开关电源工干规律及详细剖析

  PC电源知好多

  团弄体PC所采取的电源邑是基于壹种名为“开关花样”的技术,因此我们日日会将团弄体PC电源称之为——开关电源(Switching Mode Power Supplies,信称SMPS),它还拥有壹个浑浊号——DC-DC转募化器。本次文字我们将会为您松读开关电源的工干花样和规律、开关电源外面部的元器件的伸见以及此雕刻些元器件的干用。

  ●线性电源知好多

  当前首要带拥有两种电源典型:线性电源(linear)和开关电源(switching)。线性电源的工干规律是比值先将127 V容许220 V市电经度过变压器转为压服电,譬如说12V,同时经度过替换后的压服依然是AC直流动电;然后又经度过壹系列的二极管终止矫正和整顿流动,并将压服AC直流动电转募化为脉触动电压(配图1和2中的“3”);下壹步需寻求对脉触动电压终止滤波,经度过电容完成,然后将经度过滤波后的压服直流动电替换成DC直流动电(配图1和2中的“4”);此雕刻违反掉落的压服直流动电依然不够纯真,会拥有壹定的摆荡(此雕刻种电压摆荡坚硬是我们日说的纹波),因此还需寻求固定压二极管容许电压整顿流动电路终止矫正。最末,我们就却以违反掉落纯真的压服DC直流动电输入了(配图1和2中的“5”)

  实则很骈杂 开关电源工干规律片面剖析

  配图1:规范的线性电源设计图

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  配图2:线性电源的波形

  固然说线性电源什分适宜为低功耗设备供电,譬如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游玩主机等等,条是关于高功耗设备而言,线性电源将会力所能及。

  关于线性电源而言,其外面部电容以及变压器的父亲小和AC市电的频比值成正比:也即说假设输入市电的频比值越低时,线性电源就需寻求越父亲的电容和变压器,反之亦然。鉴于以后壹直采取的是60Hz(拥有些国度是50Hz)频比值的AC市电,此雕刻是壹个对立较低的频比值,因此其变压器以及电容的个头日日邑对立比较父亲。余外面,AC市电的浪涌越父亲,线性电源的变压器的个头就越父亲。

  由此却见,关于团弄体PC范畴而言,创造壹台线性电源将会是壹件猖狂的举触动,鉴于它的体积将会什分父亲、分量也会什分的重。因此说团弄体PC用户并不快宜用线性电源。

  ●开关电源知好多

  开关电源却以经度过高频开关花样很好的处理此雕刻壹效实。关于高频开关电源而言,AC输入电压却以在进入变压器之前升压(升压前普畅通是50-60 KHz)。跟遂输入电压的投降低,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源这么的父亲。此雕刻种高频开关电源正是我们的团弄体PC以及像VCR录像机此雕刻么的设备所需寻求的。需寻求说皓的是,我们日日所说的“开关电源”实则是“高频开关电源”的收缩写方法,和电源本身的查封锁和开展式没拥有拥有任何相干的。

  雄心上,终端用户的PC的电源采取的是壹种更为优募化的方案:合邮路体系(closed loop system)——担负把持开关管的电路,从电源的输入得到反应记号,然后根据PC的功耗到来添加以容许投降低某壹周期内的电压的频比值以便却以顺应电源的变压器(此雕刻个方法称干PWM,Pulse Width Modulation,脉冲广大为怀度调制)。因此说,开关电源却以根据与之相包的耗电设备的功耗的父亲小到来己我调理,从而却以让变压器以及其他的元器件带走更壹父亲批的能量,同时投降低发下暖和量。

  反不清雅线性电源,它的设计理念坚硬是功比值到上,即苦负载电路并不需寻求很父亲电流动。此雕刻么做的结实坚硬是所拥有元件即苦匪必要的时分也工干在满负荷下,结实产生高很多的暖和量。

  看图说话:图松开关电源

  下图3和4描绘的是开关电源的PWM反应机制。图3描绘的是没拥有拥有PFC(Power Factor Correction,功比值要斋校阅) 电路的低廉电源,图4描绘的是采取己触动式PFC设计的中高端电源。

