تجزیه و تحلیل فوق العاده دقیق از دانش منبع تغذیه سوئیچینگ، فوق العاده سازمان یافته!

شکل 1: نمودار طراحی منبع تغذیه خطی استاندارد

شکل 2: شکل موج منبع تغذیه خطی

اگرچه منبع تغذیه خطی برای تامین برق دستگاه های کم مصرف مانند تلفن های بی سیم، پلی استیشن/وی/ایکس باکس و سایر کنسول های بازی بسیار مناسب است، اما برای دستگاه های پرمصرف، منبع تغذیه خطی ناکافی خواهد بود.

برای منبع تغذیه خطی، اندازه ظرفیت داخلی و ترانسفورماتور آن با فرکانس شبکه AC نسبت معکوس دارد: یعنی اگر فرکانس شبکه ورودی کمتر باشد، ظرفیت و ترانسفورماتور بزرگتر برای منبع تغذیه خطی مورد نیاز است. برعکس در حال حاضر همیشه از شبکه AC با فرکانس 60 هرتز (در برخی کشورها 50 هرتز) استفاده می شود که فرکانس نسبتاً پایینی است، بنابراین اندازه ترانسفورماتور و خازن آن اغلب نسبتاً بزرگ است. علاوه بر این، هر چه جهش برق AC بزرگتر باشد، ترانسفورماتور منبع تغذیه خطی بزرگتر است.

بنابراین، برای حوزه کامپیوتر شخصی، ساخت منبع تغذیه خطی یک حرکت دیوانه کننده خواهد بود، زیرا حجم آن بسیار زیاد و وزن آن بسیار سنگین خواهد بود. بنابراین، کاربران رایانه شخصی برای اشتراک منبع تغذیه خطی مناسب نیستند.

● در مورد منبع تغذیه سوئیچینگ چقدر می دانید؟

منبع تغذیه سوئیچینگ می تواند این مشکل را از طریق حالت سوئیچینگ فرکانس بالا به خوبی حل کند. برای منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا، ولتاژ ورودی AC را می توان قبل از ورود به ترانسفورماتور تقویت کرد (معمولاً 50-60 کیلوهرتز قبل از تقویت).با افزایش ولتاژ ورودی، اندازه قطعات مانند ترانسفورماتور و خازن لازم نیست به اندازه منبع تغذیه خطی باشد.

این منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا همان چیزی است که رایانه شخصی و تجهیزات ما مانند VCR به آن نیاز دارند.لازم به ذکر است که آنچه که ما اغلب به آن منبع تغذیه سوئیچینگ می گوییم در واقع مخفف عبارت " منبع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا " است که ربطی به خاموش و روشن شدن خود منبع تغذیه ندارد.در واقع، منبع تغذیه رایانه شخصی کاربر نهایی، طرح بهینهتری را اتخاذ میکند: سیستم حلقه بسته - مداری که مسئول کنترل لوله سوئیچینگ، دریافت سیگنال بازخورد از خروجی منبع تغذیه، و سپس افزایش یا کاهش فرکانس است. ولتاژ در یک دوره معین با توجه به مصرف برق رایانه شخصی به طوری که با ترانسفورماتور منبع تغذیه سازگار شود (این روش PWM، مدولاسیون عرض پالس، مدولاسیون عرض پالس نامیده می شود).بنابراین، منبع تغذیه سوئیچینگ را می توان با توجه به مصرف برق تجهیزات مصرف کننده برق متصل، تنظیم کرد، به طوری که ترانسفورماتور و سایر اجزا می توانند انرژی کمتری را از بین ببرند و ارزش حرارتی را کاهش دهند.

از سوی دیگر، مفهوم طراحی منبع تغذیه خطی این است که توان بسیار مهم است، حتی اگر مدار بار به جریان زیادی نیاز نداشته باشد. نتیجه این امر این است که تمام اجزاء حتی در مواقعی که لازم نیست با بار کامل کار می کنند و در نتیجه گرمای بسیار بالاتری ایجاد می کنند.

