Wiadomości
Wiadomości
Super szczegółowa analiza wiedzy na temat zasilaczy impulsowych, super zorganizowana!
2022-03-17 1107


01
Ile wiesz o zasilaczach komputerowych

Wszystkie zasilacze używane w komputerach osobistych opierają się na technologii zwanej „trybem przełączania”, dlatego często nazywamy je zasilaczami do komputerów osobistych – zasilaczami impulsowymi (SMPS) i mają one również przydomek – przetwornica DC-DC. W artykule wyjaśniony zostanie tryb pracy i zasada działania zasilacza impulsowego, wprowadzenie wewnętrznych elementów zasilacza impulsowego oraz funkcje tych elementów.

● Ile wiesz o zasilaczach liniowych?

Obecnie istnieją dwa rodzaje zasilaczy: zasilacz liniowy i zasilacz impulsowy. Zasada działania zasilacza liniowego polega na tym, że najpierw przekształca się energię komercyjną 127 V lub 220 V na energię niskiego napięcia, np. 12 V, za pośrednictwem transformatora, a przetworzone niskie napięcie jest nadal prądem przemiennym prądu przemiennego;
Następnie jest prostowany i prostowany za pomocą szeregu diod, a prąd przemienny niskiego napięcia jest zamieniany na napięcie tętniące (oznaczone „3” na rysunkach 1 i 2);Następnym krokiem jest przefiltrowanie pulsującego napięcia przez kondensator, a następnie konwersja przefiltrowanego prądu przemiennego niskiego napięcia na prąd stały prądu stałego (z „4” na rysunkach 1 i 2); W tym momencie uzyskany prąd stały niskiego napięcia nie jest jeszcze wystarczająco czysty i będą występować pewne wahania (tego rodzaju wahania napięcia nazywamy często tętnieniami), dlatego konieczna jest korekcja za pomocą diody Zenera lub układu prostownika napięcia. Wreszcie możemy uzyskać czyste napięcie wyjściowe prądu stałego o niskim napięciu (z „5” na rysunkach 1 i 2).


Rysunek 1: Schemat standardowego zasilacza liniowego

Rysunek 2: Przebieg liniowego zasilania


Chociaż zasilacz liniowy doskonale nadaje się do zasilania urządzeń o małej mocy, takich jak telefony bezprzewodowe, PlayStation/Wii/Xbox i inne konsole do gier, w przypadku urządzeń o dużej mocy zasilacz liniowy będzie niewystarczający.

W przypadku zasilania liniowego wielkość jego pojemności wewnętrznej i transformatora jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości sieci prądu przemiennego: to znaczy, jeśli częstotliwość sieci wejściowej jest niższa, do zasilania liniowego potrzebna jest większa pojemność i transformator, oraz nawzajem. Obecnie zawsze używana jest sieć prądu przemiennego o częstotliwości 60 Hz (w niektórych krajach 50 Hz), co jest stosunkowo niską częstotliwością, dlatego rozmiar jej transformatora i kondensatora jest często stosunkowo duży. Ponadto im większy udar sieci AC, tym większy transformator zasilacza liniowego.

Dlatego też w przypadku komputerów osobistych wyprodukowanie zasilacza liniowego będzie szalonym posunięciem, ponieważ jego objętość będzie bardzo duża, a waga będzie bardzo duża. Dlatego użytkownicy komputerów osobistych nie nadają się do współdzielenia liniowego źródła zasilania.

● Jak dużo wiesz o przełączaniu zasilania?

Zasilacz impulsowy może dobrze rozwiązać ten problem poprzez tryb przełączania wysokiej częstotliwości. W przypadku zasilaczy impulsowych o wysokiej częstotliwości napięcie wejściowe prądu przemiennego można zwiększyć przed wejściem do transformatora (zwykle o 50–60 kHz przed wzmocnieniem).Wraz ze wzrostem napięcia wejściowego rozmiary elementów takich jak transformatory i kondensatory nie muszą być tak duże jak w przypadku zasilacza liniowego.

