Mengapa laptop membutuhkan transformer yang lebih besar daripada ponsel?

Saya bertanya-tanya mengapa adaptor daya laptop sangat besar. Sebagian besar laptop yang saya lihat menggunakan catu daya ~ 19V. Menggunakan persamaan transformator, dan mempertimbangkan 100 putaran di primer (hanya asumsi), dan catu daya 220V, saya menghitung bahwa harus ada sekitar 8 putaran di sekunder. Menggunakan persamaan yang sama untuk charger ponsel (5V) dan mempertimbangkan 100 putaran primer, harus ada sekitar 3 putaran di sekunder. Jadi seharusnya tidak ada banyak perbedaan ukuran antara trafo yang digunakan dalam pengisi daya ponsel dan pengisi daya laptop. Jadi mengapa adaptor charger laptop begitu besar sementara adaptor charger ponsel kecil?

Laptop dan ponsel sama-sama menggunakan catu daya switching sehingga adaptornya bukan transformator sederhana.

Untuk teknologi yang diberikan ada hubungan antara kemampuan daya (diukur dalam watt) dan ukuran (volume, khususnya). Jadi ponsel yang membutuhkan 2.1A pada 5V (sekitar 10W) ​​dapat menggunakan adaptor AC yang jauh lebih kecil dan lebih ringan dari itu untuk komputer notebook yang membutuhkan 19V pada 4,62A (sekitar 90W).

Sebenarnya, baik laptop atau ponsel tidak menggunakan transformator.

Apa yang mereka gunakan, sebaliknya, disebut "Switched-Mode Power Supply" yang meluruskan input AC 110 atau 220V menjadi kapasitor DC, kemudian menggunakan mikrokontroler switching multi-KHz untuk mengirimkannya melalui induktor untuk "mengubah" tegangan turun. . Ini membutuhkan ruang yang jauh lebih sedikit daripada transformator 50Hz pada inti yang besar dan berat, dan biasanya lebih efisien.

Adapun mengapa konverter laptop umumnya jauh lebih besar daripada pengisi daya usb untuk ponsel / tablet / dll. Itu masalah penanganan daya. Karena tegangan yang lebih tinggi & permintaan saat ini oleh laptop, catu dayanya membutuhkan kabel yang lebih tebal, induktor yang lebih besar, dan komponen switching yang berdaya tinggi. Juga, dengan lebih banyak kekuatan melewatinya, ada lebih banyak panas untuk dihilangkan.

Karena kebutuhan akan komponen yang lebih besar, lebih berat, dan pembuangan panas yang lebih banyak, pengisi daya lappy harus lebih besar, asalkan Anda tidak bersedia membayar berkali-kali lebih banyak untuk bahan langka & mahal.

Semua adaptor AC modern atau persediaan DC adalah sirkuit / sistem mode yang diaktifkan. Untuk keselamatan, jalur AC mungkin terisolasi dengan trafo. Ini adalah transformator frekuensi tinggi, sehingga jauh lebih kecil dalam ukuran fisik.

AC adalah 50 / 60Hz (siklus per detik). Switching regulator adalah 50kHz ke Mega-Hz. Dengan demikian, transformator isolasi jauh lebih kecil. Ini adalah alasan perubahan dari transformator masif ke transformator tinggi kilo-Hz yang jauh lebih kecil.

Penghematan material (belitan tembaga, inti besi), dan efisiensi dengan perpindahan elektronik, menghasilkan biaya yang jauh lebih rendah, lebih hemat energi, dan ukuran lebih kecil.

Sama seperti desain trafo lama di sini: Sisi 'output' (ke-2) trafo diperbaiki ke Tegangan DC mentah. Untuk ukuran terkecil, rasio kumparan transformator mungkin 1: 1 (output pada 110VAC, USA). Tegangan tinggi! Atau rasio apa pun untuk desain keseluruhan terbaik. Perbedaannya: DC mentah adalah catu daya DC hanya untuk rangkaian switching, bukan ke output. Output sirkuit yang diaktifkan adalah suplai DC final.

