个人PC所选用的电源都是依据一种名为“开关办法”的技能，所以咱们常常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章咱们将会为您解读开关电源的作业办法和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功用。
●线性电源知多少
现在首要包含两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的作业原理是首要将127 V或许220 V市电经过变压器转为低压电，比如说12V，并且经过转化后的低压仍然是AC交流电；然后再经过一系列的二极管进行纠正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需求对脉动电压进行滤波，经过电容完结，然后将经过滤波后的低压交流电转化成DC直流电（配图1和2中的 “4”）；此刻得到的低压直流电仍然不行纯洁，会有必定的动摇（这种电压动摇便是咱们常说的纹波），所以还需求稳压二极管或许电压整流电路进行纠正。最终，咱们就可以得到纯洁的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）
配图1：规范的线性电源规划图
配图2：线性电源的波形
尽管说线性电源十分适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStaTIon/Wii/Xbox等游戏主机等等，可是关于高功耗设备而言，线性电源将会无能为力。
关于线性电源而言，其内部电容以及变压器的巨细和AC市电的频率成反比：也即说假如输入市电的频率越低时，线性电源就需求越大的电容和变压器，反之亦然。因为当时一向选用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都比较照较大。此外，AC 市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。
由此可见，关于个人PC范畴而言，制作一台线性电源将会是一件张狂的行为，因为它的体积将会十分大、分量也会十分的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。
●开关电源知多少
开关电源可以经过高频开关办法很好的处理这一问题。关于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。跟着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不必像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是咱们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需求的。需求阐明的是，咱们常常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写办法，和电源自身的封闭和敞开式没有任何关系的。
现实上，终端用户的PC的电源选用的是一种更为优化的计划：闭回路体系（closed loop system）——担任操控开关管的电路，从电源的输出取得反应信号，然后依据PC的功耗来添加或许下降某一周期内的电压的频率以便可以习惯电源的变压器（这个办法称作PWM，Pulse Width ModulaTIon，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以依据与之相连的耗电设备的功耗的巨细来自我调整，然后可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，并且下降发热量。
反观线性电源，它的规划理念便是功率至上，即使负载电路并不需求很大电流。这样做的成果便是一切元件即使非必要的时分也作业在满负荷下，成果发生高许多的热量。
看图说话：图解开关电源
下图3和4描绘的是开关电源的PWM反应机制。图3描绘的是没有PFC（Power Factor CorrecTIon，功率要素校对） 电路的廉价电源，图4描绘的是选用自动式PFC规划的中高端电源。
图3：没有PFC电路的电源
图4：有PFC电路的电源
