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Analisi super dettagliata della conoscenza dell'alimentatore switching, super organizzata!

2022-03-17 1104


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Quanto ne sai sull'alimentazione del PC

Gli alimentatori utilizzati dai personal computer sono tutti basati su una tecnologia chiamata "modalità di commutazione", quindi spesso chiamiamo gli alimentatori per PC personali-alimentatori in modalità commutazione (SMPS), e hanno anche un soprannome di convertitore CC-CC. Questo articolo spiegherà la modalità di funzionamento e il principio dell'alimentatore switching, l'introduzione dei componenti interni dell'alimentatore switching e le funzioni di questi componenti.

● Quanto ne sai sull'alimentazione lineare?

Attualmente esistono due tipi di alimentatori: alimentatore lineare e alimentatore switching. Il principio di funzionamento dell'alimentatore lineare consiste nel convertire prima l'energia commerciale a 127 V o 220 V in energia a bassa tensione, ad esempio 12 V, attraverso un trasformatore, e la bassa tensione convertita è ancora corrente alternata CA;
Quindi viene rettificata e raddrizzata da una serie di diodi e la corrente alternata CA a bassa tensione viene convertita in tensione pulsante (con "3" nelle figure 1 e 2);Il passaggio successivo consiste nel filtrare la tensione pulsante attraverso il condensatore, quindi convertire la corrente alternata a bassa tensione filtrata in corrente continua CC (con "4" nelle Figure 1 e 2); A questo punto, la corrente continua a bassa tensione ottenuta non è ancora sufficientemente pura e si verificheranno alcune fluttuazioni (questo tipo di fluttuazione della tensione è ciò che spesso chiamiamo ondulazione), quindi è necessario correggerla con un diodo Zener o un circuito raddrizzatore di tensione. Infine, possiamo ottenere un'uscita CC CC pura a bassa tensione (con "5" nelle Figure 1 e 2).


Figura 1: diagramma di progettazione dell'alimentatore lineare standard

Figura 2: forma d'onda dell'alimentazione lineare


Sebbene l'alimentatore lineare sia molto adatto per fornire energia a dispositivi a basso consumo, come telefoni cordless, PlayStation/Wii/Xbox e altre console di gioco, per i dispositivi ad alta potenza l'alimentatore lineare sarà inadeguato.

Per l'alimentazione lineare, la dimensione della capacità interna e del trasformatore è inversamente proporzionale alla frequenza della rete CA: vale a dire, se la frequenza della rete di ingresso è inferiore, per l'alimentazione lineare sono necessari capacità e trasformatore maggiori e viceversa. Attualmente viene sempre utilizzata la rete CA con una frequenza di 60 Hz (50 Hz in alcuni paesi), che è una frequenza relativamente bassa, quindi la dimensione del trasformatore e del condensatore è spesso relativamente grande. Inoltre, maggiore è la sovratensione della rete CA, maggiore è il trasformatore dell'alimentatore lineare.

Pertanto, per il settore dei personal PC, produrre un alimentatore lineare sarà una mossa folle, perché il suo volume sarà molto grande e il suo peso molto pesante. Pertanto, gli utenti di PC personali non sono adatti alla condivisione dell'alimentazione lineare.

● Quanto ne sai sull'alimentatore switching?

L'alimentatore switching può risolvere bene questo problema attraverso la modalità di commutazione ad alta frequenza. Per l'alimentatore switching ad alta frequenza, la tensione di ingresso CA può essere potenziata prima di entrare nel trasformatore (solitamente 50-60 KHz prima del potenziamento).Con l'aumento della tensione di ingresso, le dimensioni di componenti come trasformatori e condensatori non devono essere grandi quanto quelle di un alimentatore lineare.

