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Análise super detalhada do conhecimento de comutação de fontes de alimentação, superorganizada!
2022-03-17 1107


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Quanto você sabe sobre fonte de alimentação para PC

As fontes de alimentação usadas por computadores pessoais são todas baseadas em uma tecnologia chamada "modo de comutação", por isso costumamos chamar fontes de alimentação de PCs pessoais - Fontes de alimentação em modo de comutação (SMPS), e também tem um apelido - conversor DC-DC. Este artigo explicará o modo de funcionamento e o princípio da comutação da fonte de alimentação, a introdução dos componentes internos da comutação da fonte de alimentação e as funções desses componentes.

● Quanto você sabe sobre fonte de alimentação linear?

Atualmente, existem dois tipos de fonte de alimentação: fonte de alimentação linear e fonte de alimentação chaveada. O princípio de funcionamento da fonte de alimentação linear é primeiro converter a energia comercial de 127 V ou 220 V em energia de baixa tensão, como 12 V, por meio de um transformador, e a baixa tensão convertida ainda é corrente alternada CA;
Em seguida, ele é retificado e retificado por uma série de diodos, e a corrente alternada CA de baixa tensão é convertida em tensão pulsante (com “3” nas Figuras 1 e 2);A próxima etapa é filtrar a tensão pulsante através do capacitor e, em seguida, converter a corrente alternada de baixa tensão filtrada em corrente contínua CC (com “4” nas Figuras 1 e 2); Neste momento, a corrente contínua de baixa tensão obtida ainda não é suficientemente pura e haverá algumas flutuações (este tipo de flutuação de tensão é o que muitas vezes chamamos de ondulação), por isso é necessário corrigi-la com um diodo zener ou um circuito retificador de tensão. Finalmente, podemos obter uma saída DC DC pura de baixa tensão (com "5" nas Figuras 1 e 2).


Figura 1: Diagrama de projeto de fonte de alimentação linear padrão

Figura 2: Forma de onda da fonte de alimentação linear


Embora a fonte de alimentação linear seja muito adequada para fornecer energia a dispositivos de baixa potência, como telefones sem fio, PlayStation/Wii/Xbox e outros consoles de jogos, para dispositivos de alta potência, a fonte de alimentação linear será inadequada.

Para fonte de alimentação linear, o tamanho de sua capacitância interna e transformador é inversamente proporcional à frequência da rede CA: ou seja, se a frequência da rede de entrada for menor, maior capacitância e transformador serão necessários para fonte de alimentação linear, e vice-versa. Atualmente, é sempre usada rede elétrica CA com frequência de 60 Hz (50 Hz em alguns países), que é uma frequência relativamente baixa, portanto o tamanho do transformador e do capacitor costuma ser relativamente grande. Além disso, quanto maior for o pico da rede CA, maior será o transformador da fonte de alimentação linear.

Portanto, para a área de PCs pessoais, fabricar uma fonte de alimentação linear será uma loucura, pois seu volume será muito grande e seu peso muito pesado. Portanto, os usuários de PCs pessoais não são adequados para compartilhar a fonte de alimentação linear.

● Quanto você sabe sobre como trocar a fonte de alimentação?

A troca da fonte de alimentação pode resolver bem esse problema por meio do modo de comutação de alta frequência. Para fontes de alimentação comutadas de alta frequência, a tensão de entrada CA pode ser aumentada antes de entrar no transformador (geralmente 50-60 KHz antes do aumento).Com o aumento da tensão de entrada, o tamanho dos componentes como transformadores e capacitores não precisa ser tão grande quanto a fonte de alimentação linear.

