完全看懂交換式電源供應器：輸入級、功率一次、二次級、回授級詳解

功率一次、二次級

接下來真正的進入電壓轉換部分，在內部變壓器和前述所說的輸入級之間，稱作功率一次級；在變壓器和最終輸出之間，則是稱為功率二次級。接下來介紹功率輸出由小到大的功率級設計。

▲+5Vsb，只要插上電源並開啟開關就會開始運作（不論電腦是否開啟），主要供應電腦在待機下的電源需求，和電源供應器本身運作所需。

▲光耦合器使用光來傳遞高、低壓區之間的訊息。

返馳式（Flyback）

這種形式的功率級相當容易理解，構造相當接近一般所使用的線性變壓器，在變壓器和輸入級之間不停將開關打開或關閉，藉以調整最終功率輸出；在開關打開時，電能轉換為磁能儲存在變壓器中，開關關閉時，變壓器便釋放能量至二級側，藉由電容緩衝平滑電量輸出。由於二次側只需二極體和電容濾波，體積得以縮小。

缺點為變壓器同時當作電感使用，如果要輸出更大瓦數，必須採用更大的元件，但這樣又走回線性變壓器的路，又大又笨重效率又不高。所以此種電路只在小功率輸出時才會使用（約為100W以下）。

▲返馳式電路圖。

順向式（Forward）

順向式在二次級的部分多加了一個儲能電感和二極體，與反馳式不同，一次側開關打開時即可傳遞能量給二次側。當一次側開關截止時，能量可以繼續由二次側的電感和電容提供。

順向式可提供比返馳式更大的功率輸出，但是也因二次級多加了一些零件，導致成本上升。另一個讓成本增加的地方，是由於一次級的開關關閉時，變壓器一次級的電壓反向，和輸入級傳過來的電壓相累加形成2倍的電壓，造成功率一次側的開關耐壓，必須為返馳式的2倍。

▲順向式電路圖。

半橋式（Half Bridge）

前述功率級的一次級開關都只有一個，半橋式則為兩個開關，兩個開關運作在互補模式；意即開關A開啟時，開關B則為關閉，反之亦然。實際應用上，為避免兩個開關同時開啟造成短路，開關A關閉，和開關B開啟並不是同時發生，其中會故意夾著兩個開關皆為關閉的時間，稱為截止時間（dead time）。此時一次級並不感應能量給二次級，改由二次級的電感和電容輸出能量。

由旁邊的電路圖可得知，變壓器一次級的電壓僅為輸入級輸出電壓的一半，請記住這一點，方便與下一段的全橋式比較。

Step 1

開關Q1導通，Q2關閉，電流流向為藍色箭頭方向。

Step 2

開關Q1、Q2皆關閉，二次級功率輸出由電感和電容持續提供。

Step 3

開關Q1關閉，Q2導通，電流流向為紅色箭頭方向。

Step 4

開關Q1、Q2皆關閉，二次級功率輸出由電感和電容持續提供。接下來再由步驟一開始。

全橋式（Full Bridge）

假設輸入級的電壓有400V，電源供應器輸出功率400W，那麼在半橋式變壓器的一次側電壓即為200V，流經電流為2A。在全橋式的改良之後，變壓器一次級的電壓能夠與輸入級輸出電壓相同，皆為400V，此時電流只需1A即可。換句話說，若是使用相同耐電壓、耐電流的變壓器，全橋式可以輸出半橋式2倍的功率。

Step 1

開關Q2、Q3導通，Q1、Q4關閉，電流流向為藍色箭頭方向。

Step 2

開關皆關閉，二次級功率輸出由電感和電容持續提供。

Step 3

開關Q1、Q4導通，Q2、Q3關閉，電流流向為紅色箭頭方向。

Step 4

開關皆關閉，二次級功率輸出由電感和電容持續提供。接下來再由步驟一開始。

主動式箝位回收能量

交換式電源供應器一次級的開關二極體導通或關閉的動作，也會如一般家用電器在開關時，出現電壓突波的現象，導致開關晶體要提高耐壓。為解決此種問題，一般是藉由RCD（電阻、電容、二極體）箝位，來改善突波和變壓器漏感（變壓器的一次級線圈能量無法完全感應至二次級，剩餘的能量使得線圈具有電感的作用）現象，多餘的能量傳到電阻上變成熱能散發掉，這種方式稱作被動式箝位。

主動式箝位則是把這些原本化作熱能散失的能量，經由其他路徑，反饋到輸入級上，讓能量能夠再次被利用。

（後面還有：回授級的介紹喔！）