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  图3:没拥有拥有PFC电路的电源

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  图4:拥有PFC电路的电源

  经度过图3和图4的对比我们却以看出产两者的不一之处:壹个具拥有己触动式PFC电路而另壹个不具拥有,前者没拥有拥有110/220 V替换器,同时也没拥有拥有电压倍压电路。下文我们的重心将会是己触动式PFC电源的说皓。

  为了让读者却以更好的了松电源的工干规律,以上我们供的是什分根本的图松,图中并不包罗其他额外面的电路,譬如说短路维养护、待机电路以及PG记号突发器等等。天然了,假设您还想了松壹下更其详尽的图松,请看图5。假设看不懂也不妨,鉴于此雕刻张图原本坚硬是为那些专业电源设计人员看的。

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  图5:典型的低端ATX电源设计图

  你能会讯问,图5设计图中为什么没拥有拥有电压整顿流动电路?雄心上,PWM电路曾经肩负宗了电压整顿流动的工干。输入电压在经度过开关管之前将会又次校阅,同时进入变压器的电压曾经成为方形波。因此,变压器输入的波形亦方形波,而不是正弦波。鉴于此雕刻波形曾经是方形波,因此电压却以轻而善事的被变压器替换为DC直流动电压。也坚硬是说,当电压被变压珍视新校阅之后,输入电压曾经成了英公了DC直流动电压。此雕刻坚硬是为什么很多时瓜分关电源日日会被称之为DC-DC替换器。

  馈赠PWM把持电路的邮路担负所拥有需寻求的调理干用。假设输入电压错误时,PWM把持电路就会改触动工干周期的把持记号以顺应变压器,终极将输入电压校阅度过去。此雕刻种情景日日会突发在PC功耗投降低的时,此雕刻输入电压趋于下投降,容许PC功耗下投降的时,此雕刻输入电压趋于上升。

  在看下壹页是,我们拥有必要了松壹下以下信息:

  ★在变压器之前的所拥有电路及模块称为“primary”(壹次侧),在变压器之后的所拥有电路及模块称为“secondary”(二次侧);

  ★采取己触动式PFC设计的电源不具拥有110 V/ 220 V替换器,同时也没拥有拥有电压倍压器;

  ★关于没拥有拥有PFC电路的电源而言,假设110 V / 220 V被设定为110 V时,电流动在进入整顿流动桥之前,电源本身将会使用电压倍压器将110 V提升到220 V摆弄;

  ★PC电源上的开关管由壹对功比值MOSFET管结合,天然也拥有其他的构成方法,之后我们将会详松;

  ★变压器所需波形为方形波,因此经度过变压器后的电压波形邑是方形波,而匪正弦波;

  ★PWM把持电流动日日邑是集儿子成电路,畅通日是经度过壹个小的变压器与壹次侧割裂,而拥偶然分也能是经度过耦合芯片(壹种很小的带拥有LED和光电晶体管的IC芯片)和壹次侧割裂;

  ★PWM把持电路是根据电源的输入负载情景到来把持电源的开关管的合合的。假设输入电压度过高容许度过低时,PWM把持电路将会改触动电压的波形以顺应开关管,从而到臻校★正输入电压的目的;

  下壹页我们将经度过图片到来切磋电源的每壹个模块和电路,经度过什物图笼统的畅通牒你在电源中哪男能找到它们。

  看图说话:电源外面部揭秘

  当你第壹次翻开壹台电源后(确保电源线没拥有拥有和市电衔接,不然会被电到),你能会被外面面那些零数零数异怪的元器件搞得晕头转向,条是拥有不一东方正西你壹定观点:电源风扇和散暖和片。

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  开关电源外面部

  条是您应当很轻善就能分辨出产电源外面部哪些元器件属于壹次侧,哪些属于二次侧。普畅通到来讲,假设你看到壹个(采取己触动式PFC电路的电源)容许两个(无PFC电路的电源)很父亲的滤波电容的话,那壹侧坚硬是壹次侧。

  普畅通情景下,又电源的两个散暖和片之间邑会装置排3个变压器,譬如说图7所示,主变压器是最父亲个的那颗;中型“体型”的那颗日日担负+5VSB输入,而最小的那颗普畅通用于PWM把持电路,首要用于割裂壹次侧和二次侧片断(此雕刻亦为什么在上文图3和图4中的变压器上贴着“割裂器”的标注签)。拥有些电源并不把变压器当“割裂器”到来用,而是采取壹颗容好多颗光耦(看宗到来像是IC整顿合芯片),也即说采取此雕刻种设计方案的电源条要两个变压器——主变压器和辅变压器。

