PC開關電源知識入門與進階：電源結構剖釋

1、緒論PC上使用的電源供給器基于名為“開關模式Switching Mode的結構，因而也被稱為SMPS開關電源即Switching Mode Power SuppliesDC-DC變換器是對SMPS的另一種稱呼。在這個文章里我們會解釋開關電源如何工作，并帶你一探PC電源的內(nèi)部結構以及工作方式。我們討論了電源的一些根本常識。在這部教程里我們講得深一點，進一步解釋電源“黑盒子里面有什么、電源由哪些主要元件組成、如何識別它們以及它們有什么功能。穩(wěn)壓電源有兩種根本類型：線性電源和開關電源。先簡要介紹線性電源的工作原理。電源從市電取得127V或220V交流電壓，通過變壓器將其轉換為低壓交流電例如12V。接

2、著由一組二極管進行全橋整流，將低壓交流電轉換為脈動直流。下一步是濾波，由一組電解電容將這個脈動直流波形濾成近似平滑的直流電。經(jīng)過電解電容濾波的直流波形仍然有小幅波動這個波動稱作紋波，所以還需要一級電壓調(diào)節(jié)提供穩(wěn)定的輸出，使用齊納二極管或者集成穩(wěn)壓器電路。一臺標準的線性電源的結構框圖注：各國市電有100V左右100127V和200V左右220240V兩種，上面寫的110V和220V算兩個典型值。圖2：線性電源上各處的電壓波形雖然線性電源對于一些低功率應用很適合例如 充電器、游戲主機電源就是兩個能立刻想到的典型應用但當需要更大功率時，線性電源的體會變得很大。注：事實上小功率電源適配器常見的方案是F

3、lyback、RCC等小功率開關電源結構，易做小尺寸和高效率，線性電源也有使用。功率變壓器和濾波電容的容量同樣地，體積與輸入交流電的頻率成反比，也就是說，交流電頻率越低，這些元件的尺寸就越大。因為線性電源使用的市電頻率是60Hz或50Hz，在一些國家這是個非常低的頻率所以變壓器和電容會非常大。同樣地，使用電力的設備電流需求越高，供給它們的電源就需要越大尺寸的變壓器。對于高頻開關電源而言，在進入變壓器之前輸入電壓的頻率就要被提升典型值為5060KHz。由于輸入電壓的頻率大幅提升，變壓器和電解電容就可以非常小。這類電源就被應用于PC和其它一些電子設備例如錄像機上。記住這里的“開關是指代“高頻開關元

4、件，而與電源外面是否有一個“開關按鈕無關。PC電源使用一種更好的方法：它是一個閉環(huán)系統(tǒng)。負責控制開關管的電路從電源輸出端取得反應，依照PC的功耗增加或減少變壓器初級電壓的占空比這個方法稱作PWM，脈沖寬度調(diào)制。這樣電源根據(jù)負載設備的功耗對自身進行再調(diào)節(jié)。當你的PC不消耗很多能量時，電源調(diào)節(jié)自身提供較少的電流，這使得變壓器和其它元件的能量耗散更少也散發(fā)出更少熱量。對于線性電源而言，電源被設定為輸出最大功率，即便負載電路并不需要很大電流。這樣的后果是所有元件即便非必要的時候也工作在滿負荷下，結果產(chǎn)生高很多的熱量。開關電源的結構框圖在下面兩個圖中可以看到一臺帶PWM反應的PC用開關電源的結構框圖點擊

5、查看清晰原圖。第一個沒有PFC電路通常這是廉價電源而下一張的電源配備了有源PFC電路，這個電路一般用于高端電源。比擬這兩個圖，可以發(fā)現(xiàn)配備與不配備有源PFC電路的電源的結構差異。配備了有源PFC的電源不需要切換110V/220V市電輸入的開關以及輸入倍壓器。上面只是非常簡化的框圖。為簡潔起見我們并沒有參加各種附加電路，比方短路保護電路、待機電源、PG信號Power Good發(fā)生器等。如果讀者需要更詳細的電路圖，請看下列圖。.如果你不懂電子也沒關系，這張圖只是為希望更深入了解的讀者準備的。一臺典型的低端ATX電源供給器的原理圖，半橋結構無PFC，控制方案采用典型的TL494芯片，配合LM393比

