“電源(PSU)”其實是“電源供應器(Power Supply Unit)”的簡稱。而我們所經常提到的“PC電源”,實際上也是一種簡稱,如果嚴格上講,我們應該將“PC電源”稱之為“應用于PC主機上的開關電源供應器”,當然這樣的稱呼實在是太麻煩了,因此在以下的段落中,我將使用其最簡短的稱呼“電源”。
對于我們的電腦來說,電源是一個重要的組成部分,它是電腦的“心臟”,在源源不斷地為CPU、顯卡、硬盤……等其它硬件部分提供持久穩定的電力支持,保障我們可以正常的使用電腦進行各種各樣的工作。所以如果電源不能正常工作或者損壞,那么電腦中的其它硬件也會受到波及,并且很可能會由此而造成更嚴重的損失。
一顆良好的電源的內部結構
因此,一般來說,我們應該先購買一顆良好的正品電源,然后在選擇其它的硬件配置。但是大多數人的做法卻恰恰相反,他們往往會先選擇好其它硬件,然后才回用最后那些為數不多的錢,去購買電源。
而如果你正是這些剛才所描述的狀況,那么我們還是真誠的建議你先瀏覽一下這篇文章,因為這會對你在選擇電源產品上很有幫助,并且也可能會改變你對“電源”的態度,讓你知道“電源”在電腦中所扮演著何等的重要角色。
因此我們回分幾期文章,與大家一起了解一下這個,我們最熟悉也是最陌生的朋友——電源。
好啦,那么我們先從電源的基本原理開始。
電源結構其實并不復雜
目前所有在電腦中所使用的電源,都可以稱為“開關電源轉換”,英文簡稱“SPC”。而開關電源的原理,實際上也比較簡單,就是將國家電網中獲取的能量,將能量分成一個個高頻的小能量包,然后通過例如電容、電感等電器元件將其轉移,到最后所有的小能量包被集中融合到一起,使得被矯正過之后的能量得以平順的輸出。因此開關電源,相對于其它電源形式來說,更小巧,更高效。
相比較于線性電源(Linear Power Supply)來說,開關電源具有兩個主要的優勢,開關電源采用與線性電源完全不同的設計,因此電源的體積以及重量上減少了很多,并且電源的轉換效率可以很容易的超過90%。
普通開關電源原理
不過另一方面,開關電源也有個最明顯的缺陷,就是由于開關電源本身的復雜性,會產生大量的電磁輻射,因此目前的開關電源中都會配有EMI濾波器或則RFI屏蔽。
電源內部是這樣劃分區域的
●EMI瞬態濾波器(EMI/Transient Filter):抑制電流進入和輸入時的EMI/RFI ,起到電壓浪涌峰值保護的作用。
●整流橋(Bridge Rectifier):將輸入的AC交流電矯正為DC直流電。
●主動PFC(APFC):控制輸入電源的電流,以便于是電流波形成為正比例的電源電壓波形。(使電壓和電流成線性正比例關系)
●主開關(Main Switches):將直流電信號切斷成很小的高頻能量包。
●變壓器(Transformer):獨立在一次側和二次側之間,并且將高壓電降低到低壓電。
●二次側濾波整流(Output Rectifiers & Filters):對經過降壓的直流電進行濾波整流。
●保護電路(Protection Circuits):當電源出現嚴重問題時,及時關閉電源。
●PWM控制器(PWM Controller):周期性調整主開關,以保持在所有負載下穩定輸出電壓。
●隔振器(Isolator):阻斷從直流輸出和前往PWM控制的電壓反饋。
在電源電路變壓器之前的部分,通常被稱作“一次側”,而在變壓器后部面的部分則被成為“二次側”。簡單的說,一次側主要負責高壓部分,二次側主要負責低壓部分。
為什么需要EMI電路?