Questo alimentatore switching ad alta frequenza è proprio ciò di cui hanno bisogno i nostri PC personali e apparecchiature come il videoregistratore.È bene notare che quello che spesso chiamiamo "alimentatore switching" è in realtà l'abbreviazione di "alimentatore switching ad alta frequenza", che non ha nulla a che vedere con lo spegnimento e l'accensione dell'alimentatore stesso.Infatti, l'alimentazione del PC dell'utente finale adotta uno schema più ottimizzato: sistema a circuito chiuso, il circuito responsabile del controllo del tubo di commutazione, ottenendo il segnale di feedback dall'uscita dell'alimentatore e quindi aumentando o diminuendo la frequenza di la tensione in un certo periodo in base al consumo energetico del PC in modo da adattarsi al trasformatore dell'alimentatore (questo metodo si chiama PWM, Pulse Wide Modulation, modulazione di larghezza di impulso).Pertanto, l'alimentatore switching può essere auto-regolato in base al consumo energetico delle apparecchiature di consumo collegate, in modo che il trasformatore e gli altri componenti possano assorbire meno energia e ridurre il potere calorifico.

D'altra parte, il concetto di progettazione dell'alimentatore lineare prevede che la potenza sia fondamentale, anche se il circuito di carico non richiede una corrente elevata. La conseguenza di ciò è che tutti i componenti lavorano a pieno carico anche quando non sono necessari, producendo un calore molto più elevato.


02
Guarda l'immagine: illustra l'alimentatore switching.

Le seguenti figure 3 e 4 descrivono il meccanismo di feedback PWM dell'alimentatore switching. La Fig. 3 mostra un alimentatore a basso costo senza circuito PFC (Power Factor Correction) e la fig. 4 raffigura un alimentatore di fascia medio-alta con design PFC attivo.


Figura 4: Alimentatore con circuito PFC

Confrontando la Figura 3 con la Figura 4, possiamo vedere la differenza tra loro: uno ha un circuito PFC attivo e l'altro no. Il primo non è dotato di convertitore 110/220 V e di circuito raddoppiatore di tensione. Di seguito si concentrerà sulla spiegazione dell'alimentatore PFC attivo.Per consentire ai lettori di comprendere meglio il principio di funzionamento dell'alimentatore, quanto sopra è uno schema molto semplice, che non include altri circuiti aggiuntivi, come la protezione da cortocircuito, il circuito di standby e il generatore di segnale PG. Naturalmente, se desideri conoscere un diagramma più dettagliato, consulta la Figura 5. Non importa se non riesci a capirlo, perché questa immagine è originariamente per quei progettisti di energia professionisti.

Figura 5: diagramma di progettazione tipico di un alimentatore ATX di fascia bassa (l'immagine potrebbe non essere chiara, quindi suggerisco di trascinarla per dare un'occhiata)

Potresti chiederti perché non è presente un circuito di rettifica della tensione nello schema di progettazione della Figura 5? In effetti, il circuito PWM si è già fatto carico del lavoro di raddrizzamento della tensione. La tensione in ingresso verrà nuovamente corretta prima di passare attraverso il tubo dell'interruttore e la tensione in ingresso nel trasformatore diventerà un'onda quadra. Pertanto, anche la forma d'onda dell'uscita del trasformatore è un'onda quadra e non una sinusoide. In questo momento, la forma d'onda è quadrata, quindi la tensione può essere facilmente convertita in tensione CC dal trasformatore.

Vale a dire, dopo che la tensione è stata ricalibrata dal trasformatore, la tensione di uscita è diventata tensione CC CC. Ecco perché l'alimentatore switching viene spesso chiamato convertitore DC-DC.Il circuito del circuito di controllo PWM è responsabile di tutte le funzioni di regolazione richieste. Se la tensione di uscita è errata, il circuito di controllo PWM modificherà il segnale di controllo del ciclo di lavoro per adattarsi al trasformatore e infine correggerà la tensione di uscita. Ciò accade spesso quando il consumo energetico del PC aumenta e la tensione di uscita tende a diminuire oppure quando il consumo energetico del PC diminuisce, la tensione di uscita tende ad aumentare.Quando si guarda la pagina successiva, è necessario conoscere le seguenti informazioni:

★ Tutti i circuiti e moduli prima del trasformatore sono chiamati "lato primario" e tutti i circuiti e moduli dopo il trasformatore sono chiamati "lato secondario";

