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机箱用高频开关电源结构是什么样子的呢?

机箱用高频开关电源供电原理就是将市电进入高频开关电源,通过EMI将交流电转换为直流电再通过一次侧、主变压器到最后的二次侧部分讲纯净的电提供给硬件,保证使用的稳定性以及长久性,机箱用高频开关电源的用料和设计关系到其质量和性能。

机箱用高频开关电源结构是什么样子的呢?

EMI滤波

       EMI滤波系统在高频开关电源中的作用是过滤掉市电中的杂质,主要是滤掉高频的杂波和干扰的信号。如果没有EMI滤波高频开关电源,高频开关电源会产生电磁辐射影响到整个平台的使用。EMI滤波系统使输入电流更加纯净不会干扰硬件工作。一般普通的高频开关电源都会有一、二级EMI滤波。有的高频开关电源把一级EMI滤波做在输入高频开关电源线脚上,有的高频开关电源则将其做在PCB板上。完整的两级EMI滤波电路能有效滤除电流的杂波,减少高频开关电源内部电磁干扰。一级EMI至二级EMI电路的连线添加了磁环来抑制电磁干扰。

整流桥

       电流经过滤波后进入PFC,首先通过整流桥,整流桥将交流电转换成直流电。整流桥在工作时都会有不少发热量,设计优秀的高频开关电源会将整流桥锁在散热片上,有的高频开关电源会把两块整流桥直接设计在PCB板上,这样做没有考虑到充分的散热,是不合理的。

PFC

       从整流桥出来的电流进入PFC(Power Factor Correction,即功率因素校正)。交流电成波浪状,采用PFC的高频开关电源可利用不仅是波峰和谷峰附近的电能,提高利用率。 主电容(PFC电容)除了滤波外,还起着贮存电量以保证突然断电时有一定的电量支持电脑硬件作出反应的作用。主电容一般标有容量、耐温和耐压三项数值,最主要的是容量规格。一般来说,较低功率的高频开关电源,主电容容量数值与额定功率数值最低为0.5:1。额定功率越大,比值越大,800W以上的高频开关电源这项比值甚至会达到1:1。较好的额定500W高频开关电源的主电容容量一般为330μF。

       PFC又分为主动式PFC和被动式PFC。被动式PFC就是一个体积较大的电感线圈,它的功率校正因素最高也只能去到0.8,而且输入电压范围不能太宽。不过这种结构胜在成本低,一般低端高频开关电源都采用被动式PFC。

       主动式PFC由电感线圈,滤波电容、开关管以及控制IC等元器件组成。它的功率校正因素可以轻松达到99%以上,输入电压范围也可达到90-240V,但成本也相应提高不少。

变压器

       现在的变压器主要采用双管正激结构和LLC结构,在400W以下的高频开关电源中双管正激结构表现优于LLC结构;在400W以上都采用LLC结构设计,LLC又分为LLC半桥和LLC全桥。LLC谐振结构的高频开关电源都会与DC-DC模块共同出现, DC-DC模块很容易辨别出来,多数DC-DC模块都是在高频开关电源二次侧电路部分,并且都是用两个PCB版竖起来放置。一般来说这种结构的高频开关电源转换率能做到白金标准,相较于双管正激结构,它的成本较低,动态性能较弱,可以通过无脑堆料增加电容的方式弥补缺陷。

稳压系统

       高频开关电源稳压结构有单路磁放大、双路磁放大或者DC-DC结构。这种结构会影响+12V、+5V和+3.3V的输出的电压偏移。其中DC-DC的控制性能最强,其次是双路磁放大,最差的结构则是单路磁放大。

       单路磁放大,将+3.3V单独分出一路输出,它的特征是主变压器附近会有一个小线圈。而+12V和+5V由PWM芯片控制。因此+12V高负载时会对+5V输出电压造成很大影响。而在稳流结构的位置会有两个线圈分别给+12V和+5V进行稳流。

       双路磁放大,将+5V和+3.3V独立出来,这种结构的特点是在主变压器附近会有两个小线圈,稳流结构的位置会有3个大线圈对应+12V、+5V和+3.3V。因为+5V和+3.3V独立出来,+12V高负载时对其他两路输出电压的影响会有所减少。这是一种从单路磁放大进化而来的结构,解决了单路磁放大使用上出现的部分缺陷。

       DC-DC结构,从+12V取电直接降压成+5V和+3.3V然后输出,因此+12V的额定功率可以无限制地做大。这种结构是最容易辨别的,在稳流结构的位置上会有一块垂直的PCB,上面带有两个线圈。

高频开关电源保护IC芯片

       高频开关电源都会设计保护芯片,可以监控+12V、+5V和+3.3V的输出,实现各路输出的UVP(低电压保护)、OVP(过电压保护)、OCP(过电流保护)、SCP(短路保护),同时部分控制芯片还提供了OTP(过温度保护)或-12 V UVP(低电压保护)的功能,当超出片内设定值后,会自动停止工作,保护高频开关电源内部及平台上各配件及元件的运行,内部设计有过载保护以及防雷击功能,可保证整个高频开关电源稳定工作。

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