開關(guān)電源科普知識(shí)

    開關(guān)電源就是用通過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止．將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓！轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多．所以開關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)不是很熱！成本很低．如果不將50Hz變?yōu)楦哳l那開關(guān)電源就沒有意義。

    開關(guān)電源大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有開關(guān)變壓器,而非隔離的未必一定有。
    開關(guān)電源的工作原理是:
    1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;
    2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管,將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級(jí)上;
    3.開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;
    4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的.

    交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時(shí)也過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾;
    在功率相同時(shí),開關(guān)頻率越高,開關(guān)變壓器的體積就越小,但對(duì)開關(guān)管的要求就越高;
    開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出;
    一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路,比如空載、短路等保護(hù),否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源

ATX電源的主要組成部分
    EMI濾波電路：EMI濾波電路主要作用是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾，同時(shí)也起到減少開關(guān)電源本身對(duì)外界的電磁干擾，在優(yōu)質(zhì)電源中一般都有兩極EMI濾波電路。擁有數(shù)千種高科技含量的（AC-DC、DC-DC、DC-AC）高頻開關(guān)電源、模塊電源。

    一級(jí)EMI電路：交流電源插座上焊接的是一級(jí)EMI電源濾波器電路，這是一塊獨(dú)立的電路板，是交流電輸入后所經(jīng)過的第一組電路，這個(gè)由扼流圈和電容組成的低通網(wǎng)絡(luò)能濾除電源線上的高頻雜波和同相干擾信號(hào)，同時(shí)也將電源內(nèi)部的干擾信號(hào)屏蔽起來，構(gòu)成了電源抗電磁干擾的第一道防線。

    二級(jí)EMI電路：市電進(jìn)入電源板后先通過電源保險(xiǎn)絲，然后再次經(jīng)過由電感和電容組成的第二道EMI電路以充分濾除高頻雜波，然后再經(jīng)過限流電阻進(jìn)入高壓整流濾波電路。保險(xiǎn)絲能在電源功率太大或元件出現(xiàn)短路時(shí)熔斷以保護(hù)電源內(nèi)部的元件，而限流電阻含有金屬氧化物成分，能限制瞬間的大電流，減少電源對(duì)內(nèi)部元件的電流沖擊。

    橋式整流器和高壓濾波：經(jīng)過EMI濾波后的市電，再經(jīng)過全橋整流和電容濾波后就變成了高壓的直流電。將輸入端的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖直流電，目前有兩種形式，一種是全橋就是把四個(gè)二極管封裝在一起，一種是用4個(gè)分立的二極管組成橋式整流電路，作用相同，效果也一樣。

    一般說來，在全橋附近應(yīng)該有兩個(gè)或更多的高大桶狀元件，即高壓電解電容，其作用是將脈動(dòng)的直流電濾除交流成分而輸出比較平穩(wěn)的直流電。高壓電解電容的使用與開關(guān)電路的設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，其容量往往是以往電源評(píng)測(cè)時(shí)的焦點(diǎn)，但實(shí)際上它的容量和電源的功率毫無關(guān)系，不過增大它的容量會(huì)減小電源的紋波干擾，提高電源的電流輸出質(zhì)量。

　　PFC電路：PFC電路稱為功率因素校正或補(bǔ)償電路，功率因素越高，電能利用率就越大。

    目前PFC電路有兩種方式，一種是無源式PFC，又稱被動(dòng)式PFC，一種是有源式PFC，又稱主動(dòng)式PFC。無源式PFC是通過一個(gè)工頻電感來補(bǔ)償交流輸入的基波電流與電壓的相位差，迫使電流與電壓相位一致，無源PFC效率較低，一般只有65%-70%，且所用的工頻電感又大又笨重，但由于成本低，仍有許多ATX電源采用這種方式。有源PFC是由電子元器件組成的，體積小，重量輕，通過專用的IC去調(diào)整電流波形的相位，效率大大提高，達(dá)95%以上，但由于成本較高，通常只能在高級(jí)應(yīng)用場(chǎng)合才能看到。