شکل 4: منبع تغذیه با مدار PFC

با مقایسه شکل 3 با شکل 4، می توانیم تفاوت بین آنها را ببینیم: یکی دارای مدار PFC فعال است و دیگری ندارد. اولی مبدل 110/220 ولتی ندارد و مدار دوبرابر ولتاژ ندارد. در ادامه به توضیح منبع تغذیه فعال PFC می پردازیم.برای اینکه خوانندگان اصل کار منبع تغذیه را بهتر درک کنند، نمودار فوق یک نمودار بسیار ابتدایی است که مدارهای اضافی دیگر مانند حفاظت از اتصال کوتاه، مدار آماده به کار و ژنراتور سیگنال PG را شامل نمی شود. البته، اگر می خواهید نمودار دقیق تری را بدانید، لطفاً به شکل 5 مراجعه کنید. مهم نیست که نتوانید آن را درک کنید، زیرا این تصویر در اصل برای آن طراحان حرفه ای قدرت است.

شکل 5: نمودار طراحی معمولی منبع تغذیه ATX پایین رده (تصویر ممکن است واضح نباشد، بنابراین پیشنهاد میکنم برای مشاهده آن را بکشید)

ممکن است بپرسید چرا مدار یکسوسازی ولتاژ در نمودار طراحی شکل 5 وجود ندارد؟ در واقع، مدار PWM قبلاً کار یکسوسازی ولتاژ را به دوش کشیده است. ولتاژ ورودی قبل از عبور از لوله سوئیچ دوباره اصلاح می شود و ولتاژ ورودی به ترانسفورماتور تبدیل به موج مربعی می شود. بنابراین، شکل موج خروجی ترانسفورماتور نیز یک موج مربعی است، نه یک موج سینوسی. در این زمان، شکل موج مربع است، بنابراین ولتاژ می تواند به راحتی توسط ترانسفورماتور به ولتاژ DC تبدیل شود.

یعنی بعد از کالیبره شدن مجدد ولتاژ توسط ترانسفورماتور، ولتاژ خروجی تبدیل به ولتاژ DC DC می شود. به همین دلیل منبع تغذیه سوئیچینگ اغلب مبدل DC-DC نامیده می شود.حلقه مدار کنترل PWM مسئول تمام عملکردهای تنظیم کننده مورد نیاز است. اگر ولتاژ خروجی اشتباه باشد، مدار کنترل PWM سیگنال کنترل سیکل وظیفه را برای تطبیق با ترانسفورماتور تغییر میدهد و در نهایت ولتاژ خروجی را تصحیح میکند. این اغلب زمانی اتفاق میافتد که مصرف برق رایانه شخصی افزایش مییابد، و ولتاژ خروجی تمایل به کاهش دارد، یا زمانی که مصرف برق رایانه شخصی کاهش مییابد، ولتاژ خروجی تمایل به افزایش دارد.هنگام مشاهده صفحه بعد، لازم است که اطلاعات زیر را بدانیم:

★ تمام مدارها و ماژول های قبل از ترانسفورماتور "سمت اصلی" و تمام مدارها و ماژول های بعد از ترانسفورماتور "سمت ثانویه" نامیده می شوند.

منبع تغذیه طراحی شده با PFC فعال، مبدل 110 ولت / 220 ولت و دوبرابر ولتاژ ندارد.★ برای منبع تغذیه بدون مدار PFC، اگر 110 V/220 V روی 110 V تنظیم شود، قبل از ورود جریان به پل یکسو کننده، خود منبع تغذیه از دوبرابر ولتاژ برای افزایش 110 V به حدود 220 V استفاده می کند.

★ لوله سوئیچ در منبع تغذیه رایانه شخصی از یک جفت لوله ماسفت برق تشکیل شده است، البته ترکیبات دیگری نیز وجود دارد که بعداً به تفصیل توضیح خواهیم داد.

★ شکل موج مورد نیاز ترانسفورماتور موج مربع است، بنابراین شکل موج ولتاژ پس از عبور از ترانسفورماتور موج مربع است، نه موج سینوسی.

جریان کنترل PWM اغلب یک مدار مجتمع است که معمولاً از سمت اصلی توسط یک ترانسفورماتور کوچک جدا می شود، اما گاهی اوقات ممکن است توسط یک تراشه کوپلینگ (یک تراشه آی سی کوچک با LED و فوتوترانزیستور) از سمت اصلی جدا شود.

