開關電源:PC電源分析
PC電源從產(chan)生到(dao)現(xian)(xian)在經(jing)歷了(le)近(jin)20年(nian)的(de)發展,這期(qi)間不論是電(dian)源外形還是輸(shu)出電(dian)壓和(he)功率以及電(dian)性(xing)能要求都有(you)過多(duo)次(ci)變化,也先后出現(xian)(xian)過許(xu)多(duo)不同(tong)的(de)規范和(he)標(biao)準。至今市場上仍(reng)有(you)許(xu)多(duo)種類的(de)電(dian)源并存,不同(tong)類型的(de)電(dian)源都是針對不同(tong)類型的(de)主機設計,因(yin)此需要正確(que)地分(fen)辨(bian)電(dian)源類型。
IBM PC/XT/AT是(shi)(shi)PC電(dian)源最早(zao)的(de)(de)(de)工(gong)業標(biao)(biao)準,兼容機概念的(de)(de)(de)流(liu)行(xing)使(shi)PC電(dian)源有一個相(xiang)對(dui)統一的(de)(de)(de)設計,也確立了(le)+5V、+12V、-5V、-12V四組(zu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)電(dian)源總線(xian)架(jia)構(gou)。其中+5V擔(dan)負了(le)幾乎(hu)所有邏(luo)輯(ji)芯片的(de)(de)(de)供電(dian),以適應已經(jing)成為工(gong)業標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)+5V TTL邏(luo)輯(ji)電(dian)平要求,+12V則(ze)主要為機內的(de)(de)(de)硬盤(pan)和光驅馬達供電(dian)。AT電(dian)源與(yu)主板的(de)(de)(de)連接線(xian)是(shi)(shi)兩條單排6芯線(xian),分(fen)別(bie)為P8和P9。AT電(dian)源外觀上最明(ming)顯的(de)(de)(de)標(biao)(biao)志是(shi)(shi)它的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)輸(shu)入開關線(xian),出(chu)于交(jiao)流(liu)輸(shu)入線(xian)的(de)(de)(de)安全(quan)性要求,該線(xian)纜(lan)具有較厚(hou)的(de)(de)(de)絕緣外皮(pi),非(fei)常易于辨認。
ATX電源的出現是PC電源的一次重大變化。ATX電源中增加了+3.3V的主輸出,增加了+5VSB待機輸出和PS_ON#信號。+3.3V是為了部分較低功耗、邏輯電壓較低的部件而設的,+5VSB和PS_ON#的增加則是為了滿足PC的遠程開關機、鍵盤開關機等新的電源管理方(fang)案的(de)(de)需要(yao)。電(dian)源(yuan)(yuan)連接(jie)主板的(de)(de)輸(shu)出(chu)線也(ye)(ye)由原來的(de)(de)12芯(xin)(xin)(xin)擴充到(dao)20芯(xin)(xin)(xin),并采(cai)用了(le)一只雙排的(de)(de)20芯(xin)(xin)(xin)插(cha)頭。有關PC電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)規范也(ye)(ye)逐漸建立并完善起來,典型(xing)的(de)(de)是被業界(jie)接(jie)受的(de)(de)INTEL《ATX POWER Supply Design Guide》和(he)《SFX POWER Supply Design Guide》。這兩(liang)個標準(zhun)到(dao)現在(zai)仍是PC電(dian)源(yuan)(yuan)設(she)(she)計(ji)中(zhong)最主要(yao)的(de)(de)參照。
P4電源(yuan)(yuan)是目前比(bi)(bi)較受(shou)關注的(de)(de)電源(yuan)(yuan)類(lei)型,它的(de)(de)正式的(de)(de)名(ming)稱是ATX12V電源(yuan)(yuan)。INTEL在(zai)推出其新一代Pentium4 CPU時,也相(xiang)應提出了與系(xi)統變(bian)化相(xiang)適應的(de)(de)電源(yuan)(yuan)標準,也就是《ATX/ATX12V POWER Supply Design Guide》。“ATX12V”被作(zuo)為(wei)ATX系(xi)列(lie)電源(yuan)(yuan)中的(de)(de)“高級系(xi)列(lie)”。相(xiang)比(bi)(bi)較ATX來看,ATX12V電源(yuan)(yuan)有以(yi)下兩個明顯變(bian)化:
