为什么外部AC / DC适配器几乎总是单电源轨？

如果我的产品内部需要多个电压轨，那为什么我的外部电源只提供一个电压轨就有意义呢？

例如，如果我的产品内部需要以下直流电源轨

• 5V @ 2A，10W
• 3V3 @ 4A，13W
• 1V8 @ 4A，7W

并具有一个外部AC / DC适配器，当我仍然需要使用产品中的3个DC / DC转换器将电压降低时，在适配器内生成单个较高电压（例如24VDC @ 1.25A，30W）的原因是什么？ ？

我看到的两级调节的好处是：-由于有两个滤波器级，因此线路调节效果更好-导体减少，直流电源输入插头/插座和电缆的成本降低-直流电源输入插头/插座和电缆的成本降低，从而降低了成本额定电流-由于电源和负载在同一位置，因此线路/负载调节更好。
-电缆中的单电压可减少噪声交叉耦合

我看到的单级外部调节的好处包括：-拆除一个调节器级，降低了BoM成本-拆除一个调节器级，提高了电源效率-拆除了一个调节器级，提高了热性能-所有调节器损耗均发生在外部产品-由于移除了调节器（产品内）而减小了产品尺寸

还有什么我想念的吗？

如果产品的主要设计约束是尺寸和散热，那么为什么这不是逻辑选择？

造成这种情况的原因很多，而且并不总是很明显。

几年前，电源输出多个电源轨很普遍。通常为+ 12，+ 5和-12v，但其他变化也很常见。通常，大多数电源都可通过+ 5v电源轨获得。+ 12v具有第二大功率。而-12v通常最少。

但是，随着数字逻辑开始以较低的电压运行，发生了一些有趣的事情。

最大的事情是电流上升了。真的，没有太大的惊喜。12v时12瓦仅为1安。但是在1v时12瓦需要12安培！现代Intel CPU可能需要在1伏附近的地方提供50A以上的电流。但是，随着电流的增加，导线中的电压下降也会因此而浪费功率。如果电源位于1-2英尺电缆的末端，则与电源位于负载旁边的功率损耗相比，功率损耗会变大。而且，由于电缆的感应效应，严格的电压调节变得更加成问题。因此，适当的做法是从AC / DC电源中获得更高的电压，然后将其调节为负载时的更低电压。业界似乎使用+ 12v作为更高的配电电压，

另一件事是，PCB上所需的电源轨数量已经增加。我设计的最新系统具有以下限制：+ 48v，+ 15，+ 12，+ 6，+ 3.3，+ 2.5，+ 1.8，+ 1.5，+ 1.2，+ 1.0和-15v。那是十一根电源轨！其中许多用于模拟电路，但其中六个仅用于数字逻辑。随着新芯片的开发，电源轨的数量在增加，电压在下降。

这对AC / DC电源行业所做的是，它们正在标准化具有单输出轨的电源，并且该轨通常为+ 12v，+ 24v或+ 48v，其中+ 12v是迄今为止最常见的。由于每个人都开始在自己的PCB上制作本地DC / DC转换器，并且大多数都采用+ 12v的电压，因此这是最有意义的。而且，由于要制造的电源数量巨大，因此与任何其他电源相比，单个+ 12v输出电源更容易获得且更便宜。

当然，还有其他一些不容忽视的因素。但是，很难就其影响达成一致意见。我将在下面简要介绍它们...

当PS公司必须决定要制造哪种导轨时，它们最终会有很多变化，以至于他们可能会定制制造耗材。除非它们仅基于单个输出的几个常见电压进行标准化。

当PS确实有多个输出时，每个输出上提供的电流通常是错误的。甚至只有+ 5，+ 12和-12供电，过去大多数电流都在+ 5v电源轨上。但是今天，由于负载电源的所有下游点，它将处于+ 12v电压轨上。将电源分配到不同电源的方式的变化添加到已经庞大的电压选项中，对于简单的3输出电源，您很容易在配置电源时遇到数百或数千种变化。