مدار کنترل PWM بسته شدن لوله سوئیچ منبع تغذیه را با توجه به بار خروجی منبع تغذیه کنترل می کند. اگر ولتاژ خروجی خیلی زیاد یا خیلی کم باشد، مدار کنترل PWM شکل موج ولتاژ را برای انطباق با لوله سوئیچینگ تغییر می دهد تا به هدف اصلاح ولتاژ خروجی مثبت دست یابد.

در صفحه بعد تک تک ماژول ها و مدارهای منبع تغذیه را از طریق تصاویر بررسی می کنیم و به صورت تصویری به شما می گوییم که آنها را در کجای منبع تغذیه از طریق تصاویر فیزیکی پیدا کنید.

ضلع اولیه را از ضلع ثانویه تشخیص دهید.

در بالا، ما تقریباً هر ماژول را در یک منبع تغذیه از دیدگاه کلان معرفی کردهایم. بیایید آن را اصلاح کنیم و موضوع را به اجزای هر ماژول منبع تغذیه تبدیل کنیم ...

04
تجزیه و تحلیل مدار فیلتر گذرا

پس از اتصال به منبع تغذیه سوئیچینگ کامپیوتر، برق تجاری ابتدا وارد مدار فیلتر گذرا می شود که معمولاً به آن مدار EMI می گویند. شکل زیر نمودار مدار مدار فیلتر گذرا "توصیه شده" منبع تغذیه رایانه شخصی را شرح می دهد.

نمودار مدار مدار فیلتر گذرا

چرا باید تاکید کنیم که «توصیه» است؟ زیرا بسیاری از منابع تغذیه موجود در بازار، به ویژه منابع تغذیه ارزان قیمت، اغلب برخی از اجزاء را در شکل 8 حذف می کنند. بنابراین می توانید با بررسی اینکه آیا مدار EMI کوچک شده است یا خیر، کیفیت منبع تغذیه خود را قضاوت کنید.

جزء اصلی مدار EMI MOV (واریستور اکسید فلز) یا وریستور (RV1 در شکل 8) است که مسئول سرکوب پیک در گذرا توان تجاری است. عنصر MOV نیز در سرکوبگرهای ولتاژ استفاده می شود. با این حال، بسیاری از منابع تغذیه ارزان قیمت اغلب اجزای مهم MOV را به منظور صرفه جویی در هزینه ها قطع می کنند. برای منبع تغذیه مجهز به عناصر MOV، مهم نیست که یک سرکوبگر ولتاژ وجود داشته باشد یا خیر، زیرا منبع تغذیه از قبل عملکرد سرکوب کننده ولتاژ را دارد.

L1 و L2 در شکل. 8 کویل فریت هستند. C1 و C2 خازن های دیسکی هستند که معمولاً آبی هستند و این خازن ها معمولاً خازن های "Y" نامیده می شوند. C3 یک خازن پلی استر متالایزه است که معمولاً با ظرفیت 100nF، 470nF یا 680nF، همچنین خازن "X" نامیده می شود. برخی از منابع تغذیه مجهز به دو خازن X هستند که به صورت موازی با شبکه متصل می شوند، همانطور که در شکل 8 RV1 نشان داده شده است.

خازن X می تواند هر خازن متصل به موازات با برق باشد. خازن های Y معمولاً به صورت جفت جفت می شوند که باید به صورت سری بین آتش و صفر وصل شوند و نقطه وسط دو خازن باید از طریق شاسی به زمین متصل شود. یعنی موازی با برق وصل می شوند.

مدار فیلتر گذرا نه تنها می تواند برق تجاری را فیلتر کند، بلکه از تداخل نویز تولید شده توسط لوله سوئیچینگ با سایر دستگاه های الکترونیکی با همان توان تجاری جلوگیری می کند.

بیایید به چند مثال عملی نگاهی بیندازیم. همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است، آیا می توانید چیزهای عجیبی را ببینید؟ این منبع تغذیه مدار فیلتر گذرا ندارد! این یک منبع تغذیه "کلبه" ارزان است. لطفا توجه داشته باشید، به علامت روی برد مدار نگاه کنید. مدار فیلتر گذرا باید آنجا می بود، اما توسط جی اس بی قلب به بازار آورده شد.

