品質講堂第1課 雙晶順向電源結構優點

2024-03-09 13:18:16

    泡泡網電源頻道6月15日 高考結束後DIY市場必然會迎來一輪裝機潮，不過大多數未來的天之驕子們可能並不了解DIY電腦知識。既然是一個沒有作業的暑假，那麼小編就在這裡給大家說說關於DIY時所要了解的事兒，今天的第一課我們從主流優質電源的拓撲結構說起，感興趣的學子們和DIY小白不妨關注一下。
電源是PC中相當重要的一個組成部件，它承擔著為主機平臺上所有硬體提供運行電力的責任，因此對於許多DIY老手來說選個好電源往往是裝好PC的第一步。普通PC電源的主要工作流程如下：

    我們要談的拓撲結構在電源中扮演的是「開關電路」的角色，開關電路的作用是把高壓直流電轉換為低壓直流電，由於電源工作時會因為發熱導致電能損耗，因此開關電路的好壞也直接決定著電源轉換效率的高低。近年來許多優質電源普遍採用的是雙晶順向（又叫雙管正激）電路拓撲架構，還有一些高轉換效率電源是採用了LLC諧振半橋拓撲架構。

電源內部結構

雙晶順向（俗稱雙管正激）：
    雙晶順向拓撲結構由兩個功率開關和兩個二極體構成，當兩個開關管同時關斷時，磁通復位電路的兩個二極體同時導通，輸入的電流母線電壓反向加在變壓器的初級勵磁電感上，使得勵磁電流從最大值線性減小為0，完成變壓器磁通的復位，並將存儲在電感中的能量返回到輸入端，除了熱能損耗外幾乎沒有功率損耗，從而提高了電源的轉換效率。

    作為一種較為先進的電源拓撲架構，雙晶順向的優點是顯而易見的。首先雙晶順向的好處在於每個MOS管只需要承受一倍的開關電壓，不像單晶順向（即單管正激）的MOS管要迎接雙倍輸入電壓的衝擊，對於電源來說這樣更加安全，雙晶順向結構中MOS管耐壓值的提高也為電源提供了更高的功率設計區間，而且相對簡單的結構更利於電路品質的控制。其次由於雙晶順向的低功率損耗特點使其具備了提升電源轉換效率的作用，目前包括大批80PLUS認證電源在內的許多優質節能電源主要採用的就是雙晶順向的拓撲結構，在進行變壓時利用雙晶順向更低的電能損耗使得電源的轉換效率得到進一步提高，在當前低碳環保的趨勢下，高轉換效率的節能電源顯然更受歡迎。

    上圖是一款軍威巴頓電源，它所採用的正是雙晶順向拓撲結構，圖中方框裡一大一小兩個變壓器設計可以看成是雙晶順向拓撲結構的標誌。除了雙晶順向拓撲結構外，這款電源的一、二級EMI濾波、主動PFC電路和低壓濾波輸出部分的用料也相當的紮實，為電源進行市電濾波、高壓整流濾波、變壓器變壓、低壓整流濾波等一系列工作提供了可靠的保障。在這款電源的右側還加入了獨立的模組化接口PCB，這也是在中高端電源中才可以看到的設計和做工。

LLC諧振半橋：
    LLC電路比較簡單，它是由一個電感L，一個電容C，一個變壓器L組成的諧振變換器，通過半橋開關頻率的變化來調整輸出電壓的。當頻率變化時，傳送到變壓器的能量也會產生變化。

    上圖中的電源就是採用LLC諧振半橋電路設計，它的LLC是由兩個電感和一個電容串聯而成，由於採用了零電壓開關 (ZVS) 技術，所以導通損耗非常低，且EMI也被降低，這也是為什麼不少80PLUS金牌電源採用LLC諧振電路的原因。優秀的LLC具有轉換效率高、輸出波紋小、發熱小等特點，因此經常被用於追求高轉換效率的電源產品之中。

選擇，轉換效率並不是全部：
    LLC諧振電路雖然在轉換效率方面比雙管正激電路略佔優勢，但由於它的輸出波紋控制能力不強，動態性能較弱，僅在諧振點附近效率較高，不適合應用於寬輸入電壓範圍。而雙管正激電路相對來說往往在兼顧了節能效果與電路品質的同時，穩定性與可靠性方面表現也相當出色。客觀地來看，目前採用雙管正激拓撲架構的電源綜合表現更為理想。如果大家近期準備組裝電腦，那麼選擇一款真材實料的雙管正激+主動式PFC的電源是不會錯的。

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