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1、电源是一个转换设备，把高压的交流电（220V）转换成电脑可以直接使用的低 压直流电。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。EMIEMI 是 Electro Magnetic Interference 的缩写，有传导干扰和辐射干扰两种。传导 干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐 射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。在高速 PCB
2、 及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天 线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正 常工作。ems （electro magnetic susceptibility）直译是电磁敏感度。其意是指由于电磁能 量造成性能下降的容易程度。emc （electro magnetic compatibility）直译是电磁 兼容性。意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设 备的电磁能量干扰的能力。所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电 磁现象emc包含emi （电磁干扰）和ems（电磁敏感性）两个方面。EMC 的三要
3、素为辐射源，传播途径和受害体。传播途径分为空间辐射传播和电 缆传导。所以要抑制谐波，首先看看它传播的途径。电源去耦是解决传导方式传 播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。传导干扰通过电源线传播，频率为 30MHz 以下，主要干扰音频设备，如附近的 电视，音响等在启动电源时可能不能正常使用，这就是传导干扰的影响;而辐射 干扰由于有电源罩的屏蔽作用，一般影响并不是很大。电源主要对传导干扰与电磁辐射起隔离作用 传导干扰：是一种有线的干扰。传导干扰是用来衡量电子产品在运行过程中对整个电网发 送电子干扰信号大小的一个概念。所有的电子产品在用电时都会对电网发出干扰信号，如果 干扰信号过大，就会影响整个电网
4、的用电质量，从而干扰到其他电器的正常运行。因此，大 多数国家对电子产品的传导干扰指标都有一个硬性的规定，禁止传导干扰过大的产品生产、 销售。电磁辐射：是一种无线的干扰。电脑内部的配件以及电源内部的元件在运行过程中，会产 生一些电磁辐射。这些电磁辐射需要被机箱以及电源所吸收，一旦泄露到主机外面，就会对 人身造成一定的伤害，也会影响一些设备的使用，如手机辐射，会影响到显示器的使用。PC滤波电路尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使 输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。常用的滤波电路有无源滤波 和有源滤波两大类。若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感） 组成，则称为无源滤
5、波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波 和复式滤波（包括倒L型、LC滤波、LCn型滤波和RCn型滤波等）。若滤 波电路不仅有无源元件，还有源元件（双极型管、单极型管、集成运放） 组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。电源分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、 低压整流滤波电路5个主要部分。1）交流抗干扰电路为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统.防止电源开关 电路形成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关 电源配有抗干扰电路。主要结构为兀型共模、差模滤波电路由差模扼流电感、
6、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成：由电阻和电容组成的滤波器。2）功率因数校正电路开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入 电流产生严重的波形畸变，向电网注人大量的高次谐波，功率因数仅有0. 6左 右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在2003年 开始实施的CCC中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器（Power Factor Corrector，即PFC），功率因数达到0. 7以上。PFC电路分为主动式（有 源）与被动式（无源）两种：主动式PFC本身就相当于一个开关电源.通过控制芯 片驱动开关管对输入电流进行”调制”，令其与
7、电压尽量同步，功率因数接近于 1；同时.主动式PFC控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以 及负担+5VSB输出。主动式PFC功率因数高、+5VSB输出纹波频率高、幅度 小，但结构复杂，成本高，仅在一些高端电源中使用。被动式PFC结构简单， 只是针对电源的整体负载特性表现，在交流输入端.抗干扰电路之后串接了一个 大电感，强制平衡电源的整体负载特性。被动式PFC采用的电感只需适应50 60Hz的市电频率。被动式PFC效果较主动式PFC有一定差距，功率因数一般 为0. 8左右；但成本低廉，且无需对原有产品设计进行大幅度修改就可以符合 CCC要求，是目前主流电源通常采取的方式。3）高压整
8、流滤波电路目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流，将输人的正弦交流 电反向电压翻转，输出连续波峰的“类直流”。再经过电容的滤波，就得到了约 300V的“高压直流”。4）开关电路开关电源的核心部分.主要由精密电压比较芯片、PWM芯片、开关管、驱动变 压器、主开关变压器组成。精密电压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准 电压进行比较.PWM芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比， 进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量，实现“稳压”输出。PWM（Pules Width Modulation）即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比 较，进行放大，控制振荡器
9、的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压 的稳定，主要由1C TL494及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离 高压（300V）区与低压区（最高12V），避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造 成的危害，也令PWM芯片无需接触高压信号，降低了对元件规格的要求。5）低压整流滤波电路经过调制的高压直流成为了低压高频交流，需要经过再次整流滤波才能得到希望 的稳定低压直流输出。整流手段与高压整流类似，仍是利用二极管的单向导通性 质，将反向波形翻转。为了保证滤波后波形的完整性，要求互相配合实现360。 的导通，因此一般采用快速恢复二极管（主要用于+12V整流）或肖特基二极管（主 要用于+5
10、V、+3. 3V整流）。滤波仍是采用典型的扼流电感配合滤波电容，不过 此处的电感不仅为了扼制突变电流，更为重要的作用是像高压滤波部分的电容一 样作为储能元件，为输出端提供连续的能量供应。实际产品中高压整流滤波电路、 开关电路、低压整流滤波电路是一个整体，虽然原理与前述基本相同，但元件个 数、分布方式会有很大变化。其他较为重要的部分还有辅助供电电路与保护电路： 辅助供电电路一个小功率的开关电源，交流输入接通后即开始工作。300V直流 电被辅助供电开关管调制成为脉冲电流，通过辅助供电变压器输出二路交流电 压。一路经整流、三端稳压器稳压，输出为+5VSB，供主板待机所用；另一路 经整流滤波，输出辅助
11、+12V电源，供给电源内部的PWM等片工作。主动式PFC 具有辅助供电的功能，可以提供+5VSB及电源内部芯片所需电压；故采用主动 式PFC的电源可以省略掉辅助供电部分，只使用两个开关变压器。6）保护电路：电源主要的保护措施有7种：1、输入端过压保护：通过耐压值为 270V的压敏电阻实现：2、输入端过流保护：通过保险丝：3、输出端过流保护： 通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出；4、输出端过压保 护：当比较器检测到的输出电压与稳压管两端的基准电压偏差较大时，就会对电 压进行调整：5、输出端过载保护：过载保护的机理与过流保护一样，也是通过 控制电路和驱动变压器进行的：6、输出端短
12、路保护：输出端短路时，比较器会 侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、关断开关管的输出：7、温度控制：通 过温度探头检测电源内部温度，并智能调整风扇转速,对电源内部温度进行控制。一个标准的ATX电源通常由以下几个部分组成：1输入电网滤波器：一般我们所用的市电电压并不稳定，如空调的启动、电器的 开关、雷击等都会产生干扰，电脑属于精密电器产品对电压的波动非常敏感，因 此首先需要通过输入电网滤波器消除来自电网干扰同时也防止电脑电源产生的 高频噪声向电网扩散。2. 输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波，为变压器提供直流电源。3变压器：这是ATX电源的核心部件，它负责把直流电变换成高频交流电， 并且
13、起到将输出部分与输入电网隔离的作用。4. 输出整流滤波器：将变压器输出的高频交流电整流滤波得到电脑工作所需 要的直流电，同时还防止高频噪声对负载的干扰。5控制电路：检测输出直流电压，并将其与基准电压比较、放大，调制振荡 器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。6保护电路：当电源发生过压、过流故障时，保护电路应及时切断电源，停 止工作以保护负载和电源本身安全。7温控电路：根据环境温度自动调整散热风扇的转速，在保证电源稳定工作 的同时降低电源噪音，这种功能只在某些高档电源上才有。作为一款优质的ATX电源，首先他必须具有FCC电磁兼容标准、美国UL和中 国CCEE等认证标志。电源内部最容易
14、损坏的部件是保险管，其规格通常为10A。另外，微机的电源一 般都具有完善的自我保护功能，在直流负载发生短路时，它们可以自动切断电源， 而在负载故障消失时，又能自动恢复正常供电功能。二、开关电源的重要指标1效率 电源的输出功率与输入功率的百分比。测量条件一般是满负载，输入交流电 压为标准值。2输出电压保持时间，即在开关电源的输入电压撤消后，输出电压的保持时间。3隔离电压 电源电路中的任何一部分与电源基板地线之间的最大电压，或者能够加在开 关电源的输入端和输出端之间的最大直流电压。4. 电网稳定度（线性调整率） 输出电压随着输入电压在指定范围内变化而变化的百分率。其应用条件是负载和周围的温度保持恒
15、定。5. 负载稳定度 输出电压随着负载在指定范围内变化而变化的百分率,条件是输入电压和周围的温度保持恒定。6噪音和纹波 附加在直流输出电压上的交流电压和高频尖峰信号的峰值，通常我们以 MV 为度量。7. 过载或过流保护 防止因负载过大，使输出电流超过原设计的额定值而造成电源损坏。8. 过压保护 当输出电压超过额定值时，电源会迅速自动关闭，停止输出，以防烧毁供电设备。9. 电磁干扰 即那些由开关电源的开关器件产生的，不希望传输和发射的高频能量频谱。PC 电源目前从规格上主要可以划分为 3 大类型:一、AT电源AT电源的功率一般都在150W250W之间，共有4路输出（正负5V,正负 12V），另向
16、主板提供一个PG（接地）信号。输出线为两个6芯插座和几个4芯插 头，其中两个6芯插座为主板提供电力。AT电源采用切断交流电网的方式关机, 不能实现软件开关机，不过随着 ATX 电源逐渐普及， AT 电源已经淡出市场了。二、ATX电源相对AT标准，ATX电源在外形尺寸上并没有显著变化，主要增加了 +3.3V、 +5VSB（Stand By）两组输出电压以及一个“PS-ON ”信号，与主板连接改为一个20芯插座供电。ATX电源在结构上较AT电源有很大改动，它具有许多鲜明的 特点：1在其开关方式上，ATX电源采用“ +5VSB、PS-ON ”的组合来实现电 源的开启和关闭，只要控制“PS-ON ”信号电平的变化，就能控制电源的开启 和关闭（“PS-ON小于1.5伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源），从而彻底 告别了 AT 电源的切断