این منبع تغذیه ارزان "کلبه" مدار فیلتر گذرا ندارد.

همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است، این یک منبع تغذیه پایین رده با مدار فیلتر گذرا است، اما همانطور که می بینیم، مدار فیلتر گذرا این منبع تغذیه واریستور مهم MOV را حذف کرده و فقط یک سیم پیچ فریت دارد. با این حال، این منبع تغذیه به یک خازن X اضافی مجهز شده است.

مدار EMI منبع تغذیه پایین رده

مدارهای فیلتر گذرا به EMI اولیه و EMI ثانویه تقسیم می شوند. EMI اولیه بسیاری از منابع تغذیه اغلب بر روی PCB مستقل و نزدیک به رابط اصلی قرار می گیرد، در حالی که EMI ثانویه بر روی PCB اصلی منبع تغذیه قرار می گیرد، همانطور که در شکل های 11 و 12 زیر نشان داده شده است.کلاس I EMI مجهز به خازن X و سلف فریت است.

به EMI ثانویه این منبع تغذیه نگاه کنید. در اینجا ما می توانیم وریستور MOV را ببینیم، اگرچه قرارگیری آن کمی عجیب است، در پشت فریت دوم. در مجموع باید گفت که مدار EMI این پاور بسیار کامل است.

EMI ثانویه کامل

شایان ذکر است وریستور MOV پاور فوق زرد است ولی در واقع اکثر MOV ها آبی تیره می باشند.

علاوه بر این مدار فیلتر گذرا این منبع تغذیه مجهز به فیوز است (در شکل 1 به صورت F8 نشان داده شده است). لازم به ذکر است که اگر متوجه شدید فیوز لوله فیوز منفجر شده است، مطمئناً یک یا برخی از قطعات داخل منبع تغذیه معیوب هستند. در این زمان تعویض فیوز بی فایده است و احتمالاً بعد از روشن کردن آن دوباره سوخته است.

05

دوبرابر ولتاژ و مدار یکسوسازی اولیه

● دوبرابر ولتاژ و مدار یکسوسازی اولیه

همانطور که در بالا ذکر شد، منبع تغذیه سوئیچینگ عمدتا شامل منبع تغذیه PFC فعال و منبع تغذیه غیرفعال PFC است. دومی مدار PFC ندارد اما مجهز به دوبرابر ولتاژ است. دوبرابر ولتاژ از دو خازن الکترولیتی عظیم استفاده می کند، یعنی اگر دو خازن بزرگ داخل منبع تغذیه دیدید، اساساً می توان قضاوت کرد که این دوبرابر ولتاژ منبع تغذیه است. همانطور که قبلا ذکر کردیم، دوبرابر ولتاژ فقط برای مناطقی با ولتاژ 127 ولت مناسب است.

دو برابر کننده ولتاژ متشکل از دو خازن الکترولیتی عظیم

آن را پایین بیاورید و نگاه کنید

پل یکسو کننده را می توان در یک طرف دوبرابر ولتاژ مشاهده کرد. همانطور که در شکل 15 نشان داده شده است، پل یکسو کننده می تواند از چهار دیود یا یک جزء تشکیل شده باشد. پل یکسو کننده منبع تغذیه پیشرفته معمولاً روی یک هیت سینک مخصوص قرار می گیرد.

پل یکسو کننده

در قسمت اولیه معمولا یک ترمیستور NTC وجود دارد که می تواند مقدار مقاومت را با توجه به تغییر دما تغییر دهد. ترمیستور NTC مخفف عبارت Negative Temperature Coefficient است. عملکرد آن عمدتاً تطبیق مجدد منبع تغذیه زمانی است که دما بسیار کم یا بسیار بالا است، که شبیه به خازن دیسک سرامیکی، معمولاً زیتونی است.

06مدار فعال PFC

● مدار PFC فعالبدون شک این نوع مدار فقط در منبع تغذیه مجهز به مدار فعال PFC دیده می شود.