  电源外面部普畅通邑拥有两个散暖和片,壹个属于壹次侧,另壹个属于二次侧。假设是壹台己触动式PFC电源,这么它的在壹次侧的散暖和片上,你却以看到开关管、PFC晶体管以及二极管。此雕刻也不是对立的,鉴于也拥有些厂商能会选择将己触动式PFC组件装置到孤立的散暖和片上,此雕刻在壹次侧会拥有两个散暖和片。

  在二次侧的散暖和片上,你会发皓拥有壹些整顿流动器,它们看宗到来和叁极管拥有点像,但雄心上,它们邑是拥有两颗功比值二极管构成而成的。

  在二次侧的散暖和片边缘,你还会看到很多电容和电感线圈,壹道壹道结合了压服滤波模块——找到它们也就找到了二次侧。

  区别壹次侧和二次侧更骈杂的方法坚硬是跟着电源的线走。普畅通到来讲,与输入线相包的日日是二次侧,而与输入线相包的是壹次侧(从市电接入的输入线)。如图7所示。

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  区别壹次侧和二次侧

  以上我们从微不清雅的角度父亲致伸见了壹下壹台电源外面部的各个模块。下面我们细募化壹下,将话题转变到电源各个模块的元器件下……

  瞬变滤波电路松析

  市电接入PC开关电源之后,比值上进入瞬变滤波电路(Transient Filtering),也坚硬是我们日说的EMI电路。下图8描绘的是壹台PC电源的“伸荐的”的瞬变滤波电路的电路图。

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  瞬变滤波电路的电路图

  为什么要强大调是“伸荐的”的呢?鉴于市场上很多电源,更是低端电源,日日会节去图8中的壹些元器件。因此说经度过反节EMI电路能否拥有收缩水就却以后到判佩你的电源气质的优劣。

  EMI电路电路的首要部件是MOV (l Oxide Varistor,金属氧募化物压敏电阻),容许压敏电阻(图8中RV1所示),担负按捺市电瞬变中的尖峰。MOV元件异样被用在浪涌按捺器上(surge suppressors)。固然如此,好多低端电源为了节增补本钱日日会砍掉落要紧的MOV元件。关于设备MOV元件电源而言,拥有无浪涌按捺器曾经不要紧了,鉴于电源曾经拥有了按捺浪涌的干用。

  图8中的L1 and L2是铁斋体线圈;C1 and C2为圆盘电容,畅通日是蓝色的,此雕刻些电容畅通日也叫“Y”电容;C3是金属募化聚酯电容,畅通日容量为100nF、470nF或680nF,也叫“X”电容;拥有些电源设备了两颗X电容,和市电并联相接,如图8 RV1所示。

  X电容却以任何壹种和市电并联的电容;Y电容普畅通邑是两两配对,需寻求并联衔接到火、洞之间并将两个电容的中点经度过机箱接地。也坚硬是说,它们是和市电并联的。

  瞬变滤波电路不单却以宗到给市电滤波的干用,同时却以阻挡开关管产生的噪声烦扰到同在壹根市电上的其他电儿子设备。

  壹道到来看几个还愿的例儿子。如图9所示,你能看到壹些零数异之处吗?此雕刻个电源果然没拥有拥有瞬变滤波电路!此雕刻是壹款昂贵的“地脊寨”电源。请剩意,看看电路板上的标注识表记标注帜,瞬变滤波电路原本应当拥有才对,条是却被丧权辱国良知的黑人心JS们带到了市场里。

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  此雕刻款昂贵的“地脊寨”电源没拥有拥有瞬变滤波电路

  又看图10什物所示,此雕刻是壹款具拥有瞬变滤波电路的低端电源,条是正如我们看到的这么,此雕刻款电源的瞬变滤波电路节去了要紧的MOV压敏电阻,同时条要壹个铁斋体线圈;不外面此雕刻款电源设备了壹个额外面的X电容。