Esta fonte de alimentação comutada de alta frequência é exatamente o que nosso PC pessoal e equipamentos como o videocassete precisam.Deve-se notar que o que muitas vezes chamamos de "fonte de alimentação comutada" é na verdade a abreviatura de "fonte de alimentação comutada de alta frequência", que não tem nada a ver com desligar e ligar a própria fonte de alimentação.Na verdade, a fonte de alimentação do PC do usuário final adota um esquema mais otimizado: sistema de circuito fechado - o circuito responsável por controlar o tubo de comutação, obter o sinal de feedback da saída da fonte de alimentação e, em seguida, aumentar ou diminuir a frequência de a tensão em um determinado período de acordo com o consumo de energia do PC para se adaptar ao transformador da fonte de alimentação (este método é denominado PWM, Modulação por Largura de Pulso, modulação por largura de pulso).Portanto, a fonte de alimentação chaveada pode ser autoajustada de acordo com o consumo de energia do equipamento consumidor de energia conectado, de modo que o transformador e outros componentes possam consumir menos energia e reduzir o valor calorífico.

Por outro lado, o conceito de projeto da fonte de alimentação linear é que a potência é fundamental, mesmo que o circuito de carga não exija uma grande corrente. A consequência disto é que todos os componentes funcionam a plena carga mesmo quando não é necessário, resultando num calor muito maior.


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Veja a imagem: ilustre a fonte de alimentação chaveada.

As figuras 3 e 4 a seguir descrevem o mecanismo de feedback PWM para chavear a fonte de alimentação. A Fig. 3 mostra uma fonte de alimentação de baixo custo sem circuito PFC (Power Factor Correction), e a fig. 4 mostra uma fonte de alimentação de médio a alto padrão com design de PFC ativo.


Figura 4: Fonte de alimentação com circuito PFC

Comparando a Figura 3 com a Figura 4, podemos ver a diferença entre elas: uma possui circuito PFC ativo e a outra não. O primeiro não possui conversor 110/220 V e nem circuito de duplicação de tensão. A seguir, focaremos na explicação da fonte de alimentação do PFC ativo.Para que os leitores entendam melhor o princípio de funcionamento da fonte de alimentação, o diagrama acima é um diagrama muito básico, que não inclui outros circuitos adicionais, como proteção contra curto-circuito, circuito standby e gerador de sinal PG. Claro, se você quiser conhecer um diagrama mais detalhado, consulte a Figura 5. Não importa se você não consegue entender, porque esta imagem é originalmente para designers profissionais de energia.

Figura 5: Diagrama de projeto típico de uma fonte de alimentação ATX de baixo custo (a imagem pode não estar clara, então sugiro que você a arraste para dar uma olhada)

Você pode perguntar, por que não há circuito de retificação de tensão no diagrama de projeto da Figura 5? Na verdade, o circuito PWM já assumiu o trabalho de retificação de tensão. A tensão de entrada será corrigida novamente antes de passar pelo tubo da chave, e a tensão que entra no transformador se tornará uma onda quadrada. Portanto, a forma de onda da saída do transformador também é uma onda quadrada, não uma onda senoidal. Neste momento, a forma de onda é quadrada, então a tensão pode ser facilmente convertida em tensão CC pelo transformador.

Ou seja, após a recalibração da tensão pelo transformador, a tensão de saída tornou-se tensão CC CC. É por isso que a fonte de alimentação chaveada é frequentemente chamada de conversor DC-DC.O circuito do circuito de controle PWM é responsável por todas as funções de regulação necessárias. Se a tensão de saída estiver errada, o circuito de controle PWM alterará o sinal de controle do ciclo de trabalho para se adaptar ao transformador e, finalmente, corrigirá a tensão de saída. Isso geralmente acontece quando o consumo de energia do PC aumenta e a tensão de saída tende a diminuir, ou quando o consumo de energia do PC diminui, a tensão de saída tende a aumentar.Ao olhar a próxima página, é necessário que saibamos as seguintes informações:

★ Todos os circuitos e módulos antes do transformador são chamados de “lado primário”, e todos os circuitos e módulos depois do transformador são chamados de “lado secundário”;