1. 增大(da)+12V輸(shu)出能力(li)。主板(ban)上的(de)(de)CPU、Chipset等有(you)自身(shen)特定(ding)的(de)(de)工作電(dian)壓,需要依賴VRM或是本地(di)DC/DC來供給,隨著(zhu)IC功(gong)率的(de)(de)上升,使用+12V來為這些部(bu)分供電(dian)要比使用+5V或+3.3V易(yi)于(yu)傳(chuan)遞更(geng)大(da)功(gong)率并有(you)更(geng)高(gao)的(de)(de)傳(chuan)輸(shu)效率。
2. 增(zeng)加了(le)+12V輸(shu)出線和接(jie)插(cha)件(jian)。為了(le)使+12V的(de)電流良好(hao)傳輸(shu),增(zeng)加了(le)一只4芯的(de)+12V接(jie)插(cha)頭(tou),該插(cha)頭(tou)也(ye)成為ATX12V電源(yuan)的(de)外觀特(te)征。
除此(ci)之外,ATX/ATX12V系列電(dian)(dian)源的(de)另一(yi)個變化(hua)是(shi)+5VSB輸出(chu)電(dian)(dian)流(liu)的(de)增大,是(shi)因為要適(shi)應諸如“Instantly Available PC”、“Suspend-to-RAM”等(deng)電(dian)(dian)源管理方案。
PC電源常見類型(xing)如表(biao)。

其中市場上最為多見的類型是標準AT/ATX外形的ATX和ATX12V電源,電源功率大多為200W~300W之間,我們可以根據不同主機的需要分別選取。
個人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關模式”的技術,所以我們經常會將個人PC電源稱之為——開關電源(Switching Mode Power Supplies,簡稱SMPS),它還有一個綽號——DC-DC轉化器。本次文章我們將會為您解讀開關電源的工作模式和原理、開關電源內部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。
●線性電源知多少
目前主要包括兩種電源類型:線性電源(linear)和開關電源(switching)。線性電(dian)源的(de)工作原理是首先(xian)將(jiang)(jiang)127 V或者220 V市電(dian)通過(guo)(guo)變壓(ya)器轉(zhuan)為(wei)低(di)壓(ya)電(dian),比如說12V,而(er)且(qie)經過(guo)(guo)轉(zhuan)換(huan)后的(de)低(di)壓(ya)依然是AC交流(liu)電(dian);然后再(zai)通過(guo)(guo)一(yi)(yi)系列的(de)二極管進行矯正和(he)整流(liu),并(bing)將(jiang)(jiang)低(di)壓(ya)AC交流(liu)電(dian)轉(zhuan)化為(wei)脈(mo)動電(dian)壓(ya)(配圖1和(he)2中的(de)“3”);下一(yi)(yi)步(bu)需要對脈(mo)動電(dian)壓(ya)進行濾(lv)(lv)波(bo),通過(guo)(guo)電(dian)容(rong)完成,然后將(jiang)(jiang)經過(guo)(guo)濾(lv)(lv)波(bo)后的(de)低(di)壓(ya)交流(liu)電(dian)轉(zhuan)換(huan)成DC直流(liu)電(dian)(配圖1和(he)2中的(de)“4”);此時(shi)得到(dao)(dao)的(de)低(di)壓(ya)直流(liu)電(dian)依然不(bu)夠純凈(jing)(jing),會有一(yi)(yi)定(ding)的(de)波(bo)動(這(zhe)種(zhong)電(dian)壓(ya)波(bo)動就是我(wo)們常說的(de)紋波(bo)),所以還需要穩壓(ya)二極管或者電(dian)壓(ya)整流(liu)電(dian)路(lu)進行矯正。最后,我(wo)們就可(ke)以得到(dao)(dao)純凈(jing)(jing)的(de)低(di)壓(ya)DC直流(liu)電(dian)輸出了(配圖1和(he)2中的(de)“5”)