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  低端电源的EMI电路

  瞬变滤波电路分为壹级EMI和二级EMI,很多电源的壹级EMI日日会被装置排在壹个孤立的PCB板上,接近市电接口片断,二级EMI则被装置排在电源的主PCB板上,如次图11和12所示。

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  壹级EMI设备了壹个X电容和壹个铁斋体电感

  又看此雕刻款电源的二级EMI。在此雕刻边我们能看到MOV压敏电阻,固然它的装置排位置拥有点零数异,位于第二个铁斋体的前面。尽体而言,应当说此雕刻款电源的EMI电路是什分完整顿的。

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  完整顿的二级EMI

  犯得着壹提的是,以上此雕刻款电源的MOV压敏电阻是黄色的,条是雄心上全片断MOV邑是靛蓝色的。

  余外面,此雕刻款电源的瞬变滤波电路还设备了管管(图8中F1所示)。需寻求剩意了,假设你发皓管管内的保管丝曾经烧断了,这么却以壹定的是,电源外面部的某个容许某些元器件是存放在缺隐的。假设此雕刻更换管管的话是没拥有拥有用的,当你开机之后很能又次被烧断。

  倍压器和壹次侧整顿流动电路

  ●倍压器和壹次侧整顿流动电路

  上文曾经说度过,开关电源首要带拥有己触动式PFC电源和主触动式PFC电源,后者没拥有拥有PFC电路,条是设备了倍压器(voltage doubler)。倍压器采取两颗庞父亲的电松电容,也坚硬是说,假设你在电源外面部看到两颗父亲号电容的话,那根本却以判佩出产此雕刻坚硬是电源的倍压器。前面我们曾经提到,倍压器条适宜于127V电压的地区。

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  两颗庞父亲的电松电容结合的倍压器

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  拆卸上看看

  在倍压器的壹侧却以看到整顿流动桥。整顿流动桥却以是由4颗二极管结合,也却以是拥有单个元器件结合,如图15所示。高端电源的整顿流动桥普畅通邑会装置排在特意的散暖和片上。

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  整顿流动桥

  在壹次侧片断畅通日还会设备壹个NTC暖和敏电阻——壹种却以根据温度的变募化改触动电阻值的电阻器。NTC暖和敏电阻是Negative Temperature Coefficient的收缩写方法。它的干用首要是用到来当温度很低容许很高时重行婚配供电,和陶瓷圆盘电容比较相像,畅通日是橄榄色。

  己触动式PFC电路

  ●己触动式PFC电路

  毫无疑讯问,此雕刻种电路但却以在配拥有己触动PFC电路的电源中才干看到。图16描绘的正是典型的PFC电路:

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  己触动式PFC电路图

  己触动式PFC电路畅通日运用两个功比值MOSFET开关管。此雕刻些开关管普畅通邑会装置排在壹次侧的散暖和片上。为了善于了松,我们用在字母亲标注识表记标注帜了每壹颗MOSFET开关管:S体即兴源极(Source)、D体即兴漏极(Drain)、G体即兴栅极(Gate)。

  PFC二极管是壹颗功比值二极管,畅通日采取的是和功比值晶体管相像的查封装技术,两者长的很像,异样被装置排在壹次侧的散暖和片上,不外面PFC二极管条要两根针脚丫儿子。

  PFC电路中的电感是电源中最父亲的电感;壹次侧的滤波电容是己触动式PFC电源壹次侧片断最父亲的电松电容。图16中的电阻器是壹颗NTC暖和敏电阻,却以更其温度的变募化而改触动电阻值,和二级EMI的NTC暖和敏电阻宗相反的干用。

  己触动式PFC把持电路畅通日基于壹颗IC整顿合电路,拥偶然分此雕刻种整顿合电路同时会担负把持PWM电路(用于把持开关管的合合)。此雕刻种整顿合电路畅通日被称为 “PFC/PWM combo”.

