超詳細(xì)！開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)講解

時(shí)間：2021-02-04 00:35:41

關(guān)鍵字：開(kāi)關(guān)電源 DC-DC轉(zhuǎn)化器

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[導(dǎo)讀]個(gè)人PC所采用的電源都是基于一種名為“開(kāi)關(guān)模式”的技術(shù)，所以我們經(jīng)常會(huì)將個(gè)人PC電源稱(chēng)之為——開(kāi)關(guān)電源（Switching Mode Power Supplies，簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS），它還有一個(gè)綽號(hào)——DC-DC轉(zhuǎn)化器。本次文章我們將會(huì)為您解讀開(kāi)關(guān)電源的工作模式和原理、開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。

一、前言：PC電源知多少

個(gè)人PC所采用的電源都是基于一種名為“開(kāi)關(guān)模式”的技術(shù)，所以我們經(jīng)常會(huì)將個(gè)人PC電源稱(chēng)之為——開(kāi)關(guān)電源（Switching Mode Power Supplies，簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS），它還有一個(gè)綽號(hào)——DC-DC轉(zhuǎn)化器。本次文章我們將會(huì)為您解讀開(kāi)關(guān)電源的工作模式和原理、開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。

●線(xiàn)性電源知多少

目前主要包括兩種電源類(lèi)型：線(xiàn)性電源（linear）和開(kāi)關(guān)電源（switching）。線(xiàn)性電源的工作原理是首先將127 V或者220 V市電通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說(shuō)12V，而且經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過(guò)一系列的二極管進(jìn)行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓（配圖1和2中的“3”）；

下一步需要對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，通過(guò)電容完成，然后將經(jīng)過(guò)濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的 “4”）；此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)（這種電壓波動(dòng)就是我們常說(shuō)的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進(jìn)行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）

配圖1：標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)性電源設(shè)計(jì)圖

配圖2：線(xiàn)性電源的波形

盡管說(shuō)線(xiàn)性電源非常適合為低功耗設(shè)備供電，比如說(shuō)無(wú)繩電話(huà)、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機(jī)等等，但是對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線(xiàn)性電源將會(huì)力不從心。

對(duì)于線(xiàn)性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說(shuō)如果輸入市電的頻率越低時(shí)，線(xiàn)性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當(dāng)前一直采用的是60Hz（有些國(guó)家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個(gè)相對(duì)較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個(gè)頭往往都相對(duì)比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線(xiàn)性電源的變壓器的個(gè)頭就越大。

由此可見(jiàn)，對(duì)于個(gè)人PC領(lǐng)域而言，制造一臺(tái)線(xiàn)性電源將會(huì)是一件瘋狂的舉動(dòng)，因?yàn)樗捏w積將會(huì)非常大、重量也會(huì)非常的重。所以說(shuō)個(gè)人PC用戶(hù)并不適合用線(xiàn)性電源。

●開(kāi)關(guān)電源知多少

開(kāi)關(guān)電源可以通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)模式很好的解決這一問(wèn)題。對(duì)于高頻開(kāi)關(guān)電源而言，AC輸入電壓可以在進(jìn)入變壓器之前升壓（升壓前一般是50-60 KHz）。

隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個(gè)頭就不用像線(xiàn)性電源那么的大。這種高頻開(kāi)關(guān)電源正是我們的個(gè)人PC以及像VCR錄像機(jī)這樣的設(shè) 備所需要的。

需要說(shuō)明的是，我們經(jīng)常所說(shuō)的“開(kāi)關(guān)電源”其實(shí)是“高頻開(kāi)關(guān)電源”的縮寫(xiě)形式，和電源本身的關(guān)閉和開(kāi)啟式?jīng)]有任何關(guān)系的。

事實(shí)上，終端用戶(hù)的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closed loop system）——負(fù)責(zé)控制開(kāi)關(guān)管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號(hào)，然后根據(jù)PC的功耗來(lái)增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應(yīng)電源的變壓器（這個(gè)方法稱(chēng)作PWM，Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）。

所以說(shuō)，開(kāi)關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗的大小來(lái)自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。

反觀(guān)線(xiàn)性電源，它的設(shè)計(jì)理念就是功率至上，即便負(fù)載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時(shí)候也工作在滿(mǎn)負(fù)荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。

