电源结构剖析一.doc

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1、电源结构剖析一2009-12-0521:51转载一篇非常好的技术文—《电源结构剖析》，强烈推荐！！！本文转自OCER论坛，Travis编译。非常好的一篇文章，不管你是新手还是老手，只要仔细的看过此文，相信你一定会有所收获！PC上使用的电源供应器基于名为“开关模式（SwitchingMode）”的结构，因而也被称为SMPS（开关电源）即SwitchingModePowerSupplies（DC-DC变换器是对SMPS的另一种称呼）。在这个文章里我们会解释开关电源如何工作，并带你一探PC电源的内部结构以及工作方式。　　在之前的几篇

2、文章中我们讨论了电源的一些基本常识。在这部教程里我们讲得深一点，进一步解释电源“黑盒子”里面有什么、电源由哪些主要元件组成、如何识别它们以及它们有什么功能。　　稳压电源有两种基本类型：线性电源和开关电源。　　先简要介绍线性电源的工作原理。电源从市电取得127V或220V交流电压，通过变压器将其转换为低压交流电（例如12V）。接着由一组二极管进行全桥整流，将低压交流电转换为脉动直流。下一步是滤波，由一组电解电容将这个脉动直流波形滤成近似平滑的直流电。经过电解电容滤波的直流波形仍然有小幅波动（这个波动称作纹波），所以还需要一级电压

3、调节提供稳定的输出，使用齐纳二极管或者集成稳压器电路。一台标准的线性电源的结构框图　　注：各国市电有100V左右（100~127V）和200V左右（220~240V）两种，上面写的110V和220V算两个典型值。电源结构剖析一2009-12-0521:51转载一篇非常好的技术文—《电源结构剖析》，强烈推荐！！！本文转自OCER论坛，Travis编译。非常好的一篇文章，不管你是新手还是老手，只要仔细的看过此文，相信你一定会有所收获！PC上使用的电源供应器基于名为“开关模式（SwitchingMode）”的结构，因而也被称为SMP

4、S（开关电源）即SwitchingModePowerSupplies（DC-DC变换器是对SMPS的另一种称呼）。在这个文章里我们会解释开关电源如何工作，并带你一探PC电源的内部结构以及工作方式。　　在之前的几篇文章中我们讨论了电源的一些基本常识。在这部教程里我们讲得深一点，进一步解释电源“黑盒子”里面有什么、电源由哪些主要元件组成、如何识别它们以及它们有什么功能。　　稳压电源有两种基本类型：线性电源和开关电源。　　先简要介绍线性电源的工作原理。电源从市电取得127V或220V交流电压，通过变压器将其转换为低压交流电（例如12

5、V）。接着由一组二极管进行全桥整流，将低压交流电转换为脉动直流。下一步是滤波，由一组电解电容将这个脉动直流波形滤成近似平滑的直流电。经过电解电容滤波的直流波形仍然有小幅波动（这个波动称作纹波），所以还需要一级电压调节提供稳定的输出，使用齐纳二极管或者集成稳压器电路。一台标准的线性电源的结构框图　　注：各国市电有100V左右（100~127V）和200V左右（220~240V）两种，上面写的110V和220V算两个典型值。图2：线性电源上各处的电压波形　　虽然线性电源对于一些低功率应用很适合——例如手机充电器、游戏主机电源就是两

6、个能立刻想到的典型应用——但当需要更大功率时，线性电源的体会变得很大。注：事实上小功率电源适配器常见的方案是Flyback、RCC等小功率开关电源结构，易做小尺寸和高效率，线性电源也有使用。　　功率变压器和滤波电容的容量（同样地，体积）与输入交流电的频率成反比，也就是说，交流电频率越低，这些元件的尺寸就越大。因为线性电源使用的市电频率是60Hz（或50Hz，在一些国家）——这是个非常低的频率——所以变压器和电容会非常大。　　同样地，使用电力的设备电流需求越高，供应它们的电源就需要越大尺寸的变压器。　　对于高频开关电源而言，在进

7、入变压器之前输入电压的频率就要被提升（典型值为50~60KHz）。由于输入电压的频率大幅提升，变压器和电解电容就可以非常小。这类电源就被应用于PC和其它一些电子设备例如录像机上。记住这里的“开关”是指代“高频开关元件”，而与电源外面是否有一个“开关按钮”无关。PC电源使用一种更好的方法：它是一个闭环系统。负责控制开关管的电路从电源输出端取得反馈，依照PC的功耗增加或减少变压器初级电压的占空比（这个方法称作PWM，脉冲宽度调制）。这样电源根据负载设备的功耗对自身进行再调节。当你的PC不消耗很多能量时，电源调节自身提供较少的电流，

8、这使得变压器和其它元件的能量耗散更少——也散发出更少热量。　　对于线性电源而言，电源被设定为输出最大功率，即便负载电路并不需要很大电流。这样的后果是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。开关电源的结构框图　　在下面两个图中可以看到一台带PWM反馈的P