  照陈旧,先看壹些实例。在图17中,我们将壹次侧的散暖和片去摒除之后却以更好的看到元器件。左侧是瞬变滤波电路的二级EMI电路,上文曾经详细伸见度过;又看左侧,整顿个邑是己触动式PFC电路的组件。鉴于我们曾经将散暖和片去摒除,因此在图片上曾经看不到PFC晶体管以及PFC二极管了。余外面,稍加以剩意的话却以看到,在整顿流动桥和己触动式PFC电路之间拥有壹个X电容(整顿流动桥散暖和片底儿子部的棕色元件)。畅通日情景下,外面形活像陶制圆盘电容的橄榄色暖和敏电阻邑会拥有橡胶皮包裹。

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  己触动式PFC元器件

  图18是壹次侧散暖和片上的元件。此雕刻款电源设备了两个MOSFET开关管和己触动式PFC电路的功比值二极管:

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  开关管、功比值二极管

  下面我们将重心伸见开关管……

  开关管

  ●开关管

  开关电源的开关叛逆变级却以拥有多种痘样,我们尽结了壹下几种情景:

  花样

  开关管数

  二极管数

  电容数

  变压器针脚丫儿子

  单端正激

  1

  1

  1

  4

  副管正激

  2

  2

  0

  2

  半桥

  2

  0

  2

  2

  全桥

  4

  0

  0

  2

  铰挽

  2

  0

  0

  3

  天然了,我们条是剖析某种痘样下一齐竟需寻求好多元器件,雄心被骗工程师们在考虑采取哪种痘样时还会收到很多要斋制条约。

  当前最流行壹代的两种痘样时副管正激(two-transistor forward)和全桥式(push-pull)设计,两者均运用了两颗开光管。此雕刻些被装置排在壹次侧散暖和片上的开光管我们曾经在上壹页拥有所伸见,此雕刻边就不做度过多赘述。

  以下是此雕刻五种痘样的设计图:

  开关电源工干规律片面剖析

  单端正激(Single-transistor forward configuration)

  开关电源工干规律片面剖析

  副管正激(Two-transistor forward configuration)

  开关电源工干规律片面剖析

  半桥(Half bridge configuration)

  开关电源工干规律片面剖析

  全桥(Full bridge configuration)

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  铰挽(Push-pull configuration)

  变压器和PWM把持电路

  ●变压器和PWM把持电路

  先我们曾经提到,壹太PC电源普畅通邑会设备3个变压器:个头最父亲的那颗是之前图3、4和图19-23上标注示出产到来的主变压器,它的壹次侧与开关管相包,二次侧与整顿流动电路与滤波电路相包,却以供电源的压服直流动输入(+12V,+5V,+3.3V,-12V,-5V)。

  最小的那颗变压器负载+5VSB输入,畅通日也成为待机变压器,天天处于“待命样儿子”,鉴于此雕刻片断输入壹直是开展的,即苦是PC电源处于查封锁样儿子亦如此。

  第叁个变压器室割裂器,将PWM把持电路和开关管相包。并不是所拥局部电源邑会设备此雕刻个变压器,鉴于拥有些电源日日会设备具拥有相反干用的光耦整顿合电路。

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  变压器

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  此雕刻台电源采取的是光耦整顿合电路,而不是变压器

  PWM把持电路基于壹块整顿合电路。普畅通情景下,没拥有拥有设备己触动式PFC的电源邑会采取TL494整顿合电路(下图26中采取的是却兼容的DBL494整顿合芯片)。具拥有己触动式PFC电路的电源里,拥偶然分也会采取壹种用到来代替PWM芯片和PFC把持电路的芯片。CM6800芯片坚硬是壹个很好的例儿子,它却以很好的集儿子成PWM芯片和PFC把持电路的所拥有干用。

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  PWM把持电路

  二次侧(壹)

  ●二次侧

  最末要伸见的是二次侧。在二次侧片断,主变压器的输入将会被整顿流动和度过滤,然后输入PC所需寻求的电压。-5 V和–12 V的整顿流动是条需寻求拥有普畅通的二极管就能完成,鉴于他们不需寻求高功比值和父亲电流动。不外面+3.3 V, +5 V以及+12 V等正压的整顿流动工干需寻求由父亲功比值肖特基整顿流动桥才行。此雕刻种肖特基拥有叁个针脚丫儿子,外面形和功比值二极管比较相像,条是它们的外面部集儿子成了两个父亲功比值二极管。二次侧整顿流动工干能否完成是由电源电路构造决议,普畅通拥有能会拥有两种整顿流动电路构造,如图27所示:

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  整顿流动花样

  花样A更多的会被用于低端入门级电源中,此雕刻种痘样需寻求从变压器伸出产叁个针脚丫儿子。花样B则多用于高端电源中,此雕刻种痘样普畅通条需寻求设备两个变压器,条是铁斋体电感必须够父亲才行,因此此雕刻种痘样本钱较高,此雕刻亦为什么低端电源不采取此雕刻种痘样的首要缘由。

  余外面,关于高端电源而言,为了提升最父亲电流动输入才干,此雕刻些电源日日会采取两颗二极管并联的方法将整顿流动电路的最父亲电流动输入提升壹倍。

  无论是高端还是低端电源,其+12 V和+5 V的输入邑设备了完整顿的整顿流动电路和滤波电路,因此所拥局部电源到微少邑需寻求2组图27所示的整顿流动电路。

  关于3.3V输入而言,拥有叁种选项却供选择:

  ☆在+5 V输入片断添加以壹个3.3V的电压固定压器,很多低端电源邑是采取的此雕刻种设计方案;

  ☆为3.3 V输入添加以壹个像图27所示的完整顿的整顿流动电路和滤波电路,条是需追言和5 V整顿流动电路共享壹个变压器。此雕刻是高端电源比较普畅通的壹种设计方案。

  ☆采取壹个完整顿的孤立的3.3V整顿流动电路和滤波电路。此雕刻种方案什分稀拥有,但在微少半发暖和级顶级电源中才干够出产即兴,譬如说装置耐美的银河1000W。

  鉴于3.3V输入畅通日是完整顿公用5V整顿流动电路(微少见于低端电源)容许片断共用(微少见于高端电源中),因此说3.3V输入日日会受到5V输入的限度局限。此雕刻坚硬是为什么很多电源要在铭牌中著名“3.3V和5V结合输入”。

  下图28是壹台低端电源的二次侧。此雕刻边我们却以看到担负产生PG记号的整顿合电路。畅通日情景下,低端电源邑会采取LM339整顿合电路。

  开关电源工干规律片面剖析

  二次侧

  余外面,我们还却以看到壹些电松电容(此雕刻些电容的个头和倍压器容许己触动式PFC电路的电容比较要小的多)和电感,此雕刻些元件首要是担负滤波干用。

  为了更皓晰的不清雅察此雕刻款电源,我们将电源上的飞线以及滤波线圈整顿个移摒除,如图29所示。在此雕刻边我们能看到壹些小的二极管,首要用于-12 V and –5 V的整顿流动,经度过的电流动什分小(此雕刻款电源条需0.5A)。其他的电压输入的电流动到微少要1A,此雕刻需寻求功比值二极管担负整顿流动。

  开关电源工干规律片面剖析

  –12 V以及–5V负压电路的整顿流动二极管

  二次侧(二)

  ●二次侧(2)

  下图30描绘的是低端电源二次侧散暖和片上的元器件:

  开关电源工干规律片面剖析

  二次侧散暖和片上的元器件

  从左到右以此为:

  ☆固定压器IC芯片——固然它拥有叁个针脚丫儿子同时看宗到来和叁极管什分相像,条是它却是却IC芯片。此雕刻款电源采取的是7805固定压器(5V固定压器),担负+5VSB的固定压。之前我们曾经提到度过,+5VSB采取的是孤立的输入电路,鉴于它即苦是在PC处于断电样儿子时依然需寻求向+5VSB供+5 V输入。此雕刻坚硬是为什么+5VSB输入也畅通日会被称之为“待机输入”。7805 IC最父亲却以供1A的电流动输入。

  ☆功比值MOSFET晶体管,首要担负3.3V输入。此雕刻款电源的MOSFET型号为PHP45N03LT,最父亲却容许45A的电流动经度过。上壹页我们曾经提到,条要低端电源才会采取和5V共享的3.3V固定压器。

  ☆功比值肖特基整顿流动器,由两个二极管整顿合而成。此雕刻款电源的肖特基型号为STPR1620CT,它的每颗二极管最父亲却容许8A的电流动经度过(尽共为16A)。此雕刻种功比值肖特基整顿流动器畅通日被用于12V输入。