★ L'alimentatore progettato con PFC attivo non è dotato di convertitore 110 V/ 220 V e di duplicatore di tensione;★ Per l'alimentatore senza circuito PFC, se 110 V/220 V è impostato su 110 V, prima che la corrente entri nel ponte raddrizzatore, l'alimentatore stesso utilizzerà il duplicatore di tensione per aumentare 110 V a circa 220 V;

★ Il tubo di commutazione sull'alimentatore del PC è costituito da una coppia di tubi MOSFET di potenza, naturalmente esistono altre combinazioni, che spiegheremo in dettaglio più avanti;

★ La forma d'onda richiesta del trasformatore è un'onda quadra, quindi la forma d'onda della tensione dopo aver attraversato il trasformatore è un'onda quadra, non un'onda sinusoidale;

★La corrente di controllo PWM è spesso un circuito integrato, solitamente isolato dal lato primario da un piccolo trasformatore, ma a volte può essere isolato dal lato primario da un chip di accoppiamento (un piccolo chip IC con LED e fototransistor);

★Il circuito di controllo PWM controlla la chiusura del tubo dell'interruttore dell'alimentatore in base al carico di uscita dell'alimentatore. Se la tensione di uscita è troppo alta o troppo bassa, il circuito di controllo PWM cambierà la forma d'onda della tensione per adattarsi al tubo di commutazione, in modo da raggiungere lo scopo di correggere la tensione di uscita positiva;

Nella pagina successiva studieremo ciascun modulo e circuito dell'alimentatore attraverso le immagini e ti diremo visivamente dove trovarli nell'alimentatore attraverso le immagini fisiche.


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Guarda l'immagine: rivela l'interno dell'alimentatoreQuando accendi un alimentatore per la prima volta (assicurati che il cavo di alimentazione non sia collegato alla rete elettrica, altrimenti sarà elettrificato), potresti rimanere confuso da quegli strani componenti all'interno, ma ci sono due cose che devi sapere : la ventola di alimentazione e il dissipatore di calore.Alimentatore switching internoMa dovrebbe essere facile per te capire quali componenti dell'alimentatore appartengono al lato primario e quali al lato secondario.

In generale, se si vedono uno (alimentatore con circuito PFC attivo) o due (alimentatore senza circuito PFC) condensatori di filtro di grandi dimensioni, quel lato è il lato primario.Generalmente tra i due dissipatori di calore dell'alimentatore sono disposti tre trasformatori. Ad esempio, come mostrato in Figura 7, il trasformatore principale è quello più grande; Quello di "dimensione" media è spesso responsabile dell'uscita di +5VSB, mentre quello più piccolo è generalmente utilizzato per il circuito di controllo PWM, che viene utilizzato principalmente per isolare il lato primario e quello secondario (motivo per cui l'etichetta "isolatore" è collegato ai trasformatori nelle Figure 3 e 4 sopra). Alcuni alimentatori non utilizzano trasformatori come "isolatori", ma utilizzano uno o più fotoaccoppiatori (che sembrano chip integrati nei circuiti integrati).

Vale a dire, l'alimentatore con questo schema di progettazione ha solo due trasformatori: il trasformatore principale e il trasformatore ausiliario.
Di solito ci sono due dissipatori di calore nell'alimentatore, uno appartiene al lato primario e l'altro appartiene al lato secondario. Se si tratta di un alimentatore PFC attivo, si trova sul dissipatore di calore del lato primario e si possono vedere il tubo di commutazione, il transistor PFC e il diodo. Questo non è assoluto, perché alcuni produttori potrebbero scegliere di installare i componenti PFC attivi su dissipatori di calore separati, nel qual caso ci saranno due dissipatori di calore sul lato primario.Sul dissipatore di calore del lato secondario troverai alcuni raddrizzatori.

Sembrano un po' dei triodi, ma in realtà sono tutti composti da due diodi di potenza.
Accanto al dissipatore di calore sul lato secondario vedrai anche molti condensatori e induttori che insieme formano un modulo filtro a bassa tensione: trovali e troverai il lato secondario.Il modo più semplice per distinguere il lato primario dal lato secondario è seguire la linea di alimentazione. In generale, la linea di uscita è spesso collegata al lato secondario, mentre la linea di ingresso è collegata al lato primario (la linea di ingresso collegata dalla rete). Come mostrato nella Figura 7.


