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作者 wolflsi (港都狼仔)
標題 [心得] 近期電源常見術語及結構說明
時間 Sun Sep 24 12:39:48 2017

最近市場上電源有幾個常見術語及結構，這篇文章在下提供簡單的解釋

1.雙DC-DC
DC-DC電路的全名是直流轉直流電源電路，以往在主機板/顯示卡上最為常見(轉換CPU/GPU
的核心電壓、記憶體及週邊電路零件所需電壓等)，另一個比較常聽到的是VRM(Voltage
Regulator Module電壓調節模組)，主要是進行不同電壓的轉換，在電源中使用的DC-DC就
是將12V轉換成3.3V、5V、-12V等電壓，因為DC-DC電路多採交換式(Switching)結構，比
起傳統電源採用的磁放大(Magnetic Amplifier)電路有更高的效率，另外經12V轉換出

3.3V/5V，彼此輸出電流不平均下的影響可以降到最低，對於現今使用12V為主的電腦系統
，可避免因為3.3V/5V負載量影響12V的輸出，所以目前比較好的電源，尤其是高效率機種
，都會採用雙DC-DC甚至三DC-DC的架構


2.交叉調整率Cross-Regulation
Cross-Regulation又被稱作交叉調整率，因為電腦用電源供應器屬於多輸出電源，同時輸
出3.3V/5V/12V/-12V，傳統電源上，只要3.3V/5V/12V其中一組輸出的電流發生變動，其
他組的輸出電壓就會受到影響。以目前電腦系統配置來說，CPU/GPU主要用電都集中在12V
上，3.3V/5V消耗量已不如以往，採單主變壓器並使用單組磁放大電路穩定3.3V的傳統電
源在12V負載加重時，電源供應器為了避免3.3V/5V電壓受到影響(超壓)，此時12V電壓會
被”牽制住”而產生壓降。為了解決這種問題，電源開始採用雙磁放大電路，也就是同時
使用磁放大電路穩定3.3V/5V，不過單磁放大與雙磁放大都會因為電壓調整範圍不夠，而
無法同時滿足電源輸出輕載與重載下的條件，尤其Intel在Haswell平台開始，要求在節能
模式下12V必須要能輸出最低0.05A電流的要求，對於傳統單磁/雙磁放大的電源，12V輕載
下的3.3V/5V輸出也會受到其影響，當時為了這個問題，部分高瓦數電源採用3.3V/5V一組
功率級、12V一組功率級的設計，不過因為體積占用過大，後續就由雙DC-DC電路去取代，
以目前電源來說，採用雙DC-DC是目前改善交叉調整率的一個主要方法


3.無橋式APFC
80PLUS認證中的鈦金(Titanium)認證，115V輸入下其輸出百分比及轉換效率要求分別為
10%輸出90%效率、20%輸出92%效率、50%輸出94%效率、100%輸出90%效率，除了
20%/50%/100%輸出下的轉換效率必須要提升外，還多要求一個10%下的輕載轉換效率，大
部分高效率電源在輕載時會採用調降APFC電壓、進入跳週期模式(Skipped Mode)來降低功
耗，但是為了改善整體轉換效率，鈦金高效率電源開始採用Bridgeless APFC(無橋式主動
功因修正)，顧名思義就是把APFC電路中，用來處理所有交流轉直流電源功率的橋式整流
器，使用原本APFC終就會使用的高速MOSFET及碳化矽蕭特基(SiC Schottky)高壓二極體來
取代，因為MOSFET有低導通阻抗的特性，比起傳統橋式整流器存在1.4V(全波整流下每周
期會經過兩顆二極體0.7V*2)的順向偏壓損失，要有更低的功率消耗，整體APFC電路可因
此減少5~8%的效率損失。依照結構，有分為Bridgeless(無橋)、Dual-Boost(雙升壓)、
Semi-Bridgeless(半無橋)、PSSB(Phase-Shift Semi-Bridgeless移相半無橋)、

Totem-Pole Bridgeless(圖騰柱無橋)

