110V AC 轉 DC 懷古：從磚頭到鳳梨酥

最近在整理雜物，資源回收一批早年家電遺留的 110V 轉直流電整流器，其中幾顆應該有二十多年歷史。

上了年紀的朋友應該對這種拳頭大小黑磚頭似的整流器不陌生。塊頭不小，電力輸出卻很一般，手邊這幾顆分別為 12V 800mA、9V 500mA、9V 1A、7.5V 400mA...。其中最重的 12V 800mA 重達 378g，相較左邊平板 Type-C 充電頭不到 60g，輸出可到 5V 3A 或 9V 2.77A，重量有六倍，輸出功率只有 1/4。(這顆 Type-C 充電頭輸出電流算大偏重，一些 5V 1A 的充電頭甚至只要 20 公克)

會有這種差異，我約略知道是二者電路原理不同，但對詳細原理一知半解，這篇做個整理。

早期交流電轉直流電主要靠線圈式變壓器降壓後供電，變壓器由鐵芯和銅線圈組成，其輸出功率與體積及重量成正比，110V 轉 12V/9V 需要較多線圈匝數，一顆 10W 的線性變壓器重量約 300g 參考，這足以解釋老式整流器為何隨便都 300g 起跳。

照片來源

現代交流轉直流多已改用開關模式電源，利用 MOS 開關(MOSFET，金氧半場效電晶體)以高頻率(65k+ Hz)切換開啟及關閉模式控制電流輸出再變壓降到所需電壓，頻率高的好處是可以用較小的變壓器、發熱損耗也低。

照片來源

圖片來源：變壓器方式和開關方式的比較

若對線圈式變壓器與開關模式電源原理有興趣，工科男孫老師有支科普影片介紹得很清楚，另外，泛科學這支 GaN 氮化鎵充電頭怎麼做到又小又快？影片也非常值得一看。

這就是為什麼現代 110V 轉 12V/9V/5V 的電源供應器(或充電頭)輸出電流更大，能源效率高，體積卻大幅縮小還不發熱的原因。要說缺點，大概只有高頻可能產生電磁干擾(EMI)，需要透過濾波或屏蔽手段降低影響。

科普完畢。