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Switching Power 線路分析 撰寫人: 廠務部 黃俊偉 日期: 2009/7/28 什麼是switching power ? 相對於線性電源(linear power)的直接轉換輸出，切換式電源(switching power)的動作如同有個開關不斷的以高頻率，持續做 ”開 ” 與 ”關 ”的動作。 線性電源供應器簡圖 線性電源供應器 優點:電路簡單、穩定度高、暫態響應 快、可靠度高、漣波小、電磁干 擾小。 缺點:變壓器太大、效率低、無法作直 流輸入。 切換式電源簡圖 基本電路拓樸 反馳式 (Flyback) 順向式 (Forward) 半橋式 (Half-bridge) 全橋式 (Full-bridge) 推挽式 (Push-pull) 反馳式拓樸 線路簡單。 成本低廉。 100W以下設計採用。 反馳式線路原理 Q2 on ? i 增加 ? D2 off ? C2 放電 Q2 off ? i=0 ? 極性反 ? D2 on ? C2充電 順向式拓樸 因為變壓器不儲能，不加氣隙(gap) 。所以流經變壓器電流小，則溫昇低，變壓器尺寸可以小一點。 因為開關晶體(我們用MOSFET)耐壓要高，次級又多一個二極體，所以成本較高。 適合150W以上設計。 順向式線路原理 Q2 off?極性反轉?D2 off?D4 on (此時Q2跨2倍DC輸入電壓) Q2 on? D2 on?D4 off 推挽式拓樸 變壓器利用率高，鐵芯(core)尺寸不需大(約只反馳式或順向式的一半)，也不需要氣隙。 由兩個順向式線路構成。 需要高電壓、高電流的切換晶體。 所以實際一般不使用，價格也昂貴。 推挽式線路原理 兩個反相位工作的順向式線路組成，兩組交替工作。各組原理同順向式。 半橋式拓樸 切換晶體耐壓需求低。即使在115Vac或230Vac的工作狀況下，都不需使用高耐壓的切換晶體。但相對耐電流需求高。 簡單的方法即可控制兩切換晶體的平衡。 變壓器不需有氣隙。 半橋式原理 Q1 off/Q2 on ? VQ1=-VC1=-1/2直流輸入電壓 Q2 off/Q1 on ? VQ2=VC2=1/2直流輸入電壓 Q1/Q2 on-off動作中所產生的Vp-p=直流輸入電壓?經變壓器轉換為次級電壓?整流/濾波?輸出 全橋式拓樸 切換晶體耐電壓/耐電流小，但是使用數量須4個。 適用於高功率設計。 全橋式原理 如半橋線路加另一對切換晶體。 Q1 Q4同時on/off。 Q2 Q3同時on/off。 Switching Power 組成架構 濾波線路 (Filter) 整流線路 (Rectifier) 功率因數校正 (Power Factor Correction-PFC) 轉換器 (Converter) 脈波寬度調變 (Pulse Width Modulation-PWM) 輸出整流/濾波 (Output Rctifier/Filter) 回授線路 (Feedback) 輸入濾波 功能為過濾市電進到power及power出到市電饋線的傳導雜訊。 X電容、Y電容、共模電感(COMMON MODE CHOKE)與 差模電感(DIFFERENTIAL MODE CHOKE) 輸入整流 在AC/DC的電源供應器,一般使用橋式整流。 整流波在電容充放電後得到趨近直流的波形。 PFC-相位 PFC 線路原理 PFC-升壓線路 Q on ? Vd=VL Q off ? VL反向 ? Vo=VL+Vd(升壓) 回授線路 PWM IC內部方塊圖 * * *