二、看圖說(shuō)話(huà)：圖解開(kāi)關(guān)電源

下圖3和4描述的是開(kāi)關(guān)電源的PWM反饋機(jī)制。圖3描述的是沒(méi)有PFC(Power Factor Correction，功率因素校正) 電路的廉價(jià)電源，圖4描述的是采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的中高端電源。

圖3：沒(méi)有PFC電路的電源

圖4：有PFC電路的電源

通過(guò)圖3和圖4的對(duì)比我們可以看出兩者的不同之處：一個(gè)具備主動(dòng)式PFC電路而另一個(gè)不具備，前者沒(méi)有110/220 V轉(zhuǎn)換器，而且也沒(méi)有電壓倍壓電路。下文我們的重點(diǎn)將會(huì)是主動(dòng)式PFC電源的講解。

　　為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非常基本的圖解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說(shuō)短路保護(hù)、待機(jī)電路以及PG信號(hào)發(fā)生器等等。當(dāng)然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請(qǐng)看圖5。如果看不懂也沒(méi)關(guān)系，因?yàn)檫@張圖本來(lái)就是為那些專(zhuān)業(yè)電源設(shè)計(jì)人員看的。

圖5：典型的低端ATX電源設(shè)計(jì)圖(圖片可能不太清晰建議大家拖出來(lái)看)

你可能會(huì)問(wèn)，圖5設(shè)計(jì)圖中為什么沒(méi)有電壓整流電路？事實(shí)上，PWM電路已經(jīng)肩負(fù)起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管之前將會(huì)再次校正，而且進(jìn)入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波形也是方形波，而不是正弦波。由于此時(shí)波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為 DC直流電壓。也就是說(shuō)，當(dāng)電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時(shí)候開(kāi)關(guān)電源經(jīng)常會(huì)被稱(chēng)之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。

饋送PWM控制電路的回路負(fù)責(zé)所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯(cuò)誤時(shí)，PWM控制電路就會(huì)改變工作周期的控制信號(hào)以適應(yīng)變壓器，最終將輸出電壓校正過(guò)來(lái)。這種情況經(jīng)常會(huì)發(fā)生在PC功耗升高的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于上升。

在看下一頁(yè)時(shí)，我們有必要了解一下以下信息：

在變壓器之前的所有電路及模塊稱(chēng)為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱(chēng)為“secondary”（二次側(cè)）；

采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的電源不具備110 V/ 220 V轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也沒(méi)有電壓倍壓器；

對(duì)于沒(méi)有PFC電路的電源而言，如果110 V / 220 V被設(shè)定為110 V時(shí)，電流在進(jìn)入整流橋之前，電源本身將會(huì)利用電壓倍壓器將110 V提升至220 V左右；

PC電源上的開(kāi)關(guān)管由一對(duì)功率MOSFET管構(gòu)成，當(dāng)然也有其他的組合方式，之后我們將會(huì)詳解；

變壓器所需波形為方形波，所以通過(guò)變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波；

PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過(guò)一個(gè)小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時(shí)候也可能是通過(guò)耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離；

PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來(lái)控制電源的開(kāi)關(guān)管的閉合的。如果輸出電壓過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，PWM控制電路將會(huì)改變電壓的波形以適應(yīng)開(kāi)關(guān)管，從而達(dá)到校正輸出電壓的目的；

下一頁(yè)我們將通過(guò)圖片來(lái)研究電源的每一個(gè)模塊和電路，通過(guò)實(shí)物圖形象的告訴你在電源中何處能找到它們。

三、看圖說(shuō)話(huà)：電源內(nèi)部揭秘

當(dāng)你第一次打開(kāi)一臺(tái)電源后（確保電源線(xiàn)沒(méi)有和市電連接，否則會(huì)被電到），你可能會(huì)被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得暈頭轉(zhuǎn)向，但是有兩樣?xùn)|西你肯定認(rèn)識(shí)：電源風(fēng)扇和散熱片。

開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部

但是您應(yīng)該很容易就能分辨出電源內(nèi)部哪些元器件屬于一次側(cè)，哪些屬于二次側(cè)。一般來(lái)講，如果你看到一個(gè)（采用主動(dòng)式PFC電路的電源）或者兩個(gè)（無(wú)PFC電路的電源）很大的濾波電容的話(huà)，那一側(cè)就是一次側(cè)。