★ A fonte projetada com PFC ativo não possui conversor 110 V/ 220 V e duplicador de tensão;★ Para a fonte sem circuito PFC, se 110 V/220 V estiver ajustado para 110 V, antes da corrente entrar na ponte retificadora, a própria fonte usará o duplicador de tensão para elevar 110 V para cerca de 220 V;

★ O tubo switch na fonte de alimentação do PC consiste em um par de tubos MOSFET de potência, claro, existem outras combinações, que explicaremos em detalhes mais tarde;

★ A forma de onda necessária do transformador é uma onda quadrada, portanto a forma de onda da tensão após passar pelo transformador é uma onda quadrada, não uma onda senoidal;

★A corrente de controle PWM é frequentemente um circuito integrado, geralmente isolado do lado primário por um pequeno transformador, mas às vezes pode ser isolado do lado primário por um chip de acoplamento (um pequeno chip IC com LED e fototransistor);

★O circuito de controle PWM controla o fechamento do tubo interruptor da fonte de alimentação de acordo com a carga de saída da fonte de alimentação. Se a tensão de saída for muito alta ou muito baixa, o circuito de controle PWM mudará a forma de onda da tensão para se adaptar ao tubo de comutação, de modo a atingir o objetivo de corrigir a tensão de saída positiva;

Na próxima página estudaremos cada módulo e circuito da fonte através de fotos, e informaremos visualmente onde encontrá-los na fonte através de fotos físicas.


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Veja a foto: revelando o interior da fonte de alimentaçãoAo ligar uma fonte de alimentação pela primeira vez (certifique-se de que o cabo de alimentação não esteja conectado à rede elétrica, ou ele ficará eletrificado), você pode ficar confuso com os componentes estranhos internos, mas há duas coisas que você deve saber : o ventilador e o dissipador de calor.Fonte de alimentação chaveada internaMas deve ser fácil saber quais componentes da fonte de alimentação pertencem ao lado primário e quais pertencem ao lado secundário.

De modo geral, se você vir um (fonte de alimentação com circuito PFC ativo) ou dois (fonte de alimentação sem circuito PFC) capacitores de filtro grandes, esse lado é o lado primário.Geralmente, três transformadores são dispostos entre os dois dissipadores de calor da fonte de alimentação. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 7, o transformador principal é o maior; O "tamanho" médio é frequentemente responsável pela saída de +5VSB, enquanto o menor é geralmente usado para circuito de controle PWM, que é usado principalmente para isolar o lado primário e o lado secundário (é por isso que o rótulo "isolador" está conectado aos transformadores nas Figuras 3 e 4 acima). Algumas fontes de alimentação não usam transformadores como "isoladores", mas usam um ou mais optoacopladores (que se parecem com chips integrados a IC).

Ou seja, a fonte de alimentação com este esquema de projeto possui apenas dois transformadores - o transformador principal e o transformador auxiliar.
Normalmente existem dois dissipadores de calor na fonte de alimentação, um pertence ao lado primário e o outro pertence ao lado secundário. Se for uma fonte de alimentação PFC ativa, ela estará no dissipador de calor do lado primário e você poderá ver o tubo da chave, o transistor PFC e o diodo. Isto não é absoluto, porque alguns fabricantes podem optar por instalar os componentes do PFC ativo em dissipadores de calor separados, caso em que haverá dois dissipadores de calor no lado primário.No dissipador de calor do lado secundário você encontrará alguns retificadores.

Eles se parecem um pouco com triodos, mas na verdade são todos compostos de dois diodos de potência.
Ao lado do dissipador de calor no lado secundário, você também verá muitos capacitores e indutores, que juntos formam um módulo de filtro de baixa tensão – encontre-os e você encontrará o lado secundário.A maneira mais simples de distinguir o lado primário do secundário é seguir a linha da fonte de alimentação. De modo geral, a linha de saída é frequentemente conectada ao lado secundário, enquanto a linha de entrada é conectada ao lado primário (a linha de entrada conectada à rede elétrica). Conforme mostrado na Figura 7.


