开关电源的工作原理及工作流程

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1、開關電源的工作原理及工作流程1．電源的定義電腦的電源就是將交流電轉換爲PC(個人電腦)電腦工作所需要的直流電的轉換器，就是電氣行業上所說的開關電源（又稱交換式電源）典型的交換式電源供應器應有11個部分組成，分別是：`輸入級（Inputstage）:包含(1)EMI濾波器和(2)橋式整流電路；EMI(ElectromagneticInterference)當市電進入電源後，先經過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號，然後經過整流和濾波得到高壓直流電。ØEMI濾波器的主要目的是防止連接在同一電力系統的電氣裝置所產生的傳導性電磁雜訊經由電源導線而彼此互相干擾。Ø橋式整流

2、電路把輸入交流電源轉換為直流電VI。(橋氏整流器是由4個矽二極體組合而成)功率因數調整級（PowerFactorCorrection,PFCstage）:包括(3.)功率因數調整電路，由L1、PFCIC、Q1、D1和C1組成PFCstage，用來調整電源供應器的功率因數，使符合環保標準。Ø電感(Inductance)L1的典型值約數百μＨ∼數ｍＨ之間，一般採用鐵粉芯（IronPowerCore）材質，ØQ1電晶體的規格要求為耐電壓600Ｖ耐壓電晶體，耐電流7Ａ以上。ØPFCIC控制Q1的導通與截止，一般依流過電感的電流波形分為連續式（Continuous）和不連續式（

3、Discontinuous）兩種。ØD1為功因調整用超快速回復二級體（PFCHyperfastRecoveryDiode），一般規格為耐電壓600Ｖ、耐電流5Ａ以上、反向回復時間（ReverserecoveryTime,trr）為20ns以下，Ø電容器C1則依其輸出漣波規格大小來決定其值，典型值通常在100μf以上，耐壓在450∼500V之間，一般採用電解電容材質。(電容器是用來儲存與釋放電能，一般電容器會將電容值直接標示於外殼，若有極性也會標示出來，不然就是用長短腳來表示，較長的接腳代表正端)功率級（Powerstage）:包含(4.)功率開關、(5.)脈波寬度調變

4、（PulseWidthModulation,PWM）與驅動電路、(6.)隔離高頻變壓器、(7.)整流二極體及(8.)輸出濾波器；由PWMIC、Q2、T1、D2、C2組成Powerstage，藉由PWMIC控制Q2電子開關的導通與否，配合次級側的二極體和電容，即可得到ＤＣ電壓的輸出，而變壓器Ｔ1因為有氣隙之故，其初級圈具有隔離、變壓和電感的三重功能，藉由Q2電子開關作用將儲存於在變壓器的能量傳遞給次級側，再藉由電容Ｃ2的充電保持功能來得到直流電壓Vo，此外改變變壓器初、次級的圈數，就可以得到想要的ＤＣ電源。ØQ2為耐電壓600V的MOSFET(金氧半場效電晶體)Ø變壓器

5、T1的一般規格為EICore或EECore。(各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統正常操作;提供系統中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應。)ØD2為肖特基二級體（SchokkyDiode），作為整流之用，(二極體的功用就是電流只能從單一方向流過)ØC2是濾波電容，其電容值視輸出漣波要求而定，一般在400μf以上，而耐壓則選擇輸出電壓的1.2∼1.5倍之間，一般採用電解電容材質。Ø脈波寬度調變（PulseWidthModulation,PWM）與驅動電路用來控制功率

6、開關的導通與否，當功率開關導通時，輸入電壓VI會供應到隔離高頻變壓器的初級繞組上，此時初級繞組上的電流逐漸增加並將能量儲存於其中，同時把能量感應在變壓器的次級繞組上，整流二極體把變壓器次級繞組上的電壓轉變為直流電，經輸出濾波器濾除漣波成分後輸出直流電壓，當功率開關截止時，儲存在隔離高頻變壓器初級繞組上的能量轉移到次級繞組上，持續提供輸出電流。誤差放大器截取一部分輸出電壓與想得到的電壓做比較，誤差值經光隔離器耦合到PWM控制電路上，藉由改變脈波寬度來控制功率開關的導通時間，以精確得到想要的直流輸出電壓。回授級（Feedbackstage）:包含(9.)誤差放大器及(10

7、)光隔離器、(11)保護電路。由R1、R2、R3、Ph1、D3組成Feedbackstage，R2、R3組成分壓電路擷取一部分輸出電壓，經Ph1光耦合器回授到PWMIC，藉調整PWMIC的輸出脈波寬度以穩定輸出電壓值。ØR1、R2、R3一般採用1/4W碳膜電阻，Ø光耦合器Ph1的型號為Infineon的SFH615、SFH617，ØD3為三端穩壓元件主要產生2.5V的穩定參考電壓，TL431為業界常用的型號。2.開關電源的工作原理及工作流程開關電源的工作原理是通過運行高頻開關技術將輸入的較高的交流電壓(AC)轉換爲PC電腦工作所需要的較低的直流電壓(