6、擬器、TL431C基準電壓源等附加電路注：現(xiàn)在TL494及其同型芯片是低端半橋開關電源上非常常見的一款控制方案，配合339電壓比擬器和431基準電壓源等周邊電路組成低端開關電源的方案非常成熟，可以上至最高500W。與TL494同型的芯片常見的還有KA7500系列以及集成了494+339+431功能的SG6105等集成型控制器。我們后面會討論。讀者可能對上圖中哪一級負責調(diào)節(jié)電壓產(chǎn)生疑問，是PWM電路進行這一工作。輸入電壓在開關晶體管之前經(jīng)過了一次側整流，經(jīng)過開關管輸出給變壓器的波形是方波而非正弦波。因為是方波所以很容易轉換成直線。經(jīng)過變壓器后的二次側整流，輸出電壓已經(jīng)是接近直線了。這就是為何有時

7、開關電源也被稱作DC-DC變換器。注：PC上的開關電源也被稱作隔離式DC-DC變換器。實際上它做的就是將輸入整流電路提供的高壓直流轉換成低壓直流的工作，這一點和典型的DC-DC變換器非常相似，不同之處在于中間要參加變壓器隔離初級和次級，另外就是PC電源有多組電壓輸出。連接PWM控制電路的反應環(huán)負責所有必需的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓過高或過低，PWM控制電路就變換開關管控制信號的占空比以修正輸出電壓。這一情形典型地發(fā)生在PC功耗升高的時候，此時輸出電壓有下降的趨勢；或者PC功耗下降的時候，此時輸出電壓有上升的趨勢。在看下一頁之前你需要了解以下知識這些知識你可以從研究上面的結構圖獲得：變壓器之前的全

8、部電路稱作初級或者一次側而變壓器之后的稱作次級或者二次側。配備有源PFC的電源不需要110V/220V切換開關以及倍壓電路。在沒有PFC的電源中，如果輸入電壓設置為110V，輸入電壓接入倍壓器電路，使輸入整流橋的交流電壓保持在220V左右。PC電源上的高速開關由一對功率MOSFET管或者BJT雙極型晶體管構成，實際上逆變級還有幾種不同的組成方式，我們稍后會討論到這一點。加在變壓器一次側的電壓是方波，因而變壓器二次側輸出電壓是方波而非正弦波。PWM控制電路通常是一顆集成電路芯片與一次側通過一個小變壓器驅動變壓器隔離開。有時不使用變壓器而使用光耦一個很小的帶有LED和光敏二極管的IC進行隔離。前面

9、我們提到，PWM控制電路參考電源的輸出電壓來確定如何控制開關管的開關。如果輸出電壓有偏離，PWM控制電路改變驅動開關管的波形改變占空比來修正輸出電壓。下一頁我們將通過圖片來研究電源的每一級電路，告訴你在電源中何處能找到它們。PC電源的內(nèi)部當你第一次翻開電源外殼此時不要將電源線連接在上面，否那么你會被電到是，你可能對電源內(nèi)什么電路在哪里毫無頭緒。但你至少可以一眼注意到兩個很容易識別的東西：電源風扇以及一些散熱片。一臺低端PC電源的內(nèi)部但你應該很容易識別出哪些元件是一次側，哪些是二次側。你會看到一個在配備有源PFC的電源上或兩個在無PFC的電源上大號的電解電容，找到它，就找到了一次側。注：關于輸入

