Layanan Hotline
Analisis super mendetail tentang pengetahuan peralihan catu daya, sangat terorganisir!
Catu daya yang digunakan oleh komputer pribadi semuanya didasarkan pada teknologi yang disebut "switching mode", sehingga kita sering menyebut catu daya PC pribadi-Switching Mode Power Supplies (SMPS), dan juga memiliki julukan-DC-DC converter. Artikel ini akan menjelaskan mode kerja dan prinsip switching power supply, pengenalan komponen internal switching power supply dan fungsi komponen-komponen tersebut.
● Seberapa banyak yang Anda ketahui tentang catu daya linier?
Saat ini, ada dua jenis catu daya: catu daya linier dan catu daya switching. Prinsip kerja catu daya linier adalah dengan terlebih dahulu mengubah daya komersial 127 V atau 220 V menjadi daya tegangan rendah, seperti 12V, melalui trafo, dan tegangan rendah yang dikonversi masih menjadi arus bolak-balik AC;
Kemudian disearahkan dan disearahkan oleh serangkaian dioda, dan arus bolak-balik AC tegangan rendah diubah menjadi tegangan berdenyut (dengan "3" pada Gambar 1 dan 2);Langkah selanjutnya adalah menyaring tegangan yang berdenyut melalui kapasitor, dan kemudian mengubah arus bolak-balik tegangan rendah yang disaring menjadi arus searah DC (dengan "4" pada Gambar 1 dan 2); Pada saat ini, arus searah tegangan rendah yang diperoleh masih belum cukup murni, dan akan terjadi beberapa fluktuasi (fluktuasi tegangan seperti ini yang sering kita sebut riak), sehingga perlu diperbaiki dengan dioda zener atau a rangkaian penyearah tegangan. Akhirnya, kita bisa mendapatkan keluaran DC DC tegangan rendah murni (dengan "5" pada Gambar 1 dan 2).
Gambar 1: Diagram desain catu daya linier standar
Gambar 2: Bentuk gelombang catu daya linier
Meskipun catu daya linier sangat cocok untuk menyuplai daya ke perangkat berdaya rendah, seperti telepon nirkabel, PlayStation/Wii/Xbox, dan konsol game lainnya, untuk perangkat berdaya tinggi, catu daya linier tidak akan memadai.
Untuk catu daya linier, ukuran kapasitansi internal dan transformatornya berbanding terbalik dengan frekuensi sumber listrik AC: artinya, jika frekuensi sumber listrik masukan lebih rendah, maka diperlukan kapasitansi dan transformator yang lebih besar untuk catu daya linier, dan dan sebaliknya. Saat ini, listrik AC dengan frekuensi 60Hz (di beberapa negara) selalu digunakan, yang merupakan frekuensi yang relatif rendah, sehingga ukuran trafo dan kapasitor seringkali relatif besar. Selain itu, semakin besar lonjakan listrik AC, semakin besar trafo catu daya linier.
Oleh karena itu, untuk bidang PC pribadi, pembuatan catu daya linier akan menjadi langkah yang gila, karena volumenya akan sangat besar dan bobotnya akan sangat berat. Oleh karena itu, pengguna PC pribadi tidak cocok untuk berbagi catu daya linier.
● Seberapa banyak yang Anda ketahui tentang peralihan catu daya?
Peralihan catu daya dapat mengatasi masalah ini dengan baik melalui mode peralihan frekuensi tinggi. Untuk catu daya switching frekuensi tinggi, tegangan input AC dapat dikuatkan sebelum masuk ke transformator (biasanya 50-60 KHz sebelum dikuatkan).Dengan bertambahnya tegangan masukan, ukuran komponen seperti trafo dan kapasitor tidak harus sebesar catu daya linier.