盡管說線性電源非常適合為低功耗設備供電,比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機等等,但是對于高功耗設備而言,線性電源將會力不從心。
對于線性電源而言,其內部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比:也即說如果輸入市電的頻率越低時,線性電源就需要越大的電容和變壓器,反之亦然。由于當前一直采用的是60Hz(有些國家是50Hz)頻率的AC市電,這是一個相對較低的頻率,所以其變壓器以及電容的個頭往往都相對比較大。此外,AC市電的浪涌越大,線性電源的變壓器的個頭就越大。
由此可見,對于個人PC領域而言,制造一臺線性電源將會是一件瘋狂的舉動,因為它的體積將會非常大、重量也會非常的重。所以說個人PC用戶并不適合用線性電源。
●開關電源知多少
開關電源可以通過高頻開關模式很好的解決這一問題。對于高頻開關電源而言,AC輸入電壓可以在進入變壓器之前升壓(升壓前一般是50-60 KHz)。隨著輸入電源的升高,變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關電源正是我們的個人PC以及像VCR錄像機這樣的設備所需要的。需要說明的是,我們經常所說的“開關電源”其實是“高頻開關電源”的縮寫形式,和電源本身的關閉和開啟式沒有任何關系的。
事實上,終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優化的方案:閉回路系統(closed loop system)——負責控制開關管的電路從電源的輸出獲得反饋信號,然后更加PC的功耗來增加或者降低某一周期內的電壓的頻率以便能夠適應電源的變壓器(這個方法稱作PWM,Pulse Width Modulation,脈沖寬度調制)。所以說,開關電源可以根據與之相連的耗電設備的功耗的大小來自我調整,從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量,而且降低發熱量。
反觀線性電(dian)(dian)源,它的(de)(de)設計理念(nian)就(jiu)是(shi)功率(lv)之上(shang),即(ji)便(bian)負載電(dian)(dian)路(lu)并不(bu)需要很大電(dian)(dian)流。這(zhe)樣(yang)做的(de)(de)后果就(jiu)是(shi)所有(you)元件即(ji)便(bian)非(fei)必要的(de)(de)時候(hou)也(ye)工作在滿負荷(he)下,結果產生(sheng)高很多(duo)的(de)(de)熱量。
第2頁:倍壓(ya)器和一次(ci)側(ce)整(zheng)流電路
●倍壓器和一次側整流電路
上文已經說過,開關電源主要包括主動式PFC電(dian)(dian)源(yuan)和被動式PFC電(dian)(dian)源(yuan),后者沒有(you)PFC電(dian)(dian)路,但(dan)是配備了倍(bei)壓(ya)(ya)器(voltage doubler)。倍(bei)壓(ya)(ya)器采用兩顆(ke)(ke)巨大的(de)電(dian)(dian)解電(dian)(dian)容(rong)(rong),也(ye)就是說,如果你在電(dian)(dian)源(yuan)內部看到兩顆(ke)(ke)大號(hao)電(dian)(dian)容(rong)(rong)的(de)話,那基(ji)本可以判斷出這就是電(dian)(dian)源(yuan)的(de)倍(bei)壓(ya)(ya)器。前面我(wo)們(men)已(yi)經提到,倍(bei)壓(ya)(ya)器只(zhi)適合于(yu)127V電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)地區。
主動式PFC電路通常使用兩個功率MOSFET開光管。這些開光管一般都會安置在一次側的散熱片上。為了易于理解,我們用在字母標記了每一顆MOSFET開光管: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似的封裝技術,兩者長的很像,同樣被安置在一次側的散熱片上,不過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;一次側的濾波電容是主動式PFC電源一次側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EMI的NTC熱敏電阻起相同的作用。
主動式PFC控制電路通常基于一顆IC整合電路,有時候這種整合電路同時會負責控制PWM電路(用于控制開光管的閉合)。這種整合電路通常被稱為 “PFC/PWM combo”.
