开关电源的结构框图

开关电源剖析 Anatomy of Switching Power Supplies 第一页 绪论 PC上使用的电源供应器基于名为“开关模式（Switching Mode）”的结构，因而也被称为SMPS（开关电源）即 Switching Mode Power Supplies（DC-DC变换器是对 SMPS的另一种称呼）。在这个教程里我们会解释开关电源如何工作，并带你一探 PC电源的内部结构以及工作方式。 我们之前已经推出了一部电源教程，讨论了电源的尺寸规格、如何计算电源的标称功率指标并解释了基本的电源规格。在这部教程里我们讲得深一点，进一步解释电源“黑盒子”里面有什么、电源由哪些主要元件组成、如何识别它们以及它们有什么功能。 稳压电源有两种基本类型：线性电源和开关电源。 线性电源的工作原理是，从市电取得 127V或 220V交流电压，通过变压器将其转换为低压交流电（例如 12V）。接着由一组二极管进行全桥整流，将低压交流电转换为脉动直流。下一步是滤波，由一组电解电容将这个脉动直流波形滤成近似平滑的直流电。经过电解电容滤波的直流波形仍然有小幅波动（这个波动称作纹波），所以还需要一级电压调节提供稳定的输出，使用齐纳二极管或者集成稳压器电路。 注：各国市电有100V左右（100~127V）和200V左右（220~240V）两种，上面写的127V和220V算两个典型值。 图 1：一台标准的线性电源的结构框图 图2：线性电源上各处的电压波形 虽然线性电源对于一些低功率应用很适合——例如手机充电器、游戏主机电源就是两个能立刻想到的典型应用——但当需要更大功率时，线性电源的体积事实上会变得很大。 注：事实上小功率电源适配器常见的方案是 Flyback、RCC等小功率开关电源结构，易做小尺寸和高效率，线性电源也有使用。 功率变压器和滤波电容的容量（同样地，体积）与输入交流电的频率成反比，也就是说，交流电频率越低，这些元件的尺寸就越大。因为线性电源使用的市电频率是 60Hz（或 50Hz，在一些国家）——这是个非常低的频率——所以变压器和电容会非常大。 同样地，使用电力的设备电流需求越高，供应它们的电源就需要越大尺寸的变压器。 对于高频开关电源而言，在进入变压器之前输入电压的频率就要被提升（典型值为 50~60KHz）。由于输入电压的频率大幅提升，变压器和电解电容就可以非常小。这类电源就被应用于PC和其它一些电子设备例如录像机上。记住这里的“开关”是指代“高频开关元件”，而与电源外面是否有一个“开关按钮”无关。 PC电源使用一种更好的方...