Ten zasilacz impulsowy o wysokiej częstotliwości jest dokładnie tym, czego potrzebuje nasz osobisty komputer PC i sprzęt taki jak magnetowid.Należy zauważyć, że to, co często nazywamy „zasilaniem impulsowym”, jest w rzeczywistości skrótem od „zasilacza impulsowego wysokiej częstotliwości”, który nie ma nic wspólnego z wyłączaniem i włączaniem samego zasilacza.W rzeczywistości zasilanie komputera użytkownika końcowego przyjmuje bardziej zoptymalizowany schemat: układ zamkniętej pętli - obwód odpowiedzialny za sterowanie lampą przełączającą, uzyskiwanie sygnału zwrotnego z wyjścia zasilacza, a następnie zwiększanie lub zmniejszanie częstotliwości napięcie w pewnym okresie zgodnie z poborem mocy komputera, aby dostosować się do transformatora zasilacza (ta metoda nazywa się PWM, modulacja szerokości impulsu, modulacja szerokości impulsu).Dlatego też zasilacz impulsowy może być samoregulowany w zależności od poboru mocy podłączonego sprzętu pobierającego energię, dzięki czemu transformator i inne komponenty mogą pobierać mniej energii i zmniejszać wartość opałową.

Z drugiej strony koncepcja projektowa zasilacza liniowego zakłada, że moc jest najważniejsza, nawet jeśli obwód obciążenia nie wymaga dużego prądu. Konsekwencją tego jest to, że wszystkie podzespoły pracują przy pełnym obciążeniu, nawet jeśli nie jest to konieczne, co powoduje znacznie wyższe wydzielanie ciepła.


02
Spójrz na rysunek: zilustruj zasilacz impulsowy.

Poniższe rysunki 3 i 4 opisują mechanizm sprzężenia zwrotnego PWM zasilacza impulsowego. Rys. 3 przedstawia niedrogi zasilacz bez układu PFC (korekcji współczynnika mocy), a rys. 4. XNUMX przedstawia zasilacz średniej i wysokiej klasy z konstrukcją aktywnego PFC.


Rysunek 4: Zasilacz z obwodem PFC

Porównując rysunek 3 z rysunkiem 4, możemy zobaczyć różnicę między nimi: jeden ma aktywny obwód PFC, a drugi nie. Ten pierwszy nie posiada przetwornicy 110/220 V ani układu podwajającego napięcie. Poniżej skupimy się na wyjaśnieniu aktywnego zasilacza PFC.Aby czytelnicy mogli lepiej zrozumieć zasadę działania zasilacza, powyższy schemat jest bardzo prosty, nieuwzględniający innych dodatkowych obwodów, takich jak zabezpieczenie zwarciowe, obwód rezerwowy i generator sygnału PG. Oczywiście, jeśli chcesz poznać bardziej szczegółowy schemat, zobacz rysunek 5. Nie ma znaczenia, czy tego nie rozumiesz, ponieważ ten obraz jest pierwotnie przeznaczony dla profesjonalnych projektantów zasilania.

Rysunek 5: Typowy schemat konstrukcyjny zasilacza ATX z niższej półki (obraz może nie być wyraźny, dlatego sugeruję przeciągnięcie go w celu sprawdzenia)

Można zapytać, dlaczego na schemacie projektowym przedstawionym na rysunku 5 nie ma obwodu prostowania napięcia? W rzeczywistości obwód PWM wziął już na siebie pracę prostowania napięcia. Napięcie wejściowe zostanie ponownie skorygowane przed przejściem przez rurkę przełączającą, a napięcie wchodzące do transformatora stanie się falą prostokątną. Dlatego kształt fali wyjściowej transformatora jest również falą prostokątną, a nie falą sinusoidalną. W tym momencie kształt fali jest kwadratowy, więc napięcie można łatwo przekształcić w napięcie stałe za pomocą transformatora.

Oznacza to, że po ponownej kalibracji napięcia przez transformator napięcie wyjściowe stało się napięciem DC DC. Dlatego zasilacz impulsowy nazywany jest często przetwornicą DC-DC.Pętla obwodu sterującego PWM odpowiada za wszystkie wymagane funkcje regulacyjne. Jeśli napięcie wyjściowe jest nieprawidłowe, obwód sterujący PWM zmieni sygnał sterujący cyklu pracy, aby dostosować się do transformatora i ostatecznie skorygować napięcie wyjściowe. Dzieje się tak często, gdy wzrasta pobór mocy komputera, a napięcie wyjściowe ma tendencję do zmniejszania się, lub gdy pobór mocy komputera spada, napięcie wyjściowe ma tendencję do wzrostu.Przeglądając następną stronę, musimy znać następujące informacje:

★ Wszystkie obwody i moduły przed transformatorem nazywane są „stroną pierwotną”, a wszystkie obwody i moduły za transformatorem nazywane są „stroną wtórną”;