Catu daya switching frekuensi tinggi inilah yang dibutuhkan oleh PC dan peralatan pribadi kita seperti VCR.Perlu dicatat bahwa apa yang sering kita sebut "switching power supply" sebenarnya adalah singkatan dari "high-frekuensi switching power supply", yang tidak ada hubungannya dengan mematikan dan menghidupkan catu daya itu sendiri.Faktanya, catu daya PC pengguna akhir mengadopsi skema yang lebih optimal: sistem loop tertutup - sirkuit yang bertanggung jawab untuk mengendalikan tabung switching, memperoleh sinyal umpan balik dari output catu daya, dan kemudian menambah atau mengurangi frekuensi tegangan dalam jangka waktu tertentu sesuai dengan konsumsi daya PC sehingga dapat disesuaikan dengan trafo catu daya (metode ini disebut PWM, Modulasi Lebar Pulsa, modulasi lebar pulsa).Oleh karena itu, catu daya switching dapat diatur sendiri sesuai dengan konsumsi daya dari peralatan pemakan daya yang terhubung, sehingga trafo dan komponen lainnya dapat menggunakan lebih sedikit energi dan mengurangi nilai kalor.
Di sisi lain, konsep desain catu daya linier adalah bahwa daya adalah yang terpenting, meskipun rangkaian beban tidak memerlukan arus yang besar. Konsekuensi dari hal ini adalah semua komponen bekerja pada beban penuh meskipun tidak diperlukan, sehingga menghasilkan panas yang jauh lebih tinggi.
Gambar 3 dan 4 berikut menjelaskan mekanisme umpan balik PWM dari switching catu daya. Gambar 3 menggambarkan catu daya berbiaya rendah tanpa rangkaian PFC (Koreksi Faktor Daya), dan gambar. Gambar 4 menggambarkan catu daya kelas menengah hingga atas dengan desain PFC aktif.
Gambar 4: Catu daya dengan rangkaian PFC
Dengan membandingkan Gambar 3 dengan Gambar 4, kita dapat melihat perbedaan di antara keduanya: yang satu memiliki rangkaian PFC aktif dan yang lainnya tidak. Yang pertama tidak memiliki konverter 110/220 V dan tidak ada rangkaian pengganda tegangan. Berikut ini akan fokus pada penjelasan power supply PFC aktif.Agar pembaca lebih memahami prinsip kerja catu daya, di atas adalah diagram yang sangat mendasar, tidak termasuk rangkaian tambahan lainnya, seperti proteksi hubung singkat, rangkaian siaga, dan generator sinyal PG. Tentunya jika ingin mengetahui diagram lebih detailnya silahkan lihat Gambar 5. Tidak masalah jika Anda tidak dapat memahaminya, karena gambar ini awalnya ditujukan untuk para desainer tenaga profesional.
Gambar 5: Diagram desain khas catu daya ATX kelas bawah (gambarnya mungkin tidak jelas, jadi saya sarankan Anda menariknya keluar untuk melihatnya)
Anda mungkin bertanya, mengapa tidak ada rangkaian penyearah tegangan pada diagram desain Gambar 5? Padahal, rangkaian PWM sudah memikul pekerjaan penyearah tegangan. Tegangan masukan akan dikoreksi kembali sebelum melewati tabung saklar, dan tegangan yang masuk ke trafo menjadi gelombang persegi. Oleh karena itu, bentuk gelombang keluaran trafo juga merupakan gelombang persegi, bukan gelombang sinus. Pada saat ini bentuk gelombangnya berbentuk persegi, sehingga tegangan dapat dengan mudah diubah menjadi tegangan DC oleh trafo.
