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表 3、切切換式電源轉換器之基本型轉換器 ( 非電氣隔離型 ) [2]

Topology Schematic Power Typical Relative Magnetics Required
(Watts) Efficiency Cost

Buck L 500 85 1 Single Inductor
Switch
Vin D C Vout

Boost L 150 70 1
D
Vin C Vout
Switch
Buck-Boost Switch 150 70 1

Vin C Vout

SEPIC L1 C D 150 75 1.2 Coupled or
Two Inductors
Vin L2 C Vout
Switch

Cuk L1 C L2 150 75 1.2
Vin C Vout
Switch D

頻 率 一 般 在 20KHz 至 1MHz 的 範 關元件一般常用的有雙極性電晶 類型，將相對應的異常現象與失效
圍）將整流後之直流高電壓切割成 體 (BJT)、 場 效 電 晶 體 (MOSFET) 原因還有對策陳列如 表 5 ，發現失
高頻準方波，經高頻功率隔離變壓 與絕緣閘極電晶體 (IGBT)。衍生 效的原因多為電源供應器的元件異
器 T 後，在其二次側獲得事先設定 型轉換器則是這三種轉換器的衍 常居多。
的低電壓準位，再經由整流與濾波 生型拓璞結構，例如「順向式轉
直接目視觀察元件異常現象，最常
得到所需要的直流輸出。切換式電 換 器 」(forward)、「 推 挽 式 轉 換
見的就是爆電容，電容器本體上方
源供應器之優點為轉換效率高、體 器」(push-pull)、「返馳式轉換器」
已經有膨脹的現象發生，另一種異
積小、重量輕和可直接作直流輸入 (flyback) 等。
常現象，會看到裏頭的電解液滲
等。雖然電路結構比線性電源供應
其中返馳式轉換器電路核心僅包 出，並有腐蝕電路板現象在如 圖4
器複雜，漣波及電磁干擾也較大；
括：高頻變壓器、功率電晶體、功 所示。
但在整體而言，仍優於線性式電源
率二極體及輸出電容如 圖3 所示，
供應器為市場主流。
為三種轉換器中最電路簡單、最少
一般切換式電源轉換器依主電路結 元件、最低成本且高可靠度。 異常電容品質分析
構，它可以分為「基本型轉換器」
電容是儲存電能的元件，理想的電
(basic converter) 如 表3 與「衍生
容器其自身不會產生能量的損耗，
型 轉 換 器 」(derived converter) 如
但實際上導線、電極與絕緣介質皆
表4 兩大類。基本型轉換器又包括 有損耗，其表現就等於一個電阻跟
「 降 壓 型 」(buck) 轉 換 器、「 昇 失效分析 電容串聯在一起，即「等效串聯電
壓型」(boost) 轉換器與「昇降壓
阻」(equivalent series resistance，
型」(buck-boost) 等幾種。其輸入
ESR) 如 圖 5。
端與輸出端之間，並無磁性元件作
故障模式分析
電氣隔離。電路中也僅有一個主動 而異常電容元件其特性會有所改
功率元件進行開關切換動作。此開 針對廠內曾發生的電源供應器故障 變，使用 RLC 儀表對廠內一不良

300mm FABS FACILITY JOURNAL MARCH 2017 45