照舊,先看(kan)(kan)一(yi)些實例。在(zai)(zai)圖(tu)17中(zhong),我們將一(yi)次(ci)側(ce)的(de)散(san)熱片去除(chu)之后(hou)可以更(geng)好(hao)的(de)看(kan)(kan)到元器件。左側(ce)是(shi)瞬(shun)變(bian)濾波電(dian)路(lu)的(de)二級EMI電(dian)路(lu),上文已(yi)經詳細介紹過;再看(kan)(kan)左側(ce),全部都(dou)是(shi)主(zhu)動式PFC電(dian)路(lu)的(de)組件。由于我們已(yi)經將散(san)熱片去除(chu),所以在(zai)(zai)圖(tu)片上已(yi)經看(kan)(kan)不到PFC晶體管(guan)以及PFC二極管(guan)了。此外,稍加留意的(de)話(hua)可以看(kan)(kan)到,在(zai)(zai)整(zheng)(zheng)流橋和主(zhu)動式PFC電(dian)路(lu)之間有一(yi)個(ge)X電(dian)容(整(zheng)(zheng)流橋散(san)熱片底部的(de)棕色元件)。通(tong)常(chang)情況下(xia),外形酷似陶制圓盤電(dian)容的(de)橄欖色熱敏電(dian)阻都(dou)會(hui)有橡(xiang)膠皮包(bao)裹。
第4頁:開光管
●開光管
開關電源的開關逆變級可以有多種模式,我們總結了一(yi)下幾種情況:
模式 開光管數量 二極管數量 電容數量 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
當然了,我們只是分析某種模式下到底需要多少元器件,事實上當工程師們在考慮采用哪種模式時還會收到很多因素制約。
目(mu)前最流(liu)行的(de)兩種模式(shi)(shi)時雙管(guan)(guan)正激(ji)(two-transistor forward)和全橋式(shi)(shi)(push-pull)設計,兩者均使用了兩顆開光管(guan)(guan)。這(zhe)些被安置在一次側散熱片上的(de)開光管(guan)(guan)我(wo)們已經在上一頁有所介紹,這(zhe)里就不做過多贅(zhui)述(shu)。
第(di)5頁:變壓器和PWM控制電路
●變壓器和PWM控制電路
先前我們已經提到,一太PC電源一般都會配備3個變壓器:個頭最大的那顆是之前圖3、4和圖19-23上標示出來的主變壓器,它的一次側與開關管相連,二次側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載+5VSB輸出,通常也成為待機變壓器,隨時處于“待命狀態”,因為這部分輸出始終是開啟的,即便是PC電源處于關閉狀態也是如此。
第(di)三(san)個(ge)變壓器室隔(ge)離(li)器,將PWM控制電(dian)路和開光管相連。并(bing)不是所有的電(dian)源都會(hui)裝(zhuang)備這個(ge)變壓器,因為(wei)有些(xie)電(dian)源往往會(hui)配備具(ju)備相同功能(neng)的光耦整合電(dian)路。
模式A更多的會被用于低端入門級電源中,這種模式需要從變壓器引出三個針腳。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,這些電源往往會采用兩顆二極管串聯的方式將整流電路的最大電流輸出提升一倍。
無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。
對于3.3V輸出而言,有三種選項可供選擇:
☆在+5 V輸出部分增加一個3.3V的電壓穩壓器,很多低端電源都是采用的這種設計方案;
☆為3.3 V輸出增加一個像圖27所示的完整的整流電路和濾波電路,但是需要和5 V整流電路共享一個變壓器。這是高端電源比較普通的一種設計方案。
☆采用一個完整的獨立的3.3V整流電路和濾波電路。這種方案非常罕見,僅在少數發燒級頂級電源中才可能出現,比如說安耐美的銀河1000W。
由于3.3V輸出通常是完全公用5V整流電路(常見于低端電源)或者部分共用(常見于高端電源中),所以說3.3V輸出往往會受到5V輸出的限制。這就是為什么很多電源要在銘牌中著名“3.3V和5V聯合輸出”。
下圖28是一臺低端電源的二次側。這里我們可以看到負責產生PG信號的整合電路。通常情況下,低端電源都會采用LM339整合電路。
☆穩壓器IC芯片——盡管它有三個針腳而且看起來和三極管非常相似,但是它卻是可IC芯片。這款電源采用的是7805穩壓器(5V穩壓器),負責+5VSB的穩壓。之前我們已經提到過,+5VSB采用的是獨立的輸出電路,因為它即便是在PC處于斷電狀態時依然需要向+5VSB提供+5 V輸出。這就是為什么+5VSB輸出也通常會被稱之為“待機輸出”。7805 IC最大可以提供1A的電流輸出。
☆功率MOSFET晶體管,主要負責3.3V輸出。這款電源的MOSFET型號為PHP45N03LT,最大可允許45A的電流通過。上一頁我們已經提到,只有低端電源才會采用和5V共享的3.3V穩壓器。
☆功率肖特基整流器,由兩個二極管整合而成。這款電源的肖特基型號為STPR1620CT,它的每顆二極管最大可允許8A的電流通過(總共為16A)。這種功率肖特基整流器通常被用于12V輸出。