经过图3和图4的比照咱们可以看出两者的不同之处：一个具有自动式PFC电路而另一个不具有，前者没有110/220 V转化器，并且也没有电压倍压电路。下文咱们的要点将会是自动式PFC电源的解说。
为了让读者可以更好的了解电源的作业原理，以上咱们供给的是十分根本的图解，图中并未包含其他额定的电路，比如说短路维护、待机电路以及PG信号发生器等等。当然了，假如您还想了解一下愈加翔实的图解，请看图5。假如看不懂也不要紧，因为这张图原本便是为那些专业电源规划人员看的。
图5：典型的低端ATX电源规划图
你或许会问，图5规划图中为什么没有电压整流电路？现实上，PWM电路现已担负起了电压整流的作业。输入电压在经过开关管之前将会再次校对，并且进入变压器的电压现已成为方形波。所以，变压器输出的波形也是方形波，而不是正弦波。因为此刻波形现已是方形波，所以电压可以垂手可得的被变压器转化为DC直流电压。也便是说，当电压被变压器从头校对之后，输出电压现已变成了DC直流电压。这便是为什么许多时分开关电源常常会被称之为DC-DC转化器。
馈送PWM操控电路的回路担任一切需求的调理功用。假如输出电压错误时，PWM操控电路就会改动作业周期的操控信号以习惯变压器，最终将输出电压校对过来。这种状况常常会发生在PC功耗升高的时，此刻输出电压趋于下降，或许PC功耗下降的时，此刻输出电压趋于上升。
在看下一页是，咱们有必要了解一下以下信息：
★在变压器之前的一切电路及模块称为“primary”（一次侧），在变压器之后的一切电路及模块称为“secondary”（二次侧）；
★选用自动式PFC规划的电源不具有110 V/ 220 V转化器，一同也没有电压倍压器；
★关于没有PFC电路的电源而言，假如110 V / 220 V被设定为110 V时，电流在进入整流桥之前，电源自身将会运用电压倍压器将110 V提高至220 V左右；
★PC电源上的开关管由一对功率MOSFET管构成，当然也有其他的组合办法，之后咱们将会详解；
★变压器所需波形为方形波，所以经过变压器后的电压波形都是方形波，而非正弦波；
★PWM操控电流往往都是%&&&&&%，一般是经过一个小的变压器与一次侧阻隔，而有时分也或许是经过耦合芯片（一种很小的带有LED和光电晶体管的IC芯片）和一次侧阻隔；
★PWM操控电路是依据电源的输出负载状况来操控电源的开关管的闭合的。假如输出电压过高或许过低时，PWM操控电路将会改动电压的波形以习惯开关管，然后达到校★正输出电压的意图；
下一页咱们将经过图片来研讨电源的每一个模块和电路，经过什物图形象的告知你在电源中何处能找到它们。
看图说话：电源内部揭秘
当你第一次翻开一台电源后（保证电源线没有和市电衔接，不然会被电到），你或许会被里边那些奇古怪怪的元器件搞得晕头转向，可是有两样东西你必定知道：电源电扇和散热片。
开关电源内部
可是您应该很简略就能分辨出电源内部哪些元器件归于一次侧，哪些归于二次侧。一般来讲，假如你看到一个（选用自动式PFC电路的电源）或许两个（无PFC电路的电源）很大的滤波电容的话，那一侧便是一次侧。
一般状况下，再电源的两个散热片之间都会组织3个变压器，比如说图7所示，主变压器是最大个的那颗；中等“体型”的那颗往往担任+5VSB输出，而最小的那颗一般用于PWM操控电路，首要用于阻隔一次侧和二次侧部分（这也是为什么在上文图3和图4中的变压器上贴着“阻隔器”的标签）。有些电源并不把变压器当“阻隔器”来用，而是选用一颗或许多颗光耦（看起来像是IC整合芯片），也即说选用这种规划计划的电源只需两个变压器——主变压器和辅变压器。
电源内部一般都有两个散热片，一个归于一次侧，另一个归于二次侧。假如是一台自动式PFC电源，那么它的在一次侧的散热片上，你可以看到开关管、PFC晶体管以及二极管。这也不是必定的，因为也有些厂商或许会挑选将自动式PFC组件安装到独立的散热片上，此刻在一次侧会有两个散热片。
在二次侧的散热片上，你会发现有一些整流器，它们看起来和三极管有点像，但现实上，它们都是有两颗功率二极管组合而成的。
在二次侧的散热片周围，你还会看到许多电容和电感线圈，一同一同组成了低压滤波模块——找到它们也就找到了二次侧。
差异一次侧和二次侧更简略的办法便是跟着电源的线走。一般来讲，与输出线相连的往往是二次侧，而与输入线相连的是一次侧（从市电接入的输入线）。如图7所示。
差异一次侧和二次侧
以上咱们从微观的视点大致介绍了一下一台电源内部的各个模块。下面咱们细化一下，将论题转移到电源各个模块的元器件上来……
瞬变滤波电路解析
