图解分析学硬件电源文档格式.docx

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接下来看二级EMI部分：

（习惯上把设计在电源PCB板上的EMI部分叫做二级EMI）

上图为一款电源的二级EMI部分：

两个X电容，一对Y电容，两个共模电感，一个差模电感，一个MOV做浪冲接收器，还可以看到一个继电器。

在这组二级EMI滤波电路中，X电容负责滤除差模干扰，Y电容负责滤除共模干扰，共模电感用于滤除共模干扰，差模电感用于滤除差模干扰。

当然，在部分电源的整流电路中我们也可以找到NTC。

上图是一款额定1200瓦电源的二级EMI部分，设计和用料相当完整。

再简单介绍一下其他一些电子元件：

保险管：

当通过它的的电流值超出额定限度时，会以熔断的方式来保护连接于后端电路。

负温度系数电阻（NTC）：

串联于火线或零线上，启动时其内部阻抗值可以限制充电瞬间的电流值，而负温度系数的定义是其电阻会随其温度上升而降低，所以随着电流流过本体使温度逐渐升高后，其阻值会随着降低，避免造成不必要功率消耗。

金氧变阻器（MOV）：

并联于保险管后端的火线与地线间，当输入交流发生过电压时能及时让保险管熔断，避免使内部组件损坏。

以下举例说明一下一些较低档次电源的二级EMI部分：

A为X城某300W电源：

一个X电容，一对Y电容，两个共模电感，未发现保险管和浪冲接收元件，图中红圈出空焊位置应该是预留给MOV的。

B为XX3某400W电源，一个X电容，一对Y电容，两个共模电感，一个保险管，没有MOV，图中红圈出预留空焊位。

C为XX克某550W电源，一个X电容，一对Y电容，两个共模电感，一个保险管（热缩套包裹），没有MOV。

D为X马某270W电源，一个X电容，一个保险管，无共模电感和MOV。

另一部分得看一级EMI部分。

低价低质，没什么说的。

E为XX花某450W电源，一个X电容，一对Y电容，一个共模电感，一个保险管，没有MOV，但在PFC主电容旁有一个NTC（绿色那个）。

F为X嘉某400W电源，一对Y电容，一个共模电感，一个保险管。

上图中所列几款电源，有国内厂商和国外的，有多少钱就用多少料，这只是其中一个环节。

当然，图中所列电源的设计方案也有很大区别。

所谓完整的EMI滤波电路，得综合来看市电输入端的一级EMI部分和在电源PCB板上的二级EMI部分。

高压滤波电容：

图中，左边看到的是在无PFC或被动PFC的电源中采用两个大号电容串联处理的，而通常这些电源都会加入倍压输入电路。

而这两个相同规格的电容串联后则是耐压值是原来单个的两倍，电容值是原来单个的一半,这个常见于半桥拓扑+被动PFC结构的电源；

而配备主动PFC的电源，PFC电路本身就能完成升压功能，经过主动PFC电路输出的直流电压在300~415V左右，所以不需要加入倍压电路，电容是耐压值400V左右的规格。

而在正激+主动PFC结构的电源可以看到两个相同规格的电容并联，则耐压值跟原来的其中一个相同，电容值是两个的加和。

在高压滤波电容选择上不同瓦数级别的当然不同（无PFC或被动PFC就不讨论了），但总得有个基本概念，电容的选择是否厚道可以根据其“保持时间”做一个参考，详细解析参看这个：