4.諧振轉換器Resonant Converter
電源中轉換器(Converter)的主要功用就是負責將APFC輸出的高壓直流轉換成低壓直流12V
，也常被稱功率級(Power Stage)，相較於傳統電源使用的PWM(脈寬調變)轉換器，80PLUS
金牌/白金牌效率電源大多採用諧振轉換器(Resonant Converter)，透過諧振電感與諧振
電容組合的諧振槽(Resonant Tank)，以頻率調變(FM)方式來控制輸出的功率。電腦電源
中最常見的是LLC諧振槽電路，經由諧振槽的激磁電流，能讓一次側MOSFET寄生電容能量
消除，使其運作在ZVS(零電壓切換)區間，可讓MOSFET降低開關應力，部分廠商在LLC諧振
電路上也有一些改良款，使其有更寬的最佳轉換效率區間及更小的頻率調變區間，讓電源
有更好的效能。電腦用電源設計上常見的有HB LLC(半橋式LLC)、FB LLC(全橋式LLC)，半
橋式使用的MOSFET數量為全橋式的一半，其驅動電路也比較簡單，不過在大功率電源上，
仍以全橋電路設計採用較多


5.同步整流Synchronous Rectifier
主功率級經過變壓器轉換後，二次側需要經過整流才會從高頻交流變成直流電，傳統電源
使用蕭特基障壁二極體(Schottky Barrier Diode，SBD)來進行整流，因為其帶有
0.3~0.5V的順向偏壓損失，雖比起矽二極體的0.7V要低，但仍會造成損失，隨著輸出電流
增加，其損失的功率也就越高(損失功率=順向偏壓X流過電流)，即使並聯多顆SBD，也只
是降低每一顆所負擔的功率損失，避免單顆集中過高功耗導致過熱燒毀，整體功率損失仍
不會改變。而MOSFET傳輸損耗是由其RDS(ON)乘上平方電流來決定，所以採用更低RDS(ON)
的MOSFET，可降低其傳輸損耗，若是並聯更多的MOSFET，電流分配到多顆MOSFET上時，產
生的傳輸損耗會更小。例如分擔到兩顆MOSFET，每個元件損耗可以減少1/4(1/2平方為

1/4)，整體損耗就可下降一半，所以在高效率電源上，二次側大量採用同步整流，大功率
電源還會並聯多顆MOSFET，以降低二次側所產生的損耗，也可降低產生的熱量及提高轉換
效率。同步整流中另一個主角是同步整流控制器(SR Controller)，須具備高切換頻率、
大電流MOSFET驅動能力，也需要保護電路，避免高端(High-side)與低端(Low-side)的同
步整流MOSFET被同時啟動導致短路造成損壞


報告完畢，謝謝收看

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.40.149.141
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推 SmonSo: 推狼大1F 09/24 12:40
推 Alex00611: 長知識推2F 09/24 12:41
推 lt921205: 專業推3F 09/24 12:42
推 waterblue85: 優文推4F 09/24 12:43
推 tennyleaz: 推推5F 09/24 12:44
推 papapapa5566: 推6F 09/24 12:45
推 himekami: 推7F 09/24 12:47
推 s27holygod: 推8F 09/24 12:48
推 kisusu: 推9F 09/24 12:49
推 oncelove: 文組推10F 09/24 12:49
推 MAgong: 跟..跟我想的一...一樣啦11F 09/24 12:51
推 smart192: 太專業了12F 09/24 12:51
推 june0204: 長知識13F 09/24 12:55
推 jay17988: 電蝦U文14F 09/24 12:56
推 a123453906: 推15F 09/24 12:58
推 kenApp: 謝狼大解說16F 09/24 13:00
推 luganzhin: 推17F 09/24 13:01
推 goldie: 狼大文，先推。18F 09/24 13:01
推 Luciferspear: 跪19F 09/24 13:02
推 jeffzero: 是不是該收精華？20F 09/24 13:04
推 pold123: 簽到21F 09/24 13:04
推 Jay915: 推！22F 09/24 13:04
推 asdg62558: 推狼大23F 09/24 13:06
推 NCTUEECS: 推推24F 09/24 13:11
推 orion2487: 推25F 09/24 13:12
推 dnaspirit: 推 感謝狼大26F 09/24 13:18
推 wei821101: 推27F 09/24 13:20
推 MoneyBlue: 先推再說28F 09/24 13:20
推 tentryway: 先推再說啦!29F 09/24 13:23
推 JoyRex: 謝謝柯普文30F 09/24 13:25
推 askseeknock: 深入淺出，已跪！31F 09/24 13:25
推 selnec: 長知識推32F 09/24 13:26
推 Litfal: 這些東西有什麼是換了更先進的會降低成本的嗎？還是都更貴？33F 09/24 13:27

主要是為了提升轉換效率及性能表現
例如一次側MOSFET要用低阻抗+強化軟交換型號，二次側同步整流要換低阻抗+耐大電流
改良變壓器設計等等，這些都是要成本，且用在低瓦數上不太划算

推 Feketerigo: 推狼大 長知識35F 09/24 13:28
推 Burney000000: 推狼大科普36F 09/24 13:30
推 ang728: 都會更貴而已37F 09/24 13:32

