下圖3和圖4描述了開關電源PWM反饋機制。圖3所示為不帶PFC(功率因數校正)電路的低成本電源。圖4顯示了采用有源PFC設計的中高端電源。
圖3:不帶PFC電路的電源
圖4:帶PFC電路的電源
通過對比圖3和圖4我們可以看到兩者的區別:一個有源PFC電路,另一個沒有,前者不是110/220V轉換器,也沒有倍壓電路。下面我們將重點介紹有源PFC電源。
為了讓讀者更好的了解電源的工作原理,以上我們提供的是一個非常基本的說明,圖中不包括其他附加電路,如短路保護、待機電路和PG信號發生器等。當然,如果您想了解更詳細的說明,請查看圖5。如果你不明白也沒關系,因為這張圖本來就是給那些專業的電源設計師看的。
圖 5:典型的低端 ATX 電源設計
你可能會問,為什么圖5的設計中沒有電壓整流電路?事實上,PWM電路已經承擔了電壓整流工作。輸入電壓在通過開口管之前將被重新校準,進入變壓器的電壓變成了方波。因此,變壓器輸出波形是方波,而不是正弦波。由于此時波形已經是方波,因此可以通過變壓器輕松地將電壓轉換為直流電壓。也就是說,電壓被變壓器重新校準后,輸出電壓變成了直流電壓。這就是為什么很多時候開關電源通常被稱為DC-DC轉換器的原因。
饋入PWM控制電路的環路負責所有必需的調諧功能。如果輸出電壓錯誤,PWM控制電路將改變控制信號的占空比以適應變壓器,最終對輸出電壓進行校正。當PC功耗增加,輸出電壓趨于下降或PC功耗降低時,輸出電壓趨于上升時,通常會發生這種情況。
我們需要知道什么
變壓器之前的所有電路和模塊稱為“初級”(初級側),變壓器后面的所有電路和模塊稱為“次級”有源PFC電源設計沒有110 V / 220 V轉換器,也沒有倍壓器。
對于沒有PFC電路的電源,如果將110 V / 220 V設置為110 V,則電流將使用倍壓器將110 V提高到220 V,然后再進入整流橋。
PC電源由一對功率MOSFET在開口管上,當然還有其他組合,之后我們將詳細解釋。
變壓器波形需要方波,所以變壓器電壓波形后是方波,而不是正弦波。
PWM控制電流通常是集成電路,通常通過小型變壓器與初級側隔離,有時通過耦合芯片(帶有LED和光電晶體管的小型IC芯片)和初級側隔離。
PWM控制電路是根據功率輸出負載條件來控制電源開關管閉合。如果輸出電壓過高或過低,PWM控制電路會改變電壓波形以適應打開燈管,從而達到學校正輸出電壓的目的。
接下來,我們將通過圖片來研究每個模塊和電路的電源,通過物理圖像告訴你在電源的哪個位置可以找到它們。
當您第一次打開電源時(確保電源線未連接到電源,否則將通電),您可能會被內部奇怪的組件迷失方向,但有兩件事您肯定知道:電源風扇和散熱器。
但是,您應該能夠輕松識別電源中的哪些組件屬于初級側,哪些屬于次級側。通常,如果您看到一個大的濾波電容器(帶有源PFC電路的電源)或兩個(沒有PFC電路的電源),則該側是初級側。
一般情況下,電源的兩個散熱器之間布置有三個變壓器。例如,如圖所示。7、主變壓器是最大的一種。介質“主體”通常負責+5VSB的輸出,最小值通常用于PWM控制電路,主要用于隔離初級和次級側(這就是為什么“隔離器”標簽連接到上述圖3和圖4中的變壓器上的原因)。一些電源不使用變壓器作為“隔離器”,而是使用一個或多個光耦合器(看起來像IC集成芯片),這意味著使用這種設計的電源只有兩個變壓器
- 主變壓器和輔助變壓器。
電源內部通常有兩個散熱器,一個在初級側,另一個在次級側。如果是有源PFC電源,那么在散熱器的初級側,可以看到開關,PFC晶體管和二極管。這不是絕對的,因為某些供應商可能會選擇將有源PFC 組件安裝在單獨的散熱器上,一側有兩個散熱器。
在散熱器的二次側,你會發現有一些整流器,它們看起來有點像晶體管,但實際上它們是兩個功率二極管的組合。
在次級散熱器旁邊,您還會看到許多電容器和電感器共同構成了低壓濾波器模塊 - 找到它們并找到次級側。
區分初級側和次級側的最簡單方法是遵循電源線。通常,輸出線通常連接到次級側,而輸入線連接到初級側(來自電源的輸入線)。如圖 7 所示。
以上,我們從宏觀角度對電源的內部模塊進行一般介紹。
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