開關晶體管

在交換電路中作為無接點快速電子開關，依控制信號導通及截止，決定電流是否流過，于主動功率因子修正電路以及功率級一次側電路扮演重要角色。

 

照片中上方為電源內常見的N MOSFET(N型金氧半導體場效晶體管)，下方則是NPN BJT(NPN型雙接面晶體管)。

 

隨著開關組件的電路組成方式，可構成雙晶順向式、半橋式、全橋式、推挽式等等不同的功率級拓墣，在講求高效率的電源供應器內，也有使用開關晶體構成同步整流電路以及DC-DC降壓電路的應用。

 

變壓器

為何稱為隔離型交換式降壓電源，就是因為使用變壓器作為高低電壓分隔，并利用磁能進行能量交換，不僅可以避免高低壓電路故障時的漏電危險，也能簡單產生多種電壓輸出。因其運作頻率較高，變壓器體積較一般交流變壓器要來得小。

 

因為變壓器為功率傳遞路徑之一，目前大輸出電源有使用多變壓器的設計，避免單一變壓器發生飽和現象而限制功率的輸出。照片中上方較小的變壓器為輔助電源電路以及信號傳遞用的脈沖變壓器，下方較大者為主要功率變壓器以及環形的二次側調整用變壓器。

 

以變壓器作為隔離分界，二次側的輸出電壓已經比一次側要低上許多，不過還需要經過整流、調整以及濾波平滑等電路，才會變成計算機零件所需的各電壓直流電。

 

二極管

電源供應器內部，隨著各部電路要求及輸出大小而使用不同種類以及規格，除了一般的硅二極管外，還有蕭特基障壁二極管(SBD)、快速回復二極管(FRD)、齊納二極管(ZD)等種類。

 

圖片中為二極管常見的封裝形式。

 

FRD主要用于主動功率因子修正以及功率級一次側電路；SBD用于功率級二次側，將變壓器輸出進行整流；ZD則是作為電壓參考用。

 

電感器

電感器隨著磁芯結構、感抗值、電路上安裝位置的不同，可以作為交換電路中的儲能組件、磁性放大電路的電壓調整組件以及二次側整流后輸出濾波使用，于電源供應器中廣泛使用。

 

圖片中電感形狀有環形及圓柱型，隨著感值及電流承受力而有不同的圈數以及漆包線粗細。

 

電容器

如電感器般，電容器同樣也作為儲能組件以及漣波平滑使用。為了承受整流后的高壓直流，高耐壓電解電容用于電源供應器一次側電路；為了降低輸出下電解電容連續充放電時造成的損失，二次側電路則大量使用高耐溫長壽低阻抗電解電容。

 

圖片中下方較大者為用于一次側的高耐壓電解電容，上方較低耐壓則使用于二次側及外圍控制電路。

 

因電容內有化學物質(電解液)的關系，工作溫度對電解電容的壽命有相當影響，所以長時間下運作，除了維持電源供應器的良好散熱外，其使用的電解電容廠牌及系列也決定電源供應器穩定運作的可靠度及壽命。

 

電阻器

電阻器用于限制電路上流過的電流，并于電源供應器關閉后釋放電容器內所儲存的電荷，避免產生電擊事故。

 

圖片中左方為大功率水泥電阻，可承受較大功率超額，右方則為一般常見的電阻，其上的色碼標示出其阻值及誤差。

 

上述組件構成的電路若是沒有搭配控制電路的話，是無法發揮其功能的，而各路輸出也需要隨時監視管理，當發生任何異常時就要立即切斷輸出，以保護計算機零組件的安全。

 

各種控制IC

電源供應器內的控制IC，依其安裝位置及用途來分，有作為PFC電路用、功率級一次側PWM電路用、PFC/PWM整合控制用、輔助電源電路用整合組件、電源監控管理IC等等。

 

PFC電路用：作為主動功率因子修正電路控制，使電源供應器可維持一定的功率因子，并減少高次諧波產生。

 

功率級一次側PWM電路用：作為功率級一次側開關晶體驅動用PWM(脈寬調變)信號產生，隨著電源輸出狀態對其任務周期(Duty Cycle)的控制。一般常見的有UC3842/3843系列等PWM控制IC。

 

PFC/PWM整合控制用：將上述兩種控制器結合于單一IC中，可使電路更為簡化，組件數目減少，縮小體積外也降低故障率。例如常見的CM680X系列，就是PFC/PWM整合控制IC。

 

輔助電源電路用整合組件：因為電源關閉后，輔助電源電路仍需持續輸出，所以必須自成一獨立系統，因其輸出瓦數不需太高，所以使用業界小功率整合組件作為其核心，例如PI的TOPSwitch系列。

 

電源監控管理IC：進行各路輸出的UVP(低電壓保護)、OVP(過電壓保護)、OCP(過電流保護)、SCP(短路保護)、OTP(過溫度保護)監視及保護，當超出其設定值后，便會關閉并鎖定控制電路，停止電源供應器輸出，待故障排除后才可重新啟動。

 

除了上述組件外，其它還有廠商視需要自行加上的IC，例如風扇控制IC等等。

 

光耦合器

光耦合器主要是用于高壓電路與低壓電路的信號傳遞，并維持其電路隔離，避免發生故障時高低壓電路間產生異常電流流動，使低壓組件損壞。其原理就是使用發光二極管與光敏晶體管，利用光來進行信號傳遞，且因為兩者并無電路上的連結，所以可以維持兩端電路的隔離。

 

總結：電源板PCBA加工中常涉及到的電子元器件大致上有以下類型：交流電輸入插座、跨接線路濾波電容、線路旁通電容、交連電感、保險絲、負溫度系數電阻、金氧變阻器、橋式整流器、開關晶體管、變壓器、二極管、光耦合器等。