Sirkit sakelar disederhanakan: Saat sakelar dihidupkan, DC mentah mengisi koil. Ketika mati, DC mentah terputus dari koil. Sekarang, berdasarkan sifat kumparan, kumparan memaksa energi keluar dari dirinya sendiri (coba hilangkan sendiri!). Sakelar di terminalnya 'kebetulan' menyala dan terhubung ke kapasitor. Koil membuang energinya ke kapasitor. Kapasitor ini adalah kapasitor penghalus DC keluaran, dua kali lipat sebagai penyimpanan energi kedua.

Sementara itu, beban pada keluaran terus menguras energi kapasitor. Koil mengisi ulang kapasitor dari waktu ke waktu. DC mentah mengisi kembali energi koil, dari waktu ke waktu.

Dalam kasus yang tidak terisolasi, tidak ada transformator, dan AC 110V (AS) langsung diperbaiki (Tegangan tinggi yang berbahaya!) Untuk membentuk DC mentah (sekitar 120-150Vdc).

Sisa elektronik mengatur Tegangan output. Ketika kapasitor mencapai Tegangan yang diinginkan, koil dimatikan dari kapasitor, mencegah pengisian ke Tegangan yang lebih tinggi dan lebih tinggi. Pada saat yang sama, koil dihubungkan kembali ke DC mentah untuk diisi ulang. Ketika output habis terlalu rendah, koil dihubungkan kembali ke kapasitor untuk mengisi ulang.

Frekuensi switching dipilih untuk hasil optimal, dipertimbangkan di antara ukuran fisik, efisiensi, dan biaya.

Singkatnya: Perbaiki; Tegangan DC tinggi; mengisi kumparan; membuang energi kumparan ke kapasitor keluaran; ulang.

Secara alami, sirkuit switching TIDAK terisolasi (switching DC ke DC). Paling tidak ada satu kabel yang umum, koneksi langsung dari input ke output.

Jika isolasi tidak diperlukan (katakanlah, di dalam paket tertutup, seperti bola lampu), mungkin tidak ada transformator. Isolasi adalah untuk keselamatan, sehingga transformator ditambahkan. Semakin rendah frekuensinya, semakin tidak efisien dalam konversi listrik-magnetik. Tentunya, pada frekuensi yang terlalu tinggi, efisiensi konversi mulai berhenti.) Ringkasan Coil: Satu transformator isolasi opsional. Setidaknya satu koil untuk menyimpan energi sebagai cara untuk mentransfer energi dari input ke output.

Ekstra untuk pikiran yang ingin tahu: Lewati koil! Yang Anda butuhkan hanyalah sakelar untuk mengisi kapasitor keluaran (mode kapasitor sakelar!), Langsung dari DC mentah! Saat mencapai Tegangan output yang diinginkan, matikan. Selesai! Simpan komponen koil! Anda akan mengatakan: Tidak dapat Voltage menggerakkan topi? OK, tambahkan resistor pembatas arus. Resistor masih jauh lebih murah daripada koil. Kenapa butuh gelung? Lebih lanjut ... Mengapa tidak memperbaiki AC 110V, lalu pasokan DC mentah untuk generator frekuensi tinggi untuk menggerakkan transformator frekuensi tinggi? Alih-alih 60Hz, Anda sekarang memiliki sistem AC 50kHz! Trafo kecil yang sama. Selanjutnya, transformator turunkan tegangan AC. Perbaiki, Voila! [Petunjuk: efisiensi, dan daya keluaran].

[Efisiensi: Energi pada kapasitor = (1/2) xCV ^ 2; setara koil: (1/2) Li ^ 2. Karena Tegangan semakin tinggi pada tutup [atau setara untuk koil], ini lebih efisien: V dikuadratkan. Kuadrat 5V = 25. Kuadrat 100V = 10.000! Membuang 5V ke kapasitor / koil hanya sebanyak itu. Membuang 105V (110V-5Vout) pada gelung, wow!]