Artinya, setelah tegangan dikalibrasi ulang oleh trafo, tegangan keluaran menjadi tegangan DC DC. Itu sebabnya switching power supply sering disebut konverter DC-DC.Loop rangkaian kontrol PWM bertanggung jawab atas semua fungsi pengaturan yang diperlukan. Jika tegangan keluaran salah, rangkaian kendali PWM akan mengubah sinyal kendali siklus kerja untuk beradaptasi dengan transformator, dan akhirnya memperbaiki tegangan keluaran. Hal ini sering terjadi ketika konsumsi daya PC meningkat, dan tegangan keluaran cenderung menurun, atau ketika konsumsi daya PC menurun, tegangan keluaran cenderung meningkat.Melihat halaman selanjutnya, perlu kita ketahui informasi berikut ini:
★ Semua rangkaian dan modul sebelum trafo disebut "sisi primer", dan semua rangkaian dan modul setelah trafo disebut "sisi sekunder";
★ Catu daya yang dirancang dengan PFC aktif tidak memiliki konverter 110 V/ 220 V dan pengganda tegangan;★ Untuk catu daya tanpa rangkaian PFC, jika 110 V/220 V diatur ke 110 V, sebelum arus masuk ke jembatan penyearah, catu daya itu sendiri akan menggunakan pengganda tegangan untuk menaikkan 110 V menjadi sekitar 220 V;
★ Tabung sakelar pada catu daya PC terdiri dari sepasang tabung MOSFET daya, tentunya ada kombinasi lain yang akan kami jelaskan secara detail nanti;
★ Bentuk gelombang trafo yang dibutuhkan adalah gelombang persegi, sehingga bentuk gelombang tegangan setelah melewati trafo adalah gelombang persegi, bukan gelombang sinus;
★Arus kontrol PWM seringkali merupakan sirkuit terpadu, biasanya diisolasi dari sisi primer dengan transformator kecil, namun terkadang dapat diisolasi dari sisi primer dengan chip kopling (chip IC kecil dengan LED dan fototransistor);
★Sirkuit kontrol PWM mengontrol penutupan tabung sakelar catu daya sesuai dengan beban keluaran catu daya. Jika tegangan keluaran terlalu tinggi atau terlalu rendah, rangkaian kontrol PWM akan mengubah bentuk gelombang tegangan untuk beradaptasi dengan tabung switching, sehingga mencapai tujuan mengoreksi tegangan keluaran positif;
Pada halaman berikutnya, kita akan mempelajari setiap modul dan rangkaian catu daya melalui gambar, dan secara visual memberi tahu Anda di mana menemukannya di catu daya melalui gambar fisik.
Secara umum, jika Anda melihat satu (catu daya dengan rangkaian PFC aktif) atau dua (catu daya tanpa rangkaian PFC) kapasitor filter besar, sisi tersebut adalah sisi primer.Umumnya, tiga trafo disusun di antara dua unit pendingin pada catu daya. Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7, trafo utama adalah yang terbesar; Yang "berukuran" sedang sering kali bertanggung jawab atas output +5VSB, sedangkan yang terkecil umumnya digunakan untuk rangkaian kontrol PWM, yang terutama digunakan untuk mengisolasi sisi primer dan sisi sekunder (itulah sebabnya label "isolator" terpasang pada trafo pada Gambar 3 dan 4 di atas). Beberapa catu daya tidak menggunakan trafo sebagai "isolator", tetapi menggunakan satu atau lebih optocoupler (yang terlihat seperti chip terintegrasi IC).
Artinya, catu daya dengan skema desain ini hanya memiliki dua trafo, yaitu trafo utama dan trafo bantu.Biasanya ada dua heat sink di catu daya, satu milik sisi primer dan yang lainnya milik sisi sekunder. Jika ini adalah catu daya PFC aktif, ia berada di heat sink di sisi primer, dan Anda dapat melihat tabung sakelar, transistor PFC, dan dioda. Hal ini tidak mutlak, karena beberapa produsen mungkin memilih untuk memasang komponen PFC aktif pada unit pendingin terpisah, dalam hal ini akan ada dua unit pendingin di sisi utama.Di unit pendingin sisi sekunder, Anda akan menemukan beberapa penyearah.
Mereka terlihat seperti trioda, tetapi sebenarnya semuanya terdiri dari dua dioda daya.Di sebelah unit pendingin di sisi sekunder, Anda juga akan melihat banyak kapasitor dan induktor, yang bersama-sama membentuk modul filter tegangan rendah-temukan dan Anda akan menemukan sisi sekunder.Cara yang lebih sederhana untuk membedakan sisi primer dan sisi sekunder adalah dengan mengikuti jalur catu daya. Secara umum, jalur keluaran sering dihubungkan ke sisi sekunder, sedangkan jalur masukan dihubungkan ke sisi primer (jalur masukan dihubungkan dari listrik). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Bedakan sisi primer dan sisi sekunder.
Di atas, kami telah memperkenalkan secara kasar setiap modul di dalam catu daya dari perspektif makro. Mari kita perbaiki dan alihkan topik ke komponen masing-masing modul catu daya...