$_$
不過量產以後是可以分擔研發/試製成本

推 libramai: 跪推38F 09/24 13:33
推 SCL13: 長知識推39F 09/24 13:42
推 vakaTNT: 趕快推，免得被人發現自己看不懂40F 09/24 13:44
推 alen60212: 推41F 09/24 13:45
推 non036: 推狼大！狼大推！42F 09/24 13:46
推 doomerptt: 推43F 09/24 13:49
推 ken720331: 推44F 09/24 13:56
推 yys310: 科普推45F 09/24 14:00
推 hankower: 快推 免得別人以為我看不懂46F 09/24 14:00
推 Lumia625: 寫得很清楚給推 不過這真的有有電子電路基礎才好懂47F 09/24 14:05

常被抱怨評測看不懂(淚奔)
難道也要來個星級評分?

推 kagayama: 推48F 09/24 14:06
推 toploader: 這類文章超重要，跟辭典一樣49F 09/24 14:12
推 ronald279: 推50F 09/24 14:13
推 POH14: 我文組不懂51F 09/24 14:15
推 rtwodtwo: 電路學... 我的頭又開始痛了52F 09/24 14:17
推 mizumutsuki: 文組不懂+1，但加減看，希望能學到一點東西
希望日後有機會了解53F 09/24 14:23
推 SPDY: 推55F 09/24 14:25
推 vasia: 強56F 09/24 14:29
推 remia81: 推57F 09/24 14:33
推 doomerptt: 反正白金以下的 (1)半橋/全橋(高瓦)LLC諧振
白金,金,銀(振華),銅(少見 如:振華/七盟)
(2)主動鉗位順向式 80+有 金,銀,銅(少見 如:bq)
(3)雙晶順向式 80+有 金(少見 如:保銳cwt代工),銀(少見 如:全漢/cwt),銅,白
2次側 SBD整流/mosfet同步整流
再來 單磁性放大(12v+5v共用電感)
雙磁性放大(12v 5v 3.3v獨立電感)目前市面幾乎消失dc to dc,整流變12v,3.3v+5v再從12v分出來用(12vdcto dc出3.3v,5v)58F 09/24 14:35

高效率中比較奇葩的就金鈦極/皇鈦極，用改良APFC+主動箝位弄出金牌跟白金
當然二次側設計也是一個點，不過後來也都是改LLC+雙DC-DC了

推 Parodius: 看不懂必推 !68F 09/24 14:40
※ 編輯: wolflsi (114.40.149.141), 09/24/2017 14:46:22
推 goldie: 長知識了！謝謝。69F 09/24 14:42
推 CHOCOLA1983: 狼大先推了，雖然我看不董 XD70F 09/24 14:42
推 vic81324: 推推71F 09/24 14:45
推 JiYeonSHINY: 先推 以免被人家說看不懂72F 09/24 14:46
推 a3460981: 看不懂自首73F 09/24 14:46
推 ping870224: 只看懂一半@@74F 09/24 14:48
推 yijen321: 長知識推75F 09/24 14:49
推 doomerptt: 還有皇太極白金齁 忘了@@
https://goo.gl/Gfnhb8可以改舉牌,不用幾星76F 09/24 14:52
[圖]
 

這樣要做好幾支牌子(誤)

→ w113353: 來個狼式認證標準(?78F 09/24 14:59
推 mars0803: 推狼大79F 09/24 15:01
推 twosheep0603: 想起電子學跟電路學 頭又開始痛了80F 09/24 15:07
推 jeff0501: 推81F 09/24 15:12
推 yafx4200p: 電蝦教科書82F 09/24 15:15
推 cccon1ine: 先推再看‼83F 09/24 15:16
推 Azure5200: 推84F 09/24 15:23
推 Cubelia: 讚85F 09/24 15:26
推 DirtyMoney: 推86F 09/24 15:27
推 soane: 推！87F 09/24 15:38
推 aksone: 有狼就給推(?)88F 09/24 15:50
推 opsoo: 看不懂可是看得出你很認真89F 09/24 15:58
推 yuijrt: 看到一半放棄只能推90F 09/24 16:13
推 darkdeus: 長知識了91F 09/24 16:19
推 peterkuo: 推92F 09/24 16:31
推 Kowdan: 先推再看93F 09/24 16:38
推 mongduo: 推推94F 09/24 16:44
推 delaluna: 所以皇鈦極算是用比較難做高效率的架構 靠堆料把
效率稱上去嗎?95F 09/24 16:48