10、端電解電容的配置方式有幾種常見情況。對于無PFC或無源PFC電源而言，由于需要倍壓輸入電路，一般使用兩個200V左右的大電容串聯(lián)的接法。對于有源PFC電源，由于不需要倍壓輸入電路，一般就使用一顆400V左右的電容。但是對于有源PFC電源而言，雖然不需要兩顆電容組成倍壓輸入電路，也有可能使用兩顆200V電容串聯(lián)的方案，比方航嘉和Topower的一些電源寬幅王二代之類，可能是基于與低端型號共用一套方案的考慮。定位一次側與二次側像這張所顯示的，通常PC電源在兩個大號散熱片之間會有三個變壓器。主開關變壓器是最大的那個。中等體積的變壓器待機變壓器用來產(chǎn)生+5Vsb輸出屬于線性電源，而最小的變壓器驅動變壓

11、器用于PWM控制電路，用來隔離二次側和一次側電路這也就是為什么在圖3和圖4上這一變壓器被標為“隔離器。在一些電源里不使用變壓器作為隔離器，而使用一個或幾個光耦它們看上去就像小IC，所以在這些電源里你可能只找到兩個變壓器。關于這一點我們后面會更深入討論。一個散熱片屬于一次側，而另一個散熱片屬于二次側。在一次側散熱片上你能找到主開關管，如果電源配備了有源PFC電路，還包括PFC開關管和配套的快恢復二極管。一些廠商會將有源PFC元件放在一個獨立的散熱片上，在這些電源里你在一次側找到兩個散熱片。在二次側散熱片上你能找到假設干個整流管。它們看上去像三極管但事實上它們內(nèi)部是兩個封裝在一起的整流用功率二極管

12、。你還會發(fā)現(xiàn)一些屬于輸出濾波級的小號的電解電容與線圈找到它們你就找到了二次側。一個確定一次側與二次側更簡單的方法是沿著電源的輸入輸出接線尋找。輸出的接線組連接在二次側而輸入接線連接在一次側。下面我們就開始討論在每一級電路里能找到的元件。瞬變?yōu)V波電路PC電源的第一級電路是瞬變?yōu)V波電路也稱為EMI濾波器。下列圖是一個推薦的瞬變?yōu)V波電路原理圖。注：瞬變?yōu)V波電路不僅能保護電源及設備不受市電突波的侵害，也能抑制開關電源產(chǎn)生的傳導騷擾竄入市電。在交流輸入端的這一組電路實際上是兩級，一級負責交流濾波而一級負責抑制電壓突波。因為交流濾波電路的元件同樣對電壓瞬變有抑制作用，所以也可以視為瞬變抑制電路的一局部。下

13、面這張電路圖當中，兩個電感采用不同接法分別起到共模與差模干擾抑制作用，C3和C1、C2的作用下面會講到。推薦的二級LC瞬變?yōu)V波電路這里我們說“推薦的是因為很多電源尤其是廉價電源不會做上圖中的全部元件。所以一個區(qū)分電源優(yōu)劣的簡便方法就是檢查它的瞬變?yōu)V波電路是否完整地做上了全部推薦的元件。一個主要元件叫做MOVMetal Oxide Varistor，金屬氧化物壓敏電阻或壓敏電阻，在電路圖上標為RV1，負責抑制市電的電壓尖峰瞬變。這個元件同樣被用在浪涌抑制器上。問題在于，廉價電源為了節(jié)省本錢不會搭載這一元件。對于搭載了MOV的電源，市電接入的浪涌抑制器就不是必需了，因為電源內(nèi)部已經(jīng)有一個瞬變抑制器

14、件。注：瞬變抑制器件除了壓敏電阻以外，還有輸出瞬態(tài)抑制二極管Transient protection diode和充氣式電涌放電器Gas-filled surge arrester。它們各有優(yōu)缺點，沒有一個瞬變抑制器件能接近理想要求，實際使用當中是嚴格地設計使其相互配合，盡可能涵蓋所有應用場合的。L1和L2是鐵氧體線圈。C1和C2是扁平形狀的電容，通常為藍色，也被稱作“Y電容。C3是金屬化聚酯膜電容，通常容量為100nF納法、470nF或680nF，也稱作“X電容。有的電源配備了第二顆X電容，并聯(lián)在交流輸入火線和零線之間，位于圖中RV1的位置。注：Y電容負責濾除共模干擾，X電容負責濾除差模干擾