★ Zasilacz zaprojektowany z aktywnym PFC nie posiada przetwornicy 110 V/220 V i podwajacza napięcia;★ W przypadku zasilacza bez obwodu PFC, jeśli 110 V/220 V zostanie ustawione na 110 V, zanim prąd wpłynie do mostka prostowniczego, zasilacz sam wykorzysta podwajacz napięcia do podniesienia 110 V do około 220 V;

★ Lampa przełączająca w zasilaczu komputera składa się z pary lamp mocy MOSFET, oczywiście istnieją inne kombinacje, które wyjaśnimy szczegółowo później;

★ Wymagany przebieg transformatora to fala prostokątna, więc przebieg napięcia po przejściu przez transformator jest falą prostokątną, a nie falą sinusoidalną;

★Prąd sterujący PWM jest często układem scalonym, zwykle odizolowanym od strony pierwotnej małym transformatorem, ale czasami może być odizolowany od strony pierwotnej za pomocą układu sprzęgającego (mały układ scalony z diodą LED i fototranzystorem);

★ Obwód sterujący PWM steruje zamknięciem rurki przełączającej zasilacza w zależności od obciążenia wyjściowego zasilacza. Jeśli napięcie wyjściowe jest zbyt wysokie lub zbyt niskie, obwód sterujący PWM zmieni kształt fali napięcia, aby dostosować się do lampy przełączającej, aby osiągnąć cel polegający na korekcie dodatniego napięcia wyjściowego;

Na następnej stronie przeanalizujemy każdy moduł i obwód zasilacza za pomocą zdjęć i wizualnie pokażemy, gdzie je znaleźć w zasilaczu za pomocą fizycznych zdjęć.


03
Spójrz na zdjęcie: odsłaniając wnętrze zasilaczaWłączając zasilacz po raz pierwszy (upewnij się, że przewód zasilający nie jest podłączony do sieci, bo będzie pod napięciem) możesz być zdezorientowany tymi dziwnymi elementami w środku, ale są dwie rzeczy, które musisz wiedzieć : wentylator mocy i radiator.Wewnątrz zasilacz impulsowyJednak określenie, które komponenty zasilacza należą do strony pierwotnej, a które do strony wtórnej, powinno być łatwe.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli widzisz jeden (zasilacz z aktywnym obwodem PFC) lub dwa (zasilacz bez obwodu PFC) duże kondensatory filtrujące, to ta strona jest stroną pierwotną.Ogólnie rzecz biorąc, pomiędzy dwoma radiatorami zasilacza umieszczone są trzy transformatory. Na przykład, jak pokazano na rysunku 7, transformator główny jest największy; Średni „rozmiar” jest często odpowiedzialny za wyjście +5VSB, podczas gdy najmniejszy jest zwykle używany w obwodzie sterującym PWM, który służy głównie do izolowania strony pierwotnej i strony wtórnej (dlatego etykieta „izolator” jest przymocowany do transformatorów na rysunkach 3 i 4 powyżej). Niektóre zasilacze nie wykorzystują transformatorów jako „izolatorów”, ale wykorzystują jeden lub więcej transoptorów (które wyglądają jak zintegrowane układy scalone).

Oznacza to, że zasilacz według tego schematu konstrukcyjnego ma tylko dwa transformatory – transformator główny i transformator pomocniczy.
W zasilaczu znajdują się zwykle dwa radiatory, jeden należy do strony pierwotnej, a drugi do strony wtórnej. Jeśli jest to zasilacz z aktywnym układem PFC, znajduje się on na radiatorze strony pierwotnej. Widać lampę przełączającą, tranzystor PFC i diodę. Nie jest to absolutne, ponieważ niektórzy producenci mogą zdecydować się na instalację aktywnych komponentów PFC na oddzielnych radiatorach, w takim przypadku po stronie pierwotnej będą znajdować się dwa radiatory.Na radiatorze strony wtórnej znajdziesz prostowniki.

Wyglądają trochę jak triody, ale w rzeczywistości składają się z dwóch diod mocy.
Obok radiatora po stronie wtórnej zobaczysz także wiele kondensatorów i cewek indukcyjnych, które razem tworzą moduł filtra niskiego napięcia - znajdź je, a znajdziesz stronę wtórną.Prostszym sposobem odróżnienia strony pierwotnej od strony wtórnej jest podążanie za linią zasilającą. Ogólnie rzecz biorąc, linia wyjściowa jest często podłączana do strony wtórnej, natomiast linia wejściowa jest podłączana do strony pierwotnej (linia wejściowa podłączana z sieci). Jak pokazano na rysunku 7.