也不算是堆料，只是用了比較特別的作法
APFC改良、主動箝位順向、主變壓器出12V/5V採同步整流、AC-DC轉3.3V
比較像是單磁放大改良版

→ azuredon: 謝謝分享97F 09/24 16:49
推 kme6833291: 推98F 09/24 16:59
推 doomerptt: 比較難做高效率的架構是雙晶順向,真正的堆料
https://goo.gl/ugP3AC像保銳這顆是cwt代工的DSA IV99F 09/24 17:17
[H]ardOCP: Enermax Revolution X't 730W Power Supply Review
[圖]
Enermax, a long time favorite PSU brand here at HardOCP, comes to us today with a Revolution X't computer power supply. This PSU boasts a Gold level e ...

 
→ doomerptt: 就只靠傳統的雙晶順向式 同部整流 dc to dc101F 09/24 17:19

DSA也算是CWT長青系列，改了好幾代

推 darktasi: 推102F 09/24 17:51
推 ctes940008: 推103F 09/24 17:58
推 kevin911282: 優文 直接推 慢慢看104F 09/24 18:14
推 zx3017: 跪105F 09/24 18:29
推 Peteroo: 推 太受用了106F 09/24 18:33
推 oct710226: 推專業107F 09/24 18:35
推 david10ne: 推108F 09/24 18:37
推 kevinyin: 收精華區！109F 09/24 18:48
推 l0l1c0n: 推 學習中很有用110F 09/24 19:02
推 vincentwg: 狼大專業!111F 09/24 19:09
推 yuoyaiv: 超用心 推推了112F 09/24 19:13
推 zecters2011: 好文值得細細研究113F 09/24 19:25
推 pttresident: push114F 09/24 19:44
推 W96U: 長知識了115F 09/24 19:44
推 OolightoO: 推116F 09/24 19:57
推 nomosa: 純推港都老狼117F 09/24 19:57
推 ted10: 推118F 09/24 20:00
推 FTICR: 推 好文！119F 09/24 20:11
推 eternal3326: 推好為人師120F 09/24 20:13
推 twonia: 推，專業121F 09/24 20:23
推 Windcws9Z: 推狼大122F 09/24 20:31
推 fake0824: 用心,推123F 09/24 20:33
推 TrueX67: 推124F 09/24 20:45
推 felaray: 推125F 09/24 20:48
推 iloserSD: 先推再看126F 09/24 21:13
推 myq: ...127F 09/24 21:31
推 rabbit80891: 推!128F 09/24 21:38
推 lalo: 學到很多 知4無價 跪129F 09/24 22:04
噓 st09094238: 看不懂辣130F 09/24 22:05
→ x10afreedom: 推131F 09/24 22:09
推 sdbb: 有看有推132F 09/24 22:22
推 seanflower: 推133F 09/24 23:06
→ ang728: 以前的CWT的雙晶金牌平台就是堆料王阿134F 09/24 23:08

出廠應該會先挑一下，效率沒過的刷下來

推 mesmerising: 推！135F 09/24 23:17
推 sufate: 推科普136F 09/24 23:38
推 jackysai: 朝聖狼大137F 09/24 23:48
推 leolun8122: 電力電子 推一個138F 09/25 00:10
推 hellomotogg: 推狼仔認證139F 09/25 00:33
推 cmid05: 推140F 09/25 00:43
推 Subliminal: 才疏學淺看不太懂，但推您的熱心141F 09/25 00:45
推 nfbsabc: 感謝分享  推142F 09/25 00:47
推 taxi567: 推143F 09/25 00:47
推 Bimatow: 推狼大專業文144F 09/25 01:21
推 mustangccx: 推145F 09/25 01:37
推 q4032005: 推一個146F 09/25 01:47
推 borry6299: 借版問一下，1080ti用rm550x推如何，360水冷排3+3風扇147F 09/25 01:49
推 wryyyyyyyy: 推149F 09/25 01:53
推 prn258: 3.好像也能叫同步整流? 簡單但是砸錢的同步整流XD?150F 09/25 03:02

換個方向也能這麼說，把MOSFET與SiC Schottky當成整流兼升壓元件
少掉一個橋整浪費，但得用兩組MOSFET+SiC，而且很吃設計，沒弄好EMI會不好解