15、。它們都屬于安規(guī)電容。下面引用一篇來自dianyuan 的介紹X電容與Y電容的文章在交流電源輸入端,一般需要增加3個平安電容來抑制EMI傳導干擾。交流電源輸入分為3個端子：火線L/零線N/地線G。在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的電容,一般統(tǒng)稱為Y電容。這兩個Y電容連接的位置比擬關鍵,必須需要符合相關平安標準, 以防引起電子設備漏電或機殼帶電,容易危及人身平安及生命。它們都屬于平安電容,從而要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。一般情況下,工作在亞熱帶的機器,要求對地漏電電流不能超過0.7mA;工作在溫帶機器,要求對地漏電電流不能超過0.35mA。因此,Y電容的總容量一般都不能超過470

16、0PF472。特別指出：作為平安電容的Y電容,要求必須取得平安檢測機構的認證。Y電容外觀多為橙色或藍色,一般都標有平安認證標志如UL、CSA等標識和耐壓AC250V或AC275V字樣。然而,其真正的直流耐壓高達5000V以上。必須強調(diào),Y電容不得隨意使用標稱耐壓AC250V或者DC400V之類的普通電容來代用。在火線和零線之間并聯(lián)的電容,一般稱之為X電容。由于這個電容連接的位置也比擬關鍵,同樣需要符合相關平安標準。X電容同樣也屬于平安電容之一。根據(jù)實際需要,X電容的容值允許比Y電容的容值大,但此時必須在X電容的兩端并聯(lián)一個平安電阻,用于防止電源線拔插時,由于該電容的充放電過程而致電源線插頭長時

17、間帶電。平安標準規(guī)定,當正在工作之中的機器電源線被拔掉時,在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或對地電位)必須小于原來額定工作電壓的30%。作為平安電容之一的X電容,也要求必須取得平安檢測機構的認證。X電容一般都標有平安認證標志和耐壓AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達2000V以上,使用的時候不要隨意使用標稱耐壓AC250V或者DC400V之類的的普通電容來代用。通常,X電容多項選擇用紋波電流比擬大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容,體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內(nèi)阻相應較小。普通電容紋波電流的指標都很低,動態(tài)內(nèi)阻較高。用普通電容代替X電容,除了電容耐壓無法

18、滿足標準之外,紋波電流指標也難以符合要求。X電容是并聯(lián)在市電輸入火、零之間的任何電容，Y電容是成對出現(xiàn)的，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個電容的中點接地，也就是連接到電源外殼上，因而對于市電輸入而言它們是并聯(lián)的。瞬變?yōu)V波電路不止濾除市電當中的電壓瞬變，也防止開關管產(chǎn)生的噪音傳導到市電當中對其它用電設備造成干擾。讓我們來看一些實際的例子。注意下列圖，看到什么奇怪的東西么？這個電源根本沒有瞬變?yōu)V波電路！這是一個廉價的所謂“普通電源。如果注意看你會看到電源PCB上印刷著濾波器件的安裝位置，那里本該有元件但現(xiàn)在空著。這個廉價的“普通電源根本沒有瞬變?yōu)V波級下面這個圖中你可以看到一個廉價電源的瞬變?yōu)V波電路

19、?？梢钥闯?，MOV不見了，而線圈只有一個L2線圈缺失。另一方面這個電源市電端有一個額外的X電容對應圖8中RV1的位置。廉價電源的瞬變?yōu)V波電路在一些電源當中瞬變?yōu)V波電路分成兩局部，一局部焊在市電輸入插座上而另一局部在主PCB上，你可以在圖11和12中看到一個例子。在這個電源當中你可以看到一個X電容和第一級鐵氧體線圈L1焊在一小塊PCB上，連接到市電交流輸入插座。瞬態(tài)濾波電路第一局部在這個電源的主PCB上你可以找到余下的元件。可以看出這個電源有一顆MOV，盡管放在一個不常見的位置也就是第二級線圈后面。如果你仔細看你會發(fā)現(xiàn)這個電源的濾波元件數(shù)量比推薦數(shù)量還要多，除了圖8所示的元件外還有一個額外的X電

