2010-06-19对于很多刚入门的朋友来说,对电源内部工作原理和结构都不太熟悉为了让大家在知道如何通过外表选购电源之后,能够对电源内部也有所了解,笔者接下来将带大家详细了解一下电源内部结构首先,电源的作用是把市用高压交流电转换为适合 PC 使用的低压直流电,目的是为了驱动机箱内的各中 PC 设备大致转换过程为:高压市频交流输入 → 一、二级 EMI 滤波电路(滤波) → 全桥电路整流(整流)+大容量高压滤波电容 (滤波) → 高压直流 → 开关三极管 → 高频率的脉动直流电 → 开关变压器(变压)→ 低压高频直流电 → 低压滤波电路(整流、滤波) → 稳定的低压直流输出电源内部构造下面我们跟随着电流流动方向来深入解析电源内部构造及其功能1、一、二级 EMI 滤波电路 一级 EMI 滤波电路 二级 EMI 滤波电路220V 交流电进入电源,首先经过一级和二级 EMI 滤波电路,这部分电路的作用就是滤除外部交流输入的突发脉冲和高频干扰,并且也减少开关电源对电网的电磁干扰,主要包括共模和差模连个模块劣质电源往往会省掉这一部分电路以节约成本,但这样电源的抗干扰能力就会下降,对整个电网信号质量也有一定影响。
2、主动式 PFC 和被动式 PFCPFC(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 PC 电源,都必须增加 PFC 电路 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被动式 PFC主动式 PFCPFC 电路一共有两种,一种是无源 PFC(也称被动式 PFC),它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;另一种是有源 PFC(也称主动式 PFC),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。
主动式 PFC 被动式 PFC电路 复杂 简单功率因数 高 低发热量 小 大重量 较轻 较重噪音 小 大成本 高 小适应电压 90~264V 180~264V稳定性 好 差很多朋友以为使用哪一种 PFC 电路直接决定了电源的转换效率,这种观点是错误的,对于一款电源来讲,虽然 PFC 电路对其转换效率有着一定影响,但转换效率与 PFC 电路并没有直接关系,电源内部设计的合理性与用料的档次才决定了转换效率的高低3、高压滤波电容高压滤波电容接着主要是将高压交流电转化为高压直接电,由全桥电路整流和大容量的滤波电容滤波来完成,对电流电压间的相位差进行补偿许多朋友喜欢用这里所用电容容量的大小来判断电源的功率和用料档次4、功率转换电路高频开关变压器、驱动变压器和辅助变压器 把过滤后的高频率的脉动直流电转化为低压高频直流电,这一步由半桥式功率转换电路来完成半桥式功率转换电路一般由3部分组成,图中最大的一个是开关变压器,又称高频开关变压器,旁边被散热片遮盖的是驱动变压器和辅助变压器(待机变压器) ,负责将 PWM 集成电路输出的控制信号进行放大以驱动开关管进行工作,同时还可以将开关管工作的高压区和集成电路工作的低压区进行物理隔离。
5、低压滤波电路低压滤波电路这部分电路的作用主要是将+5V 和+12V 直流电中的纹波过滤掉,输出纯净的直流电信号低压滤波电路采用了容量更高的滤波电容,通常为2200微法,这部分直接影响输出电流的纯度6、主控制芯片主控芯片还有不可忽略的是电源上所使用主控制芯片,主要用来控制开关管的导通和截止,从而调节输出电压的高低控制芯片同时还负责电压过载和电流短路保护,避免因电源固障时导致与其连接的电脑设备毁坏虽然这些控制芯片在电源里面不象其他组成部分那么明显,但是它们却有着作为“大脑”发挥着重要的功能总的来说,虽然在购买电源之前我们基本上是无法观看到电源内部结构的,但是了解一下内部工作原理对选购电源肯定还是有帮助的为了大家能够更多的去了解电脑的心脏(电源)继上次电脑内部详解后本人在此再续电源的整体工作流程 方便大家进一步的去了解! 同样 话不多说 来重点!!!大家知道电脑里的硬件工作时都是使用直流电的,而家中的市电是220V 的交流电,为什么插上220V 交流电电脑没有烧坏,还可以正常运作呢?这是因为电脑里的硬件所需的直流电都是通过电源转换而供给的电源是一个将交流电能转成直流电能的装置,简单地说就是一个承载、转换和运输电能的电器。