Distinguir o lado primário do lado secundário.

Acima, apresentamos aproximadamente cada módulo dentro de uma fonte de alimentação de uma perspectiva macro. Vamos refiná-lo e voltar o assunto para os componentes de cada módulo de fonte de alimentação ...

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Análise do circuito de filtro transitório

Depois de ser conectada à fonte de alimentação chaveada do PC, a energia comercial entra primeiro no circuito de filtragem de transientes, comumente referido como circuito EMI. A figura a seguir descreve o diagrama de circuito do circuito de filtro transitório "recomendado" de uma fonte de alimentação de PC.


Diagrama de circuito do circuito de filtro transitório

Por que deveríamos enfatizar que é “recomendado”? Porque muitas fontes de alimentação no mercado, especialmente fontes de alimentação de baixo custo, muitas vezes omitem alguns componentes da Figura 8. Assim, você pode avaliar a qualidade da sua fonte de alimentação verificando se o circuito EMI encolheu.

O principal componente do circuito EMI é o MOV (Metal Oxide Varistor), ou varistor (RV1 na Figura 8), que é responsável por suprimir o pico no transitório da energia comercial. O elemento MOV também é usado em supressores de surto. No entanto, muitas fontes de alimentação de baixo custo geralmente cortam componentes importantes do MOV para economizar custos. Para a fonte equipada com elementos MOV não importa se existe ou não supressor de surto, pois a fonte já tem a função de suprimir surtos.

L1 e L2 na fig. 8 são bobinas de ferrite; C1 e C2 são capacitores de disco, geralmente azuis, e esses capacitores são geralmente chamados de capacitores "Y"; C3 é um capacitor de poliéster metalizado, geralmente com capacidade de 100nF, 470nF ou 680nF, também chamado de capacitor "X"; Algumas fontes de alimentação são equipadas com dois capacitores X, que são conectados em paralelo com a rede elétrica, conforme mostrado na Figura 8 RV1.

O capacitor X pode ser qualquer capacitor conectado em paralelo com a rede elétrica; Os capacitores Y são geralmente emparelhados em pares, que precisam ser conectados em série entre fogo e zero e o ponto médio dos dois capacitores deve ser aterrado através do chassi. Ou seja, eles estão conectados em paralelo com a rede elétrica.

O circuito de filtro transitório pode não apenas filtrar a energia comercial, mas também evitar que o ruído gerado pelo tubo de comutação interfira com outros dispositivos eletrônicos na mesma potência comercial.

Vejamos alguns exemplos práticos. Conforme mostrado na Figura 9, você consegue ver algumas coisas estranhas? Esta fonte de alimentação não possui circuito de filtro de transitórios! Esta é uma fonte de alimentação "caseira" barata. Observe a marca na placa de circuito. O circuito de filtro transitório deveria estar lá, mas foi trazido ao mercado pelo cruel JS.

Esta fonte de alimentação "caseira" barata não possui circuito de filtro transitório.

Como mostrado na Figura 10, esta é uma fonte de alimentação de baixo custo com circuito de filtro de transientes, mas como podemos ver, o circuito de filtro de transientes desta fonte omite o importante varistor MOV e possui apenas uma bobina de ferrite; Entretanto, esta fonte de alimentação está equipada com um capacitor X extra.


Circuito EMI de fonte de alimentação de baixo custo

Os circuitos de filtro transitório são divididos em EMI primário e EMI secundário. A EMI primária de muitas fontes de alimentação é frequentemente colocada em uma PCB independente, próxima à interface da rede elétrica, enquanto a EMI secundária é colocada na PCB principal da fonte de alimentação, conforme mostrado nas figuras 11 e 12 a seguir.O EMI Classe I está equipado com um capacitor X e um indutor de ferrite.