20、容。瞬態(tài)濾波電路第二局部這個電源的MOV是黃顏色的，但最常見的MOV顏色是深藍色。你應該還能在瞬態(tài)濾波電路旁邊找到一顆保險絲。如果這顆保險絲燒了就要留神了。保險絲自己一般不燒毀，保險絲燒毀通常意味著一個或多個元件失效了。如果你替換了保險絲，替換上的那顆很可能在你下一次開機時立刻燒毀。倍壓器和一次側整流電路在沒有有源PFC電路的電源當中你會找到一個輸入倍壓器。輸入備壓電路使用兩顆大號的電解電容。在開關電源中找到的大號電容便屬于這一級電路。前面我們已經(jīng)提到，只有當市電輸入是127V時才使用倍壓電路。注：在輸入電壓為110V時，通過連通110V輸入開關，整流橋中的兩個二極管處于反偏狀態(tài)，另兩個二極管

21、在正負半個周期內(nèi)輪流為電容充電，電容上的電壓就是火線零線之間的電壓絕對值。因為輸出電壓是兩顆電容串聯(lián)的電壓，所以就起到了倍壓整流的效果。當輸入電壓為220V時一定不能將開關扳到倍壓整流模式，否那么一次側整流輸出電壓過高會燒電源。倍壓輸入電路的電容容量隨不同結構有不同的需求。對于半橋拓撲的電源，一次側的兩顆大電容的容量要求比擬高。無PFC或無源PFC的電源需要倍壓輸入電路，因而一次側大電容是兩顆200V左右串聯(lián)的規(guī)格；而配備有源PFC的電源，PFC電路本身就能完成升壓功能，經(jīng)過有源PFC電路輸出的直流電壓在300415V左右，因而不需要倍壓電路，電容是耐壓值400V左右的規(guī)格。倍壓電路里的大電解

22、電容倍壓電路的大電解電容由電源中取出的樣子在兩個大電解電容旁邊你可以找到一個全橋整流器。這個橋式整流器可以由分立的四顆二極管或單一封裝的元件組成，見下列圖。在高瓦數(shù)電源里這個整流橋要安裝散熱片輔助散熱。整流橋在一次側你還能找到一個NTC熱敏電阻，這是一個能隨著電源溫度升高而降低自身阻值的電阻。它用來在電源工作少許時間、溫度上升到一定程度時重置電力供給?！癗TC代表負溫度系數(shù)Negative Temperature Coefficient。這個元件長得像一片圓片型陶瓷電容，通常是橄欖綠色。注：NTC熱敏電阻的工作原理如下。在計算機冷啟動時會產(chǎn)生一個很大的浪涌電流，可能燒毀電源和主機內(nèi)部，而NTC

23、熱敏電阻具有負的溫度系數(shù)，阻值對溫度呈負指數(shù)關系，零功率下有一個較高的阻值而工作溫度下阻值接近零。因而在冷啟動初始時NTC電阻串入電路可以將浪涌電流大局部抑制掉。當計算機工作少許時間后，NTC電阻溫度上升到工作區(qū)間，自身阻值下降到很低的數(shù)值可以忽略不計，不會對輸出電流產(chǎn)生影響，可以防止過多功耗。采用熱敏電阻抑制浪涌的一個缺點是，當?shù)谝淮瓮姇r需要花一些時間讓其電阻下降到工作阻值。如果此時交流輸入過小，調(diào)整也就無法形成足夠的升溫期。再者，當關斷電源后快速地重新接通時，熱敏電阻還未完全冷卻，將局部喪失浪涌抑制功能。這也就是為何短暫地關掉又開啟電源是有害操作的原因，除非有針對這種情況的專門設計。電源