Odróżnij stronę pierwotną od strony wtórnej.

Powyżej z grubsza przedstawiliśmy każdy moduł wewnątrz zasilacza z perspektywy makro. Dopracujmy to i skierujmy temat na podzespoły każdego modułu zasilacza...

04
Analiza obwodu filtra stanów przejściowych

Po podłączeniu do zasilacza impulsowego komputera PC, zasilanie komercyjne najpierw trafia do obwodu filtrowania stanów przejściowych, który jest powszechnie nazywany obwodem EMI. Poniższy rysunek opisuje schemat obwodu „zalecanego” obwodu filtra stanów przejściowych zasilacza komputera PC.


Schemat obwodu obwodu filtra stanów przejściowych

Dlaczego warto podkreślać, że jest to „zalecane”? Ponieważ wiele zasilaczy dostępnych na rynku, zwłaszcza zasilacze z niższej półki, często pomija niektóre elementy pokazane na rysunku 8. Możesz więc ocenić jakość swojego zasilania, sprawdzając, czy obwód EMI się nie skurczył.

Głównym elementem obwodu EMI jest MOV (warystor tlenku metalu) lub warystor (RV1 na rysunku 8), który jest odpowiedzialny za tłumienie szczytów w stanach przejściowych mocy komercyjnej. Element MOV jest również stosowany w tłumikach przepięć. Jednak wiele zasilaczy z niższej półki często odcina ważne komponenty MOV, aby zaoszczędzić koszty. W przypadku zasilacza wyposażonego w elementy MOV nie ma znaczenia, czy posiada zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, czy nie, ponieważ zasilacz ma już funkcję tłumienia przepięć.

L1 i L2 na ryc. 8 to cewki ferrytowe; C1 i C2 to kondensatory dyskowe, zwykle niebieskie, i te kondensatory są zwykle nazywane kondensatorami „Y”; C3 to metalizowany kondensator poliestrowy, zwykle o pojemności 100nF, 470nF lub 680nF, zwany także kondensatorem „X”; Niektóre zasilacze są wyposażone w dwa kondensatory X, które są połączone równolegle z siecią, jak pokazano na rysunku 8 RV1.

Kondensatorem X może być dowolny kondensator podłączony równolegle do sieci; Kondensatory Y są zwykle łączone parami, które należy połączyć szeregowo pomiędzy ogniem a zerem, a punkt środkowy dwóch kondensatorów powinien być uziemiony przez obudowę. Oznacza to, że są one podłączone równolegle do sieci.

Obwód filtra stanów przejściowych może nie tylko filtrować moc komercyjną, ale także zapobiegać zakłócaniu szumu generowanego przez lampę przełączającą z innymi urządzeniami elektronicznymi korzystającymi z tej samej mocy komercyjnej.

Rzućmy okiem na kilka praktycznych przykładów. Jak pokazano na rysunku 9, czy widzisz jakieś dziwne rzeczy? Ten zasilacz nie ma obwodu filtra stanów przejściowych! To tani zasilacz „domkowy”. Uwaga: spójrz na oznaczenie na płytce drukowanej. Obwód filtra stanów przejściowych powinien tam być, ale został wprowadzony na rynek przez bezdusznego JS.

Ten tani zasilacz typu „domek” nie posiada obwodu filtra stanów przejściowych.

Jak pokazano na rysunku 10, jest to zasilacz niskiej klasy z obwodem filtra stanów przejściowych, ale jak widzimy, obwód filtra stanów przejściowych tego zasilacza pomija ważny warystor MOV i ma jedynie cewkę ferrytową; Zasilacz ten jest jednak wyposażony w dodatkowy kondensator X.


Obwód EMI zasilacza low-end

Obwody filtrów stanów przejściowych dzielą się na pierwotne EMI i wtórne EMI. Podstawowy sygnał EMI wielu zasilaczy jest często umieszczany na niezależnej płytce drukowanej, blisko interfejsu sieciowego, podczas gdy wtórny sygnał EMI jest umieszczany na głównej płytce PCB zasilacza, jak pokazano na poniższych rysunkach 11 i 12.Klasa I EMI jest wyposażona w kondensator X i cewkę ferrytową.

Spójrz na wtórne EMI tego zasilacza. Tutaj widzimy warystor MOV, choć jego umiejscowienie jest nieco dziwne, za drugim ferrytem. Ogólnie trzeba powiedzieć, że obwód EMI tego zasilacza jest bardzo kompletny.