市电接入PC开关电源之后，首要进入瞬变滤波电路（Transient Filtering），也便是咱们常说的EMI电路。下图8描绘的是一台PC电源的“引荐的”的瞬变滤波电路的电路图。
瞬变滤波电路的电路图
为什么要着重是“引荐的”的呢？因为市面上许多电源，尤其是低端电源，往往会省去图8中的一些元器件。所以说经过查看EMI电路是否有缩水就可以来判别你的电源质量的好坏。
EMI电路电路的首要部件是MOV （Metal Oxide Varistor，金属氧化物压敏电阻），或许压敏电阻（图8中RV1所示），担任按捺市电瞬变中的尖峰。MOV元件相同被用在浪涌按捺器上（surge suppressors）。尽管如此，许多低端电源为了节约本钱往往会砍掉重要的MOV元件。关于装备MOV元件电源而言，有无浪涌按捺器现已不重要了，因为电源现已有了按捺浪涌的功用。
图8中的L1 and L2是铁素体线圈；C1 and C2为圆盘电容，一般是蓝色的，这些电容一般也叫“Y”电容；C3是金属化聚酯电容，一般容量为100nF、470nF或680nF，也叫“X”电容；有些电源装备了两颗X电容，和市电并联相接，如图8 RV1所示。
X电容可以任何一种和市电并联的电容；Y电容一般都是两两配对，需求串联衔接到火、零之间并将两个电容的中点经过机箱接地。也便是说，它们是和市电并联的。
瞬变滤波电路不只可以起到给市电滤波的效果，并且可以阻挠开关管发生的噪声搅扰到同在一根市电上的其他电子设备。
一同来看几个实践的比如。如图9所示，你能看到一些古怪之处吗？这个电源竟然没有瞬变滤波电路！这是一款低价的“山寨”电源。请留心，看看电路板上的符号，瞬变滤波电路原本应该有才对，可是却被损失良知的黑心JS们带到了商场里。
这款低价的“山寨”电源没有瞬变滤波电路
再看图10什物所示，这是一款具有瞬变滤波电路的低端电源，可是正如咱们看到的那样，这款电源的瞬变滤波电路省去了重要的MOV压敏电阻，并且只需一个铁素体线圈；不过这款电源装备了一个额定的X电容。
低端电源的EMI电路
瞬变滤波电路分为一级EMI和二级EMI，许多电源的一级EMI往往会被安顿在一个独立的PCB板上，接近市电接口部分，二级EMI则被安顿在电源的主PCB板上，如下图11和12所示。
一级EMI装备了一个X电容和一个铁素体电感
再看这款电源的二级EMI。在这儿咱们能看到MOV压敏电阻，尽管它的安顿方位有点古怪，坐落第二个铁素体的后边。整体而言，应该说这款电源的EMI电路是十分完好的。
完好的二级EMI
值得一提的是，以上这款电源的MOV压敏电阻是黄色的，可是现实上大部分MOV都是深蓝色的。
此外，这款电源的瞬变滤波电路还装备了稳妥管（图8中F1所示）。需求留心了，假如你发现稳妥管内的稳妥丝现已烧断了，那么可以必定的是，电源内部的某个或许某些元器件是存在缺点的。假如此刻替换稳妥管的话是没有用的，当你开机之后很或许再次被烧断。
倍压器和一次侧整流电路
●倍压器和一次侧整流电路
上文现已说过，开关电源首要包含自动式PFC电源和被动式PFC电源，后者没有PFC电路，可是装备了倍压器（voltage doubler）。倍压器选用两颗巨大的电解电容，也便是说，假如你在电源内部看到两颗大号电容的话，那根本可以判别出这便是电源的倍压器。前面咱们现已说到，倍压器只适合于127V电压的区域。
两颗巨大的电解电容组成的倍压器
拆下来看看
在倍压器的一侧可以看到整流桥。整流桥可以是由4颗二极管组成，也可以是有单个元器件组成，如图15所示。高端电源的整流桥一般都会安顿在专门的散热片上。
整流桥
在一次侧部分一般还会装备一个NTC热敏电阻——一种可以依据温度的改动改动电阻值的电阻器。NTC热敏电阻是NegaTIve Temperature Coefficient的缩写办法。它的效果首要是用来当温度很低或许很高时从头匹配供电，和陶瓷圆盘电容比较类似，一般是橄榄色。
自动式PFC电路
●自动式PFC电路
毫无疑问，这种电路仅可以在配有自动PFC电路的电源中才干看到。图16描绘的正是典型的PFC电路：
自动式PFC电路图
自动式PFC电路一般运用两个功率MOSFET开关管。这些开关管一般都会安顿在一次侧的散热片上。为了易于了解，咱们用在字母符号了每一颗MOSFET开关管：S表明源极（Source）、D表明漏极（Drain）、G表明栅极（Gate）。
PFC二极管是一颗功率二极管，一般选用的是和功率晶体管类似的封装技能，两者长的很像，相同被安顿在一次侧的散热片上，不过PFC二极管只需两根针脚。