一般情況下，在電源的兩個(gè)散熱片之間都會(huì)安排3個(gè)變壓器，比如說(shuō)圖7所示，主變壓器是最大個(gè)的那顆；中等“體型”的那顆往往負(fù)責(zé)+5VSB輸出，而最小的那顆一般用于PWM控制電路，主要用于隔離一次側(cè)和二次側(cè)部分（這也是為什么在上文圖3和圖4中的變壓器上貼著“隔離器”的標(biāo)簽）。有些電源并不把變壓器當(dāng)“隔離器”來(lái)用，而是采用一顆或者多顆光耦（看起來(lái)像是IC整合芯片），也即說(shuō)采用這種設(shè)計(jì)方案的電源只有兩個(gè)變壓器——主變壓器和輔變壓器。

電源內(nèi)部一般都有兩個(gè)散熱片，一個(gè)屬于一次側(cè)，另一個(gè)屬于二次側(cè)。如果是一臺(tái)主動(dòng)式PFC電源，那么它的在一次側(cè)的散熱片上，你可以看到開(kāi)關(guān) 管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對(duì)的，因?yàn)橐灿行S(chǎng)商可能會(huì)選擇將主動(dòng)式PFC組件安裝到獨(dú)立的散熱片上，此時(shí)在一次側(cè)會(huì)有兩個(gè)散熱片。

在二次側(cè)的散熱片上，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些整流器，它們看起來(lái)和三極管有點(diǎn)像，但事實(shí)上，它們都是由兩顆功率二極管組合而成的。

在二次側(cè)的散熱片旁邊，你還會(huì)看到很多電容和電感線(xiàn)圈，共同共同組成了低壓濾波模塊——找到它們也就找到了二次側(cè)。

區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)更簡(jiǎn)單的方法就是跟著電源的線(xiàn)走。一般來(lái)講，與輸出線(xiàn)相連的往往是二次側(cè)，而與輸入線(xiàn)相連的是一次側(cè)（從市電接入的輸入線(xiàn)）。如圖7所示。

區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)

以上我們從宏觀(guān)的角度大致介紹了一下一臺(tái)電源內(nèi)部的各個(gè)模塊。下面我們細(xì)化一下，將話(huà)題轉(zhuǎn)移到電源各個(gè)模塊的元器件上來(lái)……

四、瞬變?yōu)V波電路解析

市電接入PC開(kāi)關(guān)電源之后，首先進(jìn)入瞬變?yōu)V波電路（Transient Filtering），也就是我們常說(shuō)的EMI電路。下圖8描述的是一臺(tái)PC電源的“推薦的”的瞬變?yōu)V波電路的電路圖。

瞬變?yōu)V波電路的電路圖

為什么要強(qiáng)調(diào)是“推薦的”的呢？因?yàn)槭忻嫔虾芏嚯娫矗绕涫堑投穗娫?，往往?huì)省去圖8中的一些元器件。所以說(shuō)通過(guò)檢查EMI電路是否有縮水就可以來(lái)判斷你的電源品質(zhì)的優(yōu)劣。

EMI電路電路的主要部件是MOV (l Oxide Varistor，金屬氧化物壓敏電阻)，或者壓敏電阻（圖8中RV1所示），負(fù)責(zé)抑制市電瞬變中的尖峰。MOV元件同樣被用在浪涌抑制器上（surge suppressors）。盡管如此，許多低端電源為了節(jié)省成本往往會(huì)砍掉重要的MOV元件。對(duì)于配備MOV元件電源而言，有無(wú)浪涌抑制器已經(jīng)不重要了，因?yàn)殡娫匆呀?jīng)有了抑制浪涌的功能。

圖8中的L1 and L2是鐵素體線(xiàn)圈；C1 and C2為圓盤(pán)電容，通常是藍(lán)色的，這些電容通常也叫“Y”電容；C3是金屬化聚酯電容，通常容量為100nF、470nF或680nF，也叫“X”電容；有些電源配備了兩顆X電容，和市電并聯(lián)相接，如圖8 RV1所示。

X電容可以任何一種和市電并聯(lián)的電容；Y電容一般都是兩兩配對(duì)，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個(gè)電容的中點(diǎn)通過(guò)機(jī)箱接地。也就是說(shuō)，它們是和市電并聯(lián)的。