04
Analisis rangkaian filter transien
Setelah dihubungkan ke catu daya switching PC, daya komersial terlebih dahulu masuk ke rangkaian Transient Filtering yang biasa disebut dengan rangkaian EMI. Gambar berikut menjelaskan diagram rangkaian rangkaian filter transien yang "direkomendasikan" pada catu daya PC.
Diagram sirkuit rangkaian filter transien
Mengapa kami harus menekankan bahwa ini "disarankan"? Pasalnya, banyak pasokan listrik yang beredar di pasaran, terutama pasokan listrik kelas bawah, seringkali menghilangkan beberapa komponen pada Gambar 8. Jadi Anda dapat menilai kualitas catu daya Anda dengan memeriksa apakah rangkaian EMI telah menyusut.
Komponen utama rangkaian EMI adalah MOV (Metal Oxide Varistor), atau varistor (RV1 pada Gambar 8), yang bertanggung jawab untuk menekan puncak transien daya komersial. Elemen MOV juga digunakan dalam penekan lonjakan arus. Namun, banyak catu daya kelas bawah sering kali memutus komponen MOV yang penting untuk menghemat biaya. Untuk catu daya yang dilengkapi elemen MOV, tidak penting apakah terdapat penekan lonjakan arus atau tidak, karena catu daya tersebut sudah mempunyai fungsi untuk meredam lonjakan arus.
L1 dan L2 pada gambar. 8 adalah kumparan ferit; C1 dan C2 adalah kapasitor disk, biasanya berwarna biru, dan kapasitor ini biasanya disebut kapasitor "Y"; C3 adalah kapasitor poliester berlapis logam, biasanya dengan kapasitas 100nF, 470nF atau 680nF, juga disebut kapasitor "X"; Beberapa catu daya dilengkapi dengan dua kapasitor X, yang dihubungkan secara paralel dengan sumber listrik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8 RV1.
Kapasitor X dapat berupa kapasitor apa saja yang dihubungkan secara paralel dengan sumber listrik; Kapasitor Y biasanya dipasangkan berpasangan, yang perlu dihubungkan secara seri antara api dan nol dan titik tengah kedua kapasitor harus dihubungkan ke ground melalui sasis. Artinya, mereka terhubung secara paralel dengan sumber listrik.
Rangkaian filter transien tidak hanya dapat menyaring daya komersial, tetapi juga mencegah kebisingan yang dihasilkan oleh tabung switching agar tidak mengganggu perangkat elektronik lain pada daya komersial yang sama.
Mari kita lihat beberapa contoh praktis. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9, dapatkah Anda melihat beberapa hal yang aneh? Catu daya ini tidak memiliki sirkuit filter sementara! Ini adalah catu daya "pondok" yang murah. Perlu diketahui, lihat tanda pada papan sirkuit. Sirkuit filter sementara seharusnya ada di sana, tetapi dibawa ke pasar oleh JS yang tidak berperasaan.
Catu daya "pondok" murah ini tidak memiliki sirkuit filter sementara.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10, ini adalah catu daya kelas bawah dengan rangkaian filter transien, tetapi seperti yang dapat kita lihat, rangkaian filter transien dari catu daya ini menghilangkan varistor MOV yang penting dan hanya memiliki koil ferit; Namun catu daya ini dilengkapi dengan kapasitor X tambahan.
Sirkuit EMI catu daya kelas bawah
Rangkaian filter transien dibagi menjadi EMI primer dan EMI sekunder. EMI primer dari banyak catu daya sering kali ditempatkan pada PCB independen, dekat dengan antarmuka listrik, sedangkan EMI sekunder ditempatkan pada PCB utama catu daya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 11 dan 12 berikut.EMI Kelas I dilengkapi dengan kapasitor X dan induktor ferit.
Lihatlah EMI sekunder dari catu daya ini. Di sini kita bisa melihat varistor MOV, meski penempatannya agak aneh, di belakang ferit kedua. Secara keseluruhan, rangkaian EMI pada catu daya ini dapat dikatakan sangat lengkap.
Lengkapi EMI sekunder
Perlu disebutkan bahwa varistor MOV dari catu daya di atas berwarna kuning, tetapi kenyataannya sebagian besar MOV berwarna biru tua.