    開關(guān)三極管與開關(guān)變壓器：開關(guān)電源顧名思義其核心就是開關(guān)二字。開關(guān)三極管和開關(guān)變壓器是開關(guān)電源的核心部件，通過自激式或他激式使開關(guān)管工作在飽和、截止（即開、關(guān)）狀態(tài)，從而在開關(guān)變壓器的副繞組上感應(yīng)出高頻電壓，再經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后輸出各種直流電壓。開關(guān)三極管和開關(guān)變壓器是ATX電源的核心部件，其質(zhì)量直接影響電源的好壞和使用壽命，尤其是開關(guān)三極管，工作在高反壓狀態(tài)下，沒有足夠的保護(hù)電路，很容易擊穿燒毀。開關(guān)管的品質(zhì)直接決定了電源的穩(wěn)定性，它也是電源中主要的發(fā)熱元件，拆開電源后看到的主散熱片上的兩個(gè)晶體管就是開關(guān)管。

　　影響高頻開關(guān)變壓器性能的因素包括鐵氧體的效率、磁芯截面積的大小和磁隙的寬度，截面積過小的變壓器容易產(chǎn)生磁飽和而無法輸出較大的功率，各個(gè)繞組的匝數(shù)直接影響輸出的電壓，通常我們無法具體的掌握這些參數(shù)，所以無法準(zhǔn)確的判斷變壓器到底能輸出多大的功率，只有通過電子負(fù)載機(jī)測(cè)量才能知道，另外，開關(guān)變壓器的輸出端雖然很多，但其中的某些輸出端使用的卻是相同的繞組，比如+3.3VDC和+5VDC就是這樣，所以當(dāng)+3.3VDC輸出最大電流時(shí)+5VDC就無法輸出很大的電流了，所以我們不能將電源各個(gè)輸出端的功率進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加。

　　除主變壓器外，一般電源內(nèi)還應(yīng)有兩個(gè)小變壓器，其中一個(gè)將開關(guān)電路控制信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行工作，同時(shí)還可以將開關(guān)管工作的高壓區(qū)和集成電路工作的低壓區(qū)進(jìn)行物理隔離。另外一個(gè)完全是一套獨(dú)立的小型開關(guān)電源，這就是我們所說的待機(jī)電路，其輸出的電壓為電源的主電路供電，同時(shí)通過+5VStandBy端輸出到主板來實(shí)現(xiàn)喚醒功能。

　　低壓整流濾波電路：經(jīng)過高頻開頭變壓器降壓后的脈動(dòng)電壓同樣要使用二極管和電容進(jìn)行整流和濾波，只是此時(shí)整流時(shí)的工作頻率很高，必須使用具有快速恢復(fù)功能的肖特基整流二極管，普通的整流二極管難當(dāng)此任，而整流部分使用的電容也不能有太大的交流阻抗，否則就無法濾除其中的高頻交流成分，因此選擇的電容不但容量要大，還要有較低的交流電阻才行，此外還能見到1、2個(gè)體積碩大的帶磁心的電感線圈，與濾波電容一起濾除高頻的交流成分，保證輸出純凈的直流電。

　　由于低壓整流端需要輸出很大的電流，所以整流二極管同樣會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些二極管與前面的開關(guān)管都需要單獨(dú)的散熱片進(jìn)行散熱，電源中另一個(gè)散熱片上所固定的就是這些元件。從這些元件輸出的就是各種不同電壓的輸出電流了。

　　穩(wěn)壓和保護(hù)電路：穩(wěn)壓電路通常是從電源輸出端的輸出電壓取樣出部分電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓作比較，比較出的差值經(jīng)過放大后去驅(qū)動(dòng)開關(guān)三極管，調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比，從而達(dá)到電壓的穩(wěn)定。保護(hù)電路的作用是通過檢測(cè)各端輸出電壓或電流的變化，當(dāng)輸出端發(fā)生短路、過壓、過流、過載、欠壓等到現(xiàn)象時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，切斷開關(guān)管的激勵(lì)信號(hào)，使開關(guān)管停振，輸出電壓和電流為零，起到保護(hù)作用。

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