瞬變?yōu)V波電路不僅可以起到給市電濾波的作用，而且可以阻止開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設(shè)備。

一起來(lái)看幾個(gè)實(shí)際的例子。如圖9所示，你能看到一些奇怪之處嗎？這個(gè)電源居然沒(méi)有瞬變?yōu)V波電路！這是一款低廉的“山寨”電源。請(qǐng)注意，看看電路板上的標(biāo)記，瞬變?yōu)V波電路本來(lái)應(yīng)該有才對(duì)，但是卻被喪失良知的黑心JS們帶到了市場(chǎng)里。

這款低廉的“山寨”電源沒(méi)有瞬變?yōu)V波電路

再看圖10實(shí)物所示，這是一款具備瞬變?yōu)V波電路的低端電源，但是正如我們看到的那樣，這款電源的瞬變?yōu)V波電路省去了重要的MOV壓敏電阻，而且只有一個(gè)鐵素體線(xiàn)圈；不過(guò)這款電源配備了一個(gè)額外的X電容。

低端電源的EMI電路

瞬變?yōu)V波電路分為一級(jí)EMI和二級(jí)EMI，很多電源的一級(jí)EMI往往會(huì)被安置在一個(gè)獨(dú)立的PCB板上，靠近市電接口部分，二級(jí)EMI則被安置在電源的主PCB板上，如下圖11和12所示。

一級(jí)EMI配備了一個(gè)X電容和一個(gè)鐵素體電感

　　再看這款電源的二級(jí)EMI。在這里我們能看到MOV壓敏電阻，盡管它的安置位置有點(diǎn)奇怪，位于第二個(gè)鐵素體的后面?？傮w而言，應(yīng)該說(shuō)這款電源的EMI電路是非常完整的。

完整的二級(jí)EMI

值得一提的是，以上這款電源的MOV壓敏電阻是黃色的，但是事實(shí)上大部分MOV都是深藍(lán)色的。

此外，這款電源的瞬變?yōu)V波電路還配備了保險(xiǎn)管（圖8中F1所示）。需要注意了，如果你發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)管內(nèi)的保險(xiǎn)絲已經(jīng)燒斷了，那么可以肯定的是，電源內(nèi)部的某個(gè)或者某些元器件是存在缺陷的。如果此時(shí)更換保險(xiǎn)管的話(huà)是沒(méi)有用的，當(dāng)你開(kāi)機(jī)之后很可能再次被燒斷。

五、倍壓器和一次側(cè)整流電路

●倍壓器和一次側(cè)整流電路

上文已經(jīng)說(shuō)過(guò)，開(kāi)關(guān)電源主要包括主動(dòng)式PFC電源和被動(dòng)式PFC電源，后者沒(méi)有PFC電路，但是配備了倍壓器（voltage doubler）。倍壓器采用兩顆巨大的電解電容，也就是說(shuō)，如果你在電源內(nèi)部看到兩顆大號(hào)電容的話(huà)，那基本可以判斷出這就是電源的倍壓器。前面我們已經(jīng) 提到，倍壓器只適合于127V電壓的地區(qū)。

兩顆巨大的電解電容組成的倍壓器

拆下來(lái)看看

在倍壓器的一側(cè)可以看到整流橋。整流橋可以是由4顆二極管組成，也可以是由單個(gè)元器件組成，如圖15所示。高端電源的整流橋一般都會(huì)安置在專(zhuān)門(mén)的散熱片上。

整流橋

在一次側(cè)部分通常還會(huì)配備一個(gè)NTC熱敏電阻——一種可以根據(jù)溫度的變化改變電阻值的電阻器。NTC熱敏電阻是Negative Temperature Coefficient的縮寫(xiě)形式。它的作用主要是用來(lái)當(dāng)溫度很低或者很高時(shí)重新匹配供電，和陶瓷圓盤(pán)電容比較相似，通常是橄欖色。