Selain itu, rangkaian filter transien catu daya ini dilengkapi dengan sekring (ditunjukkan sebagai F1 pada Gambar 8). Perlu diketahui, jika ternyata sekring pada tabung sekring putus, maka dipastikan salah satu atau beberapa komponen di dalam catu daya tersebut rusak. Tidak ada gunanya mengganti sekring saat ini, dan mungkin akan terbakar lagi setelah Anda menyalakannya.
05
Pengganda tegangan dan rangkaian penyearah primer
● Pengganda tegangan dan rangkaian penyearah primer
Seperti disebutkan di atas, catu daya switching terutama mencakup catu daya PFC aktif dan catu daya PFC pasif. Yang terakhir tidak memiliki sirkuit PFC tetapi dilengkapi dengan pengganda tegangan. Pengganda tegangan menggunakan dua kapasitor elektrolitik besar, artinya, jika Anda melihat dua kapasitor besar di dalam catu daya, pada dasarnya dapat dinilai bahwa ini adalah pengganda tegangan catu daya. Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, pengganda tegangan hanya cocok untuk area dengan tegangan 127V.
Pengganda tegangan terdiri dari dua kapasitor elektrolitik besar
Turunkan dan lihatlah
Jembatan penyearah dapat dilihat pada salah satu sisi pengganda tegangan. Jembatan penyearah dapat terdiri dari empat dioda atau satu komponen, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15. Jembatan penyearah catu daya kelas atas biasanya ditempatkan pada heat sink khusus.
jembatan penyearah
Pada bagian primer biasanya terdapat termistor NTC yang dapat mengubah nilai resistansi sesuai dengan perubahan suhu. Termistor NTC adalah singkatan dari Koefisien Suhu Negatif. Fungsinya terutama untuk mencocokkan kembali catu daya ketika suhu sangat rendah atau sangat tinggi, mirip dengan kapasitor cakram keramik, biasanya berwarna zaitun.
06Sirkuit PFC aktif
● Sirkuit PFC aktifTidak diragukan lagi, rangkaian semacam ini hanya dapat dilihat pada catu daya yang dilengkapi dengan rangkaian PFC aktif.
Gambar 16 mengilustrasikan rangkaian PFC yang khas:
Diagram rangkaian PFC aktif
Rangkaian PFC aktif biasanya menggunakan dua saklar MOSFET daya. Tabung sakelar ini biasanya ditempatkan pada unit pendingin di sisi primer. Untuk memudahkan pemahaman, kami telah menandai setiap tabung saklar MOSFET dengan huruf: S adalah singkatan dari Source, D adalah singkatan dari Drain, dan G adalah singkatan dari Gate.
Dioda PFC adalah dioda daya yang biasanya mengadopsi teknologi pengemasan serupa dengan transistor daya. Panjangnya serupa, dan juga ditempatkan pada heat sink di sisi primer, tetapi dioda PFC hanya memiliki dua pin.
Induktansi pada rangkaian PFC adalah induktansi terbesar pada catu daya; Kapasitor filter di sisi primer adalah kapasitor elektrolitik terbesar di sisi primer catu daya PFC aktif. Resistor pada gambar. Gambar 16 adalah termistor NTC, yang dapat mengubah nilai resistansi seiring dengan perubahan suhu, dan memiliki fungsi yang sama dengan termistor NTC pada EMI sekunder.Rangkaian kendali PFC aktif biasanya didasarkan pada rangkaian terpadu IC, dan terkadang rangkaian terpadu ini juga bertanggung jawab untuk mengendalikan rangkaian PWM (digunakan untuk mengontrol penutupan tabung sakelar). Sirkuit terpadu semacam ini biasanya disebut "kombo PFC/PWM".
Seperti biasa, lihat beberapa contoh terlebih dahulu. Pada Gambar 17, kita dapat melihat komponen dengan lebih baik setelah unit pendingin di sisi primer dilepas. Ini adalah rangkaian EMI sekunder dari rangkaian filter transien di sebelah kiri, yang telah diperkenalkan secara rinci di atas; Lihat sisi kiri, semuanya merupakan komponen rangkaian PFC aktif.