電源在工作時,開關晶體管會產生大量的EMI和RFI,而這會嚴重的影響到屋內其它電子設備的正常工作。所以我們為了保證電源不受到,電網中的輸入噪聲和傳出電壓浪涌峰值的影響,我們需要在電源的這一個階段進行一個雙向的保護措施。
市電電流進入電源首先要經過EMI濾波器的過濾
噪音(Noise),根據傳導模式可以分為兩種類型:共模噪音(CMN)和差模噪音(DMN)。
共模、差模過濾一個都不能少
1.共模噪聲(CMN)是在使用交流電源的電氣設備的輸入端(輸電線和中線)都存在這種噪聲,兩者對地的相位保持同相。通過在電磁干擾濾波器中放置與每條輸電線串聯的電感,并在兩個輸電線和地之間使用Y電容進行連接,來予以抑制。
2.差模噪聲(DMN)是來自電源火線而經由中線返回的噪聲,存在于交流線路和中性導線中。
熱敏電阻
EMI濾波電路的位置在整流橋之前,因為這樣設計就可以在電流通過整流橋二極管之前對噪聲進行過濾。在EMI濾波電流的組成部分中,必須要有兩個Y電容和兩個X電容,兩個電磁線圈,一個MOV(壓敏電阻)以及一個保險絲,這些組成部分缺一不可。另外,這里需要簡單介紹一下,MOV是的全名叫做“壓敏電阻器”,主要是在電網浪涌電壓峰值時,對電源起到保護作用。
然而,在一些低端電源產品中,有些制造商會省略掉這個MOV,用來節省成本。如果你的電源里在EMI電路中,沒有MOV的話,那么最好連接一個帶有浪涌保護器的電源插座或者UPS電源,否則會對你的電源以及硬件系統造成很大的損害。
通常會放在EMI過濾電路的旁邊
一般在EMI濾波電路之后,會設有一個熱敏電阻NTC(全名:負溫度系數熱敏電阻器,溫度越高時電阻值越低),通常會被用于在大電流進入的時候,對電源內部元件進行保護。熱敏電阻有如其名,是一個通過溫度高低控制電阻阻值高低的電阻器。當熱敏電阻溫度低的時候,電阻阻值通常在6-12歐姆左右,當電源啟動后,電阻器溫度升高,阻值大約為0.5-1歐姆左右。
對于高性能的電源,則會配有一個繼電器,在電源啟動之后則會繞過熱敏電阻,減少電力的熱量損失,對于電源效率的提升起到一定的幫助。
整流橋 AC to DC的關鍵
其實整理橋的全稱叫做“橋式整流器”,是由四只整流硅芯片作橋式連接,然后使用絕緣朔料將其封裝一起,而一些大功率橋式整流器在絕緣層外添加鋅金屬殼包封,主要也是為了增強散熱。
電源整流橋
而有些質量較低,或者結構較老的電源中,我們不會看到封裝好的整流橋,大多會以四個整流晶體管并列焊接在電路板上。
非常古老的整流橋
另外,需要注意的是,整流橋是電源中發熱量較大的電氣元件,尤其是在一些功率較大的電源中,整流橋必須配有散熱片進行散熱,否則會存在電源使用的安全隱患。
“功率因數”到底是如何產生的
通過整流橋矯正后直流電被輸入到PFC電路。而在我們討論PFC(功率因數校正)電路之前,還是讓我們先來簡單的了解一下什么叫做“功率因數(PF)”吧。
功率因數(PF)是指,實際功率(有效功率)與視在功率(表觀功率)的比率(kW/kVA),而我們都知道,功率P等于電壓與電流的乘積(P=V×I)。另外,在電路中會存在著最基本的兩種電路負載,一種為“電阻(由電源中各種電阻構成的電路負載)”,另外一種為“電抗(由電源中電感線圈和電容構成的電路負載)”。
如果整個電路都是線性負載(電路阻抗為恒定常數的負載),那么電源電壓和電流都將會呈現為正弦曲線,并且相位相同。而如果在這個純電阻電路中,那么電壓和電流都會在同一時刻逆轉極性,那么也就是說,在每一時刻,電壓與電流的乘積都為“正”。也就是說,在電路中,沒有“反方向(負極方向)”的能量移動,而此時所產生負載功率才被稱為“實際功率”。
純電抗電路負載
而在一個純電抗負載電路中,電壓和電流之間會產生一定的是時間差,也就會出現相位差(最大理論值為90度,一般情況多為45度),那么電壓與電流的乘積,就不一定每一時刻都為“正”了。在第一個半周期內,能量為“正”,另外一個半周期內能量為“負”,那么就是說,前半周期電源從電網中獲取能量,而在后半個周期內,這些能量又會回流到國家電網中。所以如果按照一個周期計算,那么電源獲得的能量會為“零”,沒有能量。
電阻電抗混合電路負載
