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電源的拓撲結構

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 電源,開關管,拓撲圖,半橋結構,門級正擊結構

      經典的半橋結構

      這種拓撲結構是經典結構,通常所說的半橋電源一般就是指這種結構,但是這種結構稱其經典不是因為其優秀,而是因為這種結構實在是有些年頭了,到現在可以說已經到了淘汰邊緣,但是使用這種結構的產品仍然不在少數。

    典型的半橋結構電源

      典型的半橋結構電源

      上圖是典型的半橋結構,三個變壓器分隔一次側和二次側電路,從大到小的第三個待機變壓器更是半橋結構的主要特征。另外,倍壓電路(兩大高壓濾波電容)也是半橋結構的特征。

    曾經的明星產品 航嘉多核DH6

      曾經的明星產品航嘉多核DH6

      曾經的明星產品多核DH6就是典型的半橋拓撲的產品,雖然現在拿出來說有點后車之師的意思。半橋拓撲有著其明顯的缺點,一是超過500W的功率一般要放棄這個結構,二是其轉換效率低下,只有不到70%,注定與80PLUS無緣了。其優點只有一個就是,用料較少,結構簡單,成本易于控制。

      入門級正激結構

      正激式拓撲與半橋拓撲有著質的區別,從命名上就可以看出來,半橋一般使用晶體管作為開關電路的原件,而正激拓撲則使用開關管作為開關電路的原件。從電路角度來說,正激拓撲相對于半橋拓撲有更強的抗不平衡的能力,以及輸出更加穩定。

    典型單管正激拓撲

      典型單管正激拓撲

      單管正激,顧名思義,一個開關管。其主要特征便是只有一個開關管。上圖為例,紅色圈內為一個開關管,橙黃圈的主變以及周邊電路則是正激結構的代表。

    大小變壓以及單開關管

      大小變壓以及單開關管

      上圖為另外一個角度的單管正激拓撲。開關管因為承受較高的電壓,所以一般單獨配備一個散熱片,成為鑒別這種拓撲結構的一種標志。

     電源的拓撲結構大揭秘之電源篇

      該電路的最大問題是:開關管交替工作于通/斷兩種狀態,當開關管關斷時,脈沖變壓器處于“空載”狀態,其中儲存的磁能將被積累到下一個周期,直至電感器飽和,使開關器件燒毀。所以這種解構多見于400W上下這個級別的電源中,是比半橋稍厚道一些的低端解決方案。

      對于電源來說,所使用的ATX電源說到本質上就是交流轉直流的開關電源,凡是涉及到開關電源一定涉及到拓撲這個概念,拓撲簡單的理解就是電源的架構。就如CPU這些硬件一樣,拓撲結構直接影響電源的性能。在電源的世界里,拓撲從本質上決定了電源的優劣,揭秘電源拓撲,揭秘電源的性能秘密。

      拓撲主要影響電源的轉換效率,動態能力,穩定性等種種方面。但是拓撲結構與電源的功率沒有固定搭配關系。并且拓撲結構在分類上是十分細致的,就好像一個樹狀圖,大類上分為正激,全橋,半橋。導致在現在的現行的產品中,很少有明確標注電源拓撲的產品,往往只寫了大類的拓撲結構。本文就將這個直接與電源性能相關的關鍵技術,層層展開,細數電源拓撲。

      電源的工作原理簡單來說是這樣的,市電進入電源后經整流和濾波轉為高壓直流電,再通過開關電路和高頻開關變壓器轉為高頻率低壓脈沖,再經過整流和濾波,最終輸出低電壓的直流電。看似非常簡單,但是這其中涉及到很多細節上的處理,拓撲結構的進步說到底就是最大程度上提供穩定的最終輸出。

      市電進入電源,首先要經過扼流流圈和電容,濾除高頻雜波和同相干擾信號。然后再經過電感線圈和電容,進一步濾除高頻雜波。然后由整流電路整流,和大容量的濾波電容濾波后,電流才由高壓交流電轉換為高壓直流電。

    高壓整流部分

      高壓整流部分

      雖然經過了交流-----直流的過程,但這還只是個先頭工序,電流還是不能直接供給電腦使用的,還要做進一步的調整。經過了交直轉換后,電流就進入了整個電源最核心的部分--開關電路。開關電路主要由兩個開關管組成,通過它們的輪流導通和截止,便將直流電轉換為高頻率的脈動直流電。接下來,再送到高頻開關變壓器上進行降壓。經過高頻開關變壓器降壓后的脈動電壓,同樣要使用二極管和濾波電容進行整流和濾波,此外還會有1、2個電感線圈與濾波電容一起濾除高頻交流成分。

    開關管部分

      開關管部分

      如果再簡練一點,那電源就是個高壓整流-變壓-低壓整流-輸出的裝置。我們所說的拓撲,就是電源中所用的元器件以及各種電路的連接方式。不同的拓撲,簡單理解就是實用了不同的原件,使用了不同的連接方式。

    電源拓撲圖

      電源拓撲圖

      組成電源的零件無外乎電感,電阻,電容以及變壓器,但是零件的數量,種類,連接方式不同就得到了不同的拓撲結構。也就直接影響了電源的輸出水平。
     

     

    (審核編輯: 智匯李)

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