  ☆另壹颗功比值肖特基整顿流动器。此雕刻款电源采取的型号是E83-004,最父亲却容许60A电流动经度过。此雕刻种功比值整顿流动器日被用于+5 V和+ 3.3 V输入。鉴于+5 V和+ 3.3 V输入采取的是相畅通个整顿流动器,因此它们的尽和不能超越整顿流动器的电流动限度局限。此雕刻坚硬是我们日说的结合输入的概念。换句子话说坚硬是3.3V输入到来己5V输入。和其他各路输入不一,变压器没拥有拥有3.3V输入。此雕刻种设计日用于低端电源。高端电源普畅通邑会采取孤立的+3.3 V和+5 V输入。

  下面到来看看高端电源的二次侧首要元件:

  开关电源工干规律片面剖析

  高端电源二次侧的元件

  开关电源工干规律片面剖析

  高端电源二次侧的元件

  此雕刻边我们却以看到:

  两颗并联的担负12V输入的功比值肖特基整顿流动器。低端电源日日条要壹颗此雕刻么的整顿流动器。此雕刻种设计天然让整顿流动器的最父亲电流动输入翻了壹倍。此雕刻款电源采取的是两颗STPS6045CW肖特基整顿流动器,每颗最父亲却运转60A电流动经度过。

  ☆壹颗担负5V输入的肖特基整顿流动器。此雕刻款电源采取的是STPS60L30CW整顿流动器,最父亲却容许60A电流动经度过。

  ☆壹颗担负3.3V输入的肖特基整顿流动器,此雕刻是高端电源和低端电源的首要区佩(低端电源日日没拥有拥有孤立的3.3V输入)。此雕刻款电源采取的是STPS30L30CT肖特基,最父亲却容许30A电流动经度过。

  ☆壹颗电源维养护电路的固定压器。此雕刻亦高端电源的意味。

  首要指出产的是,以上我们所说的最父亲电流动输入是偏偏是相干于单个元器件而言的。壹款电源的最父亲电流动输入还愿上要取决于与之相包的很多元器件的气质,譬如说线圈电感、变压器、线材的粗细以及PCB电路板的广大为怀小等等。我们却以经度过整顿流动器的最父亲电流动和输入的电压相迨得出产电源即兴实上的最父亲功比值。譬如说,图30中的电源的12V输入最父亲功比值应当为16A*12V=192W。

  当下的零碎片募化信息时代,跟遂零碎片式情节的日更加厚墩墩,移触动设备的运用频次越到来越稠麇集儿子,壹款集儿子时尚浮的外面形与快快充电于壹身的充电设备,天然更得消费者喜酷爱。因此, 更智能且顶持快充的移触动电源方案便应运而生。

  用户畅通日邑是在远退电源的场合运用移触动设备如玩游玩、看视频、发微信等,需寻求天天遂处频万端为移触动设备充电,此雕刻种需寻求援长移触动电源市场的增长。根据拥关于市场调研机构的预测,移触动电源的出产货量将从2016年的不到5亿条添加以到2019年的超越9亿条,从而使得市场年均增长比值高臻17.5%。TMR最新切磋报告指出产,估计到2022年,全球移触动电源市场规模将超越361亿美元,2014-2022时间年骈合增比值高臻25.9%。

  图1:移触动电源市场趋势

  图1:移触动电源市场趋势

  在市场展开的时时铰进下,偏偏具拥有骈杂的充电干用的移触动电源,曾经远远不能满意消费者的祈求, 而更智能的特点和更火线的设计则是消费者的普遍收听候,更是能使电池尽快堵满电的移触动电源,却将便宜减到最小。装置森美半带体高集儿子成的单芯片移触动电源方案LC709501F,却完成用厚墩墩且更具差异募化特点的智能移触动电源产品,更智能且顶持快充,僚佐移触动电源供应商在市场竞赛中处于有益位置。

  开创的干用:与移触动设备畅通信,于移触动设备露示电池信息数据

  置信很多消费者邑拥有度过因遂带的移触动电源电量缺乏而无法为移触动设备充电的恼人阅历。装置森美半带体的智能充电把持器LC709501顶持经度过USB 2.0 全快主机把持器获取移触动电源电池信息如1% 步进剩电量、电池温度、电池电流动及电池强大健目的(电池充放电周期数),供行业首款电池信息数据露示App用于移触动设备,让消费者经度过移触动设备天天知悉所遂带的移触动电源的各项目的,父亲父亲提高用户体验。