Distinguere il lato primario da quello secondario.

Sopra, abbiamo presentato approssimativamente ciascun modulo all'interno di un alimentatore da una prospettiva macro. Perfezioniamolo e spostiamo l'argomento sui componenti di ciascun modulo di alimentazione...

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Analisi del circuito di filtro transitorio

Dopo essere stata collegata all'alimentatore switching del PC, l'energia commerciale entra prima nel circuito di filtraggio transitorio, comunemente indicato come circuito EMI. La figura seguente descrive lo schema elettrico del circuito di filtro transitorio "consigliato" di un alimentatore per PC.


Schema elettrico del circuito del filtro transitorio

Perché dovremmo sottolineare che è “consigliato”? Perché molti alimentatori sul mercato, soprattutto quelli di fascia bassa, spesso omettono alcuni componenti nella Figura 8. Quindi puoi giudicare la qualità del tuo alimentatore controllando se il circuito EMI si è ridotto.

Il componente principale del circuito EMI è MOV (Metal Oxide Varistor), o varistore (RV1 nella Figura 8), responsabile della soppressione del picco nei transitori della potenza commerciale. L'elemento MOV viene utilizzato anche nei soppressori di sovratensioni. Tuttavia, molti alimentatori di fascia bassa spesso eliminano importanti componenti MOV per risparmiare sui costi. Per gli alimentatori dotati di elementi MOV non è importante la presenza o meno di un soppressore di sovratensioni, poiché l'alimentatore ha già la funzione di sopprimere le sovratensioni.

L1 e L2 nella fig. 8 sono bobine di ferrite; C1 e C2 sono condensatori a disco, solitamente blu, e questi condensatori sono solitamente chiamati condensatori "Y"; C3 è un condensatore in poliestere metallizzato, solitamente con una capacità di 100nF, 470nF o 680nF, chiamato anche condensatore "X"; Alcuni alimentatori sono dotati di due condensatori X, collegati in parallelo alla rete, come mostrato nella Figura 8 RV1.

Il condensatore X può essere un qualsiasi condensatore collegato in parallelo alla rete; I condensatori a Y sono solitamente accoppiati a coppie, che devono essere collegate in serie tra fuoco e zero e il punto medio dei due condensatori deve essere messo a terra attraverso il telaio. Vale a dire che sono collegati in parallelo alla rete.

Il circuito di filtro transitorio non solo può filtrare la potenza commerciale, ma anche impedire che il rumore generato dal tubo di commutazione interferisca con altri dispositivi elettronici sulla stessa potenza commerciale.

Diamo un'occhiata ad alcuni esempi pratici. Come mostrato nella Figura 9, riesci a vedere alcune cose strane? Questo alimentatore non ha un circuito di filtro transitorio! Questo è un alimentatore "cottage" economico. Si prega di notare, guardare il segno sul circuito. Il circuito del filtro transitorio avrebbe dovuto essere lì, ma è stato immesso sul mercato dallo spietato JS.

Questo economico alimentatore "cottage" non ha un circuito di filtro transitorio.

Come mostrato nella Figura 10, si tratta di un alimentatore di fascia bassa con circuito di filtro transitorio, ma come possiamo vedere, il circuito di filtro transitorio di questo alimentatore omette l'importante varistore MOV e ha solo una bobina di ferrite; Tuttavia, questo alimentatore è dotato di un condensatore X aggiuntivo.


Circuito EMI dell'alimentatore di fascia bassa

I circuiti di filtro transitori sono suddivisi in EMI primari ed EMI secondari. L'EMI primaria di molti alimentatori è spesso posizionata su un PCB indipendente, vicino all'interfaccia di rete, mentre l'EMI secondaria è posizionata sul PCB principale dell'alimentatore, come mostrato nelle seguenti figure 11 e 12.La Classe I EMI è dotata di un condensatore X e di un induttore in ferrite.

Guarda l'EMI secondaria di questo alimentatore. Qui possiamo vedere il varistore MOV, anche se il suo posizionamento è un po' strano, dietro la seconda ferrite. Nel complesso va detto che il circuito EMI di questo alimentatore è molto completo.