☆另一(yi)顆(ke)功率肖特基整(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)。這款電源(yuan)采用的(de)型號是(shi)E83-004,最大(da)可允許60A電流(liu)(liu)(liu)(liu)通過(guo)(guo)。這種功率整(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)常(chang)被用于+5 V和(he)(he)+ 3.3 V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)。因為+5 V和(he)(he)+ 3.3 V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)采用的(de)是(shi)同一(yi)個整(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi),所以它們的(de)總和(he)(he)不能超過(guo)(guo)整(zheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)的(de)電流(liu)(liu)(liu)(liu)限制。這就(jiu)是(shi)我(wo)們常(chang)說的(de)聯合輸(shu)(shu)出(chu)(chu)的(de)概念。換(huan)句話說就(jiu)是(shi)3.3V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)來自5V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)。和(he)(he)其他各路輸(shu)(shu)出(chu)(chu)不同,變(bian)壓器(qi)沒有3.3V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)。這種設(she)計常(chang)用于低(di)端(duan)電源(yuan)。高端(duan)電源(yuan)一(yi)般都會采用獨立的(de)+3.3 V和(he)(he)+5 V輸(shu)(shu)出(chu)(chu)。
兩顆并聯的負責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。這種設計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,每顆最大可運行60A電流通過。
☆一顆負責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。
☆一顆負責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別(低端電源往往沒有單獨的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。
☆一顆電源保護電路的穩壓器。這也是高端電源的象征。
主要指出的是,以上我們所說的最大電流輸出是僅僅是相對于單個元器件而言的。一款電源的最大電流輸出實際上要取決于與之相連的很多元器件的品質,比如說線圈電感、變壓器、線材的粗細以及PCB電路板的寬窄等等。我們可以通過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,圖30中的電源的12V輸出最大功率應該為16A*12V=192W。
第8頁:看圖說話:圖解開關電源
下圖3和4描述的是開關電源的(de)PWM反饋機制(zhi)。圖3描述的(de)是沒有PFC(Power Factor Correction,功率因素(su)校正) 電(dian)路的(de)廉價(jia)電(dian)源,圖4描述的(de)是采用主動式PFC設計的(de)中高端(duan)電(dian)源。
你可能會問,圖5設計圖中為什么沒有電壓整流電路?事實上,PWM電路已經肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經過開光管之前將會再次校正,而且進入變壓器的電壓已經成為方形波。所以,變壓器輸出的波形也是方形波,而不是正弦波。由于此時波形已經是方形波,所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉換為DC直流電壓。也就是說,當電壓被變壓器重新校正之后,輸出電壓已經變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關電源經常會被稱之為DC-DC轉換器。
饋送PWM控制電路的回路負責所有需要的調節功能。如果輸出電壓錯誤時,PWM控制電路就會改變工作周期的控制信號以適應變壓器,最終將輸出電壓校正過來。這種情況經常會發生在PC功耗升高的時,此時輸出電壓趨于下降,或者PC功耗下降的時,此時輸出電壓趨于上升。
在看下一頁是,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為“primary”(一次側),在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”(二次側);
★采用主動式PFC設計的電源不具備110 V/ 220 V轉換器,同時也沒有電壓倍壓器;
★對于沒有PFC電路的電源而言,如果110 V / 220 V被設定為110 V時,電流在進入整流橋之前,電源本身將會利用電壓倍壓器將110 V提升至220 V左右;
★PC電源上的開光管由一對功率MOSFET管構成,當然也有其他的組合方式,之后我們將會詳解;
★變壓器所需波形為方形波,所以通過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,通常是通過一個小的變壓器與一次側隔離,而有時候也可能是通過耦合芯片(一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片)和一次側隔離;