PFC电路中的电感是电源中最大的电感；一次侧的滤波电容是自动式PFC电源一次侧部分最大的电解电容。图16中的电阻器是一颗NTC热敏电阻，可以愈加温度的改动而改动电阻值，和二级EMI的NTC热敏电阻起相同的效果。
自动式PFC操控电路一般依据一颗IC整合电路，有时分这种整合电路一同会担任操控PWM电路（用于操控开关管的闭合）。这种整合电路一般被称为 “PFC/PWM combo”。
照常，先看一些实例。在图17中，咱们将一次侧的散热片去除之后可以更好的看到元器件。左边是瞬变滤波电路的二级EMI电路，上文现已具体介绍过；再看左边，悉数都是自动式PFC电路的组件。因为咱们现已将散热片去除，所以在图片上现已看不到PFC晶体管以及PFC二极管了。此外，稍加留心的话可以看到，在整流桥和自动式PFC电路之间有一个X电容（整流桥散热片底部的棕色元件）。一般状况下，外形酷似陶制圆盘电容的橄榄色热敏电阻都会有橡胶皮包裹。
自动式PFC元器件
图18是一次侧散热片上的元件。这款电源装备了两个MOSFET开关管和自动式PFC电路的功率二极管：
开关管、功率二极管
下面咱们将要点介绍开关管……
开关管
●开关管
开关电源的开关逆变级可以有多种办法，咱们总结了一下几种状况：
当然了，咱们仅仅剖析某种办法下究竟需求多少元器件，现实受骗工程师们在考虑选用哪种办法时还会收到许多要素约束。
现在最盛行的两种办法时双管正激（two-transistor forward）和全桥式（push-pull）规划，两者均运用了两颗开光管。这些被安顿在一次侧散热片上的开光管咱们现已在上一页有所介绍，这儿就不做过多赘述。
以下是这五种办法的规划图：
单规矩激（Single-transistor forward configuration）
双管正激（Two-transistor forward configuration）
半桥（Half bridge configuration）
全桥（Full bridge configuration）
推挽（Push-pull configuration）
变压器和PWM操控电路
●变压器和PWM操控电路
从前咱们现已说到，一太PC电源一般都会装备3个变压器：个头最大的那颗是之前图3、4和图19-23上标示出来的主变压器，它的一次侧与开关管相连，二次侧与整流电路与滤波电路相连，可以供给电源的低压直流输出（+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V）。
最小的那颗变压器负载+5VSB输出，一般也成为待机变压器，随时处于“待命状况”，因为这部分输出始终是敞开的，即使是PC电源处于封闭状况也是如此。
第三个变压器室阻隔器，将PWM操控电路和开关管相连。并不是一切的电源都会装备这个变压器，因为有些电源往往会装备具有相同功用的光耦整合电路。
变压器
这台电源选用的是光耦整合电路，而不是变压器
PWM操控电路依据一块整合电路。一般状况下，没有装备自动式PFC的电源都会选用TL494整合电路（下图26中选用的是可兼容的DBL494整合芯片）。具有自动式PFC电路的电源里，有时分也会选用一种用来替代PWM芯片和PFC操控电路的芯片。CM6800芯片便是一个很好的比如，它可以很好的集成PWM芯片和PFC操控电路的一切功用。
PWM操控电路
二次侧（一）
●二次侧
最终要介绍的是二次侧。在二次侧部分，主变压器的输出将会被整流和过滤，然后输出PC所需求的电压。-5 V和–12 V的整流是只需求有一般的二极管就能完结，因为他们不需求高功率和大电流。不过+3.3 V， +5 V以及+12 V等正压的整流使命需求由大功率肖特基整流桥才行。这种肖特基有三个针脚，外形和功率二极管比较类似，可是它们的内部集成了两个大功率二极管。二次侧整流作业能否完结是由电源电路结构决议，一般有或许会有两种整流电路结构，如图27所示：
整流办法
办法A更多的会被用于低端入门级电源中，这种办法需求从变压器引出三个针脚。办法B则多用于高端电源中，这种办法一般只需求装备两个变压器，可是铁素体电感有必要够大才行，所以这种办法本钱较高，这也是为什么低端电源不选用这种办法的首要原因。
此外，关于高端电源而言，为了提高最大电流输出才能，这些电源往往会选用两颗二极管串联的办法将整流电路的最大电流输出提高一倍。
无论是高端仍是低端电源，其+12 V和+5 V的输出都装备了完好的整流电路和滤波电路，所以一切的电源至少都需求2组图27所示的整流电路。
关于3.3V输出而言，有三种选项可供挑选：
☆在+5 V输出部分添加一个3.3V的电压稳压器，许多低端电源都是选用的这种规划计划；
☆为3.3 V输出添加一个像图27所示的完好的整流电路和滤波电路，可是需求和5 V整流电路同享一个变压器。这是高端电源比较一般的一种规划计划。
☆选用一个完好的独立的3.3V整流电路和滤波电路。这种计划十分稀有，仅在少量发烧级尖端电源中才或许呈现，比如说安耐美的银河1000W。
因为3.3V输出一般是彻底共用5V整流电路（常见于低端电源）或许部分共用（常见于高端电源中），所以说3.3V输出往往会遭到5V输出的约束。这便是为什么许多电源要在铭牌中闻名“3.3V和5V联合输出”。
下图28是一台低端电源的二次侧。这儿咱们可以看到担任发生PG信号的整合电路。一般状况下，低端电源都会选用LM339整合电路。
二次侧
此外，咱们还可以看到一些电解电容（这些电容的个头和倍压器或许自动式PFC电路的%&&&&&%比较要小的多）和电感，这些元件首要是担任滤波功用。
为了更明晰的调查这款电源，咱们将电源上的飞线以及滤波线圈悉数移除，如图29所示。在这儿咱们能看到一些小的二极管，首要用于-12 V and –5 V的整流，经过的电流十分小（这款电源只需0.5A）。其他的电压输出的电流至少要1A，这需求功率二极管担任整流。
–12 V以及–5V负压电路的整流二极管
二次侧（二）
●二次侧（2）
下图30描绘的是低端电源二次侧散热片上的元器件：
二次侧散热片上的元器件
从左至右以此为：
☆稳压器IC芯片——尽管它有三个针脚并且看起来和三极管十分类似，可是它却是可IC芯片。这款电源选用的是7805稳压器（5V稳压器），担任+5VSB的稳压。之前咱们现已说到过，+5VSB选用的是独立的输出电路，因为它即使是在PC处于断电状况时仍然需求向+5VSB供给+5 V输出。这便是为什么+5VSB输出也一般会被称之为“待机输出”。7805 %&&&&&%最大可以供给1A的电流输出。
☆功率MOSFET晶体管，首要担任3.3V输出。这款电源的MOSFET类型为PHP45N03LT，最大可答应45A的电流经过。上一页咱们现已说到，只需低端电源才会选用和5V同享的3.3V稳压器。
☆功率肖特基整流器，由两个二极管整合而成。这款电源的肖特基类型为STPR1620CT，它的每颗二极管最大可答应8A的电流经过（总共为16A）。这种功率肖特基整流器一般被用于12V输出。
☆另一颗功率肖特基整流器。这款电源选用的类型是E83-004，最大可答应60A电流经过。这种功率整流器常被用于+5 V和+ 3.3 V输出。因为+5 V和+ 3.3 V输出选用的是同一个整流器，所以它们的总和不能超过整流器的电流约束。这便是咱们常说的联合输出的概念。换句话说便是3.3V输出来自5V输出。和其他各路输出不同，变压器没有3.3V输出。这种规划常用于低端电源。高端电源一般都会选用独立的+3.3 V和+5 V输出。
下面来看看高端电源的二次侧首要元件：
高端电源二次侧的元件
高端电源二次侧的元件
这儿咱们可以看到：
两颗并联的担任12V输出的功率肖特基整流器。低端电源往往只需一颗这样的整流器。这种规划天然让整流器的最大电流输出翻了一倍。这款电源选用的是两颗STPS6045CW肖特基整流器，每颗最大可运转60A电流经过。
☆一颗担任5V输出的肖特基整流器。这款电源选用的是STPS60L30CW整流器，最大可答应60A电流经过。
☆一颗担任3.3V输出的肖特基整流器，这是高端电源和低端电源的首要差异（低端电源往往没有独自的3.3V输出）。这款电源选用的是STPS30L30CT肖特基，最大可答应30A电流经过。
☆一颗电源维护电路的稳压器。这也是高端电源的标志。
首要指出的是，以上咱们所说的最大电流输出是仅仅是相关于单个元器件而言的。一款电源的最大电流输出实践上要取决于与之相连的许多%&&&&&%的质量，比如说线圈电感、变压器、线材的粗细以及PCB电路板的宽窄等等。咱们可以经过整流器的最大电流和输出的电压相乘得出电源理论上的最大功率。比如说，图30中的电源的12V输出最大功率应该为16A*12V=192W。
注：以上文章是hardwaresecrets网站于2006年发布的一篇技能性文章，尽管距今已有时日，但关于电源初学者而言，这篇文章仍是十分有参考价值的，期望对读者朋友起到必定的协助效果。因为文中有许多专业词汇，翻译过程中或许会有所疏忽和缺乏，期望电源达人可以多多纠正，不胜感激