EMI secondaria completa

Vale la pena ricordare che il varistore MOV dell'alimentatore sopra indicato è giallo, ma in realtà la maggior parte dei MOV sono blu scuro.

Inoltre, il circuito del filtro transitorio di questo alimentatore è dotato di un fusibile (mostrato come F1 nella Figura 8). Va notato che se si scopre che il fusibile nel tubo del fusibile è bruciato, è certo che uno o alcuni componenti all'interno dell'alimentatore sono difettosi. È inutile sostituire il fusibile in questo momento e probabilmente si brucerà nuovamente dopo l'accensione.

05

Circuito duplicatore di tensione e raddrizzamento primario



● Duplicatore di tensione e circuito di rettifica primario

Come accennato in precedenza, l'alimentatore switching comprende principalmente un alimentatore PFC attivo e un alimentatore PFC passivo. Quest'ultimo non ha circuito PFC ma è dotato di un duplicatore di tensione. Il duplicatore di tensione utilizza due enormi condensatori elettrolitici, vale a dire che se si vedono due grandi condensatori all'interno dell'alimentatore, si può sostanzialmente giudicare che questo è il duplicatore di tensione dell'alimentatore. Come accennato in precedenza, il duplicatore di tensione è adatto solo per aree con tensione di 127 V.


Un duplicatore di tensione composto da due enormi condensatori elettrolitici

Toglilo e dai un'occhiata

Su un lato del duplicatore di tensione è visibile il ponte raddrizzatore. Il ponte raddrizzatore può essere composto da quattro diodi o da un singolo componente, come mostrato nella Figura 15. Il ponte raddrizzatore degli alimentatori di fascia alta è solitamente posizionato su uno speciale dissipatore di calore.


ponte raddrizzatore

Nella parte primaria è solitamente presente un termistore NTC, che può modificare il valore della resistenza in base al cambiamento di temperatura. Il termistore NTC è l'abbreviazione di Negative Temperature Coefficient. La sua funzione è principalmente quella di riadattare l'alimentazione quando la temperatura è molto bassa o molto alta, il che è simile al condensatore a disco ceramico, solitamente olivastro.

06Circuito PFC attivo

● Circuito PFC attivoIndubbiamente questo tipo di circuito è riscontrabile solo negli alimentatori dotati di circuito PFC attivo.

La Figura 16 illustra un tipico circuito PFC:

Schema elettrico del PFC attivo

Il circuito PFC attivo utilizza solitamente due interruttori MOSFET di potenza. Questi tubi di commutazione vengono solitamente posizionati sul dissipatore di calore del lato primario. Per una facile comprensione, abbiamo contrassegnato ogni tubo di commutazione MOSFET con delle lettere: S sta per Source, D sta per Drain e G sta per Gate.

Il diodo PFC è un diodo di potenza che solitamente adotta una tecnologia di packaging simile a quella dei transistor di potenza. Hanno una lunghezza simile e sono anch'essi posizionati sul dissipatore di calore del lato primario, ma il diodo PFC ha solo due pin.

L'induttanza nel circuito PFC è la più grande induttanza nell'alimentatore; Il condensatore di filtro sul lato primario è il più grande condensatore elettrolitico sul lato primario dell'alimentatore PFC attivo. Il resistore di fig. 16 è un termistore NTC, che può modificare il valore della resistenza con il cambiamento della temperatura e ha la stessa funzione del termistore NTC dell'EMI secondaria.Il circuito di controllo PFC attivo è solitamente basato su un circuito integrato IC e talvolta questo circuito integrato è anche responsabile del controllo del circuito PWM (utilizzato per controllare la chiusura del tubo dell'interruttore). Questo tipo di circuito integrato viene solitamente chiamato "combo PFC/PWM".

Come al solito, guarda prima alcuni esempi. Nella Figura 17 possiamo vedere meglio i componenti dopo aver rimosso il dissipatore di calore sul lato primario. È il circuito EMI secondario del circuito di filtro transitorio a sinistra, che è stato introdotto in dettaglio sopra; Guarda il lato sinistro, sono tutti componenti del circuito PFC attivo.