在制造耗材时，体积至关重要。您赚的越多，他们可以越便宜。如果您有一百个变体的货源，那么您将任何一个变体的货量除以100。这意味着您的成本已大大增加。但是，如果您构建4个变体，则体积可以保持较高而成本较低。

如果您对大批量产品有特殊需求，那么通常需要完全定制的货源。在这种情况下，多输出电源可能很有意义。

多个输出电源倾向于仅调节一个电源轨，并允许其他电源轨跟踪那个电源轨，并具有较宽松的调节规格。对于某些人来说，这可能无关紧要，但是对于现代数字逻辑所使用的低压轨而言，这可能是一个杀手er。

随您去：单轨供电因技术进步，欧姆定律和经济因素而变得越来越受欢迎。

更新：我通常在谈论电源。相同的基本概念适用于内部或外部电源。

首先，将24 V降至5 V几乎需要开关稳压，否则您将消耗P = 19·I瓦。有时您需要线性调节，这将要求更小的电压降。

至于为什么您不经常看到具有5 V，3.3 V和1.8 V输出的电源，例如，有很多原因：

• 您的价值观很普遍，但不完全是标准。当其他人想要添加1.2 V电源轨，1.5 V电源或...时，会发生什么？

  如果您要设计一条涵盖10个最常见的轨电压并提供所有可能组合的电源线，则可能是：

  • 单电压轨：10种选择
  • 任意两个电压轨：45种选择
  • 任意三：120个选择
  • 四个：210个选择
  • 任意五个：252个选择
  • 任意六个：210个选择
  • 任意七个：120个选择
  • 八种：45种选择
  • 10个铁路选项中的9个：10个选择
  • 总共10个：1个选择

  那是1,023个选择！（2 ^N -1，这里N = 10。）

  把自己放在制造商的鞋子上。

  您的挑战：制造上千种不同的大件产品，这些产品的方式不易自动化。您可以设计能够采用输入参数并吐出电路板布局和BOM的软件，但是要付钱给一些差劲的工程师来研究这些选项可能更便宜。

  然后，必须通过供应链运输，库存和重新运输这些数千种电源。

  有些会比其他一些更受欢迎，因此很多时候有时会缺货，而当有库存时，它们会占用大量的货架空间，因此它们的价格会倍增，进一步压低需求，从而提高成本， 哪一个...

  某些轨电压组合将非常受欢迎，以至于没有任何分销商将其库存，因此您仅需按需提供即可。这实际上是定制制造，这意味着您将不得不向客户收取高于他们自己建造的成本的费用。

  最后，您破产了。

  您可以通过减少N来大大减少库存数量。在N = 5的导轨选择下，您只需要设计，建造，分配和重新装运31种不同的产品。但是，现在您错过了许多理想的选择，因此您几乎比大多数竞争对手都富裕，后者仅提供1-3个导轨组合，但是您的成本较高，因此您又要倒闭了。

• 如果外接电源具有必要的电源轨，您在谈论省钱，但实际上并没有省钱。要提供所需的导轨，您仍然必须具有调节器。他们现在只住在电源内部。

  如果您认为这无关紧要，请比较稳压电源和非稳压电源的价格。普通的不受管制的壁式疣的价格约为6美元，而受管制的疣可能是其两倍甚至更多。

• 如果将稳压器放在电源内部，则它们离负载点很远，因此您需要应对IR下降。当电流变高时这可能是一件大事，而当电压变低时通常会发生这种情况。在负载点附近进行调节要好得多。

如果我设计的东西需要几个不同的电源轨，那么我的直觉会促使我让所有电源电路都由一个外部电源供电。

主要原因是在设计中为原型提供三个或四个电源时，它免除了我的麻烦。还有其他原因：-

1. 目标产品中可能需要控制电源时序问题
2. EMC-可能很容易设计就能满足一个进货电源的法规
3. 电缆和连接器是不可靠的根源，只有一个电源就可以提高整个系统的可靠性。

找到现成的壁疣也可能更容易。