6、主動(dòng)式PFC電路

●主動(dòng)式PFC電路

毫無(wú)疑問(wèn)，這種電路僅可以在配有主動(dòng)PFC電路的電源中才能看到。圖16描述的正是典型的PFC電路：

主動(dòng)式PFC電路圖

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主動(dòng)式PFC電路通常使用兩個(gè)功率MOSFET開(kāi)關(guān)管。這些開(kāi)關(guān)管一般都會(huì)安置在一次側(cè)的散熱片上。為了易于理解，我們用在字母標(biāo)記了每一顆MOSFET開(kāi)關(guān)管：S表示源極（Source）、D表示漏極（Drain）、G表示柵極（Gate）。

PFC二極管是一顆功率二極管，通常采用的是和功率晶體管類(lèi)似的封裝技術(shù)，兩者長(zhǎng)的很像，同樣被安置在一次側(cè)的散熱片上，不過(guò)PFC二極管只有兩根針腳。

PFC電路中的電感是電源中最大的電感；一次側(cè)的濾波電容是主動(dòng)式PFC電源一次側(cè)部分最大的電解電容。圖16中的電阻器是一顆NTC熱敏電阻，可以更加溫度的變化而改變電阻值，和二級(jí)EMI的NTC熱敏電阻起相同的作用。

主動(dòng)式PFC控制電路通?；谝活wIC整合電路，有時(shí)候這種整合電路同時(shí)會(huì)負(fù)責(zé)控制PWM電路（用于控制開(kāi)關(guān)管的閉合）。這種整合電路通常被稱(chēng)為 “PFC/PWM combo”。

照舊，先看一些實(shí)例。在圖17中，我們將一次側(cè)的散熱片去除之后可以更好的看到元器件。左側(cè)是瞬變?yōu)V波電路的二級(jí)EMI電路，上文已經(jīng)詳細(xì)介紹過(guò)；再看左側(cè)，全部都是主動(dòng)式PFC電路的組件。

由于我們已經(jīng)將散熱片去除，所以在圖片上已經(jīng)看不到PFC晶體管以及PFC二極管了。此外，稍加留意的話(huà) 可以看到，在整流橋和主動(dòng)式PFC電路之間有一個(gè)X電容（整流橋散熱片底部的棕色元件）。通常情況下，外形酷似陶制圓盤(pán)電容的橄欖色熱敏電阻都會(huì)有橡膠皮包裹。

主動(dòng)式PFC元器件

圖18是一次側(cè)散熱片上的元件。這款電源配備了兩個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)管和主動(dòng)式PFC電路的功率二極管：

開(kāi)關(guān)管、功率二極管

下面我們將重點(diǎn)介紹開(kāi)關(guān)管……

7、開(kāi)關(guān)管

●開(kāi)關(guān)管

開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)逆變器可以有多種模式，我們總結(jié)了一下幾種情況：

模式	開(kāi)關(guān)管數(shù)量	二極管數(shù)量	電容數(shù)量	變壓器針腳
單端正激	1	1	1	4
雙管正激	2	2	0	2
半橋	2	0	2	2
全橋	4	0	0	2
推挽	2	0	0	3

當(dāng)然了，我們只是分析某種模式下到底需要多少元器件，事實(shí)上當(dāng)工程師們?cè)诳紤]采用哪種模式時(shí)還會(huì)受到很多因素制約。

目前最流行的兩種模式是雙管正激（two-transistor forward）和全橋式（push-pull）設(shè)計(jì)，兩者均使用了兩顆開(kāi)光管。這些被安置在一次側(cè)散熱片上的開(kāi)光管我們已經(jīng)在上一頁(yè)有所介紹，這里就不做過(guò)多贅述。

以下是這五種模式的設(shè)計(jì)圖：

單端正激（Single-transistor forward configuration）

雙管正激（Two-transistor forward configuration）

半橋（Half bridge configuration）

全橋（Full bridge configuration）

推挽（Push-pull configuration）

8、變壓器和PWM控制電路

●變壓器和PWM控制電路

先前我們已經(jīng)提到，PC電源一般都會(huì)配備3個(gè)變壓器：個(gè)頭最大的那顆是之前圖3、4和圖19-23上標(biāo)示出來(lái)的主變壓器，它的一次側(cè)與開(kāi)關(guān)管相連，二次側(cè)與整流電路與濾波電路相連，可以提供電源的低壓直流輸出（+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V）。

最小的那顆變壓器負(fù)載+5VSB輸出，通常也成為待機(jī)變壓器，隨時(shí)處于“待命狀態(tài)”，因?yàn)檫@部分輸出始終是開(kāi)啟的，即便是PC電源處于關(guān)閉狀態(tài)也是如此。