Karena heat sink telah dilepas, transistor PFC dan dioda PFC tidak terlihat pada gambar. Selain itu, jika Anda sedikit memperhatikan, Anda dapat melihat bahwa terdapat kapasitor X (elemen berwarna coklat di bagian bawah unit pendingin jembatan penyearah) antara jembatan penyearah dan rangkaian PFC aktif. Biasanya termistor zaitun, yang bentuknya seperti kapasitor cakram keramik, dilapisi dengan karet.
Komponen PFC aktif
Gbr.18 adalah elemen pada heat sink sisi primer. Catu daya ini dilengkapi dengan dua sakelar MOSFET dan dioda daya rangkaian PFC aktif:
Sakelar, dioda daya
Selanjutnya, kita akan fokus pada tabung sakelar…
07
saklar tabung
● Ganti tabungInverter switching dari catu daya dapat memiliki banyak mode. Kami telah merangkum situasi berikut:
| Mode | 开关管数量 | 二极管数量 | 电容数量 | 变压器针脚 |
| 单端正激 | 1 | 1 | 1 | 4 |
| 双管正激 | 2 | 2 | 0 | 2 |
| 半桥 | 2 | 0 | 2 | 2 |
| 全桥 | 4 | 0 | 0 | 2 |
| 推挽 | 2 | 0 | 0 | 3 |
Tentu saja kami hanya menganalisis berapa banyak komponen yang dibutuhkan dalam mode tertentu. Faktanya, para insinyur akan dibatasi oleh banyak faktor ketika mempertimbangkan mode mana yang akan digunakan.
Saat ini, dua mode paling populer adalah desain maju dua transistor dan desain dorong-tarik, keduanya menggunakan dua sakelar lampu. Kami telah memperkenalkan tabung pemancar cahaya yang disusun pada sisi utama unit pendingin pada halaman sebelumnya, jadi saya tidak akan mengulanginya di sini.
Berikut gambar desain kelima mode tersebut:
(Konfigurasi maju transistor tunggal)
(Konfigurasi maju dua transistor)
(Konfigurasi setengah jembatan)
(Konfigurasi jembatan penuh)
(Konfigurasi dorong-tarik)
8,Dan rangkaian kendali PWM trafo.
● Rangkaian kendali transformator dan PWM
Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, catu daya PC umumnya dilengkapi dengan tiga trafo: yang terbesar adalah trafo utama yang ditandai pada Gambar 3, 4 dan 19-23 sebelumnya. Sisi primernya dihubungkan dengan tabung sakelar, dan sisi sekundernya dihubungkan dengan rangkaian penyearah dan rangkaian filter, yang dapat menghasilkan keluaran DC tegangan rendah (+12V, +5V, +3.3V, -12V, -5V) sebesar catu daya.
Trafo terkecil mempunyai beban keluaran +5VSB yang biasanya menjadi trafo standby, dan selalu dalam keadaan “standby” karena bagian keluaran ini selalu menyala meskipun daya PC mati.Trafo ketiga berupa isolator yang menghubungkan rangkaian kendali PWM dengan tabung saklar. Tidak semua catu daya dilengkapi dengan trafo ini, karena beberapa catu daya sering kali dilengkapi dengan rangkaian terpadu optocoupler dengan fungsi yang sama.
transformator
Catu daya ini menggunakan sirkuit terpadu optocoupler, bukan trafo.
Rangkaian kontrol PWM didasarkan pada sirkuit terintegrasi. Umumnya, catu daya tanpa PFC aktif akan mengadopsi sirkuit terintegrasi TL494 (chip terintegrasi DBL494 yang kompatibel diadopsi pada Gambar 26 di bawah). Pada catu daya dengan rangkaian PFC aktif, terkadang digunakan chip yang digunakan untuk menggantikan chip PWM dan rangkaian kontrol PFC. Chip CM6800 adalah contoh yang baik, yang dapat mengintegrasikan semua fungsi chip PWM dan rangkaian kontrol PFC.
Rangkaian kendali PWM
08Sisi sekunder (1)
● Sisi sekunder
Akhirnya, sisi sekunder diperkenalkan. Pada sisi sekunder, keluaran trafo utama akan disearahkan dan disaring, kemudian tegangan yang dibutuhkan PC akan dikeluarkan. Penyearahan -5 V dan –-12 V hanya dapat dilakukan dengan dioda biasa, karena tidak memerlukan daya yang tinggi dan arus yang besar.