Kompletne wtórne EMI

Warto wspomnieć, że warystor MOV powyższego zasilacza jest żółty, choć tak naprawdę większość MOV ma kolor ciemnoniebieski.

Ponadto obwód filtra stanów przejściowych tego zasilacza jest wyposażony w bezpiecznik (pokazany jako F1 na rysunku 8). Należy pamiętać, że jeśli stwierdzisz, że bezpiecznik w rurce bezpiecznikowej uległ przepaleniu, to z pewnością jeden lub kilka elementów wewnątrz zasilacza jest uszkodzone. Wymiana bezpiecznika w tym momencie nie ma sensu, a po włączeniu prawdopodobnie ponownie się przepali.

05

Podwajacz napięcia i pierwotny obwód prostowniczy



● Podwajacz napięcia i pierwotny obwód prostowniczy

Jak wspomniano powyżej, zasilacz impulsowy obejmuje głównie aktywny zasilacz PFC i pasywny zasilacz PFC. Ten ostatni nie ma układu PFC, ale jest wyposażony w podwajacz napięcia. Podwajacz napięcia wykorzystuje dwa ogromne kondensatory elektrolityczne, co oznacza, że jeśli zobaczysz dwa duże kondensatory wewnątrz zasilacza, można w zasadzie ocenić, że jest to podwajacz napięcia zasilacza. Jak wspomnieliśmy wcześniej, podwajacz napięcia nadaje się tylko do obszarów o napięciu 127 V.


Podwajacz napięcia składający się z dwóch ogromnych kondensatorów elektrolitycznych

Zdejmij go i spójrz

Mostek prostowniczy widać po jednej stronie podwajacza napięcia. Mostek prostowniczy może składać się z czterech diod lub z jednego elementu, jak pokazano na rysunku 15. Mostek prostowniczy wysokiej klasy zasilaczy jest zwykle umieszczany na specjalnym radiatorze.


mostek prostowniczy

W części pierwotnej zwykle znajduje się termistor NTC, który może zmieniać wartość rezystancji w zależności od zmiany temperatury. Termistor NTC to skrót od ujemnego współczynnika temperaturowego. Jego funkcją jest głównie ponowne dopasowanie zasilania, gdy temperatura jest bardzo niska lub bardzo wysoka, co przypomina kondensator ceramiczny dyskowy, zwykle oliwkowy.

06Aktywny obwód PFC

● Aktywny obwód PFCNiewątpliwie taki układ można spotkać jedynie w zasilaczu wyposażonym w aktywny układ PFC.

Rysunek 16 ilustruje typowy obwód PFC:

Schemat obwodu aktywnego PFC

Aktywny układ PFC zwykle wykorzystuje dwa przełączniki MOSFET. Te rurki przełączające są zwykle umieszczane na radiatorze strony pierwotnej. Dla łatwiejszego zrozumienia oznaczyliśmy każdą lampę MOSFET literami: S oznacza źródło, D oznacza dren, a G oznacza bramkę.

Dioda PFC to dioda mocy, która zazwyczaj wykorzystuje technologię obudowy podobną do tranzystora mocy. Mają podobną długość i również są umieszczone na radiatorze po stronie pierwotnej, ale dioda PFC ma tylko dwa piny.

Indukcyjność w obwodzie PFC jest największą indukcyjnością w zasilaniu; Kondensator filtrujący po stronie pierwotnej jest największym kondensatorem elektrolitycznym po stronie pierwotnej aktywnego zasilacza PFC. Rezystor na rys. 16 to termistor NTC, który może zmieniać wartość rezystancji wraz ze zmianą temperatury i ma tę samą funkcję co termistor NTC wtórnego EMI.Aktywny obwód sterujący PFC opiera się zwykle na układzie scalonym IC, a czasami ten układ scalony odpowiada również za sterowanie układem PWM (służy do sterowania zamknięciem lampki przełącznika). Ten rodzaj układu scalonego jest zwykle nazywany „kombinacją PFC/PWM”.

Jak zwykle, najpierw spójrz na kilka przykładów. Na rysunku 17 widać lepiej komponenty po usunięciu radiatora po stronie pierwotnej. Jest to wtórny obwód EMI obwodu filtra stanów przejściowych po lewej stronie, który został szczegółowo przedstawiony powyżej; Spójrz na lewą stronę, wszystkie są elementami aktywnego obwodu PFC.

