台式机PC开关电源
摘要：本文为凌讯微电子电源专题文章，详解台式ATX开关电源（AC-DC 多路输出 PSU）EMI滤波‑整流‑主动PFC‑LLC谐振‑次级同步整流架构，以650W金牌全模组方案为例，面向家用办公、电竞、工作站、AI算力、挂机服务器、工控整机等场景，提供SJ超结MOS、SiC MOS、SiC SBD、低压同步整流LV MOS器件选型清单，为PC电源整机设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：PC电源（台式ATX开关电源）是电脑主机专用AC‑DC多路输出开关电源。市电输入经过EMI滤波、全桥整流、主动式PFC校正、LLC谐振变换、次级同步整流滤波，输出+12V、+5V、+3.3V多路直流电压，分别为CPU、显卡、主板、内存、硬盘供电；独立辅助电源生成+5VSB待机电压，实现主机待机唤醒功能。集成过压OVP、欠压UVP、过流OCP、过功率OPP、短路SCP、过温OTP全套保护，配备温控散热风扇；高效率型号通过铜牌、金牌、白金能效认证。
基础电气规格（650W金牌全模组ATX电源示例）
- 输入电压：AC 100‑240V 50‑60Hz
- 额定总功率：650W
- 主输出：+12V DC（大电流单轨输出）
- 辅助输出：+5V，+3.3V，+5VSB待机
- 转换效率：≥90%（金牌效率）
- 功率因数：PF≥0.99（主动PFC）
- 散热方式：120mm温控PWM风扇风冷
- 结构类型：全模组线材接口
- 保护功能：OVP、UVP、OCP、OPP、SCP短路、OTP过温保护
- ATX标准：ATX12V 3.0，支持PCI‑E 5.0显卡供电
- 工作温度：0‑40℃
二、PC电源系统拓扑原理图（PFC+LLC谐振）
拓扑工作原理：220V交流电先送入EMI滤波电路滤除电网干扰噪声；全桥整流将交流电转换为脉动高压直流；主动式PFC升压电路校正输入电流相位，提升功率因数，输出稳定高压母线；LLC谐振变换器通过高频隔离变压器实现电压变换；副边侧同步整流与LC滤波生成大电流+12V主电压，再经过二次降压生成+5V、+3.3V；独立反激辅助电源不受主回路控制，通电即输出+5VSB待机电压，给主板待机电路供电。主控芯片采集各路输出电压、电流、温度信号，闭环控制PFC、LLC；触发各类故障保护；同时根据内部温度信号调节风扇转速，实现智能散热。
三、应用场景分类
1、家用办公台式电脑主机供电场景
- 日常办公、影音娱乐家用主机，稳定供电，低噪音运行。
2、高性能游戏主机场景
- 高配CPU、大功率独立显卡电竞主机，大电流12V输出，峰值负载余量充足。
3、视频剪辑、3D建模工作站场景
- 设计渲染工作站，长时间高负载运行，金牌高效率降低发热。
4、AI运算、深度学习算力主机场景
- 多GPU算力主机，ATX3.0电源适配新一代高功耗显卡瞬时功耗尖峰。
5、工作室挂机、小型家用服务器场景
- 7×24小时低负载长时间运行，高可靠性电源降低故障概率。
6、工控机箱、嵌入式台式整机场景
- 工业控制主机，宽电压输入，抗干扰能力强。
四、功率器件选型推荐表
下表为650W金牌ATX电源推荐功率器件：高压SJ超结MOS、SiC MOSFET、SiC SBD、低压同步整流LV MOS，适配高效率、多路输出台式电源方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 前级开关 | SJ MOS | LC65R380F | 380mR/650V | TO220F | 主开关管 |
| 前级开关 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | 主开关管 |
| 前级开关 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | 主开关管 |
| 前级开关 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | 主开关管 |
| 前级开关 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | 主开关管 |
| 前级开关 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | 主开关管 |
| 前级开关 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | 主开关管 |
| 前级开关 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | 主开关管 |
| 前级开关 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | 主开关管 |
| 次级整流 | SiC SBD | LSC10D65D | 10A/650V | TO252 | 同步整流 |
| 次级整流 | SiC SBD | LSC80D65B | 80A/650V | TO247 | 同步整流 |
| 次级整流 | LV MOS | LG160N06AD | 2.8mR/60V | TO252 | 同步整流 |
| 次级整流 | LV MOS | LG120N10AD | 4.5mR/100V | TO252 | 同步整流 |
| 次级整流 | LV MOS | LG120N085AG | 4.2mR/120V | PDFN5*6 | 同步整流管 |
| 次级整流 | LV MOS | LG50N15AD | 15.6mR/150V | TO252 | 同步整流管 |
| 光耦 | 光耦 | EL817 | C 档 | DIP-4 | 反馈光耦 |
| 前级整流 | 整流桥 | KBP810 | 8A/1000V | KBP | 整流桥 |
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五、常见FAQ
Q1：台式PC电源为什么普遍采用主动PFC + LLC谐振拓扑？
A：该组合功率因数高（PF≥0.99）、效率高、开关损耗低，配合次级同步整流，可满足金牌及以上高能效等级与大电流12V输出。
Q2：650W 电源次级同步整流选 SiC SBD 还是 LV MOS？
A：+12V 大电流路径常用 LV 低压 MOS 做同步整流；PFC 输出续流等高压环节可配 SiC SBD，兼顾效率与可靠性。
Q3：ATX12V 3.0 电源为什么强调瞬时功耗尖峰能力？
A：新一代高功耗显卡瞬时功耗尖峰高，电源需预留充足功率余量与快速响应能力，避免过功率保护误触发。
本文为凌讯微电子【电源类】专题技术文章。如需了解大功率电源方案，可浏览网站LLC谐振开关电源、USB-PD快充适配器选型指南，也可查看【电机类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部