上面两个表格不是对比，一个是金牌系列电源，一个是白牌系列电源，但在各个瓦数级别所用不同参数的主电容，大家应该心中有数。

对于额定300W级别电容值180uF，耐压400V，耐温85℃应该考虑为最低标配。

整流桥：

整流桥内部由四颗二极管交互连接所构成，其作用是将输入交流进行全波整流后，供后端交换电路使用。

其外观与大小会因为组件额定电压及电流的不同而有所差异，部分电源的整流桥固定于散热片上，协助其散热，有利于长时间稳定的运作。

上图分别是不同品牌电源450W产品的整流桥图，图左的附有散热片，图右的则没有。

图左的整流桥有散热片可传输8A电流，以110V下满载87%的转换效率来算，这枚整流桥都可以支持760多瓦的功耗，超过450瓦非常多（编辑原话）。

图右的整流桥有散热片情况下可以输出6A，无散热片则只能输出3A，115V的电压满载80%的转换效率来算这枚整流桥只可以保证电源输出270瓦的功率。

因此，这也是在观察电源内部拆解的又一要点。

PFC电路：

分为主动PFC（有源PFC）和被动PFC（无缘PFC），被动PFC其实就一个大电感，主动PFC电路组成如下，优点不多说了，网上流传的一大堆。

附一些名词的简单解析：

主动PFC：

作为主动功率因数校正电路控制，使电源可维持一定的功率因数，并减少高次谐波产生。

一次侧PWM：

作为一次侧开关晶体驱动用PWM（脉宽调变）信号产生，随着电源输出状态对其任务周期（DutyCycle）的控制。

PFC/PWM整合控制：

将PFC/PWM两种控制器结合于单一IC中，可使电路更为简化，组件数目减少，缩小体积外也降低故障率。

二极管：

硅二极管，肖特基二极管（SBD）、快速回复二极管（FRD）、齐纳二极管（ZD）等种类。

快恢复二极管主要用于主动PFC电路及一次侧电路；

肖特基二极管用于二次侧，将变压器输出进行整流；

齐纳二极管则是作为电压参考。

开关晶体管：

在交换电路中作为无接点快速电子开关，依控制信号导通及截止，决定电流是否流过，在主动PFC电路以一次侧电路扮演重要角色。

随着开关组件的电路组成方式，可构成双晶顺向式、半桥式、全桥式、推挽式等等不同的拓扑结构，在相当部分大功率并且要求高效率的电源里也有使用开关晶体构成同步整流电路以及DC-DC降压电路的应用。