24、的防浪涌電流設計還有其它幾種方式。串聯(lián)普通電阻而非熱敏電阻是小功率應用中的一種簡單做法，但是在電流增大時顯然導通損耗會比擬大。對于大功率變換器可采用有源抑制電路，在啟動之后使用雙向三極晶閘管或繼電器將抑制電阻旁路掉，對晶閘管或繼電器的工作方式需要適宜的電路來控制。有源PFC主動式PFC電路顯然這個電路只有在配備了有源PFC的電源上才能找到，下列圖是一個典型的有源PFC電路框圖。有源PFC電路有源PFC電路通常使用兩個功率MOSFET開關管。這兩個開關管固定在電源一次側的散熱片上。為方便記憶，我們用字母標記每個MOSFET的三個引腳，S表示源極，D表示漏極而G表示柵極。PFC二極管是一顆通常封裝

25、的很像功率晶體管但只有兩根針腳的功率二極管，它也固定在電源一次側的散熱片上。上圖中所示的PFC線圈是電源中個頭最大的線圈繞組。而搭配的濾波電容也是帶有此類電路的電源中個頭最大的電容。PFC二極管后串聯(lián)的電阻是NTC熱敏電阻，和前一頁提到的NTC熱敏電阻起相同作用。有源PFC電路通常由一個集成電路控制。有時這個電路還負責控制PWM開關電路用來控制主開關管的開關，此類集成電路稱作“PFC/PWM Combo。我們來看一些實際的例子。在下列圖當中去掉了一次側散熱片以便讀者看清元件。圖片右方你可以看到前面討論過的瞬態(tài)濾波電路元件。左方是有源PFC局部的元件。因為一次側散熱片被摘下，PFC開關管和PFC

26、二極管事實上還有主開關管在這里是看不到的。如果仔細觀察你會發(fā)現(xiàn)在整流橋和有源PFC電路之間有一顆X電容整流橋散熱片下方露出一角的棕色方塊。那個長得像圓片陶瓷電容且呈深綠色的熱敏電阻，正如你所看到的，通常外面包著熱縮管。我們剛剛提到，這個電源當中能找到的最大個的線圈通常是有源PFC的線圈。有源PFC部件一覽在下列圖當中你能看到一次側散熱片上固定的假設干管子。左邊是PFC電路的一對功率MOSFET和功率二極管。一次側散熱片上的元件右側還能看到這臺電源的兩個主開關管這里是MOSFET，我們下面就要討論到它們。開關晶體管SMPS的開關逆變級可以有假設干種組態(tài)。我們在下表中總結了最常見的幾個組態(tài)。當然我

27、們只是在分析“需要的元件數(shù)目，在決定使用哪個電路結構的時候工程師需要將很多其它因素考慮在內(nèi)。對于PC電源最常見的兩種組態(tài)是雙管正激拓撲和半橋拓撲原文為push-pull，估計是有出入，它們都使用兩顆晶體管作為主開關管。這些開關管功率MOSFET管的形態(tài)可以在前一頁看到，它們固定在電源一次側的散熱片上。注：雙管正激式拓撲，有的地方譯作“雙晶順向式，一個比擬正規(guī)的叫法是“對角半橋式正激變換器，實際上是單端正激拓撲的變體，是現(xiàn)在常用的結構。半橋式Half-bridge拓撲，在實際產(chǎn)品中使用的都是BJT雙極型晶體管作為開關元件。500W以下小功率PC電源用半橋式拓撲本錢低廉且比擬方便，缺點是性能和效率