Namun, tugas penyearah tegangan positif seperti +3.3 V, +5 V, dan +12 V memerlukan jembatan penyearah Schottky berdaya tinggi. Schottky ini memiliki tiga pin, yang tampilannya mirip dengan dioda daya, tetapi memiliki dua dioda berdaya tinggi yang terintegrasi di dalamnya. Apakah perbaikan sisi sekunder dapat diselesaikan ditentukan oleh struktur rangkaian daya. Secara umum, ada dua jenis struktur rangkaian penyearah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 27:
Modus perbaikan
Mode A akan lebih banyak digunakan pada catu daya tingkat pemula kelas bawah. Mode ini membutuhkan tiga pin dari trafo. Mode B sebagian besar digunakan pada catu daya kelas atas. Umumnya mode ini hanya perlu dilengkapi dengan dua trafo, namun induktansi ferit harus cukup besar, sehingga mode ini lebih mahal, yang menjadi alasan utama mengapa catu daya kelas bawah tidak mengadopsi mode ini.
Selain itu, untuk catu daya kelas atas, untuk meningkatkan kapasitas keluaran arus maksimum, catu daya ini sering kali menggandakan keluaran arus maksimum rangkaian penyearah dengan menghubungkan dua dioda secara paralel.
Baik itu catu daya kelas atas atau kelas bawah, keluarannya +12 V dan +5 V dilengkapi dengan rangkaian penyearah dan rangkaian filter yang lengkap, sehingga semua catu daya memerlukan setidaknya dua set rangkaian penyearah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 27 .
Ada tiga opsi yang dapat dipilih untuk output 3.3V:
☆ Tambahkan pengatur tegangan 3.3V di bagian keluaran +5 V, yang diadopsi oleh banyak catu daya kelas bawah;
☆ Tambahkan rangkaian penyearah lengkap dan rangkaian filter seperti yang ditunjukkan pada Gambar 27 untuk output 3.3 V, tetapi perlu berbagi trafo dengan rangkaian penyearah 5 V. Ini adalah skema desain umum catu daya kelas atas.
☆ Mengadopsi rangkaian penyearah dan rangkaian filter 3.3V yang lengkap dan independen. Skema semacam ini sangat jarang terjadi, dan hanya dapat muncul di beberapa sumber daya tingkat atas dengan tingkat demam, seperti Galaxy 1000W dari Annette.
Karena keluaran 3.3V biasanya merupakan rangkaian penyearah 5V yang digunakan bersama sepenuhnya (umum pada catu daya kelas bawah) atau dibagi sebagian (umum pada catu daya kelas atas), dikatakan bahwa keluaran 3.3V sering kali dibatasi oleh keluaran 5V. Itu sebabnya banyak catu daya harus diberi nama "output gabungan 3.3V dan 5V" pada papan namanya.Gambar 28 di bawah menunjukkan sisi sekunder dari catu daya kelas bawah. Di sini kita dapat melihat sirkuit terintegrasi yang bertanggung jawab untuk menghasilkan sinyal PG. Umumnya sirkuit terpadu LM339 digunakan untuk catu daya low-end.
sisi sekunder
Selain itu, kita juga dapat melihat beberapa kapasitor elektrolitik (ukuran kapasitor ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan pengganda tegangan atau rangkaian PFC aktif) dan induktor, yang terutama bertanggung jawab untuk fungsi penyaringan.
Untuk mengamati catu daya ini dengan lebih jelas, kami telah melepas semua kabel terbang dan kumparan filter pada catu daya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 29. Di sini kita dapat melihat beberapa dioda kecil, yang terutama digunakan untuk penyearah -12 V dan –5 V, dan arus yang melewatinya sangat kecil (catu daya ini hanya membutuhkan 0.5A). Arus keluaran tegangan lain harus minimal 1A, yang mengharuskan dioda daya bertanggung jawab untuk perbaikan.