上面的兩種描述都是純理論的理想狀態。但在實際應用中,電路中會有大量的電阻、電感和電容,在同一時刻都會有負載,也就會產生不同方向的“能量”。因此,所有的正向能量,我們稱其為“實際功率”,而反向回流電網的能量則稱之為“無用功率”,那么“實際功率”與“無用功率”的綜合,就是之前我們所說的“視在功率”。
國家電網為何如此重視“功率因數”
但正如我們之前所提到的,“功率因數”實際上就是“實際功率”與“視在功率”的比值。而最為理想的比值為“1”,當然這還無法做到,因此只能無限接近于“1”,這個數值我們一般稱之為“功率因數”。
這里我們需要指出的是,居民用戶只需要支付實際功率(瓦數)所消耗的電量,則不會支付回流到電網中無用功率的電量。而對于商業工廠用電則會追加無用功率這一部分的用電,因為他們所消耗電量的基數太大了。
工業用電功率因數太低 會造成巨大電能浪費
雖然對于居民用戶來說,我們不需要支付無用功率的電費,但是根據《歐盟EN61000-3-2號標準》(當然中國也有相關的法規條款),凡是功率擦超過75W的開關電源,都需要至少安裝被動PFC模塊。此外,在80Plus電源認證中,則要求功率因數需要超過0.9,甚至更多。
主動PFC更利于電網節能
不過在數年前,許多的電源廠商大多都在電源產品中使用被動PFC模塊。而PFC模塊則是一個減少諧波電流,并且將非線性負載轉換成線性負載的過濾器,電容和電感所產生的功率因數則會向單位值跟近一些。
因此,我們接下來要說的,就是主動PFC和被動PFC電路。被動PFC相對主動PFC,功率因數較低,并且被動PFC只適用于230V高壓電網,對于115V低壓電網,被動PFC還需要一個倍壓器以適應電網規格。不過,被動PFC比主動PFC的效能要高!
主動PC電路
對于主動PFC來說,它基本上是一個通過PWM(脈沖寬度調制)控制電流波形的AC/DC整流器。在最開始,AC電壓通過整流橋整流。然后PWM觸發主動PFC電路中的MOSFET管(通常是兩個),分離中間直流電壓到恒定脈沖序列。這些脈沖信號通過濾波電容,將相對平順的電流送到主開關電路。而在此之前,我們還會看到一個大個的電感線圈,而這個大電感可以對突然涌入的電流起到緩沖和梳理的作用,當然磁線圈也是電抗產生的重要元件。
此外,在主動PFC電路中我們還會看到一個熱敏電阻,同樣是用來限制突然涌入的電流,特別是當電源通電以及啟動時。
80Plus要求PFC超過0.9
主動PFC電路通常也有兩種不同的模式,電流斷續模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)和電流連續模式CCM( Continuous Conduction Mode)。其中DCM是指,當電感電流為零時,PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態;CCM是指,電感電流始終在零以上,PFC的MOSFET管被開啟的工作狀態,因此在MOSFET管中,所有的反向恢復的能量都會被浪費。
在電源PFC電路中的第二種模式(CCM)主要被用于超過200W功率輸出的電源,因為他能夠提供相對較低電流噪聲峰值,這意味著高功率電源可以有效抑制電流紋波,輸出更為平順的電流。不過CCM的缺點是耗能較高,并且在升壓二極管關閉時,會產生額外EMI,所以我們經常會看到電源整流橋后通常會增加一個X電容。
因此在目前的電源產品中,都會采用CCM模式的PFC電路,雖然功耗略高,也會產生額外的EMI,但是可以有較高水準的功率因數輸出。因此對于高能耗的用電大戶來說,高功率因數的電源是非常有必要的,對于國家電網的節能也是十分重要的,畢竟節約能源人人有責嘛。
主控開關的重要作用
根據資料的解釋,電源的主控開關(Main Switches)只有兩種狀態模式,一種是“開(導通)”,而另一種則是“關(非導通)”。用于導通和切斷從濾波電容輸出的直流信號,通過開關閉合形成脈沖信號,而輸入電壓大小決定了脈沖信號的振幅,開關穩壓控制器來調節占空比。因此,直流信號被轉換成方波形式輸入到電源的主變壓器中。
占空比是脈沖持續時間與脈沖周期的之間的不知比值