第三個(gè)變壓器是隔離器，將PWM控制電路和開(kāi)關(guān)管相連。并不是所有的電源都會(huì)裝備這個(gè)變壓器，因?yàn)橛行╇娫赐鶗?huì)配備具備相同功能的光耦整合電路。

變壓器

這臺(tái)電源采用的是光耦整合電路，而不是變壓器

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?PWM控制電路基于一塊整合電路。一般情況下，沒(méi)有裝備主動(dòng)式PFC的電源都會(huì)采用TL494整合電路（下圖26中采用的是可兼容的 DBL494整合芯片）。具備主動(dòng)式PFC電路的電源里，有時(shí)候也會(huì)采用一種用來(lái)取代PWM芯片和PFC控制電路的芯片。CM6800芯片就是一個(gè)很好的例子，它可以很好的集成PWM芯片和PFC控制電路的所有功能。

PWM控制電路

9、二次側(cè)（一）

●二次側(cè)

最后要介紹的是二次側(cè)。在二次側(cè)部分，主變壓器的輸出將會(huì)被整流和過(guò)濾，然后輸出PC所需要的電壓。-5 V和–12 V的整流是只需要有普通的二極管就能完成，因?yàn)樗麄儾恍枰吖β屎痛箅娏鳌?

不過(guò)+3.3 V, +5 V以及+12 V等正壓的整流任務(wù)需要由大功率肖特基整流橋才行。這種肖特基有三個(gè)針腳，外形和功率二極管比較相似，但是它們的內(nèi)部集成了兩個(gè)大功率二極管。二次側(cè)整流工作能否完成是由電源電路結(jié)構(gòu)決定，一般有可能會(huì)有兩種整流電路結(jié)構(gòu)，如圖27所示：

整流模式

　　模式A更多的會(huì)被用于低端入門(mén)級(jí)電源中，這種模式需要從變壓器引出三個(gè)針腳。模式B則多用于高端電源中，這種模式一般只需要配備兩個(gè)變壓器，但是鐵素體電感必須夠大才行，所以這種模式成本較高，這也是為什么低端電源不采用這種模式的主要原因。

　　此外，對(duì)于高端電源而言，為了提升最大電流輸出能力，這些電源往往會(huì)采用兩顆二極管并聯(lián)的方式將整流電路的最大電流輸出提升一倍。

　　無(wú)論是高端還是低端電源，其+12 V和+5 V的輸出都配備了完整的整流電路和濾波電路，所以所有的電源至少都需要2組圖27所示的整流電路。

對(duì)于3.3V輸出而言，有三種選項(xiàng)可供選擇：

在+5 V輸出部分增加一個(gè)3.3V的電壓穩(wěn)壓器，很多低端電源都是采用的這種設(shè)計(jì)方案；
為3.3 V輸出增加一個(gè)像圖27所示的完整的整流電路和濾波電路，但是需要和5 V整流電路共享一個(gè)變壓器。這是高端電源比較普通的一種設(shè)計(jì)方案。

采用一個(gè)完整的獨(dú)立的3.3V整流電路和濾波電路。這種方案非常罕見(jiàn)，僅在少數(shù)發(fā)燒級(jí)頂級(jí)電源中才可能出現(xiàn)，比如說(shuō)安耐美的銀河1000W。

由于3.3V輸出通常是完全公用5V整流電路（常見(jiàn)于低端電源）或者部分共用（常見(jiàn)于高端電源中），所以說(shuō)3.3V輸出往往會(huì)受到5V輸出的限制。這就是為什么很多電源要在銘牌中注名“3.3V和5V聯(lián)合輸出”。

下圖28是一臺(tái)低端電源的二次側(cè)。這里我們可以看到負(fù)責(zé)產(chǎn)生PG信號(hào)的整合電路。通常情況下，低端電源都會(huì)采用LM339整合電路。

二次側(cè)

此外，我們還可以看到一些電解電容（這些電容的個(gè)頭和倍壓器或者主動(dòng)式PFC電路的電容相比要小的多）和電感，這些元件主要是負(fù)責(zé)濾波功能。

