理论联系实际,由表及里剖析开关电源(五)

2013-10-09 08:19:17来源: 互联网
二次侧(一)

  最后要介绍的是二次侧。在二次侧部分,主变压器的输出将会被整流和过滤,然后输出PC所需要的电压。-5 V和–12 V的整流是只需要有普通的二极管就能完成,因为他们不需要高功率和大电流。不过+3.3 V, +5 V以及+12 V等正压的整流任务需要由大功率肖特基整流桥才行。这种肖特基有三个针脚,外形和功率二极管比较相似,但是它们的内部集成了两个大功率二极管。二次侧整流工作能否完成是由电源电路结构决定,一般有可能会有两种整流电路结构,如图27所示:

  

  模式A更多的会被用于低端入门级电源中,这种模式需要从变压器引出三个针脚。模式B则多用于高端电源中,这种模式一般只需要配备两个变压器,但是铁素体电感必须够大才行,所以这种模式成本较高,这也是为什么低端电源不采用这种模式的主要原因。此外,对于高端电源而言,为了提升最大电流输出能力,这些电源往往会采用两颗二极管串联的方式将整流电路的最大电流输出提升一倍。无论是高端还是低端电源,其+12 V和+5 V的输出都配备了完整的整流电路和滤波电路,所以所有的电源至少都需要2组图27所示的整流电路。对于3.3V输出而言,有三种选项可供选择:

  ☆在+5 V输出部分增加一个3.3V的电压稳压器,很多低端电源都是采用的这种设计方案;

  ☆为3.3 V输出增加一个像图27所示的完整的整流电路和滤波电路,但是需要和5 V整流电路共享一个变压器。这是高端电源比较普通的一种设计方案。

  ☆采用一个完整的独立的3.3V整流电路和滤波电路。这种方案非常罕见,仅在少数发烧级顶级电源中才可能出现,比如说安耐美的银河1000W。

  由于3.3V输出通常是完全公用5V整流电路(常见于低端电源)或者部分共用(常见于高端电源中),所以说3.3V输出往往会受到5V输出的限制。这就是为什么很多电源要在铭牌中著名“3.3V和5V联合输出”。下图28是一台低端电源的二次侧。这里我们可以看到负责产生PG信号的整合电路。通常情况下,低端电源都会采用LM339整合电路。

  

  此外,我们还可以看到一些电解电容(这些电容的个头和倍压器或者主动式PFC电路的电容相比要小的多)和电感,这些元件主要是负责滤波功能。为了更清晰的观察这款电源,我们将电源上的飞线以及滤波线圈全部移除,如图29所示。在这里我们能看到一些小的二极管,主要用于-12 V and –5 V的整流,通过的电流非常小(这款电源只要0.5A)。其他的电压输出的电流至少要1A,这需要功率二极管负责整流。

  

  二次侧(2)

  下图30描述的是低端电源二次侧散热片上的元器件:

  

  从左至右以此为:

  ☆稳压器IC芯片——尽管它有三个针脚而且看起来和三极管非常相似,但是它却是IC芯片。这款电源采用的是7805稳压器(5V稳压器),负责+5VSB的稳压。之前我们已经提到过,+5VSB采用的是独立的输出电路,因为它即便是在PC处于断电状态时依然需要向+5VSB提供+5 V输出。这就是为什么+5VSB输出也通常会被称之为“待机输出”。7805 IC最大可以提供1A的电流输出。

  ☆功率MOSFET晶体管,主要负责3.3V输出。这款电源的MOSFET型号为PHP45N03LT,最大可允许45A的电流通过。上一页我们已经提到,只有低端电源才会采用和5V共享的3.3V稳压器。

  ☆功率肖特基整流器,由两个二极管整合而成。这款电源的肖特基型号为STPR1620CT,它的每颗二极管最大可允许8A的电流通过(总共为16A)。这种功率肖特基整流器通常被用于12V输出。

  ☆另一颗功率肖特基整流器。这款电源采用的型号是E83-004,最大可允许60A电流通过。这种功率整流器常被用于+5 V和+ 3.3 V输出。因为+5 V和+ 3.3 V输出采用的是同一个整流器,所以它们的总和不能超过整流器的电流限制。这就是我们常说的联合输出的概念。换句话说就是3.3V输出来自5V输出。和其他各路输出不同,变压器没有3.3V输出。这种设计常用于低端电源。高端电源一般都会采用独立的+3.3 V和+5 V输出。下面来看看高端电源的二次侧主要元件:

  

  

  这里我们可以看到:两颗并联的负责12V输出的功率肖特基整流器。低端电源往往只有一颗这样的整流器。这种设计自然让整流器的最大电流输出翻了一倍。这款电源采用的是两颗STPS6045CW肖特基整流器,每颗最大可运行60A电流通过。

  ☆一颗负责5V输出的肖特基整流器。这款电源采用的是STPS60L30CW整流器,最大可允许60A电流通过。

  ☆一颗负责3.3V输出的肖特基整流器,这是高端电源和低端电源的主要区别(低端电源往往没有单独的3.3V输出)。这款电源采用的是STPS30L30CT肖特基,最大可允许30A电流通过。

  ☆一颗电源保护电路的稳压器。这也是高端电源的象征。

  主要指出的是,以上我们所说的最大电流输出是仅仅是相对于单个元器件而言的。一款电源的最大电流输出实际上要取决于与之相连的很多元器件的品质,比如说线圈电感、变压器、线材的粗细以及PCB电路板的宽窄等等。我们可以通过整流器的最大电流和输出的电压相乘得出电源理论上的最大功率。比如说,图30中的电源的12V输出最大功率应该为16A*12V=192W。

关键字:开关电源

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1009/article_19831.html
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