شکل 16 یک مدار PFC معمولی را نشان می دهد:

نمودار مدار PFC فعال

مدار PFC فعال معمولا از دو کلید ماسفت برق استفاده می کند. این لوله های سوئیچ معمولاً روی هیت سینک سمت اولیه قرار می گیرند. برای درک آسان، ما هر لوله سوئیچ MOSFET را با حروف مشخص کردهایم: S مخفف Source، D مخفف Drain و G مخفف Gate است.

دیود PFC یک دیود قدرت است که معمولاً از یک فناوری بسته بندی مشابه به عنوان ترانزیستور قدرت استفاده می کند. آنها از نظر طول مشابه هستند و همچنین روی هیت سینک طرف اصلی قرار می گیرند، اما دیود PFC فقط دو پایه دارد.

اندوکتانس در مدار PFC بزرگترین اندوکتانس در منبع تغذیه است. خازن فیلتر در سمت اولیه بزرگترین خازن الکترولیتی در سمت اولیه منبع تغذیه فعال PFC است. مقاومت در شکل 16 یک ترمیستور NTC است که می تواند با تغییر دما مقدار مقاومت را تغییر دهد و عملکردی مشابه ترمیستور NTC EMI ثانویه دارد.مدار کنترل فعال PFC معمولاً مبتنی بر یک مدار مجتمع IC است و گاهی اوقات این مدار یکپارچه وظیفه کنترل مدار PWM را نیز بر عهده دارد (برای کنترل بسته شدن لوله سوئیچ استفاده می شود). این نوع مدار یکپارچه معمولاً "ترکیب PFC/PWM" نامیده می شود.

طبق معمول ابتدا به چند نمونه نگاه کنید. در شکل 17، بعد از برداشتن هیت سینک در سمت اولیه، اجزا را بهتر می بینیم. این مدار EMI ثانویه مدار فیلتر گذرا در سمت چپ است که در بالا به تفصیل معرفی شده است. به سمت چپ نگاه کنید، همه آنها اجزای مدار فعال PFC هستند.

از آنجایی که ما سینک حرارتی را برداشته ایم، ترانزیستور PFC و دیود PFC در تصویر دیده نمی شوند. علاوه بر این، اگر کمی دقت کنید، می بینید که یک خازن X (عنصر قهوه ای در پایین هیت سینک پل یکسو کننده) بین پل یکسو کننده و مدار فعال PFC وجود دارد. معمولاً ترمیستور زیتون که شبیه خازن دیسک سرامیکی است با لاستیک پوشانده می شود.

اجزای فعال PFC

شکل 18 عنصری در سینک حرارتی جانبی اولیه است. این منبع تغذیه مجهز به دو کلید ماسفت و دیودهای برق مدار فعال PFC می باشد:

سوئیچ، دیود برق

در مرحله بعد، ما بر روی لوله سوئیچ تمرکز خواهیم کرد…

07
لوله سوئیچ

● لوله سوئیچاینورتر سوئیچینگ منبع تغذیه می تواند حالت های زیادی داشته باشد. حالات زیر را خلاصه کرده ایم:

البته، ما فقط تجزیه و تحلیل می کنیم که چه تعداد جزء در یک حالت خاص مورد نیاز است. در واقع، مهندسان در هنگام در نظر گرفتن اینکه کدام حالت را اتخاذ کنند، توسط عوامل بسیاری محدود خواهند شد.

در حال حاضر، دو حالت پرطرفدار، طراحی دو ترانزیستور رو به جلو و طراحی فشار کش هستند که هر دو از دو کلید نور استفاده می کنند. ما قبلاً این لوله های ساطع کننده نور را که روی هیت سینک جانبی اصلی چیده شده اند در صفحه قبل معرفی کرده ایم، بنابراین در اینجا آنها را تکرار نمی کنم.

در اینجا نقشه های طراحی این پنج حالت آمده است:

(پیکربندی پیشروی تک ترانزیستور)

(پیکربندی جلو دو ترانزیستور)

(پیکربندی نیم پل)

(پیکربندی کامل پل)

(پیکربندی فشار-کشش)

8،و مدار کنترل PWM ترانسفورماتور.