Poiché abbiamo rimosso il dissipatore di calore, il transistor PFC e il diodo PFC non sono visibili nell'immagine. Inoltre, se presti un po' di attenzione, puoi vedere che è presente un condensatore X (elemento marrone nella parte inferiore del dissipatore di calore del ponte raddrizzatore) tra il ponte raddrizzatore e il circuito PFC attivo. Di solito, il termistore a oliva, che sembra un condensatore a disco ceramico, è ricoperto di gomma.


Componenti PFC attivi

La Fig.18 è un elemento sul dissipatore di calore del lato primario. Questo alimentatore è dotato di due interruttori MOSFET e di diodi di potenza del circuito PFC attivo:

Interruttore, diodo di potenza

Successivamente, ci concentreremo sul tubo dell'interruttore...

07
tubo dell'interruttore

● Cambiare tuboL'inverter di commutazione dell'alimentatore può avere molte modalità. Abbiamo riassunto le seguenti situazioni:


modo 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


Naturalmente analizziamo solo quanti componenti sono necessari in una determinata modalità. In effetti, gli ingegneri saranno vincolati da molti fattori nel valutare quale modalità adottare.

Al momento, le due modalità più popolari sono il design in avanti a due transistor e il design push-pull, che utilizzano entrambi due interruttori della luce. Abbiamo già introdotto questi tubi emettitori di luce disposti sul dissipatore di calore del lato primario nella pagina precedente, quindi non li ripeterò qui.

Ecco i disegni di progettazione di queste cinque modalità:


(Configurazione diretta a transistor singolo)


(Configurazione diretta a due transistor)


(Configurazione a mezzo ponte)


(Configurazione a ponte intero)


(Configurazione push-pull)


8,E un circuito di controllo PWM del trasformatore.

● Trasformatore e circuito di controllo PWM

Come accennato in precedenza, l'alimentatore del PC è generalmente dotato di tre trasformatori: il più grande è il trasformatore principale evidenziato nelle precedenti Figure 3, 4 e 19-23. Il suo lato primario è collegato al tubo dell'interruttore e il suo lato secondario è collegato al circuito raddrizzatore e al circuito del filtro, che può fornire un'uscita CC a bassa tensione (+12 V, +5 V, +3.3 V, -12 V, -5 V) di l'alimentazione.

Il trasformatore più piccolo ha un carico di uscita di +5VSB, che di solito diventa un trasformatore di standby, ed è sempre in "stato di standby" perché questa parte dell'uscita è sempre attiva, anche quando il PC è spento.Il terzo trasformatore è un isolatore che collega il circuito di controllo PWM con il tubo dell'interruttore. Non tutti gli alimentatori saranno dotati di questo trasformatore, perché alcuni alimentatori sono spesso dotati di circuiti integrati optoaccoppiatori con la stessa funzione.

trasformatore

Questo alimentatore utilizza un circuito integrato accoppiatore ottico anziché un trasformatore.

Il circuito di controllo PWM si basa su un circuito integrato. Generalmente, l'alimentatore senza PFC attivo adotterà il circuito integrato TL494 (il chip integrato DBL494 compatibile è adottato nella Figura 26 di seguito). Nell'alimentatore con circuito PFC attivo, talvolta viene utilizzato un chip utilizzato per sostituire il chip PWM e il circuito di controllo PFC. Il chip CM6800 è un buon esempio, che può integrare tutte le funzioni del chip PWM e del circuito di controllo PFC.


Circuito di controllo PWM

08Lato secondario (1)

● Lato secondario

Infine viene introdotto il lato secondario. Sul lato secondario, l'uscita del trasformatore principale verrà raddrizzata e filtrata, quindi verrà emessa la tensione richiesta dal PC. La rettifica di -5 V e -12 V può essere effettuata solo con diodi ordinari, perché non necessitano di elevata potenza e grande corrente.

