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[導(dǎo)讀]PC機(jī)所使用的電源是基于一種叫做 “開(kāi)關(guān)模式 ”的技術(shù),所以我們通常把PC電源稱為——開(kāi)關(guān)電源(SMPS),它還有一個(gè)別名——直流——直流轉(zhuǎn)換器。

PC電源知多少

PC機(jī)所使用的電源是基于一種叫做 “開(kāi)關(guān)模式 ”的技術(shù),所以我們通常把PC電源稱為——開(kāi)關(guān)電源(SMPS),它還有一個(gè)別名——直流——直流轉(zhuǎn)換器。在這篇文章中,我們將為大家介紹一下開(kāi)關(guān)電源的工作模式和原理、開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部元件以及這些元件的功能。

線性電源基礎(chǔ)知識(shí)

目前電源主要有兩種類型:線性電源(LINEAR)和開(kāi)關(guān)電源(SWITCHING)。線性電源的工作原理是先將127V或220V的市電通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換成低壓電,如12V等,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的低壓仍為交流電;再通過(guò)一系列的二極管進(jìn)行校正和整流,將低壓交流轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)電壓(圖1和圖2“3”)。下一步需要對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波,通過(guò)電容完成,再經(jīng)過(guò)濾波后的低壓交流變成直流電(圖1和2“4”);這時(shí)的低壓直流還是不夠純凈,會(huì)有一定的波動(dòng)(這種電壓波動(dòng)就是我們常說(shuō)的紋波),所以還需要調(diào)節(jié)電壓二極管或電壓整流電路進(jìn)行校正。最后,我們得到一個(gè)純低壓直流輸出(圖1和圖2中的 “5”)。


基于一種 “開(kāi)關(guān)模式 ”的PC機(jī)電源設(shè)計(jì)

圖1:標(biāo)準(zhǔn)的線性電源設(shè)計(jì)圖


基于一種 “開(kāi)關(guān)模式 ”的PC機(jī)電源設(shè)計(jì)

圖2:線性電源的波形

雖然線性電源非常適合為無(wú)繩電話、PlayStation/Switch/Xbox游戲機(jī)等低功率設(shè)備供電,但對(duì)于高功率設(shè)備來(lái)說(shuō),線性電源會(huì)讓人難以承受。

對(duì)于線性電源來(lái)說(shuō),內(nèi)部電容和變壓器的大小與交流市電的頻率成反比:即輸入市電的頻率越低,線性電源所需的電容和變壓器越大,反之亦然。由于目前的交流市電是60Hz(有些國(guó)家是50Hz),頻率相對(duì)較低,其變壓器和電容往往相對(duì)較大。另外,交流市電的浪涌越大,線性電源的變壓器尺寸也就越大。

由此可見(jiàn),做一個(gè)線性電源,對(duì)于PC界來(lái)說(shuō)是一個(gè)瘋狂的舉動(dòng),因?yàn)樗捏w積會(huì)非常大,重量也會(huì)很重。這也是個(gè)人PC用戶不適合使用線性電源的原因。

開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)

高頻開(kāi)關(guān)電源可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題,采用高頻開(kāi)關(guān)電源的模式。對(duì)于高頻開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō),在進(jìn)入變壓器之前,交流輸入電壓可以先升壓(一般在升壓前50-60KHz)。隨著輸入電壓的升高,變壓器、電容等元件不需要像線性電源那樣大而化之。這種高頻開(kāi)關(guān)電源正是我們的個(gè)人電腦和VCR等設(shè)備所需要的。需要注意的是,我們通常所說(shuō)的 “開(kāi)關(guān)電源 ”其實(shí)是 “高頻開(kāi)關(guān)電源 ”的簡(jiǎn)稱,它與電源本身的開(kāi)關(guān)和開(kāi)機(jī)無(wú)關(guān)。

實(shí)際上,終端用戶的PC電源采用的是一種更優(yōu)化的方案:閉環(huán)系統(tǒng)--控制開(kāi)關(guān)電源的電路,從電源的輸出端獲取反饋信號(hào),然后根據(jù)PC機(jī)的功耗,在一定的時(shí)間段內(nèi)根據(jù)電源的變壓器,增加或減少電壓的頻率,以適應(yīng)電源的變壓器(這種方法稱為PWM,脈寬調(diào)制)。因此,開(kāi)關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗大小進(jìn)行自我調(diào)節(jié),從而使變壓器等元件帶走較少的能量,減少發(fā)熱。

相比之下,線性電源的設(shè)計(jì)理念是以功率為重,即使負(fù)載電路不需要大量的電流,也是以功率為重。這樣做的后果是,即使在不需要的時(shí)候,所有的元件都會(huì)滿負(fù)荷工作,從而導(dǎo)致發(fā)熱量大大增加。

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