Dioda penyearah untuk rangkaian tegangan negatif –-12 V dan –5 V
10. Sisi sekunder (II)
● Sisi sekunder
(2)Gambar berikut menggambarkan komponen pada heat sink sisi sekunder catu daya kelas bawah:
Komponen pada unit pendingin sekunderDari kiri ke kanan:
☆ Chip IC pengatur tegangan-meskipun memiliki tiga pin dan terlihat sangat mirip dengan triode, ini adalah chip IC. Catu daya ini menggunakan pengatur tegangan 7805 (pengatur tegangan 5V), yang bertanggung jawab atas stabilisasi tegangan +5VSB. Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, +5VSB mengadopsi rangkaian keluaran independen, karena masih perlu memberikan keluaran +5 V ke +5VSB bahkan ketika PC dimatikan. Itu sebabnya output +5VSB juga biasa disebut sebagai "output siaga". 805IC dapat memberikan keluaran arus maksimum 1A.
☆ Transistor MOSFET daya, terutama bertanggung jawab atas keluaran 3.3V. Model MOSFET catu daya ini adalah PHP45N03LT, yang dapat mengalirkan arus maksimum 45A. Seperti yang kami sebutkan di halaman sebelumnya, hanya catu daya kelas bawah yang akan mengadopsi regulator 3.3V yang digunakan bersama dengan 5V.
☆ Penyearah Power Schottky, yang dibentuk dengan mengintegrasikan dua dioda. Model Schottky dari catu daya ini adalah STPR1620CT, dan setiap dioda catu daya ini dapat mengalirkan arus maksimum 8A (total 16A). Penyearah daya Schottky semacam ini biasanya digunakan untuk keluaran 12V.
☆ Penyearah Schottky kekuatan lainnya. Model catu daya ini adalah E83-004, dan arus maksimum yang diijinkan adalah 60A. Penyearah daya ini sering digunakan untuk keluaran +5 V dan+3.3 V. Karena keluaran +5 V dan+3.3 V menggunakan penyearah yang sama, jumlah keduanya tidak boleh melebihi batas penyearah saat ini. Inilah yang sering kita sebut dengan konsep joint output. Dengan kata lain, keluaran 3.3V berasal dari keluaran 5V. Tidak seperti keluaran lainnya, transformator tidak memiliki keluaran 3.3V. Desain ini sering digunakan untuk catu daya kelas bawah. Umumnya, output independen +3.3 V dan +5 V digunakan pada catu daya kelas atas.
Mari kita lihat komponen utama dari sisi sekunder catu daya kelas atas:
Komponen sisi sekunder catu daya kelas atas
Komponen sisi sekunder catu daya kelas atas
Di sini kita bisa melihat:
Dua penyearah Schottky paralel untuk output 12V. Catu daya kelas bawah seringkali hanya memiliki satu penyearah seperti itu. Desain ini secara alami menggandakan keluaran arus maksimum penyearah. Catu daya ini menggunakan dua penyearah Schottky STPS6045CW yang masing-masing dapat menjalankan arus maksimum 60A.
☆ Penyearah Schottky yang bertanggung jawab atas keluaran 5V. Catu daya ini mengadopsi penyearah STPS60L30CW, yang memungkinkan arus maksimum 60A melewatinya.
☆ Penyearah Schottky yang bertanggung jawab atas keluaran 3.3V, yang merupakan perbedaan utama antara catu daya kelas atas dan catu daya kelas bawah (catu daya kelas bawah sering kali tidak memiliki keluaran 3.3V terpisah). Catu daya ini mengadopsi STPS30L30CT Schottky, yang memungkinkan arus maksimum 30A melewatinya.
☆ Pengatur tegangan rangkaian proteksi daya. Ini juga merupakan simbol pasokan listrik kelas atas.
Intinya adalah arus keluaran maksimum yang disebutkan di atas hanya relatif terhadap satu komponen. Output arus maksimum suatu catu daya sebenarnya bergantung pada kualitas banyak komponen yang terhubung dengannya, seperti induktansi kumparan, trafo, ketebalan kawat, lebar PCB, dan sebagainya. Kita bisa mendapatkan daya maksimum teoritis dari catu daya dengan mengalikan arus maksimum penyearah dan tegangan keluaran. Misalnya, daya maksimum keluaran catu daya 12V pada gambar terakhir harus 16A*12V=192W.
Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Power R&D Elite Circle" untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap tunjukkan sumber asli dan penulis cetak ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.




粤公网安备44030002007346号