為了更清晰的觀(guān)察這款電源，我們將電源上的飛線(xiàn)以及濾波線(xiàn)圈全部移除，如圖29所示。在這里我們能看到一些小的二極管，主要用于-12 V and –5 V的整流，通過(guò)的電流非常小（這款電源只要0.5A）。其他的電壓輸出的電流至少要1A，這需要功率二極管負(fù)責(zé)整流。

–12 V以及–5V負(fù)壓電路的整流二極管

10、二次側(cè)（二）

●二次側(cè)（2）

下圖描述的是低端電源二次側(cè)散熱片上的元器件：

二次側(cè)散熱片上的元器件

從左至右依次為：

穩(wěn)壓器IC芯片——盡管它有三個(gè)針腳而且看起來(lái)和三極管非常相似，但是它卻是可IC芯片。這款電源采用的是7805穩(wěn)壓器（5V穩(wěn)壓器），負(fù) 責(zé)+5VSB的穩(wěn)壓。之前我們已經(jīng)提到過(guò)，+5VSB采用的是獨(dú)立的輸出電路，因?yàn)樗幢闶窃赑C處于斷電狀態(tài)時(shí)依然需要向+5VSB提供+5 V輸出。這就是為什么+5VSB輸出也通常會(huì)被稱(chēng)之為“待機(jī)輸出”。7805 IC最大可以提供1A的電流輸出。

功率MOSFET晶體管，主要負(fù)責(zé)3.3V輸出。這款電源的MOSFET型號(hào)為PHP45N03LT，最大可允許45A的電流通過(guò)。上一頁(yè)我們已經(jīng)提到，只有低端電源才會(huì)采用和5V共享的3.3V穩(wěn)壓器。

功率肖特基整流器，由兩個(gè)二極管整合而成。這款電源的肖特基型號(hào)為STPR1620CT，它的每顆二極管最大可允許8A的電流通過(guò)（總共為16A）。這種功率肖特基整流器通常被用于12V輸出。

另一顆功率肖特基整流器。這款電源采用的型號(hào)是E83-004，最大可允許60A電流通過(guò)。這種功率整流器常被用于+5 V和+ 3.3 V輸出。因?yàn)?5 V和+ 3.3 V輸出采用的是同一個(gè)整流器，所以它們的總和不能超過(guò)整流器的電流限制。這就是我們常說(shuō)的聯(lián)合輸出的概念。換句話(huà)說(shuō)就是3.3V輸出來(lái)自5V輸出。和其他各路輸出不同，變壓器沒(méi)有3.3V輸出。這種設(shè)計(jì)常用于低端電源。高端電源一般都會(huì)采用獨(dú)立的+3.3 V和+5 V輸出。

下面來(lái)看看高端電源的二次側(cè)主要元件：

高端電源二次側(cè)的元件

這里我們可以看到：

兩顆并聯(lián)的負(fù)責(zé)12V輸出的功率肖特基整流器。低端電源往往只有一顆這樣的整流器。這種設(shè)計(jì)自然讓整流器的最大電流輸出翻了一倍。這款電源采用的是兩顆STPS6045CW肖特基整流器，每顆最大可運(yùn)行60A電流通過(guò)。

一顆負(fù)責(zé)5V輸出的肖特基整流器。這款電源采用的是STPS60L30CW整流器，最大可允許60A電流通過(guò)。

一顆負(fù)責(zé)3.3V輸出的肖特基整流器，這是高端電源和低端電源的主要區(qū)別（低端電源往往沒(méi)有單獨(dú)的3.3V輸出）。這款電源采用的是STPS30L30CT肖特基，最大可允許30A電流通過(guò)。

一顆電源保護(hù)電路的穩(wěn)壓器。這也是高端電源的象征。

主要指出的是，以上我們所說(shuō)的最大電流輸出是僅僅是相對(duì)于單個(gè)元器件而言的。一款電源的最大電流輸出實(shí)際上要取決于與之相連的很多元器件的品質(zhì)，比如說(shuō)線(xiàn)圈電感、變壓器、線(xiàn)材的粗細(xì)以及PCB電路板的寬窄等等。我們可以通過(guò)整流器的最大電流和輸出的電壓相乘得出電源理論上的最大功率。比如說(shuō)，最后一張圖中的電源的12V輸出最大功率應(yīng)該為16A*12V=192W。

來(lái)源：電子電路

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