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雙管正激的優與劣
正激變換器實際上是在Buck變換器中插入隔離變壓器而成,與反激變換器相比正激變換器的變壓器增加了一個復位繞組,并在該復位繞組回路中增加了復位二極管,副邊增加了輸出濾波電感和續流二極管.
在工作原理上,正激變換器與反激變換器有著本質的區別,其變壓器不再起電感作用,而是一個完全意義上的變壓器,只起輸入輸出隔離和電壓變換的作用,只儲存變壓器勵磁所需的少量能量.當開關開通時,變換器通過副邊整流二極管向負載提供能量,當開關館關斷時,變換器副邊由輸出濾波電感的儲能通過續流二極管向負載提供能量,原邊通過復位繞組和復位二極管對變壓器磁芯進行磁復位,將變壓器勵磁時儲存的能量回饋到輸入端.
正激變換器具有電路簡單、輸入輸出電壓隔離、容易實現多路輸出等優點,廣泛應用于中、小功率變換場合.但是該變換器有一個固有的缺陷,就是變壓器必須磁復位,否則變壓器的磁通將不斷增加,最后導致磁芯飽和.磁復位的基本要求是變壓器原邊繞組在勵磁和去磁過程中所加電壓伏-秒面積相等,極性相反,近年來,關于正激變換器復位技術的研究很多,正激變換器有多種復位方式.
“雙管正激”和“半橋”的作用
無論先進的“正激”拓撲還是成熟但稍顯落后的“半橋”拓撲,在電源內部中都扮演“開關電路”的角色。它的作用是把“高壓直流電”轉換為“低壓直流電”(再經過整流濾波后便是CPU、硬盤等硬件使用的+5V、+12V等電流)。我們知道,電源在工作時其內部會發熱,導致電能不能100%被CPU等硬件利用,而電能損耗則主要發生在“開關電路”部位。因此,“開關電路”設計、用料的好壞直接決定著電源轉換效率的高低。
如何判斷“雙管正激”還是“半橋”
要知道電源采用哪種拓撲架構,最簡單的方法是拆開電源的外殼,觀看變壓器的數量即可。但對于眾多普通消費者來說,這種方法就勉為其難了。此時比較可靠的方法即是選擇大廠產品,特別是通過了80Plus認證的大品牌電源,例如我們剛才提到的航嘉多核R80等。
當然,有一定動手能力的玩家就可自行拆卸電源外殼進行判斷,如下圖所示:
在兩塊散熱鋁片之間的三個變壓器可看作是半橋拓撲的標志
拆過電源的玩家應該對兩塊散熱片之間的變壓器有印象。傳統電源多采用半橋拓撲,其標志是在兩塊散熱鋁片中間依次排開三個變壓器。
散熱片之間只有兩個變壓器,可以看作是雙管正激結構的標志(300W-400W)
“雙管正激”為何取代“半橋”?
比如已經上市的新版航嘉冷靜王鉆石Win7版,采用了“雙管正激”結構替代了先前Vista版本的“半橋”式結構。越來越多主流電源采用“雙管正激”,那么為何“半橋”遭到拋棄?要回答這個問題,必須先了解兩種拓撲架構的優劣。
從傳統電源的生產和技術來看,“半橋”拓撲更為簡單、技術成本更低。這也是“半橋”電源長期統治DIY主流市場的原因。但隨著近年來人們對80Plus節能產品的需求日益劇增,低碳、環保產品逐漸成為社會價值趨勢,“半橋”不利于提升電源轉換效率的劣勢便暴露無疑,特別是在300W以上功率電源上,要讓電源保持80%以上的轉換效率無疑是一道技術門檻。
80Plus認證
和“半橋”正好相反,“雙管正激”在自身技術研發和生產上都有一定門檻,導致產量較小的電源廠不敢貿然采用它,否則就很可能陷入成本高居不下的境地。但只要有產量保證,較高的技術研發成本自然容易消化。此外,“雙管正激”所采用的兩個MOS管更利于在300W-400W階段提升轉換效率,不會像“半橋”的三極管那樣提升自身發熱量、降低轉換效率。
除了成本和轉換效率外,“雙管正激”的另一大優點便是安全性更高。“半橋”采用的是電壓緩和保護機制,當電壓達到超過預定值時,電源便啟動自動斷電保護。但電壓緩和保護機制的缺點是反應不及電流緩和保護機制迅速,對電腦硬件有潛在隱患。而“雙管正激”則采用電流緩和保護機制,只要電流超過預定值時即會斷電保護。
隨著低碳、環保成為主流價值觀,市場對節能、通過80Plus的電源需求將會進一步加大。而先進的“雙管正激”正是最具成本優勢和技術優勢的80Plus方案,特別是對于產能達到較大規模的品牌更是如此。反過來說,在眾多假冒80Plus電源充斥的市場,雙管正激也是判斷電源是否節能的辦法之一。
綜上所述,采用“雙管正激”結構的電源比傳統“半橋”式要更為出色,認準“雙管正激”間接等于選擇了一款好電源。
使用雙管單端正激我認為主要有三個好處:
1.開關管關斷時,每個開關管只承受一倍的輸入電壓,這樣方便了開關管的選擇及采購;
2.開關管關斷時不會出現漏感尖峰,提高了系統穩定性;
3.磁復位的能量回饋給電網,提高了系統效率.