PC电源这东西 比你想象的要复杂得多

shuma

【ZOL中关村在线原创技术】电源供应器（简称电源）是PC中最基础但也是最重要的配件，由于它要向其他的配件供应电力，说它是整机的“心脏”一点也不为过，但也经常被很多人认为就是个普通的电源适配器，但实际上它比你想象的要复杂得多。

我们的PC常用的电压有+12V、+3.3V和+5V，如果单纯从输出电压来说，普通的电源适配器确实也能做到。从原理看，这类电源由传统的硅钢片或铁氧体环绕制初级和次级线圈的变压器变压，然后经过整流和滤波即可输出所需的直流电，这种电源也被称为线性电源，例如下图。

下图就是一个最简单的线性电源电路图，但只有一路电压输出，如果想要实现多路电压输出也简单，变压器次级线圈多抽几个抽头即可，电压输出也遵循变压器的匝数换算公式。

这种电源适配器原理简单，但能效和功率密度低，想要提升输出功率就要使用大体积和大重量的变压器，例如音响的功放里面的变压器往往重达数公斤，体积也堪比板砖，而且还会带来较大的发热损耗，因此这类电源适配器基本淘汰了，主流的产品都是开关电源，PC电源供应器也属于此类。

从上面的电路我们知道，线性电源工作流程就是“变压--整流--稳压--滤波”，而开关电源采用完全不同的流程，简单来说就是“整流--逆变--变压--整流--稳压--滤波”，先将220/110V 50/60Hz正弦交流电整流成高压直流电，再由开关电路逆变成超高频率方波交流电，再经过变压器的变压，最后经过整流、稳压和滤波即可输出所需的直流电，下图就是个简单的开关电源电路，是不是比线性电源复杂的多？

那么问题来了，开关电路如何把直流电变成高频交流电的？高中物理课本中有介绍，变压器的初级线圈如果快速的有电流通断，次级线圈也会感应出交流电，但是图形就是方波而非正弦波。在开关电源中，由半导体开关管（通常是硅基功率MOSFET）高速的通断来实现电源频率的提升，例如工频交流电是50Hz，而开关管的开关频率达到数KHz，甚至1MHz以上，因此还会产生较高的发热量。下图是航嘉重火力AX850P三叉戟电源的内部电路，开关管和整流桥固定在一块大面积的铝质散热片上。

开关电源的原理，导致其电路变得非常复杂，但内部的变压器在保证足够的功率输出的同时，还能实现较小的体积，而开关管的开关频率越高，电源的能效也会随之提升，但硅基功率MOSFET已经被推到了极限，所以氮化镓GaN半导体就成为新一代的功率元件，目前已经在大家的手机充电器上普及了，在PC电源上也开始逐步应用。
虽然PC电源属于开关电源，但因其拥有更高的输出功率、更小的体积和更苛刻稳定的输出，再加上还要有更强大的过载能力以及ATX的待机等功能，因此内部的电路还要复杂的多。