩余的電源功率余量就很少了，一旦你的本本接了很多外設，比如兩塊usb硬盤，然后cpu全速運轉，再有一個底座，上面來個光驅全速讀盤，再加上同時給電池充電，估計就危險了，要隨時用手摸摸你的電源是不是已經可以煮雞蛋了。72w比56w適配器多出的16w就是應付這種情況的。所以最好不要用小電流電源代替大電流電源。如果實在要做，有條件的朋友可以想辦法測測你的本本最大消耗的時候的實際需要電流，測量方法十分簡單，一個插座，一個插頭，一塊電流表，幾根導線，一把烙鐵即可。如果在你的電源標稱電流之內，當然是安全的。
　　回答了第二個問題，第三個問題就很簡單了。先不要懷疑你的電源有問題，先看看你的本本在干什么，是不是像上面說的兩塊usb硬盤，cpu全速運轉，硬盤瘋狂讀寫，光驅全速讀盤，同時給電池充電，大聲放著音樂，屏幕亮度最大，無線網卡一直在偵測信號等等，善用電源管理，根據任務合理調整本本的工作狀態是很重要的。很多人不喜歡用電源管理，我甚至看到很多朋友在安裝了電源管理軟件之后不希望任何一種管理模式被啟用，那還裝他干什么？不會是只想看看電池還剩余百分之多少吧？

　　至于第四個問題，提問的人有可能對電子電路是外行。電源給本本供電與電池給本本供電是不同的，首先說電池供電，電池的輸出是純直流，干凈得很，直接接入直流變壓模塊即可，電池的電壓既不可能也不需要設計得很高，微電子電路中模擬信號和數字信號的電壓需求目前基本上以5V為界，除掉變壓模塊的效率和壓差需求，10.8V足夠了，而且鋰電池的化學電動勢決定了一節電芯的輸出電壓只能在3.6V左右，所以很多電池都是采用三級串聯的方式，10.8V也就成了很流行的電池電壓。有些電池的標稱值比3.6V的整數倍稍大一些，比如3.7V或者11.2V等等，其實是為了保護電池（極少數廠家會將電池的放電中止電壓定為3.7V）或者在計算電池設計容量時候的取巧行為。如果使用電源供電，情況就復雜一些，首先需要對加入電壓進行進一步的穩壓濾波，以保證在電源性能不很好的情況下穩定工作，穩壓后的電壓兵分兩路，一路給本本工作供電，另一路給電池充電，給本本供電的那部分的遭遇同電池供電的時候相同，而給電池充電的那部分需要通過電池的充電控制電路才可以加在電芯上，控制電路可以很復雜，簡單說應該包括初級穩壓、精密可調諧穩壓、可控硅調節脈動輸出、穩壓輸出、電流反饋、芯片充電過程記錄與運算、充電程序自反饋調節參數等等，所以電源電壓必須大于電芯電壓才有充分的壓差余量供應給充電控制電路的各單元。最后真正加到電芯上的電壓決不是16V，請擔心的朋友放心就是。

　　下面說說為什么原配的電源通常比非原配的電源要好。我想說理論上原配的電源要相對好一些，實際上可能感覺不到差別。通常的負載允許的輸入電壓有一個安全范圍，比如標稱值加減5%，一個例子就是很多2.5英寸硬盤的輸入要求就是5v加減5%。筆記本也一樣，如果輸入電壓過大或者過小都會導致保護電路動作，從而停止工作。但是在保護電路動作之前，本本內部的穩壓電路已經偏向工作上限或者下限，原則上對器件壽命有一定影響，但是按照今天的觀點來看，電子元件的可靠性已經相當不錯，只要是在設計范圍內，很少會出問題，壽命也不會比本本的壽命短，所以這并不是最主要的問題。更重要的問題可能是本本的數據安全，突然的自動保護而停止工作對于計算機來說是很恐怖的事情，尤其是很多不用電池的朋友。有的時候計算機莫名其妙的重新啟動也和此有關。對于原配的電源來說，廠家知道要接入的是什么樣的負載，因此可以很容易計算出電源的標稱電壓和標稱電流，即電源標稱電壓應該滿足以下兩個條件，第一是最大電流輸出的時候標稱電壓減去電源本身壓降應該大于負載所需電壓的95%，第二是最小電流輸出的時候設計電壓減去電源本身壓降應該小于負載所需電壓的105%。然而如果使用的是非原配適配器，比如通用型的變壓器之類，上述問題不能得到認真考慮，這是用戶就只能從電源參數上盡量想辦法獲得兼容，但是每種適配器的內阻是不同的，標稱電壓的允許誤差可能不同，標稱電流輸出下電壓的變化范圍的定義也可能有所不同，甚至輸出紋波系數是不是夠小都不一定，如果不是仔細測量了其輸出功率同輸出電壓的關系，原則上存在一定風險，但是這種風險很小，因為只要你選擇足夠大標稱電流的電源就不會出現內阻過大的問題，紋波系數也可以通過本本內部的穩壓來減低，所以我說原配的電源通常比非原配的電源要好。這就是原配電源和普通電源的不同。

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