光耦：

主要是用于高压电路与低压电路的信号传递，并维持其电路隔离，避免发生故障时高低压电路间产生异常电流流动，使低压组件损坏。

其原理就是使用发光二极管与光敏晶体管，利用光来进行信号传递，且因为两者并无电路上的链接，所以可以维持两端电路的隔离。

变压器：

变压器作用是把高低电压分隔，并利用磁能进行能量交换，不仅可以避免高低压电路故障时的漏电危险，它本身能够简单产生多种电压输出。

因为变压器为功率传递路径之一，目前大功率电源都是使用多变压器的设计，避免单一变压器发生饱和现象而限制功率的输出。

通常电源是以变压器隔离一次侧（高压侧）和二次侧（低压侧）两部分。

上图中图左是传统的半桥拓扑结构，由左至右依次为：

主变压器、驱动变压器、待机变压器；

图右为正激拓扑结构，由左至右是主变压器、辅助变压器。

也由于主动PFC电路有独立管理电源模块，因此可以不需要用待机变压器。

当然在大功率电源中还可以看到第三个变压器。

第二部分：

介绍关键元件部分

1、半桥拓扑+被动的PFC+3.3V单路磁放大

上图航嘉多核DH6内部结构，是典型的半桥拓扑+别动PFC结构，一般可以看到三个变压器分隔一次侧和二次侧电路，而从左至右第三个为待机变压器是最突出的特征。

因为正激结构可不需要待机变压器。

另一方面，在一次侧能找到倍压电路（上图中两个大号高压滤波电容）也是确定为半桥结构电源的一个佐证。

这里所说的半桥结构实际是使用的都是BJT双极型晶体管作为开关元件的电路结构。

半桥结构的电源有两个主要的技术限制，一是做成的瓦数级别不大，一般就500W或以下的，个别特例除外。

二是能达到的转换效率较低，大概就70%多或以下，但是由于方案简单，成本控制非常好。

在国内用户占有量巨大，一是不重视，二是图便宜。

当然也最容易忽悠的。

2、单管正激+被动PFC

上图是战斧400的截图，单管正激（橙色圈单一个开关管，红框部分提示正激结构）+被动PFC。

战斧400、460、500同方案对应康舒IP430470510等。

这一结构可见于以前一些400瓦以下的电源中，以上一般都会改为双管正激结构。

在单管正激结构中，当开关管关断后，其需要承受的电压高于电源电压，则需要专门的磁复位电路辅助。

而采用双管正激，则每个开关管所承受的电压应力减半，则可以用较低内压的MOS管也没问题。

但由于使用两个开关管，则需要配备两套驱动电路，加大了其电路复杂性。

3、双管正激+主动PFC+3.3V单路磁放大

上图是安钛克EA380DGREEN内部截图，两个开关管（红色框）和3.3V磁放大电感（橙色圈）。

这个方案在2008年底国内逐渐开始普及于300瓦以上的电源产品上，转换效率及动态性能都较之于传统的老式半桥结构好，成本虽然较半桥高但也能较好的控制。

磁放大可以看主变压器附近的磁芯电感个数，一个就是单路，两个就是双路；

也可以根据二次侧电感来判断：

单路磁放大是12V和5V共用一个大的储能电感，可以看出线圈有两组不同的颜色的绕组，余下一个是3.3V电感；

双路磁放大三路分别为+12V、+5V、+3.3V各一个电感，其中5V和3.3V用的电感规格一般相同。

利用磁放大的方式处理3.3V和5V的，或者单独用3.3V单路磁放大，或者用3.3V和5V双路的磁放大，使用双路磁放大的电源最大的优势在于12V、5V、3.3V三路互不干扰，因而+5V和+3.3V输出电压的调节性能更好。