推 angel2210: 推推151F 09/25 03:02
推 memori0319: 推152F 09/25 05:40
推 LastAttack: 推153F 09/25 05:46
推 wax0000: 電力組給推154F 09/25 07:14
→ lolpklol0975: .....這不是 網路上都查的到的基本知識嗎
複製貼上 厂厂155F 09/25 07:30
推 Windcws9Z: 樓上也請你複製貼上發一篇文拔 厂厂157F 09/25 07:47
推 max5566: 強
某樓神邏輯 那幹嘛去學校念書 都上網查的到啊158F 09/25 07:59
推 ry3298: 推160F 09/25 08:35
推 doomerptt: 屁孩:pk啦161F 09/25 09:23
推 et803: 推熱心 沒了解很深入了解 但有人整理就再看一次162F 09/25 09:37
推 kngs555: 就算沒上學只上網也看不懂啦163F 09/25 09:42
推 plokm1221: 狼大94專業164F 09/25 09:42
推 tonyhom: 這裡哪篇不是網路上查的到的 廠廠165F 09/25 09:46
推 jbuilder1022: 這篇就算沒學過電力電子也可以了解大概，已經超棒魯叔我20年沒碰過電力電子，印象中是先降壓在作ac to dc 轉換文章卻是先轉換再降壓可以請教一下嗎166F 09/25 09:54

傳統電腦用電源
輸入交流經整流後變成高壓直流，經一次側透過PWM控制輸入主變壓器，
主變壓器的二次繞組經過SBD整流後輸出各路所需直流電壓
單磁放大機種，由5V繞組經磁放大電路輸出3.3V
雙磁放大機種，由一組獨立繞組經過兩組磁放大電路輸出5V與3.3V
近期銅牌雙DC-DC機種，由整流後的12V經過兩組DC-DC電路輸出5V與3.3V

常見高效率電腦用電源
輸入交流先經過整流，然後進入APFC改善交流端功率因數，轉換成高壓直流
經過一次側及諧振槽輸入主變壓器，主變壓器二次繞組經過全波同步整流輸出12V
再由兩組DC-DC把12V轉換成5V與3.3V(部分的-12V也會由DC-DC經12V轉換而來)

→ hamasakino: 推169F 09/25 10:15
推 damnedfish: 推170F 09/25 10:25
推 kanyewest927: 太長 我膝蓋受不鳥惹171F 09/25 10:55
推 cloudin: 推172F 09/25 11:22
推 weimr: 推173F 09/25 11:35
推 amadeustwo: 這不推不行174F 09/25 11:51
推 kqalea: 跪的不要不要的175F 09/25 12:02
推 dididiy: 厲害厲害176F 09/25 12:03
推 ituna0421: 快推免得被說看不懂177F 09/25 12:25
※ 編輯: wolflsi (101.9.154.25), 09/25/2017 12:46:04
推 tyr2004: 推178F 09/25 13:31
推 locklose: 推179F 09/25 14:25
推 jk01: 專業推180F 09/25 15:20
推 powergreen: 推181F 09/25 17:15
→ ptt987654321: 如果能讓不懂DER人也能看懂  狼大就更高境界惹182F 09/25 18:43
推 sofari: U文183F 09/25 21:21
推 xsky00y: 推184F 09/26 00:47

把文章簡化成這樣會不會比較容易看懂呢?(擦汗)

1.雙DC-DC
電源中將12V轉換成3.3V、5V、-12V等電壓的電路，比起傳統設計有更好的效率及更好的
交叉調整率

2.交叉調整率Cross-Regulation
電源3.3V/5V/12V輸出之間彼此影響的程度，交叉調整率越好，彼此間影響越小

3.無橋式APFC
減少傳統電源中APFC區塊功耗損失，提升電源轉換效率

4.諧振轉換器ResonantConverter
屏除傳統脈寬控制方式，利用諧振及變頻控制方式來提升電源轉換效率

5.同步整流Synchronous Rectifier
降低電源輸出電壓的整流損失，降低廢熱及提升電源轉換效率
※ 編輯: wolflsi (101.13.81.46), 09/26/2017 08:45:26
推 doomerptt: 用心185F 09/26 08:52
推 Windcws9Z: 推狼大186F 09/26 11:38
推 waterblue85: 這篇文章看下來銀之魂架構會比NE2還要好嗎？187F 09/26 15:59
推 doomerptt: 是的,同樣是雙晶順向,dc to dc,但銀是同部整流出12vne2是SBD,當然銀(限450/550w)的效率 溫度表現要較好                                     步188F 09/26 16:45
推 M013: ☺191F 09/26 18:08
推 megxz: 推192F 09/26 21:02
推 MirageAngel: █━━━━━━━━━━━━━━━━━█推用心分享193F 09/27 15:13
噓 st8986: 請問FOCUS +與PRIME電路結構會比較推誰呢?
按錯符號 給推文 錯按噓
推優文194F 10/19 22:25

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