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标题: 电源的拓扑结构 [打印本页]

作者: 我是MT    时间: 2014-11-11 18:45     标题: 电源的拓扑结构

经典的半桥结构
  这种拓扑结构是经典结构,通常所说的半桥电源一般就是指这种结构,但是这种结构称其经典不是因为其优秀,而是因为这种结构实在是有些年头了,到现在可以说已经到了淘汰边缘,但是使用这种结构的产品仍然不在少数。


  典型的半桥结构电源

  上图是典型的半桥结构,三个变压器分隔一次侧和二次侧电路,从大到小的第三个待机变压器更是半桥结构的主要特征。另外,倍压电路(两大高压滤波电容)也是半桥结构的特征。


  曾经的明星产品航嘉多核DH6

  曾经的明星产品多核DH6就是典型的半桥拓扑的产品,虽然现在拿出来说有点后车之师的意思。半桥拓扑有着其明显的缺点,一是超过500W的功率一般要放弃这个结构,二是其转换效率低下,只有不到70%,注定与80PLUS无缘了。其优点只有一个就是,用料较少,结构简单,成本易于控制。
  入门级正激结构
  正激式拓扑与半桥拓扑有着质的区别,从命名上就可以看出来,半桥一般使用晶体管作为开关电路的原件,而正激拓扑则使用开关管作为开关电路的原件。从电路角度来说,正激拓扑相对于半桥拓扑有更强的抗不平衡的能力,以及输出更加稳定。


  典型单管正激拓扑

  单管正激,顾名思义,一个开关管。其主要特征便是只有一个开关管。上图为例,红色圈内为一个开关管,橙黄圈的主变以及周边电路则是正激结构的代表。


  大小变压以及单开关管

  上图为另外一个角度的单管正激拓扑。开关管因为承受较高的电压,所以一般单独配备一个散热片,成为鉴别这种拓扑结构的一种标志。
 电源的拓扑结构大揭秘之电源篇
  该电路的最大问题是:开关管交替工作于通/断两种状态,当开关管关断时,脉冲变压器处于“空载”状态,其中储存的磁能将被积累到下一个周期,直至电感器饱和,使开关器件烧毁。所以这种解构多见于400W上下这个级别的电源中,是比半桥稍厚道一些的低端解决方案。
  对于电源来说,所使用的ATX电源说到本质上就是交流转直流的开关电源,凡是涉及到开关电源一定涉及到拓扑这个概念,拓扑简单的理解就是电源的架构。就如CPU这些硬件一样,拓扑结构直接影响电源的性能。在电源的世界里,拓扑从本质上决定了电源的优劣,揭秘电源拓扑,揭秘电源的性能秘密。
  拓扑主要影响电源的转换效率,动态能力,稳定性等种种方面。但是拓扑结构与电源的功率没有固定搭配关系。并且拓扑结构在分类上是十分细致的,就好像一个树状图,大类上分为正激,全桥,半桥。导致在现在的现行的产品中,很少有明确标注电源拓扑的产品,往往只写了大类的拓扑结构。本文就将这个直接与电源性能相关的关键技术,层层展开,细数电源拓扑。
  电源的工作原理简单来说是这样的,市电进入电源后经整流和滤波转为高压直流电,再通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,再经过整流和滤波,最终输出低电压的直流电。看似非常简单,但是这其中涉及到很多细节上的处理,拓扑结构的进步说到底就是最大程度上提供稳定的最终输出。
  市电进入电源,首先要经过扼流流圈和电容,滤除高频杂波和同相干扰信号。然后再经过电感线圈和电容,进一步滤除高频杂波。然后由整流电路整流,和大容量的滤波电容滤波后,电流才由高压交流电转换为高压直流电。


  高压整流部分

  虽然经过了交流-----直流的过程,但这还只是个先头工序,电流还是不能直接供给电脑使用的,还要做进一步的调整。经过了交直转换后,电流就进入了整个电源最核心的部分--开关电路。开关电路主要由两个开关管组成,通过它们的轮流导通和截止,便将直流电转换为高频率的脉动直流电。接下来,再送到高频开关变压器上进行降压。经过高频开关变压器降压后的脉动电压,同样要使用二极管和滤波电容进行整流和滤波,此外还会有1、2个电感线圈与滤波电容一起滤除高频交流成分。


  开关管部分

  如果再简练一点,那电源就是个高压整流-变压-低压整流-输出的装置。我们所说的拓扑,就是电源中所用的元器件以及各种电路的连接方式。不同的拓扑,简单理解就是实用了不同的原件,使用了不同的连接方式。


  电源拓扑图

  组成电源的零件无外乎电感,电阻,电容以及变压器,但是零件的数量,种类,连接方式不同就得到了不同的拓扑结构。也就直接影响了电源的输出水平。




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