Ponieważ usunęliśmy radiator, tranzystor PFC i dioda PFC nie są widoczne na zdjęciu. Dodatkowo, jeśli poświęcisz trochę uwagi, zobaczysz, że pomiędzy mostkiem prostowniczym a aktywnym obwodem PFC znajduje się kondensator X (brązowy element na dole radiatora mostka prostowniczego). Zwykle termistor oliwkowy, który wygląda jak ceramiczny kondensator dyskowy, jest pokryty gumą.


Aktywne składniki PFC

Rys.18 przedstawia element radiatora po stronie pierwotnej. Zasilacz wyposażony jest w dwa przełączniki MOSFET i diody mocy aktywnego układu PFC:

Przełącznik, dioda zasilania

Następnie skupimy się na lampie przełącznika…

07
rurka przełączająca

● Przełącz rurkęFalownik przełączający zasilacza może mieć wiele trybów. Podsumowaliśmy następujące sytuacje:


Tryb 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


Oczywiście analizujemy tylko, ile komponentów potrzeba w danym trybie. W rzeczywistości inżynierowie będą ograniczeni wieloma czynnikami przy podejmowaniu decyzji, który tryb wybrać.

Obecnie dwa najpopularniejsze tryby to konstrukcja z dwoma tranzystorami do przodu i konstrukcja przeciwsobna, w obu przypadkach wykorzystuje się dwa włączniki światła. Lampy emitujące światło, które są umieszczone na radiatorze po stronie pierwotnej, przedstawiliśmy już na poprzedniej stronie, więc nie będę ich tutaj powtarzać.

Oto rysunki projektowe tych pięciu trybów:


(Konfiguracja do przodu z jednym tranzystorem)


(Konfiguracja z dwoma tranzystorami do przodu)


(Konfiguracja półmostkowa)


(Pełna konfiguracja mostka)


(Konfiguracja push-pull)


8,Oraz obwód sterujący PWM transformatora.

● Transformator i obwód sterujący PWM

Jak wspomnieliśmy wcześniej, zasilacz komputera PC zazwyczaj wyposażony jest w trzy transformatory: największy to transformator główny, oznaczony na poprzednich rysunkach 3, 4 i 19-23. Jego strona pierwotna jest połączona z rurką przełączającą, a strona wtórna jest połączona z obwodem prostownika i obwodem filtra, który może zapewnić wyjście prądu stałego o niskim napięciu (+12 V, +5 V, +3.3 V, -12 V, -5 V) Zasilanie.

Najmniejszy transformator ma obciążenie wyjściowe +5VSB, które zwykle staje się transformatorem rezerwowym i zawsze znajduje się w „stanie gotowości”, ponieważ ta część wyjścia jest zawsze włączona, nawet gdy zasilanie komputera jest wyłączone.Trzeci transformator jest izolatorem, który łączy obwód sterujący PWM z rurką przełączającą. Nie wszystkie zasilacze będą wyposażone w ten transformator, gdyż niektóre zasilacze często wyposażane są w układy scalone z transoptorem pełniące tę samą funkcję.

transformator

W tym zasilaczu zamiast transformatora zastosowano układ scalony z transoptorem.

Obwód sterujący PWM oparty jest na układzie scalonym. Ogólnie rzecz biorąc, zasilacz bez aktywnego PFC będzie wyposażony w układ scalony TL494 (zgodny układ scalony DBL494 przedstawiono na rysunku 26 poniżej). W zasilaczu z aktywnym układem PFC czasami stosuje się chip zastępujący układ PWM i obwód sterujący PFC. Dobrym przykładem jest układ CM6800, który może integrować wszystkie funkcje układu PWM i obwodu sterującego PFC.


Obwód sterujący PWM

08Strona wtórna (1)

● Strona wtórna

Na koniec wprowadzono stronę wtórną. Po stronie wtórnej wyjście głównego transformatora zostanie wyprostowane i przefiltrowane, a następnie na wyjściu pojawi się napięcie wymagane przez komputer. Prostowanie napięć -5 V i -12 V można wykonać wyłącznie przy użyciu zwykłych diod, ponieważ nie wymagają one dużej mocy i dużego prądu.

Jednak zadania prostowania napięć dodatnich, takich jak +3.3 V, +5 V i +12 V, wymagają mostka prostowniczego Schottky'ego dużej mocy. Diody Schottky'ego mają trzy wyprowadzenia, które wyglądem przypominają diody mocy, ale wewnątrz nich znajdują się dwie diody dużej mocy. To, czy można przeprowadzić prostowanie strony wtórnej, zależy od struktury obwodu mocy. Ogólnie rzecz biorąc, mogą istnieć dwa rodzaje struktur obwodów prostowniczych, jak pokazano na rysunku 27:


Tryb sprostowania

Tryb A będzie częściej używany w zasilaczach klasy podstawowej z niższej półki. Ten tryb wymaga trzech pinów z transformatora. Tryb B jest najczęściej używany w zasilaczach wysokiej klasy. Ogólnie rzecz biorąc, ten tryb musi być wyposażony tylko w dwa transformatory, ale indukcyjność ferrytu musi być wystarczająco duża, więc ten tryb jest droższy, co jest głównym powodem, dla którego zasilacze z niższej półki nie obsługują tego trybu.

Ponadto w celu zwiększenia maksymalnej wydajności prądowej zasilaczy wysokiej klasy często podwaja się maksymalny prąd wyjściowy układu prostownika, łącząc równolegle dwie diody.

Niezależnie od tego, czy jest to zasilacz wysokiej, czy niskiej półki, jego wyjścia +12 V i +5 V są wyposażone w kompletne obwody prostownicze i obwody filtrów, więc wszystkie zasilacze wymagają co najmniej dwóch zestawów obwodów prostowniczych, jak pokazano na rysunku 27 .

Do wyboru są trzy opcje wyjścia 3.3 V:

☆ Dodaj regulator napięcia 3.3 V w części wyjściowej +5 V, który jest stosowany w wielu zasilaczach z niższej półki;

☆ Dodaj kompletny obwód prostownika i obwód filtra, jak pokazano na rysunku 27 dla wyjścia 3.3 V, ale musi on mieć wspólny transformator z obwodem prostownika 5 V. Jest to powszechny schemat projektowania wysokiej klasy zasilaczy.

☆ Zastosuj kompletny i niezależny obwód prostownika 3.3 V i obwód filtra. Tego rodzaju schemat jest bardzo rzadki i może pojawić się tylko w kilku najwyższej klasy źródłach prądu o wysokim poziomie gorączki, takich jak Galaxy 1000W firmy Annette.

Ponieważ wyjście 3.3 V jest zwykle w pełni współdzielonym obwodem prostownika 5 V (powszechnym w zasilaczach z niższej półki) lub częściowo współdzielonym (wspólnym w zasilaczach z najwyższej półki), mówi się, że wyjście 3.3 V jest często ograniczone przez napięcie wyjściowe 5 V. Dlatego też wiele zasilaczy powinno być oznaczonych na tabliczce znamionowej „łącznym napięciem wyjściowym 3.3 V i 5 V”.Rysunek 28 poniżej przedstawia stronę wtórną zasilacza z niższej półki. Widzimy tu układ scalony odpowiedzialny za generowanie sygnałów PG. Ogólnie rzecz biorąc, układ scalony LM339 jest używany do zasilania z niższej półki.

strona wtórna

Oprócz tego widać też kondensatory elektrolityczne (rozmiar tych kondensatorów jest znacznie mniejszy niż podwajacz napięcia czy aktywny układ PFC) oraz cewki indukcyjne, które w głównej mierze odpowiadają za funkcję filtrowania.

Aby lepiej przyjrzeć się temu zasilaczowi, usunęliśmy wszystkie luźne przewody i cewki filtrów z zasilacza, jak pokazano na rysunku 29. Tutaj widzimy kilka małych diod, które służą głównie do prostowania napięć -12 V i -5 V, a przepływający przez nie prąd jest bardzo mały (ten zasilacz potrzebuje zaledwie 0.5 A). Prąd wyjściowy innych napięć powinien wynosić co najmniej 1A, co powoduje, że za prostowanie odpowiada dioda mocy.


Diody prostownicze do obwodów o napięciu ujemnym –12 V i –5 V

10. Strona wtórna (II)

● Strona wtórna
(2)
Poniższy rysunek przedstawia elementy radiatora po stronie wtórnej zasilacza low-end:

Elementy dodatkowego radiatoraOd lewej do prawej:

☆ Układ scalony regulatora napięcia – choć ma trzy piny i wygląda bardzo podobnie do triody, jest to układ scalony. Zasilacz ten wykorzystuje regulator napięcia 7805 (regulator napięcia 5V), który odpowiada za stabilizację napięcia +5VSB. Jak wspomnieliśmy wcześniej, +5VSB przyjmuje niezależny obwód wyjściowy, ponieważ nadal musi dostarczać napięcie wyjściowe +5 V do +5VSB, nawet gdy komputer jest wyłączony. Dlatego wyjście +5VSB jest powszechnie określane jako „wyjście w trybie gotowości”. Układ 805IC może zapewnić maksymalny prąd wyjściowy 1A.