Observe o EMI secundário desta fonte de alimentação. Aqui podemos ver o varistor MOV, embora seu posicionamento seja um pouco estranho, atrás da segunda ferrite. No geral, deve-se dizer que o circuito EMI desta fonte de alimentação é muito completo.


EMI secundário completo

Vale ressaltar que o varistor MOV da fonte de alimentação acima é amarelo, mas na verdade a maioria dos MOVs é azul escuro.

Além disso, o circuito do filtro de transitórios desta fonte de alimentação é equipado com um fusível (mostrado como F1 na Figura 8). Deve-se observar que se você descobrir que o fusível no tubo do fusível queimou, é certo que um ou alguns componentes dentro da fonte de alimentação estão com defeito. É inútil substituir o fusível neste momento e ele provavelmente queimará novamente depois de ligá-lo.

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Dobrador de tensão e circuito de retificação primária



● Duplicador de tensão e circuito de retificação primária

Conforme mencionado acima, a fonte de alimentação chaveada inclui principalmente fonte de alimentação PFC ativa e fonte de alimentação PFC passiva. Este último não possui circuito PFC, mas está equipado com um duplicador de tensão. O duplicador de tensão utiliza dois capacitores eletrolíticos enormes, ou seja, se você vir dois capacitores grandes dentro da fonte de alimentação, pode-se basicamente julgar que este é o duplicador de tensão da fonte de alimentação. Como mencionamos anteriormente, o duplicador de tensão só é adequado para áreas com tensão de 127V.


Um duplicador de tensão composto por dois enormes capacitores eletrolíticos

Retire-o e dê uma olhada

A ponte retificadora pode ser vista em um lado do duplicador de tensão. A ponte retificadora pode ser composta por quatro diodos ou um único componente, conforme mostra a figura 15. A ponte retificadora da fonte de alimentação de última geração geralmente é colocada em um dissipador de calor especial.


ponte retificadora

Na parte primária geralmente existe um termistor NTC, que pode alterar o valor da resistência de acordo com a mudança de temperatura. Termistor NTC é a abreviatura de Coeficiente de Temperatura Negativo. Sua função é principalmente reajustar a alimentação quando a temperatura está muito baixa ou muito alta, o que é semelhante ao capacitor de disco cerâmico, geralmente oliva.

06Circuito PFC ativo

● Circuito PFC ativoSem dúvida, este tipo de circuito só pode ser visto na fonte de alimentação equipada com circuito PFC ativo.

A Figura 16 ilustra um circuito PFC típico:

Diagrama de circuito PFC ativo

O circuito PFC ativo geralmente usa dois interruptores MOSFET de potência. Esses tubos de comutação são geralmente colocados no dissipador de calor do lado primário. Para facilitar a compreensão, marcamos cada tubo interruptor MOSFET com letras: S significa Fonte, D significa Dreno e G significa Gate.

O diodo PFC é um diodo de potência, que geralmente adota uma tecnologia de empacotamento semelhante ao transistor de potência. Eles têm comprimento semelhante e também são colocados no dissipador de calor do lado primário, mas o diodo PFC possui apenas dois pinos.

A indutância no circuito PFC é a maior indutância na fonte de alimentação; O capacitor de filtro no lado primário é o maior capacitor eletrolítico no lado primário da fonte de alimentação do PFC ativo. O resistor da fig. 16 é um termistor NTC, que pode alterar o valor da resistência com a mudança de temperatura, e tem a mesma função que o termistor NTC do EMI secundário.O circuito de controle do PFC ativo geralmente é baseado em um circuito integrado IC e, às vezes, esse circuito integrado também é responsável por controlar o circuito PWM (usado para controlar o fechamento do tubo da chave). Este tipo de circuito integrado é geralmente chamado de "combinação PFC/PWM".