Tuttavia, i compiti di raddrizzamento di tensioni positive come +3.3 V, +5 V e +12 V necessitano di un ponte raddrizzatore Schottky ad alta potenza. Questo Schottky ha tre pin, simili nell'aspetto ai diodi di potenza, ma hanno due diodi ad alta potenza integrati al loro interno. La possibilità di completare la rettifica del lato secondario dipende dalla struttura del circuito di potenza. In generale, possono esserci due tipi di strutture del circuito di raddrizzamento, come mostrato nella Figura 27:


Modalità di rettifica

La modalità A sarà maggiormente utilizzata negli alimentatori entry-level di fascia bassa. Questa modalità richiede tre pin dal trasformatore. La modalità B viene utilizzata principalmente negli alimentatori di fascia alta. Generalmente, questa modalità deve essere dotata solo di due trasformatori, ma l'induttanza della ferrite deve essere sufficientemente grande, quindi questa modalità costa di più, motivo principale per cui gli alimentatori di fascia bassa non adottano questa modalità.

Inoltre, per gli alimentatori di fascia alta, al fine di migliorare la capacità di corrente massima in uscita, questi alimentatori spesso raddoppiano la corrente massima in uscita del circuito raddrizzatore collegando due diodi in parallelo.

Che si tratti di un alimentatore di fascia alta o di fascia bassa, le sue uscite +12 V e +5 V sono dotate di circuiti raddrizzatori e circuiti filtro completi, quindi tutti gli alimentatori necessitano di almeno due set di circuiti raddrizzatori, come mostrato nella Figura 27 .

Sono disponibili tre opzioni tra cui scegliere per l'uscita da 3.3 V:

☆ Aggiungi un regolatore di tensione da 3.3 V nella parte di uscita da +5 V, adottato da molti alimentatori di fascia bassa;

☆ Aggiungere un circuito raddrizzatore completo e un circuito filtro come mostrato nella Figura 27 per l'uscita da 3.3 V, ma è necessario condividere un trasformatore con il circuito raddrizzatore da 5 V. Questo è uno schema di progettazione comune degli alimentatori di fascia alta.

☆ Adotta un circuito raddrizzatore e un circuito filtro da 3.3 V completo e indipendente. Questo tipo di schema è molto raro e può apparire solo in alcune fonti di alimentazione di alto livello con livelli febbrili, come il Galaxy 1000W di Annette.

Poiché l'uscita a 3.3 V è solitamente un circuito raddrizzatore a 5 V completamente condiviso (comune negli alimentatori di fascia bassa) o parzialmente condiviso (comune negli alimentatori di fascia alta), si dice che l'uscita a 3.3 V è spesso limitata dall'uscita a 5 V. Ecco perché molti alimentatori dovrebbero essere denominati "uscita combinata 3.3 V e 5 V" sulla targhetta.La Figura 28 di seguito mostra il lato secondario di un alimentatore di fascia bassa. Qui possiamo vedere il circuito integrato responsabile della generazione dei segnali PG. Generalmente, il circuito integrato LM339 viene utilizzato per l'alimentazione di fascia bassa.

lato secondario

Inoltre, possiamo vedere anche alcuni condensatori elettrolitici (la dimensione di questi condensatori è molto più piccola di quella del duplicatore di tensione o del circuito PFC attivo) e degli induttori, che sono principalmente responsabili della funzione di filtraggio.

Per osservare più chiaramente questo alimentatore, abbiamo rimosso tutti i cavi volanti e le bobine di filtro dall'alimentatore, come mostrato nella Figura 29. Qui possiamo vedere alcuni piccoli diodi, che vengono utilizzati principalmente per la rettifica di -12 V e -5 V, e la corrente che li attraversa è molto piccola (questo alimentatore necessita solo di 0.5 A). La corrente di uscita di altre tensioni deve essere almeno di 1 A, il che richiede che il diodo di potenza sia responsabile della rettifica.


