开关电源的工作原理及工作流程.docx

开关电源的工作原理及工作流程 电源的定义 电脑的电源就是将交流电转换为 PC(个人电脑)电脑工作所需要的直流电的转换器，就是电气行业 上所说的开关电源（又稱交换式电源）典型的交换式电源供应器应有 11 个部分组成，分別是： ` 输入级（Input stage）: 包含(1)EMI 滤波器和 (2)桥式整流电路；EMI (Electromagnetic Interference) 当市电进入电源后，先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波 得到高压直流电。 EMI 滤波器的主要目的是防止连接在同一电力系统的电气装置所产生的传导性电磁杂讯经 由电源导线而彼此互相干扰。 I桥式整流电路把输入交流电源转换为直流电 V 。(桥氏整流器是由 4 个矽二级体组合而成) I 功率因数调整级（Power Factor Correction, PFC stage）: 包括(3.功) 率因数调整电路，由 L1、PFC IC、Q1、D1 和 C1 组成 PFC stage，用来调整电源供应器 的功率因数，使符合环保标准。 1电感(Inductance)L 的典型值约数百μＨ～数ｍＨ之间，一般採用鐵粉芯（Iron Power Core）材 1 质， 1Q 电晶体的規格要求为耐电压 600Ｖ耐压电晶体，耐电流 7Ａ以上。 1 1PFC IC 控制 Q 的导通与截止，一般依流过电感的电流波形分为连续式（Continuous）和不 1 连续式（Discontinuous）两种。 1D 为功因调整用超快速回复二级体（PFC Hyper fast Recovery Diode），一般規格为耐电压 1 rr600Ｖ、耐电流 5Ａ以上、反向回复时间（Reverse recovery Time, t ）为 20ns 以下， rr 1电容器 C 則依其输出漣波規格大小来決定其值，典型值通常在 100μf 以上，耐压在 450～ 500V 之间，一般採用电解电容材质。(电容器是用来储存与释放电能，一般电容器会将电容 1 值直接标示于外壳，若有级性也会标示出来，不然就是用长短脚来表示，较长的接脚代表正端) 功率级（Power stage）: 包含(4.功) 率开关、(5.脈) 波寬度调变（Pulse Width Modulation, PWM）与驱动电路、(6.隔) 离高频 变压器、(7.整) 流二级体及(8.输) 出滤波器； 由 PWM IC、Q2、T1、D2、C2 组成 Power stage，藉由 PWM IC 控制 Q2 电子开关的导通与否， 配合次级側的二级体和电容，即可得到ＤＣ电压的输出，而变压器Ｔ1 因为有气隙之故，其初级圈具有隔离、变压和电感的三重功能，藉由 Q2 电子开关作用将储存于在变压器的能量传遞给次级側，再藉由电容Ｃ2 的充电保持功能来得到直流电压 Vo，此外改变变压器初、次级的圈数，就可以得到想要的ＤＣ电源。 Q2 为耐电压 600V 的 MOSFET (金氧半場效电晶体) 变压器 T1 的一般規格为 EI Core 或 EE Core。(各种电子装備常用到变压器，理由是：提供各种电压階层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗，但对直流則提供低的阻抗;在不同的电位下，維持或修飾波形与频率响应。) D2 为肖特基二级体（Schokky Diode），作为整流之用，(二级体的功用就是电流只能从单一 方向流过) 2C 是滤波电容，其电容值視输出漣波要求而定，一般在 400μf 以上，而耐压則選擇输出电压的 1.2 1.5 倍之间，一般採用电解电容材质。 2 脈波寬度调变（Pulse Width Modulation, PWM）与驱动电路用来控制功率开关的导通与否， 当功率开关导通时，输入电压 VI 会供应到隔离高频变压器的初级繞组上，此时初级繞组上的电流逐漸增加并将能量储存于其中，同时把能量感应在变压器的次级繞组上，整流二级体 把变压器次级繞组上的电压轉变为直流电，经输出滤波器滤除漣波成分后输出直流电压，当 功率开关截止时，储存在隔离高频变压器初级繞组上的能量轉移到次级繞组上，持续提供输出电流。误差放大器截取一部分输出电压与想得到的电压做比较，误差值经光隔离器耦合到PWM 控制电路上，藉由改变脈波寬度来控制功率开关的导通时间，以精确得到想要的直流输出电压。 回授级（Feedback stage）: 包含(9.误) 差放大器及(10)光隔离器、(11)保护电路。由 R1、R2、R3、Ph1、D3 组成 Feedback stage ， R2、R3 组成分压电路擷取一部分输出电压，经 Ph1 光耦合器回授到 PWM IC，藉调整 PWM IC 的 输出脈波寬度以稳