磁放大技术在业界已经非常成熟了，既不新鲜也不先进。

PC电源中产生+12V和+5V都有完整的整流和滤波电路，而+3.3V输出通常是由+5V整流后输出，所以+3.3V输出电流是受到+5V输出电流值限制的。

而单路+3.3V磁放大的实现是用+3.3V使用非晶磁环对+5V绕组输出然后整流滤波而共享了+5V绕组来实现对+3.3V输出放大。

正因为电源中PWM调制芯片不能使+5V,+12V,+3.3V同时一起调节。

这样一来就会直接影响各组电压的输出稳定性。

这就必须分出一组输出单独调节。

之所以选择+3.3V一路，是因为它的电压低,调节范围不大,损耗小。

4、双管正激+主动PFC+5V/3.3V双路磁放大

上图是安钛克VP550P内部截图，看到橙色圈圈两个磁芯电感则表明是双路磁放大。

当然成本要比单路磁放大的高。

近来看到国内外的一些厂商在其低瓦数入门产品中都试水这一结构，希望在其主打入门级消费者带来更多实惠又质量过硬的产品。

5、双管正激+主动PFC+12V同步整流+5V/3.3VDC-DC输出

上图是酷冷至尊金牌龙影1000内部截图，分别看到12V同步整流控制芯片和+3.3V/+5VDC-DC降压电路。

所谓同步整流是采用MOS管取代传统的肖特基整流二极管以降低整流损耗的技术。

当需要原边往副边传输能量的时候，副边相应的MOS管就打开，让电流流过，反之，不需要传输能量的时候，MOS管则关断，阻止电流流过。

而采用MOS管做整流时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，所以叫同步整流。

多应用在大电流低电压情况下。

而5V/3.3V采用DC-DC直流降压生成，目的跟采用同步整流一样，是用来提高电源效率的其中一种手段。

DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM（占空比）来控制输出的有效电压的大小。

可分为升压式的BOOST拓扑结构和降压式的BUCK拓扑结构。

而在很多

情况下，在电源内部使用同步整流技术来提高效率的，或多间都有DC/DC模块。

6、LLC半桥+主动PFC+12V同步整流+5V/3.3VDC-DC输出

上图为金蝶400内部截图。

2010年振华刮起金牌电源普及风暴，即使在中低瓦数级别我们依然能够享受金牌电源的“威力”，实在难得。

图中的LCC谐振半桥电路。

特点就是效率高、输出纹波小、发热小、体积小、低EMI、负载可调范围大等特点，可以对输入/输出电压比在很宽的范围内进行调节；

可实现MOS开关管零电压开通和低电流关断，减少开关损耗，从而提高效率。

顾名思义LLC，就是由两个电感和一个电容串联而成。

但只适合于小功率范围内做，一般指在1000W级别以下是比较好的选择。

更大功率可用移相全桥结构这类。

而振华从350W起跳至1000W均为该结构方案，不禁让人不爽而鄙视振华的实力也不过如此。

。

7、有源钳位+交错式主动PFC+3.3V单路磁放大

上图是航嘉旧版R85内部图。

也正由于旧版采用的方案成本高导致售价一直降不下来，新版R85采用成本控制更好、同瓦数级别最常见的双管正激动+APFC+3.3V单路磁放大结构。

有源钳位正激拓扑是一种零电压软开关技术。

它可以很好的减少开关管和变压器的功耗。

同样的有源钳位正激拓扑也是一种高效率结构，但在PC用开关电源中鲜见，真正来说是笔者看到拆解图中很少看到这种结构的。

据介绍适合与高电压中大功率方案应用。

电源效率比双管正激有较大提高，同时也降低了EMI干扰。

据方案在1000W附近做到80LUS银牌不是问题，上图航嘉那个旧版R85真是大材小用，还白费堆料抬高成本。

交错式PFC主要的想法是将一个大功率的PFC变成了两个小功率的PFC，这两个小功率的PFC以180°

相位差交替开关动作，输入和输出的纹波电流因为叠加相消而大大减小，可以减少EMI的设计尺寸，输出电容上的电流有效值不足单相拓扑的50%，可以减少电容ESR（等效串联电阻阻值）上的发热。

重载下打开两相工作而轻载下关闭一相，使得PFC级的效率得到优化。

8、主动PFC电路+移相全桥+12V同步整流+5V/3.3VDC-DC输出

上图是AntecHCP1200内部拆解图，由上下两层PCB板组成，图左为主动PFC+EMI滤波部分，图右为开关整流输出部分。

移相全桥零电压开关电路是一种适用于大功率开关电源的软开关电路。

它具有电路结构简单，易于实现恒频控制，易于高频化，不需辅助电路，铁磁元件容量小，变压器的漏感和开关器件的寄生电容可以纳入谐振电路，谐振软开关器件应力小，开关损耗小等优点。

写在最后：

上述只是简述了PC电源中在目前零售产品中一些可以看到的一些常见或稍高端的方案，因为笔者只是业余的菜鸟，而没有更详细的展开来说，望见谅。

现在就一些笔者觉得新手该懂得的做一个归纳：

电源的设计方案决定了它的定位，在配合相关的电子元件，恰当的加入一些相关改进技术将会生产出一个高质量的产品。

1、老式的半桥结构在五六百瓦内依然占有市场，但随着更先进的正激动结构的发展，成本也控制的相当好，给消费者有更大的选择空间。

一套集显平台功耗一般在200瓦以内，半桥+被动PFC的

电源多在150左右或以下，虽然转换效率较低，还是一个不错的选择。

2、单管正激+被动PFC之类，做到350W已经不错了，转换效率就80﹪以下，再加也难以提升，而且发热大，不推荐了。

3、单管正激+主动PFC+单路磁放大现在是300~500W主流瓦数级别中一个最广泛使用的普及方案，可做到白牌，部分做到铜牌，是具体厂家方案而定，成本控制很好，品牌产品较多选择。

4、双管正激+主动PFC+双路磁放大近来台系的部分代工产的也是非常多的，国产也在试水，低瓦数级别白牌居多综合来说动态性能不错，效率不算低，一些稍大瓦数级别以前的一些产品也做到铜牌

甚至银牌，可以做一个重点考虑。

5、双管正激+主动PFC+12V同步整流+5V/3.3VDC-DC输出，可以进一步提升效率，1000瓦内安钛克TPN系列，振华金蝶系列等等数款产品皆有，可进一步提升效率。

铜牌居多。

部分厂家方案做到金牌

的也不少。

在1000瓦内这个方案也可以重点考虑选择。

关键是跟

下一个方案做对比，看你喜好选择了。

6、LLC半桥+主动PFC+12V同步整流+5V/3.3VDC-DC输出，振华金蝶凭着这个结构囊括中低瓦数，高效率，动态性能不错，YY的外观。

可以说在1000瓦级别以内这个方案是非常好的选择，相当一部分

金牌也是这个方案，如海盗船AX750/850。