Diodi raddrizzatori per circuiti a tensione negativa --12 V e --5 V

10. Lato secondario (II)

● Lato secondario
(2)
La figura seguente mostra i componenti sul dissipatore di calore del lato secondario dell'alimentatore di fascia bassa:

Componenti sul dissipatore di calore secondarioDa sinistra a destra:

☆ Chip IC del regolatore di tensione: sebbene abbia tre pin e sembri molto simile a un triodo, è un chip IC. Questo alimentatore utilizza il regolatore di tensione 7805 (regolatore di tensione 5V), responsabile della stabilizzazione della tensione di +5VSB. Come accennato in precedenza, il +5VSB adotta un circuito di uscita indipendente, poiché deve comunque fornire un'uscita di +5 V al +5VSB anche quando il PC è spento. Ecco perché l'uscita +5VSB viene comunemente chiamata anche "uscita standby". L'805IC può fornire un'uscita di corrente massima di 1 A.

☆ Transistor MOSFET di potenza, responsabile principalmente dell'uscita a 3.3 V. Il modello MOSFET di questo alimentatore è PHP45N03LT, che può consentire il passaggio di una corrente massima di 45 A. Come accennato nella pagina precedente, solo l'alimentatore di fascia bassa adotterà il regolatore da 3.3 V condiviso con 5 V.

☆ Raddrizzatore Schottky di potenza, formato dall'integrazione di due diodi. Il modello Schottky di questo alimentatore è STPR1620CT e ogni diodo di questo alimentatore può consentire una corrente massima di 8 A (16 A in totale). Questo tipo di raddrizzatore Schottky di potenza viene solitamente utilizzato per l'uscita a 12 V.

☆ Un altro raddrizzatore Schottky di potenza. Il modello di questo alimentatore è E83-004 e la corrente massima consentita è 60 A. Questo raddrizzatore di potenza viene spesso utilizzato per le uscite +5 V e +3.3 V. Poiché le uscite +5 V e +3.3 V utilizzano lo stesso raddrizzatore, la loro somma non può superare il limite di corrente del raddrizzatore. Questo è ciò che spesso chiamiamo il concetto di risultato congiunto. In altre parole, l'uscita a 3.3 V proviene dall'uscita a 5 V. A differenza delle altre uscite, il trasformatore non ha un'uscita da 3.3 V. Questo design viene spesso utilizzato per l'alimentazione di fascia bassa. Generalmente, negli alimentatori di fascia alta vengono utilizzate uscite indipendenti da +3.3 V e +5 V.

Diamo un'occhiata ai componenti principali del lato secondario dell'alimentatore di fascia alta:

Componenti del lato secondario dell'alimentatore di fascia alta

Componenti del lato secondario dell'alimentatore di fascia alta


Qui possiamo vedere:

Due raddrizzatori Schottky paralleli per uscita 12V. Gli alimentatori di fascia bassa spesso hanno un solo raddrizzatore di questo tipo. Questo design raddoppia naturalmente la corrente massima erogata dal raddrizzatore. Questo alimentatore utilizza due raddrizzatori Schottky STPS6045CW, ciascuno dei quali può gestire una corrente massima di 60 A.

☆ Un raddrizzatore Schottky responsabile dell'uscita 5V. Questo alimentatore adotta il raddrizzatore STPS60L30CW, che può consentire il passaggio di una corrente massima di 60 A.

☆ Un raddrizzatore Schottky responsabile dell'uscita a 3.3 V, che è la principale differenza tra l'alimentatore di fascia alta e l'alimentatore di fascia bassa (l'alimentatore di fascia bassa spesso non ha un'uscita separata da 3.3 V). Questo alimentatore adotta STPS30L30CT Schottky, che può consentire il passaggio di una corrente massima di 30 A.

☆ Un regolatore di tensione di un circuito di protezione dell'alimentazione. Questo è anche un simbolo di alimentazione di fascia alta.

Il punto principale è che la corrente massima menzionata sopra è relativa solo a un singolo componente. La massima corrente erogata da un alimentatore dipende in realtà dalla qualità di molti componenti ad esso collegati, come l'induttanza della bobina, il trasformatore, lo spessore del filo, la larghezza del PCB e così via. Possiamo ottenere la potenza massima teorica dell'alimentatore moltiplicando la corrente massima del raddrizzatore e la tensione di uscita. Ad esempio, la potenza massima in uscita a 12 V dell'alimentatore nell'ultima figura dovrebbe essere 16 A*12 V = 192 W.



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