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一文详解开关电源PWM反馈机制

科技观察员 来源:apogeeweb 作者:apogeeweb 2023-07-03 11:13 次阅读

下图3和图4描述了开关电源PWM反馈机制。图3所示为不带PFC功率因数校正)电路的低成本电源。图4显示了采用有源PFC设计的中高端电源。

不带PFC电路的电源

图3:不带PFC电路的电源

带PFC电路的电源

图4:带PFC电路的电源

通过对比图3和图4我们可以看到两者的区别:一个有源PFC电路,另一个没有,前者不是110/220V转换器,也没有倍压电路。下面我们将重点介绍有源PFC电源。

为了让读者更好的了解电源的工作原理,以上我们提供的是一个非常基本的说明,图中不包括其他附加电路,如短路保护、待机电路和PG信号发生器等。当然,如果您想了解更详细的说明,请查看图5。如果你不明白也没关系,因为这张图本来就是给那些专业的电源设计师看的。

典型的低端 ATX 电源设计

图 5:典型的低端 ATX 电源设计

你可能会问,为什么图5的设计中没有电压整流电路?事实上,PWM电路已经承担了电压整流工作。输入电压在通过开口管之前将被重新校准,进入变压器的电压变成了方波。因此,变压器输出波形是方波,而不是正弦波。由于此时波形已经是方波,因此可以通过变压器轻松地将电压转换为直流电压。也就是说,电压被变压器重新校准后,输出电压变成了直流电压。这就是为什么很多时候开关电源通常被称为DC-DC转换器的原因。

馈入PWM控制电路的环路负责所有必需的调谐功能。如果输出电压错误,PWM控制电路将改变控制信号的占空比以适应变压器,最终对输出电压进行校正。当PC功耗增加,输出电压趋于下降或PC功耗降低时,输出电压趋于上升时,通常会发生这种情况。

我们需要知道什么

变压器之前的所有电路和模块称为“初级”(初级侧),变压器后面的所有电路和模块称为“次级”有源PFC电源设计没有110 V / 220 V转换器,也没有倍压器。

对于没有PFC电路的电源,如果将110 V / 220 V设置为110 V,则电流将使用倍压器将110 V提高到220 V,然后再进入整流桥

PC电源由一对功率MOSFET在开口管上,当然还有其他组合,之后我们将详细解释。

变压器波形需要方波,所以变压器电压波形后是方波,而不是正弦波。

PWM控制电流通常是集成电路,通常通过小型变压器与初级侧隔离,有时通过耦合芯片(带有LED光电晶体管的小型IC芯片)和初级侧隔离。

PWM控制电路是根据功率输出负载条件来控制电源开关管闭合。如果输出电压过高或过低,PWM控制电路会改变电压波形以适应打开灯管,从而达到学校正输出电压的目的。

接下来,我们将通过图片来研究每个模块和电路的电源,通过物理图像告诉你在电源的哪个位置可以找到它们。

当您第一次打开电源时(确保电源线未连接到电源,否则将通电),您可能会被内部奇怪的组件迷失方向,但有两件事您肯定知道:电源风扇和散热器。

但是,您应该能够轻松识别电源中的哪些组件属于初级侧,哪些属于次级侧。通常,如果您看到一个大的滤波电容器(带有源PFC电路的电源)或两个(没有PFC电路的电源),则该侧是初级侧。

一般情况下,电源的两个散热器之间布置有三个变压器。例如,如图所示。7、主变压器是最大的一种。介质“主体”通常负责+5VSB的输出,最小值通常用于PWM控制电路,主要用于隔离初级和次级侧(这就是为什么“隔离器”标签连接到上述图3和图4中的变压器上的原因)。一些电源不使用变压器作为“隔离器”,而是使用一个或多个光耦合器(看起来像IC集成芯片),这意味着使用这种设计的电源只有两个变压器

  • 主变压器和辅助变压器。

电源内部通常有两个散热器,一个在初级侧,另一个在次级侧。如果是有源PFC电源,那么在散热器的初级侧,可以看到开关,PFC晶体管和二极管。这不是绝对的,因为某些供应商可能会选择将有源PFC 组件安装在单独的散热器上,一侧有两个散热器。

在散热器的二次侧,你会发现有一些整流器,它们看起来有点像晶体管,但实际上它们是两个功率二极管的组合。

在次级散热器旁边,您还会看到许多电容器和电感器共同构成了低压滤波器模块 - 找到它们并找到次级侧。

区分初级侧和次级侧的最简单方法是遵循电源线。通常,输出线通常连接到次级侧,而输入线连接到初级侧(来自电源的输入线)。如图 7 所示。

区分初级侧和次级侧

以上,我们从宏观角度对电源的内部模块进行一般介绍。

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