開關電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱開關電源、開關變換器，是一種高頻功率變換裝置，是電源的一種。其功能是通過不同形式的架構，將某一電平的電壓轉(zhuǎn)換為用戶所需的電壓或電流。

普通電源的作用是將輸入的交流市 電（ AC110V /220V） 通過隔離開關降壓電路轉(zhuǎn)換 成硬件所需的幾種低壓 直流電源：3.3V、5V、12V、-12V，并提供具有 5V 待機 (5VSB) 關閉功能的計算機 處于待機狀態(tài)。因此，該電源同時配備了高壓和大功率元件。

電源轉(zhuǎn)換過程為 交流 輸入→ EMI 濾波電路→整流電路→功率因數(shù)校正電路（有源或無源PFC）→功率級初級側（高壓側）開關電路轉(zhuǎn)換成脈沖電流→主變壓器→功率級次級側（低壓側）整流電路→電壓調(diào)整電路（如磁放大電路或DC-DC 轉(zhuǎn)換電路）→濾波器（平滑輸出紋波，由電感和電容組成）電路→監(jiān)控輸出的電源管理電路。

下面介紹交流輸入端EMI濾波電路的常用元件 。

此處首次檢查外部交流電源輸入。首先，在交流輸入端 加裝 二階 EMI ，以阻擋來自電源線的干擾，防止電源工作時產(chǎn)生的開關噪聲通過電源線傳播并干擾其他用電設備。(EMI) (電磁干擾) (EMI) (電磁干擾) ( 濾波器(濾波器)的低通濾波目的是將交流電中包含的高頻噪聲旁路或引導至地線，只允許波形大約60Hz才能通過。

上圖中間是一個集成 EMI 濾波器電源插座，濾波器電路完全包含在一個鐵盒內(nèi)，可以更有效地防止噪聲泄漏。由于沒有金屬外殼，深埋式內(nèi)置EMI濾波器的電源 會泄漏一些噪聲，因此左側插座上僅添加Cx和Cy電容（稍后介紹）。EMI 濾波器電路經(jīng)常在主電路板上實現(xiàn)。如果 主電路板上的EMI電路區(qū)域是空的， 則該區(qū)域的元件已被移除。由于目前12cm風扇的電源內(nèi)部面積不足以容納集成 EMI 濾波器，因此大部分采用照片左右兩側的方案。

該EMI濾波器電路的目標 是通過在火線 (L) 和中性線 (N) 之間橋接電容器來降低電源線的低正常噪聲。

外觀呈方形，如圖所示，上面寫有字母X或X2。

為了最大限度地降低高常模和共模噪聲，Y 電容器連接在浮動地 (FG) 和火線 (L)/零線 (N) 之間。

電腦 電源中的FG點 與圖中的金屬外殼、地線（E）、輸出端0V/GND相連，所以當?shù)鼐�不接時，會通過兩個串聯(lián)連接——連接的電線。當人體接觸Cy電容時，它會分壓輸入電源一半的電位差（Vin/2），可能會感應出電感。

為了消除電源線的低通共模和射頻噪聲，共模扼流線圈與濾波器電路中的火線（L）和零線（N）串聯(lián)。一些電源的輸入線采用環(huán)繞磁芯的設計，可以將其視為基本的共模扼流圈。它有環(huán)形和方形的形狀，類似于變壓器，并且可以看到一些裸露的線圈。

L/N線和地線E之間的噪聲被稱為共態(tài)噪聲，而L和N線之間的噪聲被稱為常態(tài)噪聲。EMI濾波器的根本目的 是消除和阻擋這兩類噪聲。EMI濾波電路之后是瞬態(tài)保護電路和整流電路 ，常用元件 如下。

當流過保險絲的電流超過額定限值時，保險絲將熔斷，保護與后端電路的連接。電源中使用的保險絲通常是快斷型，但最好是防爆型。該保險絲與標準保險絲的主要區(qū)別在于，外管是米色陶瓷管，內(nèi)含防火材料，可防止熔斷時產(chǎn)生火花。

照片頂部的固定式（兩端直接套上線座并焊接到電路板上）和圖片中間的可拆卸式都是安裝在電路板上的（用金屬夾固定）。熱熔斷器是下面的方形 元件 。此保險絲連接在功率 元件的大功率水泥電阻或散熱器上。主要用于防超溫，防止 因過熱而導致元件 損壞或故障。該保險絲還可與電流保險絲配合使用，提供針對電流和溫度的雙重保護。

電源接通時，電源高壓端的電解電容處于無電狀態(tài)。充電過程中會出現(xiàn)過大的電流浪涌和線路壓降，可能導致橋式整流器和其他組件超過其額定電流并燒毀。當 NTC 與L或N線串聯(lián)時，其內(nèi)阻可以在充電時限制電流，而負溫度系數(shù)意味著其阻值隨著溫度升高而減小，因此當電流流過本體時，電阻減小。為了減少不必要的功耗，電阻值會隨著溫度升高而逐漸減小。

大部分成分是黑色和深綠色的球狀餅狀成分。然而，當電源在預熱狀態(tài)下啟動時，其保護作用被忽略，即使阻抗可以隨溫度降低，仍然消耗少量的功率。因此，當今大多數(shù)高效電源都采用了更復雜的瞬時保護電路。

它常見于電源的 交流 輸入端。當輸入交流過壓時，保險絲能及時熔斷 ，防止內(nèi)部器件損壞。其顏色和外觀與Cy電容非常相似，但元件上的文字和型號可以區(qū)分。

內(nèi)部橋式整流器中有四個二極管交替連接。它的工作是對輸入交流電進行全波整流， 供后端的開關電路使用。

其外觀和尺寸將根據(jù)組件的額定電壓和電流而變化。有些電源會將其安裝在散熱器上，以幫助散熱并確保長期穩(wěn)定性。整流后進入功率級原邊開關電路。本節(jié)的元件定義了電源各通道的最大輸出能力，是一個關鍵元件。

它根據(jù)控制信號導通和關斷，決定電流是否流過，作為開關電路中的非接觸式快速電子開關，在有源功率因數(shù)校正電路和功率級原邊電路中起著至關重要的作用。

電源中的傳統(tǒng)N MOSFET（N型金屬氧化物半導體 場效應晶體管）如圖上半部分所示，而NPN BJT如圖下半部分所示（NPN型雙結晶體管）。根據(jù)開關元件的電路組成，可以產(chǎn)生不同的功率級拓撲，例如雙晶正激型、半橋型、全橋型、推挽型等。開關也用于要求高效率的電源。同步整流電路和DC-DC 降壓電路均采用晶振。

由于采用變壓器分離高低壓，利用磁能進行能量交換，故稱為隔離開關降壓電源。不僅可以避免高低壓電路發(fā)生故障時的漏電危險，還可以輕松產(chǎn)生多種電壓輸出。由于工作頻率高，變壓器的體積比標準 交流變壓器小。

由于變壓器是電力傳輸通路之一，目前的大輸出電源均采用多變壓器設計，以防止單個變壓器飽和而限制功率輸出。輔助電源電路和用于信號傳輸?shù)拿}沖變壓器顯示在鏡頭的頂部，而主電源變壓器和環(huán)形次級側調(diào)節(jié)變壓器顯示在底部。

采用變壓器作為隔離邊界時，副邊的輸出電壓遠低于原邊，但仍需經(jīng)過整流、調(diào)整、濾波、平滑等電路后才變?yōu)樵�邊。計算機部件所需的各種電壓的直流電壓 。

根據(jù)各部分的電路要求和輸出大小，電源內(nèi)部采用不同的類型和規(guī)格。除傳統(tǒng)的硅二極管外，還有 肖特基勢 壘二極管（SBD）、快恢復二極管（FRD）和齊納二極管（ZD）。等等。

插圖描述了最常見的二極管封裝。SBD用于功率級的次級側，對變壓器輸出進行整流，ZD用作電壓基準。FRD主要用于有源功率因數(shù)校正和功率級的初級側電路；SBD用于功率級的次級側，對變壓器輸出進行整流，ZD用作電壓基準。

根據(jù)磁芯的結構、電感值以及在電路上的安裝位置，電感器可用作交流電路中的儲能元件、磁放大器電路中的電壓調(diào)節(jié)元件以及次級側整流后的輸出濾波。

圖中的電感器有環(huán)形和圓柱形狀，漆包線的匝數(shù)和厚度根據(jù)電感值和載流能力而變化。

電容器與電感器一樣，可用作能量存儲器件和紋波平滑器。電源原邊電路采用高壓電解電容，承受整流后的高壓 直流；次級電路采用大量耐高溫、長壽命、低阻抗電解電容，減少輸出下電解電容持續(xù)充放電帶來的損耗。

照片下部的高壓電解電容用于初級側，下部電壓較低的部分用于次級側和外圍控制電路。由于電容器中化學物質(zhì)（電解質(zhì)）的關系，工作溫度對電解電容器的壽命有顯著影響。這樣一來，所采用的品牌和系列的電解電容就能長期使用，同時還能保持電源良好的散熱性能。決定電源的穩(wěn)定性、可靠性以及使用壽命。

為了避免觸電，使用電阻來限制流過電路的電流，并在電源關閉后釋放電容器中存儲的電荷。

左側的大功率水泥電阻器可以承受顯著的電涌，而右側的普通電阻器有一個顏色代碼來指示其電阻值和不準確度。如果沒有控制電路，由上述部件組成的電路將無法執(zhí)行其工作，并且必須隨時監(jiān)視和調(diào)節(jié)每個輸出。為了保護計算機 部件的安全 ，如果出現(xiàn)任何異常情況，應立即關閉輸出。

例如PFC電路、功率級原邊 PWM 電路、PFC/PWM集成控制、輔助電源電路集成器件、電源監(jiān)控管理IC等，都是根據(jù)其安裝位置和在電源中的應用等來分類的。

對于PFC電路來說，電源可以通過采用有源功率因數(shù)校正電路調(diào)節(jié)來維持指定的功率因數(shù)并限制高次諧波的發(fā)展。功率級原邊 PWM 電路：作為功率級原邊開關晶體驅(qū)動器，具有 PWM （脈寬調(diào)制）信號生成和功率輸出狀態(tài)占空比管理（Duty Cycle）。常見的PWM 控制IC有UC3842/3843系列等。集成PFC/PWM控制：通過將兩個控制器組合在一個IC中，可以簡化電路，減少元件數(shù)量，縮小體積，降低故障率。例如CM680X系列是一款PFC/PWM集成控制IC。

輔助電源電路集成組件：輔助電源電路在電源切斷后必須繼續(xù)輸出，因此必須是一個獨立的系統(tǒng)。由于輸出瓦數(shù)不需要太高，所以采用業(yè)界低功耗集成器件，如PI的TOPSwitch系列作為核心。

電源管理和監(jiān)控 每個輸出的 UVP（低電壓保護）、OVP（過壓保護）、OCP（過流保護）、SCP（短路保護）和 OTP（過溫保護）由我知道了。設定值后關閉并鎖定控制電路，停止電源輸出，待故障排除后恢復輸出。

除了上述元件外，制造商還可以根據(jù)需要添加其他IC，例如風扇控制IC。

光耦合器主要用于高壓和低壓電路之間的信號傳輸，它們保持電路隔離，以防止發(fā)生故障時兩個電路之間出現(xiàn)異常電流，從而損壞低壓組件。其想法是利用發(fā)光二極管和光電晶體管通過光發(fā)送信號，并且由于它們之間沒有電路連接，因此兩端的電路可以保持隔離。