而由電源的主變壓器調整直流電壓之后,輸出到電壓二次側中(輸出電壓為:+12V、5V、3.3V、5VSB和-12V)。因此變壓器在電壓一次側和二次側之間扮演著相當重要的角色。
當主控開關接通時,通過的電壓為零(理論上);而主控開關斷開時,通過的電流為零,這意味著在主控開關中應該沒有能量損失。
然而這只是一種理想狀態,在現實中,沒有任何晶體管或者MOSFET管能做到零損耗。主控開關的晶體管,開和關之間,總有那么一小段時間內,會同時存在著電壓和電流,所以電壓和電流的乘積就不可能為零,由此就產生了電能損耗,也就是“熱量”。因為電源內所有的MOSFET管,都是通過風扇和散熱片進行散熱。
在電源的二次側部分,整流器和濾波器在電源中的作用,就像他們的名字一樣如意理解,其主要任務就是,通過MOSFET開關管矯正和過濾高頻整流波形電流,完成二次側部分的整流任務。
在這個電路部分,我們也將會了解到 兩種不同的低壓整流設計,“被動式”和“同步式”。前者通常會使用肖特基二極管,而后者則會使用MOSFET管代替肖特基二極管。使用MOSFET管代替肖特基二極管的主要作用,就是為了減少正向電壓壓降。
肖特基二極管
我們舉個例子先,一個典型的肖特基二極管有0.5V左右的壓降,如果導通40A的電流,那么就會出現20W的能量損失(40A×0.5V=20W)。如果我們用MOSFET管代替掉肖特基二極管,一般MOSFET的電阻為0.003歐姆,那么損失掉的能量僅有4.8W(40A×40A×0.003Ω)。那么這樣算來,我們就可以節省15.2W,提高將近24%的功耗。
而實際使用中,我們也會見到肖特基二極管和MOSFET管同時使用的情況,因此我們也把這樣的整流設計叫做“半同步整流”。其主要目的,就是為了節省成本,因為肖特基二極管相對要更便宜一些。
同步整流MOSFET整流管
另外,電源有個-12V輸出電路,而-12V的產生,主要由于使用傳統二極管的原因,并且因為在-12V這一路我們不需要過重的負載(通常電流小于1A)。5VSB是在電源關閉狀態下的仍在通電的輸電路,并且擁有一個完全獨立的變壓器,因此我們也稱其為,“待機電路”。而剩下輸出的主輸出(+12V、5V、3.3V)則將會進一步的穩壓調節。這部分的調壓方式將會有三種:組調節(Group regulation)、獨立調節(Independent regulation)和DC-DC模塊調節(DC-DC conversion),完成進一步穩壓調節過濾。而下面我們就來逐一的介紹一下。
組調節(Group regulation)
“組調節”經常被用于輸出能力較低或者比較廉價的電源當中。當然,我們可以通過計算電源二次側的電感線圈使用個數,來快速判斷電源是否是“組調節”。如果你發現只有兩個電感,那么就是“組調節”。個頭稍大的電感用于12V和5V輸出,另一個較小的用于3.3V輸出。+12V和5V的調壓是同時進行,并且通過同一個電壓反饋控制器控制。
組調節(Group regulation)
不過,如果12V和5V線路負載的不平衡的話,同時輸出+12V和5V來說,就很容易出現問題(如果12V負載高,5V負載低,那么調壓控制就會調高12V電壓,那么同時輸出的5V,也會被調壓控制器也會調高,因此5V電壓就會偏高,甚至會超出規范)。因此在交叉負載的測試中,通過“組調壓”的5V電壓則經常會超過+/-5%的標準。而在“組調壓”中3.3V則是通過在12V或5V輸出后的一個磁放大線圈進行調壓。
獨立調節(Independent regulation)
“獨立調節”,通常被使用大功率和高性能電源上,不過成本相對較高些。在這樣的獨立調壓控制器中,所有的輸出的直流電電壓都會被單獨進行調整,而在電壓負載不平衡時,則不會出現個輸電電壓突升或者驟降的情況出現。
獨立調節(Independent regulation)
電源+12V電路通過主調壓器調整,而5V和3.3V則通過磁放大線圈調整。并且你同樣可以通關過計算二次側的磁線圈,鑒別電源是否使用了“獨立調壓”,而通常情況下,獨立調壓電源在二次側會使用3個電感線圈。
穩壓調節:DC-DC模塊調節
不過現在很多電源制造廠,都開始使用Buck電路對小功率輸出的輸電路進行壓降轉換,其實這就是我們在比較高端的電源產品中比較常見的調壓方式——“DC-DC調壓模塊”。
