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教你认识电脑电源

[日期:2010-04-01]   来源:碧波荡漾网  作者:碧波荡漾网   [字体: ]
     电脑电源又叫电脑开关电源,为什么称之为开关电源呢?因为电脑电源的主要部件其实是由开关管组成,它的简单工作原理也是利用开关管的特殊性能实现变频原理,加上其他滤波升降压电路从而得到最终的纯净直流电。从早期的奔腾133和K7/K8平台到如今的酷睿i7和速龙64平台,性能提升了数倍之多,但是反观电源的进化史您会发现电源的技术基本上没有重大革新,而一直在变的无非是电源规范和标准的不同以及个别元件的替换而已。

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电源是电脑上不可或缺的配件

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揭开电源神秘面纱看的清楚明白

  电脑电源的重要性,现在虽然大多数用户以及有所了解,不过要检测一个电源的真实性能,最可靠的办法就是通过专门的示波器和负载仪测试它的稳定性和负载能力,这个显然是普通消费者无法做到的。而通过实际测试平台模拟真实使用环境,不断增加平台负载测试电源的真实性能也不并不是很容易就能做到的,毕竟大家家里用的平台谁也舍不得拿来做实验吧。

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电脑电源的各个组成部分图解

    电源组成

  电源中比较重要的组成部分有:高压整流滤波电路、开关电路以及低压整流滤波电路三大部分。

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高容量的高压滤波电容是电源重要部件之一

  高压整流滤波电路由耐高压二极管和耐高压电容(电源中最大的两颗电容)构成。它的主要职责是把来自于市电的高压交流电中的杂波经过二极管的整流以及高压电容的滤波转换成没有杂波的高压直流电。

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电源中最为重要的部分“开关电路”

  开关电路主要由开关管、两组变压器以及两个小变压器组成。它的主要职责是先把高压直流电转换为高频高压脉冲直流电,再通过高频开关变压器转换为高频低压脉冲直流电。

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低压整流滤波电路是电源的最后一道工序

  低压整流滤波电路主要由肖特基整流二极管、抵抗阻电容和1、2颗带磁心的电感线组成。它的主要职责是把开关电路产生的高频低压直流电做进一步滤波和整流,最后得到比较纯净的高频低压直流电供电脑配件使用。

    电源核心心脏部分

  电脑电源体积虽然并不是很大,不过内部的电路元器件相当复杂,每一个元件的采用和电路的设计方法都是厂家经过很多次实验,最后得到成熟的方案后才可以实施批量生产的。如此多的电路元件看上去没有任何头绪可挖,特别是普通消费者看着众多的电容、电感、变压器等花花绿绿的元件很难不头疼。其实对电脑电源性能影响较大的我们多为关注一下就可以,这些配件用料和设计非常到位,其他一些配件相信也不会差到哪去。下面我们来看看都有那些配件值得我们注意……

  1、变压器:电源中一共有三组变压器,这是电源的核心部件,特别是最大的一个——开关变压器,它的承载功率直接决定着电源的输出功率。

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变压器是电源的最重要组成部分


      2、高压滤波电容:也就是最大的两个"瓶子",它们的容量并不直接影响电源的输出功率,但会决定电源输出电流的纯净程度;纯净度不高的电流,对于电源的稳定性有很多影响。

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高压滤波电容也是电源的重要部件之一

      3、PFC线圈,通过3C认证的电源都包括有PFC线路,大部分电源所使用的无源PFC元件都是一个大尺寸的铁心线圈,它的规格加大有助于减小输出电流的纹波干扰。

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主动PFC电路中有磁感线圈

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被动式PFC采用铁芯磁感线圈

  4、低压滤波电路,它的重要配件主要有肖特基低抗阻电容和几个大功率的扼流圈组成,用于减少输出电流中的干扰。

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                                     低压整流滤波电路

  以上四个部分均是涉及到电源功率以及稳定性的重要部件,也是一款电源品质好坏的标杆。而对于曾经关于“电源越重越好的”传言用现在的电源来衡量已经过时,它已经名副其实的成为一个“传说”。大家都知道如今很多电源都采用了更为高效的主动PFC供电电路替代了原来硕大的比较笨重的铁芯变压器,重量上已经不能同日而语。接下来我们会来为大家详解一下什么是电源的PFC。

   电源PFC到底是什么

  PFC的意思是"功率因数校正",PFC电路的主要用途就是提高电能的利用效率。对于电脑电源来说,由于它的电流和电压在转换过程中存在相位差,所以不仅会损失功率,而且会造成电流纹波干扰的增强。所以3C认证中强制要求使用PFC电路。

  PFC电路,实际上就是一个"升压变换器",PFC电路一般设计在第二层滤波之后,全桥整流电路之前,它在增流滤波电路中有着非常重要的作用,可以在把交流电转换为直流时提高电源对市电的利用率,减少电能损耗,同时使用PFC能减少电源对市电和其它电器的干扰。市面上的电源有主动式PFC和被动式PFC两种,大多数电源上使用的都是被动式PFC(也称无源PFC),它的原理是使用一个高规格电感线圈才减小相位差。而主动式PFC(也称有源PFC)则是使用专用的开关集成电路来调整电流的波形。

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优质电源中会在主动PFC电路里加入控制芯片

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被动式PFC转换率较低成本也比较低

  主动式PFC电源采用完整的开关转换器电路设计,能让整流电压不随市电变化而波动,功率因数可高达99%,但是相对成本也高出许多。主动式PFC输入电压可以从90V到270V,功率因数高,并具有低损耗和高可靠等优点;可用作辅助电源,而不再需要辅助电源变压器,输出DC电压纹波很小,因此采用主动式PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。被动式PFC一般采用电感直接串联在整流电路中,成本较低,但EMI性能也较差,功率因数一般只有70%左右。

