电源内部笔记
同样是整理一下电源内部结构的笔记，从市电输入到输出，加入最近比较受关注的数字电源控制。
1. 输入级：EMI 滤波与整流
1.1 EMI 滤波
EMI 滤波由 X 电容（方形）、Y 电容（圆形）和共模电感组成，滤除市电杂波并防止电源噪声回灌电网。保险丝也在这一区域，通常不会被省略。
1.2 整流桥
把交流电转换为脉动直流电。
2. PFC 与主电容
2.1 PFC 作用
PFC（Power Factor Correction）提高功率因数，减少电网谐波污染。中国 3C 认证对 75W 以上设备的谐波电流有限值要求，电源实际上必须带 PFC 才能达标。
2.2 被动 PFC
大电感，成本低，常见于入门产品。无 PFC 或假「水泥 PFC」的产品，基本可以断定没过 3C。
2.3 主动 PFC
包含 PFC 电感和控制芯片，位于整流桥之后、主电容之前。
2.4 主电容
体积最大的电容，作用：
- 滤波
- 储能，维持保持时间
关键参数：
| 参数 | 说明 | 参考 |
|---|---|---|
| 耐压 | 能承受的最高电压 | 市电整流后约 300V+，常用 400V/450V |
| 容量 | 存储电荷的能力 | 450W 约 270μF，600W 约 330-470μF，1000W+ 通常 1μF/W |
| 耐温 | 工作温度上限 | 105°C 优于 85°C |
多个电容并联：耐压取最小，容量相加。串联：耐压相加，总容量为各电容容量倒数之和的倒数（和电阻并联的算法一样）。
2.5 电容品牌记录
日系（Nippon Chemi-Con、Nichicon、Rubycon）> 台系（Teapo、CapXon）> 大陆。但主电容只是最容易看清的零件，不代表整体用料。
3. 拓扑结构
3.1 老式半桥
一大两小三个变压器，结构简单、效率低，已基本淘汰。
3.2 单管正激与双管正激
一大一小两个变压器，区别在于初级开关管数量：
- 单管：效率约 80-85%，入门至铜牌
- 双管：效率约 85-90%，铜牌至金牌
3.3 有源钳位正激
双管正激的加强版，回收漏感能量，效率可达 90-93%，金牌至白金。使用较少。
3.4 LLC 半桥
一大两小三个变压器，效率容易做到 90% 以上，金牌至钛金。传统动态响应较弱，近年已改善。
3.5 LLC 全桥
结构更复杂，效率更高，用于白金至钛金旗舰。
4. 输出级
4.1 二次整流
- 肖特基整流：二极管，成本低，损耗较大。
- 同步整流：MOSFET 替代二极管，效率更高。
金牌以上产品多采用同步整流。
4.2 稳压方案
| 方案 | 特点 | 上限 |
|---|---|---|
| 单路磁放大 | 3.3V 独立，交叉负载差 | 约 500W |
| 双路磁放大 | 3.3V 和 5V 都独立 | 1000W+ |
| DC-DC | 3.3V/5V 从 12V 转换，交叉负载优秀 | 高端主流 |
4.3 输出滤波
输出端通过固态/电解电容滤波，容量大、品牌好、数量多则纹波小。
5. 数字电源内部结构
数字电源的核心是用数字控制器替代模拟 PWM/PFC/LLC 控制芯片。
5.1 数字控制器 vs 模拟控制器
| 对比项 | 模拟控制器 | 数字控制器 |
|---|---|---|
| 控制方式 | 硬件电路固定参数 | 固件算法实时计算 |
| 响应速度 | 快，但固定 | 可通过算法优化 |
| 可调性 | 出厂固定 | 可软件调节 |
| 监控 | 无 | 可读取电压/电流/温度 |
| 成本 | 低 | 高 |
5.2 数字 PFC
传统 PFC 使用固定频率 CRM/CCM 控制器。数字 PFC：
- 根据负载实时切换 CCM/DCM 模式
- 优化 THD（总谐波失真）
- 提高轻载效率
常见控制器：Infineon XDPL8210、STM STNRG011、ON Semi NCP1632 等。
5.3 数字 LLC / 谐振控制
数字 LLC 控制器实时调整开关频率和占空比，使 LLC 谐振点始终处于最优效率区间：
- 满载时降低频率提高效率
- 轻载时采用 burst/跳频模式减少损耗
- 动态响应可针对负载突变优化
5.4 数字 PWM / DC-DC
输出级 DC-DC 使用数字 PWM 控制器：
- 精确控制 3.3V/5V 输出
- 改善交叉负载性能
- 支持更复杂的 OCP/OVP 保护
5.5 监控与固件
高端数字电源（如 Corsair AX1600i）通过 USB/I2C 总线连接主板或软件 ：
- 实时监控输入/输出功率、效率、温度
- 记录电压/电流波形
- 调整风扇曲线
- 升级固件
固件稳定性是数字电源的关键，固件 bug 可能导致保护误触发或性能异常。
5.6 数字电源的优缺点
优点：
- 效率高
- 动态响应好
- 参数可调、可监控
- 保护策略灵活
缺点：
- 成本高
- 对固件质量依赖大
- 一旦主控损坏，维修困难
6. 总结
结构等级如下（个人感觉仅供参考）：
- PFC：无 PFC/假 PFC < 被动 PFC < 主动 PFC < 数字 PFC
- 拓扑：老式半桥 < 单管正激 < 双管正激 ≈ LLC 半桥/全桥
- 输出：单路磁放大 < 双路磁放大 < DC-DC < 数字 DC-DC
- 控制：纯模拟 < 混合数字 < 全数字