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台湾|边拆解边科普！用全汉Hydro G Pro1000了解电源结构和原理( 四 )



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开关电源的核心当然就是开关电路了 ， 主要工作原理是上桥和下桥的MOS管轮流导通 ， 首先电流通过上桥MOS管流入 ， 利用线圈的存储功能 ， 将电能集聚在线圈中 ， 再关闭上桥MOS管 ， 打开下桥的MOS管 ， 线圈和电容持续给外部供电 ， 然后就重复这一过程 ， 因为要轮流开关MOS管 ， 所以称为开关电源 。 这样高压的直流电转变为高频脉冲电流 。
这款Hydro G Pro1000采用2颗MOS管 ， 就是PFC开关管 ， 具体型号为英飞凌 I60R120P7， 规格为16A@100℃;26A@25℃ ， 漏源极击穿电压600V 。
在开关过程中 ， 电压是输入电源电压和电感的磁场能转换成电能的叠加之后才形成的 ， 这样输出电压高于输入电压 ， 完成300V以上的升压过程 ， 种叠加后的能量是通过二极供电给负载的 ， 所以在旁边还能看到一颗二极管（2根针脚） ， 一般称它为升压二极管 。 这颗具体型号是CREE/科锐 C3D08060A ， 规格为15.5A@100℃;8A@150℃漏源极击穿电压600V 。
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在这个散热片后面还能看到一颗管子 ， 猜测可能是一个保护二级管 ， 和升压二极管并联后（作为旁路）可以分流从而保护PFC开关管和升压二极管 。
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变压电路
开关电源的拓扑具体种类是相当多 ， 但随着多年的市场竞争 ， 现在基本只能看到双管正激和LLC谐振拓（分半桥和全桥） 。 这款Hydro G Pro1000用的就是LLC谐振拓扑 ， 其优势就是效率会做到相当高 ， 是现在中高端电源的主流方案 。
一般情况下 ， LLC结构会有3个变压器 ， 主变压器最大 ， 旁边的为谐振变压器 ， 在远端还有一个5Vsb待机变压器 。
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LLC分为半桥结构和全桥结构 ， 全桥的标志是4个三极管或MOS管组成 ， 而这款Hydro G Pro1000在二次侧的散热片上只有2个（型号拍不到） ， 无疑是半桥结构的 。 这两个MOS管就叫做主开关管 。


其实双管正激也可以看到2个MOS管 ， 它由单管正激升级而来 ， 拓扑结构由两个功率开关管和两个二极管（用于复位）构成 ， 相比单管正激而言 ， 每个开关管承受的电压应力减半 ， 输出整流方案选择多 ， 可以肖特基整流 ， 也可以同步整流 。 相关的控制技术成熟 ， 因此输出纹波和动态性能都可以做好 。 但就是效率不容易做到很高 。 一般最高也就是金牌的效率 ， 再高也能做 ， 但成本上和LLC相比也没有优势 ， 也就没啥意义了 。 开关的动作并不是瞬时完成 ， 总会有一定的损耗 ， 而LLC就很好地解决了这个问题 。
LLC拓扑中加入了电感Lr、励磁电感Lm、谐振电容Cr（LLC名称的由来） ， 电容和电的能量互相传递的周期为谐振频率 ， 再和次级电路连在一起 ， 有更多不同的工作状态 ， 原理也更加复杂 。 总之就是两个主 MOS 开关实现了零电压开通 ， 通过软开关技术 ， 可以降低电源的开关损耗 ， 提高效率 。
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右下角的为5Vsb待机电路 ， 随时处于“待命状态” ， 因为这部分输出始终是开启的 ， 即便是PC电源处于关闭状态也是如此 。
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LLC通过改变开关管的工作频率 ， 来调节变压器的能量输出 ， 进而改变半桥LLC谐振变换器的输出电压值 。 在PCB上发现了一颗来自台湾半导体的TS358CD 运算放大器/比较器 ， 也许就是负责控制的IC芯片 。
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二次侧的电压调整电路和滤波
+12V同步整流 ， 由很多固态电容和磁棒电感 ， 以及MOSFET管组成 。

同步整流就是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET ， 来取代整流二极管以降低整流损耗 。 因为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 ， 故称之为同步整流 。

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