  所以采用主动式PFC设计的电源重量会比被动式PFC电源轻很多,但是它实际的能源利用率和电压适应性要比被动式的好很多,那么用上文提到的用电源轻重来衡量电源品质一说就没有可靠的根据了,请大家注意这一点。

    电源3C认证有用么

  3C认证是2003年实施的新的电器强制认证,包含了电器性能、安全、环保等多方面的规定。具体到电源上,3C认证在安全等方面的规定与以前的长城认证等大同小异,最主要的区别在于增加了抗干扰方面的强制规定。

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优质电源内部的一级EMI电路设计

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3C认证中强制执行二级EMI电路应用

  从3C认证简单的来看我们的电源,它强制规定了符合3C认证的电源内部必须有二级EMI滤波电路的应用以及FPC电路应用。EMI即滤波整流电路,是电源中必不可少的一个重要部分。EMI电路由规格合适的扼流圈和电容组成,交流电流经这个电路时,其中的高频杂讯会在其中振荡而不能通过。传统的电源认证只是非强制性要求使用一级EMI电路,而3C认证则要求至少使用两级EMI电路,除电源输入段需要一级外,在整流电路前还需要一级,将电源内部的电磁辐射降到了最小程度。对于用户而言,二级EMI电路能有效进一步减少了电源产生的辐射,对于用户的健康有着至关重要的作用。二级EMI滤波电路应用也是最新的ATX2.31版中新加入的标准之一,同时一起增加还是RoHS环保标准(电源原料中所含有害化学物质的含量限制的国际标准)。

   电源功率应该如何计算

  大家简单了解了一下电源的工作原理以及影响电源性能的重要部分后,相信大家对于电源品质鉴别有了进一步的认识。而实际应用中您在购买电源时商家是不会同意您把电源拆开来看的。那么我们通过什么来判断一款电源的品质呢?这里笔者先提供个简单的方法,透过电源的散热孔或者散热风扇用户一般是可以看到电源中的EMI电路以及高压电容等部件。先看一看这些部件是否都齐全,然后看一看这些元件新旧程度以及外观,同时用鼻子嗅一下有明显的漆味说明电源是没有使用过的。同时观察外观、螺丝孔等细节部分,看看有没有损伤、划伤,因为有的黑心商家经常把一些返修电源重新裹塑料薄膜销售给用户。

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看外观看螺丝嗅气味是辨别电源伪劣的途径之一

  一般用户喜欢把电源铭牌上分别标称的功率累加在一起估算电源的最高功率,这种方法是错误的。ATX标准详细制定了多种功率输出时各个电压输出端的最大输出电流,要求电源厂家在铭牌上对电源的+3.3VDC、+5VDC和+12VDC等输出端的最大电流作出具体的说明,由于+3.3VDC和+5VDC共用变压器的一组绕组,不可能同时输出其标称的最大电流,所以ATX标准还规定厂家应该说出它们合并输出的最大功率,如果没有很难判断电源的最大功率是多少。在新的电源标准上一般情况下可以用+5VDC X 10=额定功率这个公式来估算电源的实际功率,没有-5VDC的除外。比如:+5VDC下标称功率为30W那么这款电源的实际功率约为30W X 10=300W。(排除厂商虚表的前提下,此公式在80%的品牌电源中有效)。

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电源铭牌是一个电源的“身份证”

  知道了电源的功率估算方法,我们接下来了解一下+3.3VDC、+5VDC和+12VDC输出的功率具体在我们的电脑上都分别用在那个部件上,也就是俗话说的它们都管什么用?

  +3.3VDC(橙色线):+3.3VDC输出,这是随着ATX电源增加的输出。以前电源供应的最低电压为+5V,提供给主板、CPU、内存、各种板卡等,从PII时代开始,INTEL公司为了降低能耗,把CPU、内存等的电压降到了3.3V以下,为了减少主板产生热量和节省能源,现在的电源直接提供3.3V电压,经主板变换后用于驱动CPU、内存、显卡等电路。强大的+3.3VDC有利于内存、显卡等设备的稳定与超频。

  +5VDC(红色线):+5VDC输出,用于驱动除磁盘、光盘驱动器马达以外的大部分电路,包括磁盘、光盘驱动器的控制电路,在传统上CPU、内存、板卡的供电也都由+5VDC供给,但进入PII时代后,这些设备的供电需求越来越大,导致+5VDC电流过大,所以新的电源标准将其部分功能转移到其他输出上,目前主板特别是P4、Athlon64等新式主板对于+5VDC的要求越来越小。但如果你的机器是老式的单电源接口主板,那么+5VDC的输出电流直接影响你电脑的超频性能。

  +12VDC(黄色线):+12VDC输出,用于驱动磁盘驱动器马达、冷却风扇,或通过主板的总线槽来驱动其它板卡。在最新的P4系统中,由于P4处理器能能源的需求很大,电源专门增加了一个4PIN的插头,提供+12V电压给主板,经主板变换后提供给CPU和其它电路而不再使用+5VDC,所以P4结构的电源+12V输出较大。P4结构电源也称为ATX12V,而AMD的Athlon64系统也继承了这种设计。如果你的电脑拥有大量的驱动器或有一个高频P4 CPU,那么有强大的+12VDC输出是必要的。

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