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AC/DC转换器正从设备主机中分离出来

2026-03-18   电子工程专辑
阅读时间约 3 分钟
近年来,我注意到小型系统中AC/DC电源转换器的布置方式正在发生变化。设计师不再将AC/DC电源转换器集成在终端产品机壳内部,而是将其交由一个独立、可插拔、常为灌封结构的模块来承担——该模块一侧接入交流市电,另一侧通过直流输出线缆为设备供电。尽管我尚不敢仅凭零散观察就断言这已成为一种新趋势,但其可能性确实存在。
使用外置AC/DC电源并非新鲜事。多年来,低性能、常被诟病的“墙插式适配器”(wall warts)已广泛用于玩具、游戏机、小型外设等设备供电(图1)。而在高端领域,笔记本电脑自诞生之初便采用更高性能、更可靠的外置适配器,通常配备可拆卸交流电源线以适配各地插座;部分高端型号甚至通过医疗级认证。
这些模块大多采用低成本、非锁紧式的同轴(桶形)直流插头,其内外径组合约有十余种规格(此处“同轴”与射频同轴连接器无关)。如今,桶形插头正逐步被成本更高的USB-C接口取代——欧盟已强制要求多数应用场景采用该接口,全球范围内也因影响力而广泛跟进。
除为带电池设备(如笔记本)充电或供电外,外置适配器还常作为无电池设备的唯一持续电源。基于有限的非科学样本观察,我发现这一趋势在消费类产品中愈发明显,尤其在入门级产品中,例如低价黑胶唱机与岩石抛光机。
推动这一转变的原因多样,厂商往往根据目标市场优先级选择不同方案:
1)首要原因:将高压交流电移出设备本体,极大简化了安全相关认证流程。若采用已获认证的适配器,设备内部仅需处理个位数或低两位数直流电压,即可规避市电电气安全的复杂性——市场上此类认证适配器极为丰富。
2)热量由适配器自身散发,不影响设备本体散热设计,从而简化风道布局、热点控制及其他热管理问题。
3)外置方案赋予OEM厂商更大选型灵活性,因同类AC/DC模块供应商众多、产品成熟,电源制造不再是瓶颈环节。
4)电磁干扰(EMI)问题更易处理与修正。当AC/DC模块单独认证时,整机EMI问题得以缓解;即使核心产品后续修改,亦不会影响电源模块的位置、散热或安全合规性。
5)设备本体体积缩小,不仅提升用户观感,还可降低外壳材料与运输成本。
6)若外置电源模块故障(虽可靠性较高,但仍可能发生),更换极为简便,无需维修设备本体,消费者对此尤为认可——尤其对非廉价玩具类设备而言。
AC/DC电源转换器外置化趋势日益显著
外置高品质电源模块的应用正加速普及。部分产品升级时,已将原内置AC/DC电源替换为外置方案。例如:
• 一台新型台式电脑替代了五年前性能相近的旧款机型——后者采用200W内置电源,新款则改用80W外置桶形接口模块;
• 六年前的xInfinity TG1682(Arris)互联网网关(100 Mbps,100W内置电源)已被XB8-T网关(1 Gbps,60W外置桶形接口适配器)取代(图2)。
此外,低功率USB适配器配合廉价桶形接口的组合也日益常见。例如,我近期购入一款市电驱动的桌面“模拟”指针钟(替换20年前因塑料齿轮磨损报废的老款),却未能找到直接插入交流插座、内含同步电机且无任何电子元件的同类产品。最终选择的替代品仍由市电驱动,但需通过一个5W外置电源模块(桶形接口)供电(图3)。
该钟内部采用小型直流电机加IC驱动电路。结果是:原本纯机械结构的时钟,被替换为含电机与电源模块的电子化方案,但机壳内不再引入交流高压。我不禁思考:这种外置AC/DC方案的物料成本是否高于直连交流版本?
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氮化镓(GaN)、USB-C与USB-PD将如何影响电源架构?
高效率氮化镓(GaN)功率器件、USB-C接口及USB-Power Delivery(USB-PD)技术,将如何影响电源子系统的类型与布局?未来尚难定论,但可能呈现两条路径:
一方面,GaN器件的高功率密度与高效率特性,使其成为小型化、便捷式外置电源模块的理想基础——尤其结合USB-C与USB-PD后,可在特定条件下提供最高100W输出,进一步强化外置方案的可行性。
另一方面,“意外后果定律”也可能反向推动内置电源回归:随着AC/DC转换电路体积缩小、发热量降低,将电源集成于设备内部更具合理性。厂商可借此宣传“一体化”“即开即用”等卖点,避免用户遗失或遗忘外置适配器的风险。
最终走向何方,取决于具体应用场景与产品定位。您如何看待内置与外置AC/DC电源转换器的实用性与用户偏好?

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