☆ Tranzystor MOSFET, odpowiedzialny głównie za napięcie wyjściowe 3.3 V. Model MOSFET tego zasilacza to PHP45N03LT, który umożliwia przepływ maksymalnego prądu o natężeniu 45A. Jak wspomnieliśmy na poprzedniej stronie, tylko zasilacze z niższej półki będą wykorzystywać regulator 3.3 V współdzielony z napięciem 5 V.

☆ Prostownik mocy Schottky'ego, który powstaje poprzez zintegrowanie dwóch diod. Model Schottky'ego tego zasilacza to STPR1620CT, a każda dioda tego zasilacza może przepuścić maksymalny prąd 8A (w sumie 16A). Ten rodzaj prostownika Schottky'ego jest zwykle używany do napięcia wyjściowego 12 V.

☆ Kolejny prostownik Schottky'ego mocy. Model tego zasilacza to E83-004, a maksymalny dopuszczalny prąd to 60A. Ten prostownik mocy jest często używany do wyjść +5 V i +3.3 V. Ponieważ wyjścia +5 V i +3.3 V korzystają z tego samego prostownika, ich suma nie może przekroczyć limitu prądu prostownika. To jest to, co często nazywamy koncepcją wspólnego produktu. Innymi słowy, napięcie wyjściowe 3.3 V pochodzi z wyjścia 5 V. W przeciwieństwie do innych wyjść, transformator nie ma wyjścia 3.3 V. Ta konstrukcja jest często używana w przypadku zasilaczy z niższej półki. Generalnie w zasilaczach high-end stosowane są niezależne wyjścia +3.3 V i +5 V.

Przyjrzyjmy się głównym elementom strony wtórnej zasilacza high-end:

Elementy strony wtórnej wysokiej klasy zasilacza

Elementy strony wtórnej wysokiej klasy zasilacza


Tutaj możemy zobaczyć:

Dwa równoległe prostowniki Schottky'ego dla wyjścia 12V. Zasilacze z niższej półki często mają tylko jeden taki prostownik. Taka konstrukcja w naturalny sposób podwaja maksymalny prąd wyjściowy prostownika. W zasilaczu zastosowano dwa prostowniki Schottky'ego STPS6045CW, z których każdy może pracować przy maksymalnym natężeniu prądu 60A.

☆ Prostownik Schottky'ego odpowiedzialny za wyjście 5V. W zasilaczu zastosowano prostownik STPS60L30CW, który umożliwia przepływ prądu o maksymalnym natężeniu 60A.

☆ Prostownik Schottky'ego odpowiedzialny za napięcie wyjściowe 3.3 V, co jest główną różnicą pomiędzy zasilaczem z najwyższej półki a zasilaczem z niższej półki (zasilacz z niższej półki często nie ma osobnego wyjścia 3.3 V). W tym zasilaczu zastosowano STPS30L30CT Schottky, który może przepuszczać maksymalny prąd 30A.

☆ Regulator napięcia obwodu zabezpieczającego moc. To także symbol zasilacza z najwyższej półki.

Najważniejsze jest to, że wspomniany powyżej maksymalny prąd wyjściowy odnosi się tylko do pojedynczego elementu. Maksymalny prąd wyjściowy zasilacza zależy w rzeczywistości od jakości wielu podłączonych do niego komponentów, takich jak indukcyjność cewki, transformator, grubość drutu, szerokość płytki drukowanej i tak dalej. Teoretyczną maksymalną moc zasilacza możemy otrzymać mnożąc maksymalny prąd prostownika i napięcie wyjściowe. Na przykład maksymalna moc wyjściowa zasilacza 12 V na ostatnim rysunku powinna wynosić 16 A*12 V = 192 W.



Zastrzeżenie: Ten artykuł został skopiowany z „Power R&D Elite Circle” w celu wsparcia ochrony praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie źródła oryginalnego i autora przedruku. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć.


whatsapp

Hotline usługi

tel: +86 755 83044319

WhatsApp

Whatsapp:+8618073002950