电源基础知识图文简介

七月七日晴

电源基础知识图文简介 [复制链接]

第一节：电源的原理
    说起电源的原理，无非就是把较高的交流电压(AC)转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压(DC)，从专业的角度来看并不专业，但对于我们普通用户来说，我们在购买电源的时候，只需要了解一下电源的基本原理就可以，从中知道我们该如何去选购电源。






电源工作的流程：当市电进入电源后，先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流电。接着通过开关电路把直流电转为高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压。然后滤除高频交流部分，这样最后输出供电脑使用相对纯净的低压直流电。下面我们分解一下这个流程，让您看得更清楚一些。
    简要地说，ATX电源的内部结构可以分成几部分，首先让我们来看看EMI滤波电路以及PFC功率因素矫正电路。

1、EMI滤波电路以及PFC功率因素矫正电路
    首先是在最前级的EMI滤波电路以及PFC功率因素矫正电路，这两部分的电路都是3C认证的一部分，如果没有这个电路，是不允许在国内销售的，一般劣制电源为了省东西，经常会将这两部分电路省掉，下面我们分别来解释一下这两部分的电路。





EMI电路对于国家电网的意义比较大

    EMI电路的作用是滤除由电网进来的各种干扰信号，防止电源开关电路形成的高频扰窜电网，而PFC（Power Factor Correction）即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高（通过CCC认证的电脑电源，都必须增加PFC电路）。PFC电路位置在第二层滤波之后，全桥整流电路之前。





结构复杂，份量轻，在400W以上电源中比较普及

    对于PFC电路，需要做一些说明，PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。主动PFC电路由高频电感、开关管、电容以及控制IC等元件构成，可简单的归纳为升压型开关电源电路，这种电路的特点是构造复杂，但优点很多：功率因数高达0.99、低损耗和高可靠、输入电压可以从90V到270V（宽幅输入）等，由于输出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。





结构简单，稳定性上表现好，比较适合中低端电源

    被动式PFC通常为一块体积较大的电感，其内部由多块硅钢片外部缠绕铜线而组成，它的原理是采用电感补偿方法通过使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8，因此其效率也比较低，发热量也比较大。被动式PFC也并非一无是处，其结构简单，稳定性上表现好，比较适合中低端电源。

    主动PFC也不是没有缺点，由于设计比较复杂，也经常会存在一些问题，比如高频杂音、稳定性表现不好等故障。在以往主动PFC的成本远高于被动PFC，不过，随着近两年原材料的涨价（主要是铜），主动PFC和被动PFC之间的差距已经变得比较小了，对于300W以上的电源来说，选择稳定的主动PFC对消费者更有意义。


佑泰UT-300U拆解过程：看似有PFC电路，还以为符合3C标准

[ 本帖最后由 七月七日晴 于 2009-12-25 10:03 编辑 ]

七月七日晴

佑泰UT-300U拆解过程：触目惊心！由铁片组成的假PFC！   

EMI滤波电路以及PFC功率因素矫正电路做假特别多，在这次横评中我们发现了好几个这样的事件，有的电源完全没有EMI、PFC电路，有的虽然有EMI电路，但电路是饶开EMI电路的，根本就通电，有的PFC电路里面加了些铁块、水泥，做假的水平很高！

2、高压整流滤波电路



经过以上电路的处理，就能得到较为平整的正弦波交流电，送入前级整流电路进行整流，这个过程我们一般称为高压整流滤波电路，也就是将220V交流市电转换成300V直流电。通常此部分工作都由全桥式整流二极管和两个高压电解电容组成，经过全桥式整流二级管整流后，电压波形呈以下的形状：





由图可见，整流后的电
压全部变成正相电压。不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。








高压整流滤波电路   
全桥就是封装在一起的四个二极管，有的电源干脆就安装了4个分立的二极管，作用相同。高压电解电容的作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电，容量大的高压电解电容能减小电源的纹波干扰，提高电源的电流输出质量。
    高压电解电容一般有两个（部分电源采用主动PFC电路也可能只有1个），由于其耐压值特别高，所以体积非常大。按容量分，高压电解电容一般有330uf、470uf、680uf、820uf、1000uf、1200uf等，耐压值一般是200V，耐温85度。





没有标注的劣制品   
一般劣制电源也经常在这里偷工减料，经常采用比较小规格的高压电解电容，在工作时候容易爆浆而导致电源损坏，更恶劣的是有的里面居然全是纸、是水泥，完全的假高压电解电容来欺骗消费者！

[ 本帖最后由 七月七日晴 于 2009-12-25 10:10 编辑 ]

七月七日晴

3、开关电路和降压
    接下来的过程是将高压整流滤波电路产生的高压直流电变成高频脉冲直流电，送到主变压器降压，变成低频脉冲直流电。这个过程是由开关电路和变压器完成的。开关电路的原理是由开关管和PWM（Pulse Width Modulation）控制芯片构成，振荡电路，产生高频脉冲。我们来看一下这个过程：
    经过高压滤波电容初步稳压的“电”兵分两路，一路送往5VSB电压生成电路，另一路则送往我们熟悉的12V、5V、3.3V电压生成电路。由于前者电压为常电，而后者为只有开机才能供电，因此这两部分电压被分成两路分别生成。





下面我们进入开关电源的核心部分。此部分的
原理是通过PWM控制芯片或简单的自激振荡电路通过变压器耦合的方式来精密控制负责功率生成部分的开关电路，再由开关电路通过变压器耦合的方式将功率传递给后级的整流、滤波电路。






  由于此部分电路电流的数值和变化频率很大，因此关键部件发热量极大，必须使用散热片。通常前端的散热片上固定开关电路的开关管；而后端的散热片上则固定后级整流电路中的整流管。两块散热片中间则分别是体积较大的负责耦合主开关电路与后级整流电路的开关变压器；体积较小的负责耦合副开关电路与后级整流稳压电路的开关变压器以及负责耦合PWM控制芯片与主开关电路的互感线圈。这就是我们在电源中常见的两块散热片以及三个变压器的来由。

4、低压滤波输出部分和温控电路




最后，低频脉冲直流电经过二极管整流后，再由电解电容滤波，这样，输出的就是不同电压的稳定的电流了。由于这里电压已经很低了，所以尽管电容容量很大，通常有1000uf、2200uf等，但由于不需要很高的耐压值，所以电容体积很小。到最后，稳压模块将最后的直流电压调整为所需要的各种电压，供给各种不同的电脑部件使用。
    另外还有不少电源为了更大程度的降低噪音，还设计了专门的温控电路。温控电路主要是通过热敏电阻实现的。比如说，当电源开始工作时，风扇供电电压为7V，当电源内温度升高，热敏电阻阻值减小，电压逐渐增加，风扇转速也提高，这样就可以保持机壳内温度保持一个较低的水平。在负载很轻的情况下，能够实现静音效果，而负载很大时，能保证散热的需要（由于一般用户电脑绝大部分工作时的负载都比较低，因此基本上保障噪音比较小）。

半导体狂人

楼主辛苦了，学习了

hackerxlj

不错，不错。