大多数人可能会认为为手机、游戏机或平板电脑充电需要花费的时间既不方便又麻烦。快速充电需要功能更强大的充电器或电源。这种电源的设计要求设计人员在强调设备安全性的同时,还要满足更为严格的成本,尺寸和效率约束。
随着功率水平的提高,对过电流保护的需求也随之增加。通常有两种不同的过电流保护方法:常规熔断器或易熔电阻器。易熔电阻器的优点是将过电流保护和浪涌电流保护结合在一个元件中。但是,易熔电阻对过电流的响应不同,会影响充电器和电源的效率。
过电流保护方法比较
上图:在标称高效率的充电器电源电路中,比较熔断器,易熔电阻器及带有NTC热敏电阻的熔断器的性能。
下图:是熔断器与易熔电阻器的比较以及建议使用的元件。
熔断器和易熔电阻器的比较
当超过其额定电流时,易熔电阻器像熔断器一样断开。该元件通常是镍铬合金元素,其熔化温度约为1,400°C。镍铬合金的电阻热系数低,这使得电阻器在整个温度范围内都具有稳定的电阻。在过流条件下,1,400°C的熔化温度会加热周围的元件和PCB。
熔断器通常是铜或银元素,其熔化温度通常在962°C至1,083°C之间。熔断器还具有较高的电阻热系数,比镍铬合金易熔电阻器高至少十倍。因此,在过电流条件下,熔断器的温度将上升得更快。熔断器电阻的上升使熔断器更快地达到其熔点。熔断器将防止易熔电阻器出现过流情况时发生的热量积聚。易熔电阻器产生的较高热量会损坏其它元件,并有可能导致附近的可燃元件着火。
易熔电阻器的主要优点是其电阻限制了浪涌电流。作为电源或充电器中主要过电流元件的易熔电阻器,其电阻可达10Ω。相比之下,熔断器的电阻可以从毫欧姆到几百毫欧姆不等。设计人员可以将熔断器与NTC热敏电阻结合起来,以防止过电流并限制浪涌电流。NTC热敏电阻器的电阻最初可以高达10或20Ω;但是,在稳态工作时,它会降到几十毫欧姆的范围内。
与单独的熔断器和热敏电阻器相比,易熔电阻器似乎可以节省空间;但是,易熔电阻器产生的热量可能会迫使元件与额定功率高达10W的易熔电阻器保持至少半英寸的距离,而与额定功率超过10W的易熔电阻器保持1英寸的距离。当充电器和电源必须安装在狭小的空间内时,与易熔电阻器相关的元件间距可能会出现问题。
效率标准
最小平均效率(标准电压,>1W)
外部电源(EPS)输出功率(W)
2007年至2018年间的政府电源效率标准。
电源或充电器设计人员面临的最困

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