DC-DC模塊調節(DC-DC conversion)
過程是這樣,5V和3.3V直接有12V降壓生成,這樣可以再交叉負載中,有著很不錯的效率。不過這里,我們需要指出的是,DC-DC調壓模塊,其實也是獨立調壓方式的一種。
這樣的情況也是DC-DC模塊
另外,在濾波整流之后的環型磁線圈,不僅參與到電壓的矯正,還會起到更好的濾波作用,更好的一直電流的輸出紋波。然而,在一些利用LLC諧振電路拓撲的電源中,通常我們則不會在二次側(+12V輸出)看到這樣的環型磁線圈,而如果有的話,那么它僅僅起到了過濾的作用。
電源規范認證有何用
Intel有一套自己的電源規范,也就是我們通常聽到的ATX 2.2、ATX2.31……等等。實際上,“ATX”是 Advanced Technology Extended的簡寫,是Intel對于之前AT主板市場的一種規范形式。而“ATX電源”,則是指符合ATX主板規范,適用于ATX主板的開關電源。
intel ATX 2.31電源規范
ATX規范的首次推出是在1995年年底,并且定義三類供電接頭:4Pin Molex接口(現在俗稱為D型口)、4Pin軟驅接口,以及20Pin Molex接口(主板主電源接口)。并且在ATX規范中,要求開關電源需要提供5V和3.3V這兩路供電,因為當時大多數的電子廠商都需要這兩路提供供電需求,而12V則往往被用于風扇和外接設備使用。這套最初的ATX規范,從1995年一直沿用到2000年。
而從2000年至今,intel的ATX規范已經頒布了多次修干版本,最新的一次修訂是在2007年發布的ATX 2.31版。與先前的一個2.2版相比,主要的區別是,推薦最低效率增長中80%,不在要求12V有很好的低負載能力。并且取消過流限制(每路240VA),鼓勵單路12V電流超過每路20A。
然而最后一條通常會被許多電源制造廠忽略掉,因為這些廠商將OCP(過流保護器)的出發點設定,會遠高于20A的規定。
什么是EPS電源規范?
除了ATX規范之外,對于一些高端電源,尤其是一些高瓦數電源,我們還會聽到“EPS規范”這個名詞,那么它與ATX又有什么區別呢?
其實“EPS規范”是ATX規范的一個衍生物,全稱叫做“Entry-Level Power Supply Specification”。這套規范適用于高端PC電源,以及入門級的服務器電源。而這套規范是Server System Infrastructure forum(服務器系統架構論壇)。
EPS 2.9 電源規范
EPS規范中規定,符合EPS規定,電源主板電源接線必須提供24Pin接口,和一個8Pin的EPS接口,如果電源功率在700至800W之間,電源需要提供一個4Pin的12V接口,如果超過電源功率超過850W,那么則需要提供兩個4Pin 12V接口。而最新的EPS規范已經更新到2.9版本。
不過就目前來說,在intel的領導下,CPU供電基本已經是4+4Pin的模式,主板供電也達到了24Pin,也就說,如今的電源基本都是符合ATX和EPS標準的。
為什么要有80Plus認證
除了電源規范之外,如今電源上還有個比較重要的標識,那就是“80Plus”。實際上,“80Plus”是由美國能源署出臺, Ecos Consulting 負責執行的一項全國性節能現金獎勵計劃方案。
起初為降低能耗,鼓勵系統商在生產臺式機或服務器時選配使用滿載、50%負載、20%負載效率均在80%以上和在額定負載條件下PF值大于0.9的電源。由美國政府自掏腰包,對于符合以上要求的,臺式機每套系統獎勵5美元,對于服務器每套系統則獎勵10美元。但是“80Plus”依舊是個民間出資的環保機構。
80Plus效率等級
根據80Plus規范的要求,電源功率因數PF需要超過0.9(理想值為1),因為這樣可以為國家電網節省更多的能源,避免能源的浪費,尤其是對于一些工廠用電和集體用電來說。
在轉換效率上,電源按照轉換效率高低,分為多個能效等級,也就是我們俗稱的白牌、銅牌、銀牌、金牌和白金牌,而最近80Plus推出服務器級別,能效更高的“鈦金牌”效率等級,要求最高效率超過96%!
