效率如何更上一層樓

　　其實嚴格的說，關于電源的工作方式以及在電腦中的重要性，在我們介紹完電源主控開關管和二次側整流設計之后，基本上就已經告一段落了。不過，隨著高效電源技術的發展，越來越多的IC控制器被應用到電源當中，通過更科學更合理的調控、矯正，以提高電源交流轉換直流的工作效率和轉換效率更上一層樓。那么這些IC控制芯片以及方案就是我們今天所要介紹的內容——“PWM控制器”以及“主控卡關拓撲結構”。

　　就目前說，PWM控制器已經被應用到絕大多數的電源產品當中。其主要的作用是為了保證電壓的穩定輸出，和控制傳輸到電源負載的能量總量，而這些都是通過調整主開關管占空比完成。所以PWM控制器也可以看做一次側主控開關電路的一部分。

　　而使用PWM控制器的電源，則是讓功率晶體管工作在導通和關斷狀態。在這兩種狀態中，加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流小）。因此，功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。

　　型號為CM6800的 PFC/PWM控制器

　　這些都是通過主控開關調節占空比完成。而占空比通常可以在0%至100%之間調整，不過通常這個范圍比較小。簡單的說，我們可以把輸出電壓值，看做輸入電壓與占空度的乘積（Vout = Vin × duty cycle）。

　　PWM控制器通常會使用電源理論電壓值，與輸出電壓值不斷進行比較。而在PWM的IC芯片中有個電壓誤差放大器，用來執行輸出電壓與參考電壓比較電壓值的增益。而根據這種電壓誤差寬度比較，誤差電壓脈沖寬度整流器則根據在電壓誤差放大器中反饋的電壓誤差級別來調整占空比。

　　型號為CM6800的 PFC/PWM控制器

　　除了決定主控開關的占空比，PWM控制器通常與其它功能合并使用，可以讓電源“溫柔的啟動”，可以有效降低啟動電流的沖擊，相當于一個電源過流放大器保護電源過載。并且可以阻止由于控制器IC芯片電壓過低，以至于無法驅動主開關管等等。

　　為了從直流輸出的電壓反饋能直接到達PWM芯片的電壓誤差放大器，因此會需要一個被隔離的反饋電路。而目前有兩種電氣隔離方法，光學的（光隔離器）和磁性的（變壓器）。在現代的電源中，光隔離器被使用的情況比較普遍。電壓誤差放大器也通常會安置在光隔離器的二次側附近，有時我們也將光隔離器成為“光耦合器”。

　　這里稍微介紹一下“光耦合器”。光耦合器以光為媒介傳輸電信號，它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。在一些需要通過絕緣層傳送信息但卻不允許物理電氣接觸的場合，通常需要一些隔離器件，比如PWM芯片中的反饋信號，光隔離器就起到一個信號傳遞媒介的作用。

　　而在開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節控制端電流來改變占空比，達到精密穩壓目的。

　　根據通過的峰值電流、最大工作電壓、轉換效率級別以及成本角度的考慮，電源制造商對于主控開關拓撲，通常有很多項設計方案。包括單管正激、雙管正激、全橋……等等。下面這個表格就列出了幾類常見的主控開關拓撲。

　　最近一段時間，有許多的電源制造廠開始廣泛的應用另外一種拓撲結構——“LLC諧振拓撲”。這種拓撲結構，是利用諧振電感和電容器組合，主控開關MOSFET ZVS開通，輸出二極管ZCS關斷，沒有反向恢復問題，開關損耗小，提高轉換效率，并且可以促使RFI和EMI減少，有效抑制紋波。

　　主流主控開關拓撲結構

　　而利用LLC諧振轉換器的主控開關速度會更快，而轉換效率也可達到93%至95%。當然，我們關于拓撲結構的類型還有很多，不僅僅局限于上面我們所提到過的那些種類。■