● مدار کنترل ترانسفورماتور و PWM

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، منبع تغذیه رایانه شخصی به طور کلی به سه ترانسفورماتور مجهز است: بزرگترین ترانسفورماتور اصلی ترانسفورماتور است که در شکل های قبلی 3، 4 و 19-23 مشخص شده است. طرف اصلی آن با لوله سوئیچ و سمت ثانویه آن به مدار یکسو کننده و مدار فیلتر متصل می شود که می تواند خروجی DC ولتاژ پایین (+12V، +5V، +3.3V، -12V، -5V) را ارائه دهد. منبع تغذیه

کوچکترین ترانسفورماتور دارای بار خروجی +5VSB است که معمولاً تبدیل به ترانسفورماتور آماده به کار می شود و همیشه در حالت آماده به کار است زیرا این قسمت از خروجی همیشه روشن است، حتی زمانی که برق رایانه شخصی خاموش است.ترانسفورماتور سوم یک ایزولاتور است که مدار کنترل PWM را با لوله سوئیچ متصل می کند. همه منابع تغذیه به این ترانسفورماتور مجهز نخواهند شد، زیرا برخی از منابع تغذیه اغلب به مدارهای مجتمع اپتوکوپلر با عملکرد یکسان مجهز هستند.

ترانسفورماتور

این منبع تغذیه به جای ترانسفورماتور از مدار مجتمع اپتوکوپلر استفاده می کند.

مدار کنترل PWM بر اساس یک مدار مجتمع است. به طور کلی، منبع تغذیه بدون PFC فعال از مدار مجتمع TL494 استفاده می کند (تراشه یکپارچه DBL494 سازگار در شکل 26 در زیر پذیرفته شده است). در منبع تغذیه با مدار PFC فعال، گاهی اوقات از تراشه ای برای جایگزینی تراشه PWM و مدار کنترل PFC استفاده می شود. تراشه CM6800 مثال خوبی است که می تواند تمام عملکردهای تراشه PWM و مدار کنترل PFC را یکپارچه کند.

مدار کنترل PWM

08سمت ثانویه (1)

● سمت ثانویه

در نهایت، سمت ثانویه معرفی می شود. در سمت ثانویه، خروجی ترانسفورماتور اصلی یکسو و فیلتر می شود و سپس ولتاژ مورد نیاز PC خروجی می شود. یکسوسازی ولتاژ 5- و 12- ولت فقط با دیودهای معمولی قابل انجام است، زیرا به توان زیاد و جریان زیاد نیاز ندارند.

با این حال، وظایف یکسوسازی ولتاژهای مثبت مانند ولتاژ 3.3+، 5+ ولت و 12+ ولت به پل یکسو کننده شاتکی با توان بالا نیاز دارد. این شاتکی دارای سه پایه است که از نظر ظاهری شبیه به دیودهای برق هستند، اما در داخل آنها دو دیود پرقدرت یکپارچه شده است. اینکه آیا یکسوسازی جانبی ثانویه می تواند تکمیل شود یا خیر توسط ساختار مدار قدرت تعیین می شود. به طور کلی، ممکن است دو نوع ساختار مدار یکسوسازی وجود داشته باشد، همانطور که در شکل 27 نشان داده شده است:

حالت اصلاح

حالت A بیشتر در منبع تغذیه سطح پایین پایین استفاده خواهد شد. این حالت به سه پایه از ترانسفورماتور نیاز دارد. حالت B بیشتر در منبع تغذیه پیشرفته استفاده می شود. به طور کلی، این حالت فقط نیاز به تجهیز به دو ترانسفورماتور دارد، اما اندوکتانس فریت باید به اندازه کافی بزرگ باشد، بنابراین این حالت هزینه بیشتری دارد، که دلیل اصلی این است که منبع تغذیه پایین رده از این حالت استفاده نمی کند.

علاوه بر این، برای منابع تغذیه پیشرفته، به منظور بهبود حداکثر ظرفیت خروجی جریان، این منابع تغذیه اغلب با اتصال دو دیود به صورت موازی، حداکثر جریان خروجی مدار یکسو کننده را دو برابر می کنند.

چه یک منبع تغذیه رده بالا یا پایین رده باشد، خروجی های +12 ولت و 5 + ولت آن مجهز به مدارهای یکسو کننده کامل و مدارهای فیلتر هستند، بنابراین تمام منابع تغذیه به حداقل دو مجموعه مدار یکسو کننده همانطور که در شکل 27 نشان داده شده است نیاز دارند. .