全球第一款白金牌電源
這里需要補充一些小知識,在2005年2月,海韻的一款預上市電源則成為全球第一個通過80Plus認證的電源。而在2010年8月,全漢的FSP450-60PTM電源成為全球第一個通過80Plus白金效率的電源。
另外需要說明的是,80Plus認證的民用電源需要通過115V電壓下的測試,然而,對于大多數使用220至230V電壓的用戶來說,全電壓設計顯得有些浪費,因為如果一款80Plus電源拿掉115V的低壓部分的話,大約會減少4至5美金的成本。也就說,如果115V電壓下拿掉高壓部分,或者230V下拿掉低壓部分,效率都會有0.5%至1.5%的變化。
效率如何更上一層樓
其實嚴格的說,關于電源的工作方式以及在電腦中的重要性,在我們介紹完電源主控開關管和二次側整流設計之后,基本上就已經告一段落了。不過,隨著高效電源技術的發展,越來越多的IC控制器被應用到電源當中,通過更科學更合理的調控、矯正,以提高電源交流轉換直流的工作效率和轉換效率更上一層樓。那么這些IC控制芯片以及方案就是我們今天所要介紹的內容——“PWM控制器”以及“主控卡關拓撲結構”。
就目前說,PWM控制器已經被應用到絕大多數的電源產品當中。其主要的作用是為了保證電壓的穩定輸出,和控制傳輸到電源負載的能量總量,而這些都是通過調整主開關管占空比完成。所以PWM控制器也可以看做一次側主控開關電路的一部分。
而使用PWM控制器的電源,則是讓功率晶體管工作在導通和關斷狀態。在這兩種狀態中,加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的(在導通時,電壓低,電流大;關斷時,電壓高,電流小)。因此,功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。
型號為CM6800的 PFC/PWM控制器
這些都是通過主控開關調節占空比完成。而占空比通常可以在0%至100%之間調整,不過通常這個范圍比較小。簡單的說,我們可以把輸出電壓值,看做輸入電壓與占空度的乘積(Vout = Vin × duty cycle)。
PWM控制器通常會使用電源理論電壓值,與輸出電壓值不斷進行比較。而在PWM的IC芯片中有個電壓誤差放大器,用來執行輸出電壓與參考電壓比較電壓值的增益。而根據這種電壓誤差寬度比較,誤差電壓脈沖寬度整流器則根據在電壓誤差放大器中反饋的電壓誤差級別來調整占空比。
型號為CM6800的 PFC/PWM控制器
除了決定主控開關的占空比,PWM控制器通常與其它功能合并使用,可以讓電源“溫柔的啟動”,可以有效降低啟動電流的沖擊,相當于一個電源過流放大器保護電源過載。并且可以阻止由于控制器IC芯片電壓過低,以至于無法驅動主開關管等等。
為了從直流輸出的電壓反饋能直接到達PWM芯片的電壓誤差放大器,因此會需要一個被隔離的反饋電路。而目前有兩種電氣隔離方法,光學的(光隔離器)和磁性的(變壓器)。在現代的電源中,光隔離器被使用的情況比較普遍。電壓誤差放大器也通常會安置在光隔離器的二次側附近,有時我們也將光隔離器成為“光耦合器”。
這里稍微介紹一下“光耦合器”。光耦合器以光為媒介傳輸電信號,它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。在一些需要通過絕緣層傳送信息但卻不允許物理電氣接觸的場合,通常需要一些隔離器件,比如PWM芯片中的反饋信號,光隔離器就起到一個信號傳遞媒介的作用。
而在開關電源中,利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路,通過調節控制端電流來改變占空比,達到精密穩壓目的。
根據通過的峰值電流、最大工作電壓、轉換效率級別以及成本角度的考慮,電源制造商對于主控開關拓撲,通常有很多項設計方案。包括單管正激、雙管正激、全橋……等等。下面這個表格就列出了幾類常見的主控開關拓撲。
最近一段時間,有許多的電源制造廠開始廣泛的應用另外一種拓撲結構——“LLC諧振拓撲”。這種拓撲結構,是利用諧振電感和電容器組合,主控開關MOSFET ZVS開通,輸出二極管ZCS關斷,沒有反向恢復問題,開關損耗小,提高轉換效率,并且可以促使RFI和EMI減少,有效抑制紋波。
主流主控開關拓撲結構
而利用LLC諧振轉換器的主控開關速度會更快,而轉換效率也可達到93%至95%。當然,我們關于拓撲結構的類型還有很多,不僅僅局限于上面我們所提到過的那些種類。■
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