★PWM控制電路是根據電源的輸出負載情況來控制電源的開關管的閉合的。如果輸出電壓過高或者過低時,PWM控制電路將會改變電壓的波形以適應開光管,從而達到校★正輸出電壓的目的;
下一頁我(wo)們將通過圖片來研究電(dian)源的(de)每一個模塊和(he)電(dian)路(lu),通過實物圖形象的(de)告訴你在電(dian)源中何處能(neng)找(zhao)到它們。
第9頁:看圖說話:電源內部揭秘
當你(ni)第一次(ci)打開一臺(tai)電(dian)(dian)源后(確保電(dian)(dian)源線沒有(you)和市(shi)電(dian)(dian)連(lian)接,否則(ze)會被電(dian)(dian)到),你(ni)可能會被里面那(nei)些奇奇怪(guai)怪(guai)的元器件搞得暈(yun)頭轉向,但(dan)是(shi)有(you)兩樣東西你(ni)肯定認(ren)識:電(dian)(dian)源風扇和散(san)熱片(pian)。
但是您應該很容易就能分辨出電源內部哪些元器件屬于一次側,哪些屬于二次側。一般來講,如果你看到一個(采用主動式PFC電路的電源)或者兩個(無PFC電路的電源)很大的濾波電容的話,那一側就是一次側。
一般情況下,再電源的兩個散熱片之間都會安排3個變壓器,比如說圖7所示,主變壓器是最大個的那顆;中等“體型”的那顆往往負責+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和二次側部分(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”的標簽)。有些電源并不把變壓器當“隔離器”來用,而是采用一顆或者多顆光耦(看起來像是IC整合芯片),也即說采用這種設計方案的電源只有兩個變壓器——主變壓器和輔變壓器。
電源內部一般都有兩個散熱片,一個屬于一次側,另一個屬于二次側。如果是一臺主動式PFC電源,那么它的在一次側的散熱片上,你可以看到開關管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對的,因為也有些廠商可能會選擇將主動式PFC組件安裝到獨立的散熱片上,此時在一次側會有兩個散熱片。
在二次側的散熱片上,你會發現有一些整流器,它們看起來和三極管有點像,但事實上,它們都是有兩顆功率二極管組合而成的。
在二次側的散熱片旁邊,你還會看到很多電容和電感線圈,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。
區分一(yi)(yi)次(ci)(ci)側和(he)二(er)次(ci)(ci)側更(geng)簡單的方法就是(shi)跟著電(dian)源(yuan)的線(xian)走。一(yi)(yi)般來講,與輸出線(xian)相連的往(wang)(wang)往(wang)(wang)是(shi)二(er)次(ci)(ci)側,而與輸入(ru)(ru)線(xian)相連的是(shi)一(yi)(yi)次(ci)(ci)側(從市電(dian)接入(ru)(ru)的輸入(ru)(ru)線(xian))。
為什么要強調是“推薦的”的呢?因為市面上很多電源,尤其是低端電源,往往會省去圖8中的一些元器件。所以說通過檢查EMI電路是否有縮水就可以來判斷你的電源品質的優劣。
EMI電路電路的主要部件是MOV (Metal Oxide Varistor,金屬氧化物壓敏電阻),或者壓敏電阻(圖8中RV1所示),負責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省成本往往會砍掉重要的MOV元件。對于配備MOV元件電源而言,有無浪涌抑制器已經不重要了,因為電源已經有了抑制浪涌的功能。
圖8中的L1 and L2是鐵素體線圈;C1 and C2為圓盤電容,通常是藍色的,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,和市電并聯相接,如圖8 RV1所示。
X電容可以任何一種和市電并聯的電容;Y電容一般都是兩兩配對,需要串聯連接到火、零之間并將兩個電容的中點通過機箱接地。也就是說,它們是和市電并聯的。
瞬變濾波電路不僅可以起到給市電濾波的作用,而且可以阻止開光管產生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設備。
一(yi)(yi)起(qi)來看幾(ji)個實際的例子。如圖9所(suo)示,你能看到一(yi)(yi)些奇怪(guai)之處嗎?這個電源居然沒有瞬(shun)(shun)變濾波(bo)電路(lu)!這是一(yi)(yi)款(kuan)低廉的“山寨”電源。請注意,看看電路(lu)板(ban)上的標(biao)記,瞬(shun)(shun)變濾波(bo)電路(lu)本(ben)來應(ying)該有才(cai)對,但是卻被喪失(shi)良知的黑心JS們帶(dai)到了市(shi)場(chang)里。
值得一提的是,以上這款電源的MOV壓敏電阻是黃色的,但是事實上大部分MOV都是深藍色的。
此外,這款電源的瞬變濾波電路還配備了保險管(圖8中F1所示)。需要注意了,如果你發現保險管內的保險絲已經燒斷了,那么可以肯定的是,電源內部的某個或者某些元器件是存在缺陷的。如果此時更換保險管的話是沒有用的,當你開機之后很可能再次被燒斷。
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