سه گزینه برای خروجی 3.3 ولت وجود دارد:

☆ یک تنظیم کننده ولتاژ 3.3 ولت در قسمت خروجی +5 ولت اضافه کنید، که توسط بسیاری از منابع تغذیه پایین رده پذیرفته شده است.

☆ همانطور که در شکل 27 برای خروجی 3.3 ولت نشان داده شده است، یک مدار یکسو کننده کامل و مدار فیلتر اضافه کنید، اما باید یک ترانسفورماتور را با مدار یکسو کننده 5 ولتی به اشتراک بگذارد. این یک طرح متداول طراحی منبع تغذیه پیشرفته است.

☆ مدار یکسو کننده و مدار فیلتر 3.3 ولت کامل و مستقل را بپذیرید. این نوع طرح بسیار نادر است و فقط می تواند در چند منبع برق سطح بالا با سطح تب ظاهر شود، مانند Galaxy 1000W of Annette.

از آنجایی که خروجی 3.3 ولت معمولاً یک مدار یکسو کننده 5 ولت کاملاً مشترک (معمول در منبع تغذیه رده پایین) یا جزئی مشترک (متداول در منبع تغذیه پیشرفته) است، گفته می شود که خروجی 3.3 ولت اغلب با خروجی 5 ولت محدود می شود. به همین دلیل است که بسیاری از منابع تغذیه باید روی پلاک نام «خروجی ترکیبی 3.3 ولت و 5 ولت» نامیده شوند.شکل 28 زیر سمت ثانویه یک منبع تغذیه رده پایین را نشان می دهد. در اینجا میتوانیم مدار مجتمعی که مسئول تولید سیگنالهای PG است را ببینیم. به طور کلی، مدار مجتمع LM339 برای منبع تغذیه رده پایین استفاده می شود.

سمت ثانویه

علاوه بر این، میتوان برخی خازنهای الکترولیتی (اندازه این خازنها بسیار کوچکتر از دوبرابر ولتاژ یا مدار فعال PFC) و سلفها را دید که عمدتاً وظیفه فیلتر کردن را بر عهده دارند.

برای مشاهده واضح تر این منبع تغذیه، همانطور که در شکل 29 نشان داده شده است، تمام سیم های پرنده و سیم پیچ های فیلتر روی منبع تغذیه را حذف کرده ایم. در اینجا ما میتوانیم برخی از دیودهای کوچک را ببینیم که عمدتاً برای یکسوسازی 12 ولت و 5 ولت استفاده میشوند و جریان عبوری از آنها بسیار کم است (این منبع تغذیه فقط 0.5 آمپر نیاز دارد). جریان خروجی سایر ولتاژها باید حداقل 1 آمپر باشد که مستلزم این است که دیود برق وظیفه یکسوسازی را بر عهده بگیرد.

دیودهای یکسو کننده برای مدارهای ولتاژ منفی 12- و 5 ولت

10. سمت ثانویه (II)

● سمت ثانویه
(2)شکل زیر اجزای هیت سینک جانبی ثانویه منبع تغذیه پایین را نشان می دهد:

قطعات روی سینک حرارتی ثانویهاز چپ به راست:

☆ تراشه آی سی تنظیم کننده ولتاژ - اگرچه دارای سه پایه است و بسیار شبیه به یک تریود است، اما یک تراشه آی سی است. این منبع تغذیه از رگولاتور ولتاژ 7805 (رگولاتور ولتاژ 5 ولت) استفاده می کند که وظیفه تثبیت ولتاژ +5VSB را بر عهده دارد. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، +5VSB یک مدار خروجی مستقل را اتخاذ می کند، زیرا هنوز هم باید خروجی +5 V را به +5VSB حتی زمانی که کامپیوتر خاموش است، ارائه دهد. به همین دلیل است که خروجی +5VSB معمولاً به عنوان "خروجی آماده به کار" نیز شناخته می شود. 805IC می تواند حداکثر جریان خروجی 1A را ارائه دهد.