电源能够将交流电转换成直流电是通过电源里的电路和元器件转换而来的交流电转成直流电的过程是怎样的呢?下面我们将会给大家介绍电源工作原理,让大家了解电流转换过程常见的电源内部大致由4个部分组成,分别是:滤波部分、整流部分、变压部分、输出部分市电进入电源,首先要经过一级和二级的 EMI 滤波电路,滤波电路是3C 电源的标志之一一级滤波电路时以低通滤波的方式将市电的高频杂波滤除,防止内部的电磁干扰其余部件产生影响通过一级滤波电路的滤除,电流没有这么杂乱了,但是还是有些杂波在,还要通过二级 EMI 电路过滤,将市电中的杂波滤除干净,使波形基本达到圆滑,得到比较纯净的220V 交流电值得关注的是一些山寨电源,为了节省成本把二级 EMI 滤波给省去,这样的电源是不合格的,而且容易使电脑其他硬件造成损坏一级 EMI 滤波电路二级 EMI 滤波电路无二级 EMI 滤波电路经过滤波部分电路后,从高压交流转换成高压直流电要经过整流的滤波电路,滤波的电路主要有两部分一部分是 PFC 电路,另外一部分是拓扑电路,有些电源会把这两个电路合在 PFC 电路在整流滤波电路中有着非常重要的作用,它可以在交流电转换为直流电时提高电源对市电的利用率,减少转换过程的电能损耗,使电能更加的节能。
除了以上作用外,PFC 还有另外一个作用,就是减少市电的干扰,尤其是避免它在突然启动时对其电器的影响被动式 PFC主动式 PFC说到 PFC,我们不能不提主动式(有源)PFC 和被动式(无源)PFC,一般被动式 PFC 是一块体积比较大的电感,大部分的外观都是在硅钢片外部缠绕着铜线,然后用黄色的绝缘纸包裹着,外形和常见的小型变压器类似而主动式 PFC 从电器元件上看,电路包括高频电感线圈、开关电子管、高压滤波电容以及控制 IC 等元件,组成一个可以将输入电压提高的电路,从而减少电流在流向下级电路过程中的电能损耗主动式 PFC 与被动式 PFC 各有各的特点,主动的 PFC 的功率因素在90%以上,而被动式 PFC 只有70%-80%左右,主动的 PFC 的功率因素相对是十分高的,但是主动式 PFC 需要用到的电感、电子管、电容以及辅助 IC 电路等元件,这些器件的材料远比被动式 PFC 中的硅钢片和铜线贵上很多在考虑成本和转换效率之后,在功率较低(300W 以下)的情况下使用主动式 PFC 的电源并没有太多优势可言主动式 PFC 还存在一个比较致命的弱点,由于它是通过提高电压的方式降低能耗的,在电流从低压转成高压的时候,很容易会产生高频噪音(类似于高压变电站所发出的嗡鸣声) ,电源静音效果很难保障。
所以消费者买电源时要清楚那款电源自己才选购知识:PFC 电路的功率因数与电源转换效率PFC 存在的目的是提高电源对市电的利用利率(功率因数) ,PFC 电路的好坏可以用功率因数来衡量,而电源的整体转换效率是指电源最终输出功率与市电输入端的功率的比值电源的整体转换效率和 PFC 电路的功率因数、整个电路的热损耗以及电路设计、实际负载状态都有极大的关系通常情况下,一般的电源转换效率在 70%-80%,优秀的在 80%以上,转换效率越高越省电,因此衡量一个电源是否环保节能,转换效率尤为重要,而不是单纯的看功率因数经过整流后的高压直流电,就会进入拓扑电路,拓扑电路有很多种,而大至作用基本相同,笔者在这里不一一细谈了一般高压直流电会通过拓扑电路中的开关电路进行进一步的整流降压,因为在此电路中有开关三极管、开关变压器等元件,发热量巨大,一般都会贴上散热器,而且在两片散热器之间的就是高频的开关变压器经过变压后,就得到了低压脉冲电流,再进过低压开关管的变换,就能得到稳定低压交流电输出到低压滤波输出部分电路开关变压器小知识:在正常的情况情况下开关电压器一般要求 300W 电源的住变压器的直径在 33mm,现在多数 350W 和 400W 以上的电源变压器都采用了 35mm 或者 40mm 电源电压器了。
讲过几组开关电压的整流,在开关变压器的输出端有许多不同的绕组,这就是整流输出部分了,输出的低压交流电二级管组成的整流电路变换成低压直流后,输出到有电感线圈和电容的组成的低压滤波电路过滤杂波,最后输出纯净的低压直流电供电脑硬件使用,完成整个电源的工作过程低压滤波电路写在最后以上电源整个工作过程,真正认识电源了吧?希望为大家选择电源时做个参考电源不像其他电脑硬件,其参数透明易懂,很多电子元件如果不拆开电源是看不到的,并且还有很多电子元件对于普通消费者来说是平时没有接触过的,笔者建议消费者如果要自己购买电源时千万不要贪图便宜,选择一些不知名的山寨厂商电源,或者是没有保修、返修、水货的电源,避免造成硬件的损坏,了解认清质量好的电源才下手。