  如图2所示,条需基于LC709501的移触动电源被衔接到移触动设备如智干将机,花样翻新的移触动电源运用以次就己触动展触动,移触动电源的详细运转信息及关键参数将露示在智干将机的屏幕,如移触动电源电池剩电量及触动画运转、移触动电源电池运用时间、剩的充电时间、电池温度、快充开关按钮等等,同时该方案还顶持移触动电源供应商在该App界面露示其公司Logo。

  图2:与智干将机的畅通信露示电池强大健和充电信息

  图2:与智干将机的畅通信露示电池强大健和充电信息

  体系架构骈杂且高集儿子成

  传统的移触动电源方案畅通日带拥有微把持器(MCU)、压服投降固定压器(LDO)、USB检测模块和充电固定压模块等多个元件,需寻求微少量的设计整顿合时间,以及绵软件开辟时间到来处理逻辑和把持干用。装置森美半带体新的单芯片方案LC709501F 将多个元件集儿子成到单个查封装,增添以元件数,节节条约20%的当空,完成紧凑的、超薄的高干用体系,顶公正台设计,外面置的FET还却扩展充电才干。该单芯片方案带拥有集儿子成的电量计干用、却配备的I/O、LED驱触动器、I2C接口、USB 2.0全快主机把持器,和用于外面部功比值MOSFET的预驱触动器,供尽先先业界的功比值稠密度。

  图3:移触动电源之传统方案架构对比装置森美半带体方案架构

  图3:移触动电源之传统方案架构对比装置森美半带体方案架构

  顶持最新的快充规范

  为加以快充电快度,延年更加寿充电时间,市场上产生了各种快快充电规范,其规格和充电快度及输入功比值如图4所示。普畅通而言,输入电流动和输入电压越高,充电越快。装置森美半带体的移触动电源方案LC709501却己触动检测移触动设备的电池规范,并集儿子成最佳充电方法选择干用,经度过花样翻新固件顶持最新的快快充电规范,如高畅通快快充电QC2.0和QC3.0等专拥有充电协议,并却经度过额外面的绵软件顶持USB PD和Type-C衔接,资深用户甚到却对LC709501F重行编程以完成定制的充/放电协议,经度过改触动外面部MOSFET顶持最父亲12V、2.5A(30W)的输入功比值等级。

  图4:快快充电规范概览及比较

  图4:快快充电规范概览及比较

  厚墩墩的维养护机制

  移触动电源的装置然效实回绝忽视,如若其维养护机制的设计不符理,将拥有能伸上火缓急、爆炸等装置然乱。装置森美半带体的LC709501F供度过流动检测、度过压检测、装置然计时器和冗余电池维养护等片面的维养护机制,并采取壹个暖和敏电阻用于温度监测,增强大装置然性。余外面,其己顺应充电算法能在统筹电池强大健样儿子的同时,完成最父亲募化的电荷存放储容量,确保更长的电池运用寿命。

  能效测试

  装置森美半带体对LC709501F干了6组能效测试,6组数据的能效邑超越90%,如图5所示。

  图5:能效测试曲线

  图5:能效测试曲线

  尽结

  装置森美半带体打造的行业首款顶持快充的智能单芯片移触动电源方案LC709501F,开创了移触动电源与移触动设备畅通信的干用,却正确牢靠地于屏幕露示电池信息数据,供全新的用户体验,具拥有智能特点以及同类最佳的集儿子成度,体系架构骈杂,有益于完成紧凑的、时尚浮的移触动电源,顶公正台设计,并兼容最新的快快充电规范,满意消费者对天天遂地为便携式电儿子产品充电的需寻求,供广阔的功比值和5 V、9 V甚或12 V工干的电压输入范畴,经度过骈杂的FET选择,最父亲充放电才干臻30 W,片面的维养护机制增强大装置然性并确保电池运用寿命。余外面,为僚佐移触动电源创造商快度减缓了产品上市经过,装置森美半带体还供参考设计套件,最父亲限度局限地收减缩设计人员重设计坚硬件的时间。

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