Como sempre, veja alguns exemplos primeiro. Na Figura 17 podemos ver melhor os componentes após a remoção do dissipador de calor do lado primário. É o circuito EMI secundário do circuito de filtro transitório à esquerda, que foi apresentado em detalhes acima; Olhe no lado esquerdo, todos eles são componentes do circuito PFC ativo.

Como removemos o dissipador de calor, o transistor PFC e o diodo PFC não podem ser vistos na imagem. Além disso, se você prestar um pouco de atenção, verá que existe um capacitor X (elemento marrom na parte inferior do dissipador de calor da ponte retificadora) entre a ponte retificadora e o circuito PFC ativo. Normalmente, o termistor oliva, que se parece com um capacitor de disco cerâmico, é coberto com borracha.


Componentes PFC ativos

A Fig.18 é um elemento no dissipador de calor do lado primário. Esta fonte de alimentação é equipada com dois interruptores MOSFET e diodos de potência do circuito PFC ativo:

Interruptor, diodo de potência

A seguir, vamos nos concentrar no tubo switch…

07
tubo de comutação

● Tubo de comutaçãoO inversor de comutação da fonte de alimentação pode ter vários modos. Resumimos as seguintes situações:


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


Claro, analisamos apenas quantos componentes são necessários em um determinado modo. Na verdade, os engenheiros serão restringidos por muitos fatores ao considerarem qual modo adotar.

Atualmente, os dois modos mais populares são o design direto de dois transistores e o design push-pull, ambos usando dois interruptores de luz. Já apresentamos esses tubos emissores de luz que estão dispostos no dissipador de calor do lado primário na página anterior, então não vou repeti-los aqui.

Aqui estão os desenhos de projeto desses cinco modos:


(Configuração direta de transistor único)


(Configuração direta de dois transistores)


(Configuração de meia ponte)


(Configuração de ponte completa)


(Configuração push-pull)


8,E um circuito de controle PWM do transformador.

● Circuito de controle do transformador e PWM

Como mencionamos anteriormente, a fonte de alimentação do PC geralmente é equipada com três transformadores: o maior deles é o transformador principal marcado nas Figuras 3, 4 e 19-23 anteriores. Seu lado primário é conectado ao tubo da chave e seu lado secundário é conectado ao circuito retificador e ao circuito de filtro, que pode fornecer saída CC de baixa tensão (+12V, +5V, +3.3V, -12V, -5V) de a fonte de energia.

O menor transformador possui uma carga de saída +5VSB, que geralmente se torna um transformador standby, e está sempre em “estado standby” porque esta parte da saída está sempre ligada, mesmo quando o PC está desligado.O terceiro transformador é um isolador, que conecta o circuito de controle PWM ao tubo da chave. Nem todas as fontes de alimentação serão equipadas com este transformador, pois algumas fontes de alimentação são frequentemente equipadas com circuitos integrados de optoacopladores com a mesma função.

transformador

Esta fonte de alimentação usa circuito integrado de acoplador óptico em vez de transformador.

O circuito de controle PWM é baseado em um circuito integrado. Geralmente, a fonte de alimentação sem PFC ativo adotará o circuito integrado TL494 (o chip integrado DBL494 compatível é adotado na Figura 26 abaixo). Na fonte de alimentação com circuito PFC ativo, às vezes é usado um chip usado para substituir o chip PWM e o circuito de controle PFC. O chip CM6800 é um bom exemplo, que pode integrar todas as funções do chip PWM e do circuito de controle PFC.


Circuito de controle PWM

08Lado secundário (1)

● Lado secundário

Finalmente, o lado secundário é introduzido. No lado secundário, a saída do transformador principal será retificada e filtrada, e então será emitida a tensão exigida pelo PC. A retificação de -5 V e –-12 V só pode ser feita com diodos comuns, pois não necessitam de alta potência e grande corrente.

Entretanto, as tarefas de retificação de tensões positivas como +3.3 V, +5 V e +12 V necessitam de uma ponte retificadora Schottky de alta potência. Este Schottky possui três pinos, que são semelhantes em aparência aos diodos de potência, mas possuem dois diodos de alta potência integrados em seu interior. Se a retificação do lado secundário pode ser concluída é determinada pela estrutura do circuito de potência. Geralmente, pode haver dois tipos de estruturas de circuito de retificação, conforme mostrado na Figura 27:


Modo de retificação

O modo A será mais usado em fontes de alimentação básicas de baixo custo. Este modo requer três pinos do transformador. O modo B é usado principalmente em fontes de alimentação de última geração. Geralmente, este modo só precisa ser equipado com dois transformadores, mas a indutância de ferrite deve ser grande o suficiente, então este modo custa mais, razão pela qual fontes de alimentação de baixo custo não adotam este modo.

Além disso, para fontes de alimentação de última geração, a fim de melhorar a capacidade máxima de saída de corrente, essas fontes de alimentação geralmente dobram a saída máxima de corrente do circuito retificador conectando dois diodos em paralelo.

Seja uma fonte de alimentação topo de linha ou de baixo custo, suas saídas de +12 V e +5 V são equipadas com circuitos retificadores completos e circuitos de filtro, portanto, todas as fontes de alimentação precisam de pelo menos dois conjuntos de circuitos retificadores, conforme mostrado na Figura 27 .

Existem três opções para escolher para saída de 3.3 V:

☆ Adicione um regulador de tensão de 3.3 V na parte de saída de +5 V, que é adotado por muitas fontes de alimentação de baixo custo;

☆ Adicione um circuito retificador completo e um circuito de filtro conforme mostrado na Figura 27 para a saída de 3.3 V, mas precisa compartilhar um transformador com o circuito retificador de 5 V. Este é um esquema de design comum para fontes de alimentação de última geração.

☆ Adote um circuito retificador de 3.3 V completo e independente e um circuito de filtro. Esse tipo de esquema é muito raro e só pode aparecer em algumas fontes de energia de alto nível com nível febril, como o Galaxy 1000W da Annette.

Como a saída de 3.3 V geralmente é um circuito retificador de 5 V totalmente compartilhado (comum em fontes de alimentação de baixo custo) ou parcialmente compartilhado (comum em fontes de alimentação de ponta), diz-se que a saída de 3.3 V é frequentemente limitada pela saída de 5 V. É por isso que muitas fontes de alimentação devem ser denominadas “saída combinada de 3.3 V e 5 V” na placa de identificação.A Figura 28 abaixo mostra o lado secundário de uma fonte de alimentação de baixo custo. Aqui podemos ver o circuito integrado responsável pela geração dos sinais PG. Geralmente, o circuito integrado LM339 é usado para fonte de alimentação de baixo custo.

lado secundário

Além disso, também podemos ver alguns capacitores eletrolíticos (o tamanho desses capacitores é muito menor que o do duplicador de tensão ou do circuito PFC ativo) e indutores, que são os principais responsáveis pela função de filtragem.

Para observar esta fonte de alimentação com mais clareza, removemos todos os fios soltos e bobinas de filtro da fonte de alimentação, conforme mostrado na Figura 29. Aqui podemos ver alguns pequenos diodos, que são usados principalmente para retificação de -12 V e -5 V, e a corrente que passa por eles é muito pequena (esta fonte precisa apenas de 0.5A). A corrente de saída das demais tensões deve ser de no mínimo 1A, o que exige que o diodo de potência seja responsável pela retificação.


Diodos retificadores para circuitos de tensão negativa de –12 V e –5 V

10. Lado secundário (II)

● Lado secundário
(2)
A figura a seguir mostra os componentes no dissipador de calor do lado secundário da fonte de alimentação de baixo custo:

Componentes no dissipador de calor secundárioDa esquerda para a direita:

☆ Chip IC do regulador de tensão - embora tenha três pinos e seja muito semelhante a um triodo, é um chip IC. Esta fonte utiliza regulador de tensão 7805 (regulador de tensão de 5V), que é responsável pela estabilização da tensão de +5VSB. Como mencionamos anteriormente, o +5VSB adota um circuito de saída independente, pois ainda precisa fornecer saída de +5 V para o +5VSB mesmo quando o PC está desligado. É por isso que a saída +5VSB também é comumente chamada de “saída standby”. O 805IC pode fornecer uma saída de corrente máxima de 1A.

☆ Transistor MOSFET de potência, principal responsável pela saída de 3.3V. O modelo MOSFET desta fonte de alimentação é o PHP45N03LT, que pode permitir a passagem de corrente máxima de 45A. Como mencionamos na página anterior, apenas a fonte de baixo custo adotará o regulador de 3.3V compartilhado com 5V.

☆ Retificador Power Schottky, que é formado pela integração de dois diodos. O modelo Schottky desta fonte é o STPR1620CT, e cada diodo desta fonte pode permitir uma corrente máxima de 8A (16A no total). Este tipo de retificador Schottky de potência é geralmente usado para saída de 12V.

☆ Outro retificador Schottky de potência. O modelo desta fonte de alimentação é E83-004 e a corrente máxima permitida é 60A. Este retificador de potência é frequentemente usado para saídas de +5 V e +3.3 V. Como as saídas +5 V e +3.3 V utilizam o mesmo retificador, a soma delas não pode exceder o limite de corrente do retificador. Isto é o que muitas vezes chamamos de conceito de produção conjunta. Em outras palavras, a saída de 3.3 V vem da saída de 5 V. Ao contrário de outras saídas, o transformador não possui saída de 3.3V. Este design é frequentemente usado para fontes de alimentação de baixo custo. Geralmente, saídas independentes de +3.3 V e +5 V são usadas na fonte de alimentação de última geração.

Vamos dar uma olhada nos principais componentes do lado secundário da fonte de alimentação topo de linha:

Componentes do lado secundário da fonte de alimentação de última geração

Componentes do lado secundário da fonte de alimentação de última geração


Aqui podemos ver:

Dois retificadores Schottky paralelos para saída de 12V. A fonte de alimentação de baixo custo geralmente possui apenas um desses retificadores. Este projeto naturalmente duplica a saída máxima de corrente do retificador. Esta fonte de alimentação usa dois retificadores Schottky STPS6045CW, cada um dos quais pode operar com uma corrente máxima de 60A.

☆ Um retificador Schottky responsável pela saída de 5V. Esta fonte de alimentação adota o retificador STPS60L30CW, que pode permitir a passagem de uma corrente máxima de 60A.

☆ Um retificador Schottky responsável pela saída de 3.3 V, que é a principal diferença entre a fonte de alimentação de ponta e a fonte de alimentação de baixo custo (a fonte de alimentação de baixo custo geralmente não tem uma saída separada de 3.3 V). Esta fonte de alimentação adota STPS30L30CT Schottky, que pode permitir a passagem de uma corrente máxima de 30A.

☆ Um regulador de tensão de um circuito de proteção de energia. Este também é um símbolo de fonte de alimentação de última geração.

O ponto principal é que a saída máxima de corrente mencionada acima é relativa apenas a um único componente. A saída máxima de corrente de uma fonte de alimentação depende, na verdade, da qualidade de muitos componentes conectados a ela, como indutância da bobina, transformador, espessura do fio, largura da placa de circuito impresso e assim por diante. Podemos obter a potência máxima teórica da fonte de alimentação multiplicando a corrente máxima do retificador e a tensão de saída. Por exemplo, a potência máxima de saída de 12 V da fonte de alimentação na última figura deve ser 16A*12V=192W.



Isenção de responsabilidade: este artigo foi reproduzido do "Power R&D Elite Circle" para apoiar a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Por favor indique a fonte original e o autor da reimpressão. Se houver alguma violação, entre em contato conosco para excluí-la.


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