28、很難再提升。全橋式Full-bridge拓撲多用于1000W以上大功率型號。單端反激式，或稱反馳式變換器多用于小功率電源適配器或待機電源電路。下面我們給出以上五種組態(tài)每一種的原理圖。單端正激式拓撲雙管正激式拓撲半橋式拓撲全橋式拓撲推挽式拓撲變壓器和PWM控制電路前面我們提到，一臺典型PC電源具有三個變壓器。最大的一個是我們在結構框圖和原理圖上畫出來的主變壓器，其一次側與開關管相連，而二次側與次級整流與濾波電路相連，提供電源的各組直流輸出+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V。第二個變壓器用來產(chǎn)生+5Vsb輸出，一個獨立的稱作“待機電源的電路產(chǎn)生這一路輸出。這么做的原因是這組輸出要一直開

29、著，即便你的主機電源“已經(jīng)關閉也就是說處于待機狀態(tài)。第三個變壓器是隔離變壓器在我們前面的框圖里稱為“隔離級)，將PWM控制信號耦合到開關管上。這個第三組變壓器可能不會存在，而是被一組或多組看起來像是集成電路的光耦取代。電源內(nèi)的變壓器這臺電源使用光耦而非變壓器來隔離開關管與PWM控制電路PWM控制電路的核心是一顆集成電路。沒有有源PFC電路的電源通常使用一顆TL494集成電路在圖26所示的電源中使用了一顆兼容的芯片，DBL494。在具備有源PFC電路的電源當中，有時會使用一顆集成了PWM和PFC控制功能的集成電路。CM6800是這種PWM/PFC Combo芯片的一個典型例子。電源上通常還會用另

30、一顆集成電路來產(chǎn)生PG信號，我們后面再討論這個電路。PWM控制電路二次側終于我們來到了二次側。在這一級電路，主變壓器的各組輸出被整流并濾波然后提供給PC。負電壓輸出-5V和-12V的各組的整流由普通二極管完成，因為它們不需要輸出很高功率和電流。但各組正電壓+3.3V，+5V和+12V的輸出就要由大功率肖特基整流管完成。這種管有三個腳，長得像功率晶體管但實際上內(nèi)部封裝了兩個功率二極管。二次側整流工作的方式由電源電路結構決定，可能有兩種整流電路結構，見下列圖。兩種不同的整流電路結構注：上圖實際上就是全波整流和半波整流電路的分別。這里作者的說法有點問題。選擇全波整流還是半波整流是由逆變級的工作方式所

31、決定的，而較少考慮到這兩種方式本身的“高檔與“低檔差異。單端式的正激和反激電路是非對稱工作，因為變換器只有半個周期內(nèi)輸出能量，所以只能用半波整流電路。而對稱工作的半橋、橋式和推挽式電路，因為逆變器在兩個半周中都輸出能量，所以整流電路應該用全波整流或橋式整流。結構“A多用于低端電源?？梢钥吹?，這種組態(tài)需要從變壓器次級引出三根針腳。結構“B多用于高端電源。這種組態(tài)只要用兩根變壓器針腳，但輸出線圈需要更大尺寸因而更貴，而這是低端電源不用這一組態(tài)的一個主要原因。另外，在高端電源上，為了提高電源的最大輸出電流，輸出整流管可能采取兩個并聯(lián)為一組的方式，使得電路可以承受的電流翻倍。注：通過并聯(lián)整流管還可以降

32、低導通內(nèi)阻，提高效率并降低溫度。所有的電源的+12V和+5V電路都有完整的整流和濾波電路，因而所有電源至少有兩組圖27所示的整流濾波電路。但對于+3.3V輸出就有三種方案供選擇：從+5V輸出接一個+3.3V線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生+3.3V電壓，這是低端電源最常見的一種方案；注：線性穩(wěn)壓，這是“最最落后的+3.3V產(chǎn)生方案，+3.3V線路上的損耗較大且與輸出電流成正比。如果電源用這種方案那一定是非常非常省錢的。在這種方案中12V和5V有完整的變壓器繞組和整流濾波，+5V整流后再通過線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生+3.3V電壓。+3.3V輸出的電流全部通過+5V整流管，因而+5V和+3.3V輸出的電流之和是受限的。為+3

33、.3V做一組如上圖一樣完整的整流與輸出電路，但與+5V共享一個變壓器繞組輸出。這是高端電源最常見的方案。為3.3V做一組完全獨立的整流與輸出電路，也包括獨立的變壓器繞組。這種方案極其罕見，僅在非常高端且昂貴的電源上才能見到。目前為止我們只見到一款電源使用這一方案Enermax Galaxy 1000W榜上有名。Enermax Galaxy DXX 1000W的做法是從輸入整流濾波后完全獨立的雙變壓器設計，兩局部電路分別有自己的開關管、變壓器和二次側整流濾波電路，一個變壓器負責+12V和+5V的輸出，另一個變壓器負責另一組+12V和+3.3V的輸出，而+5V和+3.3V分別由各自所屬變壓器的12

34、V繞組通過前面提到的磁放大整流產(chǎn)生。這種做法真正做到了各路分開，同時還獲得了兩組完全獨立的+12V輸出。Enermax Galaxy DXX 1000W其實高端電源上還有一些特別的設計，比方PC P&C Turbo Cool系列一個高瓦數(shù)結構相當于多個獨立的開關電源裝進一個外殼里，從高壓側PFC電路開始完全獨立的變壓器、次級整流、濾波輸出，提供絕對優(yōu)秀的交叉調(diào)節(jié)特性。PC P&C Turbo Cool系列CWT的千瓦以上PUC方案、億泰興ET850和臺達給Antec OEM的Signature系列等諸多高端方案都使用一個或多個變壓器上12V繞組、+5V和+3.3V通過+12V進

35、行DC-DC VRM變換產(chǎn)生，到達高效和獨立穩(wěn)定的輸出，DC-DC VRM似乎要成為200708年高端電源的根本配置了。這是億泰興ET850雙PCB中安放變壓器和二次側電路的一張，注意靠近輸出線豎立放置的兩張有電感、電容和散熱片的小PCB，就是DC-DC VRM模塊，將12V直流轉換為5V和3.3V輸出。帶有DC-DC轉換器的電源因為+3.3V輸出通常完全在低端電源上或局部地在高端電源上使用+5V輸出，+3.3V輸出電流是受到+5V輸出電流值限制的。這也就是為什么PC電源的標稱不止有+5V和+3.3V每路的輸出能力，還有“聯(lián)合輸出功率來標明這兩路總的最大輸出功率聯(lián)合輸出功率比+3.3V和+5V

36、功率的總和要低。在下列圖當中你可以看到一個低端電源二次側電路的大概面貌。可以看到負責產(chǎn)生PG信號的集成電路。通常低端電源使用LM339或等價的電路實現(xiàn)這一功能。你可以找到幾顆電解電容比倍壓器或有源PFC電路的那些要小很多和幾個線圈。它們負責濾波級電路。電源的二次側為拍得更仔細我們?nèi)サ袅怂械妮敵鼋泳€和兩個大號濾波線圈。在圖29當中你可以看到-12V和-5V整流用的小號二極管，這些二極管的電流也即輸出功率指標更低對這臺電源而言是每根管子0.5A電流。其它各路輸出需要遠超過1A的電流，要用到功率二極管來進行整流。-12V和-5V用的整流二極管二次側續(xù)下列圖當中我們來看看一臺低端電源二次側散熱片上固定的元件都有哪些。一臺低端電源二次側散熱片上的元件從左到右你會找到：一個集成三端穩(wěn)壓器電路雖然它有三個引腳且長得像三極管，它是個實實在在的集成電路。在這個例子當中它是一塊7805集成電路5V三端穩(wěn)壓器，負責調(diào)節(jié)+5Vsb輸出。我們前面提到，這組輸出使用一組與標準+5V線路完全獨立開來的電路，由于它即便在PC“斷電待機模式時仍然要向+5Vsb提供+5V的輸出。這就是為何這組輸出也被稱作“待機電源。7805集成穩(wěn)壓器能供給最高1A的電流。注：這并不代表PC電源的待機電路都要由線性電源組成。事實上PC電源高效率待機電源