☆ ترانزیستور ماسفت برق، که عمدتاً مسئول خروجی 3.3 ولت است. مدل ماسفت این منبع تغذیه PHP45N03LT است که می تواند حداکثر جریان 45 آمپر را عبور دهد. همانطور که در صفحه قبل اشاره کردیم، تنها منبع تغذیه پایین رده از رگولاتور 3.3 ولت مشترک با 5 ولت استفاده می کند.

☆ یکسو کننده برق شاتکی که از ادغام دو دیود تشکیل شده است. مدل Schottky این منبع تغذیه STPR1620CT است و هر دیود این منبع تغذیه می تواند حداکثر جریان 8 آمپر (در مجموع 16 آمپر) را ایجاد کند. این نوع یکسو کننده برق شاتکی معمولاً برای خروجی 12 ولت استفاده می شود.

☆ یکسو کننده قدرت دیگر شاتکی. مدل این پاور E83-004 و حداکثر جریان مجاز 60 آمپر می باشد. این یکسو کننده برق اغلب برای خروجی های 5+ و 3.3 ولت استفاده می شود. از آنجایی که خروجی های 5+ و 3.3 ولت از یکسو کننده یکسان استفاده می کنند، مجموع آنها نمی تواند از حد فعلی یکسو کننده تجاوز کند. این همان چیزی است که ما اغلب به آن مفهوم خروجی مشترک می گوییم. به عبارت دیگر، خروجی 3.3 ولت از خروجی 5 ولت می آید. برخلاف سایر خروجی ها، ترانسفورماتور خروجی 3.3 ولتی ندارد. این طرح اغلب برای منبع تغذیه رده پایین استفاده می شود. به طور کلی، خروجی های 3.3+ و 5+ ولت مستقل در منبع تغذیه پیشرفته استفاده می شود.

بیایید نگاهی به اجزای اصلی طرف ثانویه منبع تغذیه پیشرفته بیندازیم:

اجزای سمت ثانویه منبع تغذیه پیشرفته

اجزای سمت ثانویه منبع تغذیه پیشرفته

در اینجا می توانیم ببینیم:

دو یکسو کننده موازی شاتکی برای خروجی 12 ولت. منبع تغذیه رده پایین اغلب فقط یکسو کننده دارد. این طراحی به طور طبیعی حداکثر جریان خروجی یکسو کننده را دو برابر می کند. این منبع تغذیه از دو رکتیفایر STPS6045CW Schottky استفاده می کند که هر کدام می توانند حداکثر جریان 60 آمپر را اجرا کنند.

☆ یکسو کننده شاتکی مسئول خروجی 5 ولت است. این منبع تغذیه از یکسو کننده STPS60L30CW استفاده می کند که می تواند حداکثر جریان 60A را عبور دهد.

☆ یکسوساز شاتکی مسئول خروجی 3.3 ولت است، که تفاوت اصلی بین منبع تغذیه رده بالا و منبع تغذیه پایین رده است (منبع تغذیه پایین رده اغلب خروجی 3.3 ولت جداگانه ندارد). این منبع تغذیه از STPS30L30CT Schottky استفاده می کند که می تواند حداکثر جریان 30 آمپر را عبور دهد.

☆ یک تنظیم کننده ولتاژ یک مدار حفاظت از توان. این همچنین نمادی از منبع تغذیه پیشرفته است.

نکته اصلی این است که حداکثر جریان خروجی ذکر شده در بالا فقط نسبت به یک جزء واحد است. حداکثر جریان خروجی یک منبع تغذیه در واقع به کیفیت بسیاری از قطعات متصل به آن بستگی دارد، مانند اندوکتانس سیم پیچ، ترانسفورماتور، ضخامت سیم، عرض PCB و غیره. با ضرب حداکثر جریان یکسو کننده و ولتاژ خروجی می توانیم حداکثر توان تئوری منبع تغذیه را بدست آوریم. برای مثال حداکثر توان خروجی 12 ولت منبع تغذیه در شکل آخر باید 16A*12V=192W باشد.

سلب مسئولیت: این مقاله از "حلقه نخبگان تحقیق و توسعه قدرت" برای حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی تکثیر شده است. لطفا منبع اصلی و نویسنده تجدید چاپ را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم.