电源板PCBA加工是PCBA加工中的一种常见类别,部分电子元器件是电源板PCBA加工中特有的,也有部分元件是电源板PCBA常见的。了解和熟知电源板PCBA加工中常见元器件有哪些及各有什么用途,对了解电源板PCBA加工有一定帮助。
电源板PCBA加工常用电子元器件介绍
开关晶体管
在交换电路中作为无接点快速电子开关,依控制信号导通及截止,决定电流是否流过,于主动功率因子修正电路以及功率级一次侧电路扮演重要角色。
照片中上方为电源内常见的N MOSFET(N型金氧半导体场效晶体管),下方则是NPN BJT(NPN型双接面晶体管)。
随着开关组件的电路组成方式,可构成双晶顺向式、半桥式、全桥式、推挽式等等不同的功率级拓墣,在讲求高效率的电源供应器内,也有使用开关晶体构成同步整流电路以及DC-DC降压电路的应用。
变压器
为何称为隔离型交换式降压电源,就是因为使用变压器作为高低电压分隔,并利用磁能进行能量交换,不仅可以避免高低压电路故障时的漏电危险,也能简单产生多种电压输出。因其运作频率较高,变压器体积较一般交流变压器要来得小。
因为变压器为功率传递路径之一,目前大输出电源有使用多变压器的设计,避免单一变压器发生饱和现象而限制功率的输出。照片中上方较小的变压器为辅助电源电路以及信号传递用的脉冲变压器,下方较大者为主要功率变压器以及环形的二次侧调整用变压器。
以变压器作为隔离分界,二次侧的输出电压已经比一次侧要低上许多,不过还需要经过整流、调整以及滤波平滑等电路,才会变成计算机零件所需的各电压直流电。
二极管
电源供应器内部,随着各部电路要求及输出大小而使用不同种类以及规格,除了一般的硅二极管外,还有萧特基障壁二极管(SBD)、快速回复二极管(FRD)、齐纳二极管(ZD)等种类。
图片中为二极管常见的封装形式。
FRD主要用于主动功率因子修正以及功率级一次侧电路;SBD用于功率级二次侧,将变压器输出进行整流;ZD则是作为电压参考用。
电感器
电感器随着磁芯结构、感抗值、电路上安装位置的不同,可以作为交换电路中的储能组件、磁性放大电路的电压调整组件以及二次侧整流后输出滤波使用,于电源供应器中广泛使用。
图片中电感形状有环形及圆柱型,随着感值及电流承受力而有不同的圈数以及漆包线粗细。
电容器
如电感器般,电容器同样也作为储能组件以及涟波平滑使用。为了承受整流后的高压直流,高耐压电解电容用于电源供应器一次侧电路;为了降低输出下电解电容连续充放电时造成的损失,二次侧电路则大量使用高耐温长寿低阻抗电解电容。
图片中下方较大者为用于一次侧的高耐压电解电容,上方较低耐压则使用于二次侧及外围控制电路。
因电容内有化学物质(电解液)的关系,工作温度对电解电容的寿命有相当影响,所以长时间下运作,除了维持电源供应器的良好散热外,其使用的电解电容厂牌及系列也决定电源供应器稳定运作的可靠度及寿命。
电阻器
电阻器用于限制电路上流过的电流,并于电源供应器关闭后释放电容器内所储存的电荷,避免产生电击事故。
图片中左方为大功率水泥电阻,可承受较大功率超额,右方则为一般常见的电阻,其上的色码标示出其阻值及误差。
上述组件构成的电路若是没有搭配控制电路的话,是无法发挥其功能的,而各路输出也需要随时监视管理,当发生任何异常时就要立即切断输出,以保护计算机零组件的安全。
各种控制IC
电源供应器内的控制IC,依其安装位置及用途来分,有作为PFC电路用、功率级一次侧PWM电路用、PFC/PWM整合控制用、辅助电源电路用整合组件、电源监控管理IC等等。
PFC电路用:作为主动功率因子修正电路控制,使电源供应器可维持一定的功率因子,并减少高次谐波产生。
功率级一次侧PWM电路用:作为功率级一次侧开关晶体驱动用PWM(脉宽调变)信号产生,随着电源输出状态对其任务周期(Duty Cycle)的控制。一般常见的有UC3842/3843系列等PWM控制IC。
PFC/PWM整合控制用:将上述两种控制器结合于单一IC中,可使电路更为简化,组件数目减少,缩小体积外也降低故障率。例如常见的CM680X系列,就是PFC/PWM整合控制IC。
辅助电源电路用整合组件:因为电源关闭后,辅助电源电路仍需持续输出,所以必须自成一独立系统,因其输出瓦数不需太高,所以使用业界小功率整合组件作为其核心,例如PI的TOPSwitch系列。
电源监控管理IC:进行各路输出的UVP(低电压保护)、OVP(过电压保护)、OCP(过电流保护)、SCP(短路保护)、OTP(过温度保护)监视及保护,当超出其设定值后,便会关闭并锁定控制电路,停止电源供应器输出,待故障排除后才可重新启动。
除了上述组件外,其它还有厂商视需要自行加上的IC,例如风扇控制IC等等。
光耦合器
光耦合器主要是用于高压电路与低压电路的信号传递,并维持其电路隔离,避免发生故障时高低压电路间产生异常电流流动,使低压组件损坏。其原理就是使用发光二极管与光敏晶体管,利用光来进行信号传递,且因为两者并无电路上的连结,所以可以维持两端电路的隔离。
总结:电源板PCBA加工中常涉及到的电子元器件大致上有以下类型:交流电输入插座、跨接线路滤波电容、线路旁通电容、交连电感、保险丝、负温度系数电阻、金氧变阻器、桥式整流器、开关晶体管、变压器、二极管、光耦合器等。
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