PC電源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、PC電源的技術(shù)指標(biāo)一、 電氣性能電氣性能方面業(yè)界一般采用Intel 的ATX Power Supply Design Guide和SFX Power Supply Design Guide，這里還可參考公司標(biāo)準(zhǔn)“微機(jī)用開關(guān)穩(wěn)壓電源”，其它的見以下的“電源應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范”，這里只介紹一些常用的基本技術(shù)指標(biāo)。1、 交流輸入：11 相數(shù)：PC電源現(xiàn)在采用的是單相3線制，即火線、零線和大地線。12 額定輸入電壓和電壓變動范圍：日本配電電壓有AC 100V和200V，美國是AC 110V，歐洲是否AC 200V 240V,不同的地區(qū)和國家有差異，變動范圍一般是10，但考慮配線和各國不同的電源情況，其

2、變動范圍多為15 10。開關(guān)電源幾乎都以電容輸入平滑方式作輸入方式，所以會出現(xiàn)由高諧波失真引起的電壓波動的問題，不過一般可用正弦波保證上述范圍，輸入電壓失真大時要標(biāo)明。日本出口設(shè)備的輸入電壓多采用AC 85V 132V（向AC100V 120V地區(qū)出口）和AC 170V 264V（向AC 200V 240V地區(qū)出口）兩種，以適用于世界各國，中國國內(nèi)輸入電壓為AC 180V 264V，出口電源的輸入電壓均采用AC85V 135V（向AC100V 120V地區(qū)和國家出口）和AC180V 264V（向AC200V 240V地區(qū)和國家出口）兩種，當(dāng)然，也有特殊地區(qū)和國家的輸入電壓范圍，要作相應(yīng)的輸入電

3、壓設(shè)計線路了。為了方便生產(chǎn)和安裝，對于使用不同輸入電壓的地區(qū)和國家，電源統(tǒng)一在輸入線路部分安裝了切換開關(guān)，作以上兩種輸入電壓的切換，這就要求，必須明白出貨地點(diǎn)的輸入電壓規(guī)格，以免出錯，同時，對于安裝了此切換開關(guān)的電源，一般要求在輸入線路中安裝輸入電壓異常保護(hù)器件吸收器件（如壓敏電阻、負(fù)溫電阻等），以保護(hù)后面線路的正常，從而保護(hù)電源所接機(jī)器設(shè)備的安全。13 頻率：一般輸入電壓頻率為47Hz 63 Hz,PC電源對頻率變動范圍等特性影響不大，但要注意因增加輸入濾波器的電容電流和輸入整流二極管的損耗會使效率下降以及EMI指標(biāo)等問題。14 輸入電流：電源輸入電流的最大值發(fā)生于輸入電壓的下限和輸出電壓電

4、流的上限，因此，要在輸入插座前標(biāo)明該條件下的輸入電流有效最大值，為了避免發(fā)生這種不良情況，PC電源特在輸入電壓線路后加保險絲管，作輸入電流的保護(hù)功能，當(dāng)然，保險絲管熔斷的最大電流值小于此電源輸入電流的最大值。額定輸入電流是輸入電壓和輸出電壓在額定條件時的電流。15 輸入浪涌電流限制：有的表現(xiàn)為脈沖電壓，這是輸入電壓的波形以1分鐘以上的間隔按規(guī)定的次數(shù)外加上一定的浪涌電壓（如三個電網(wǎng)周期），共同產(chǎn)生的電流對電源和外接機(jī)器設(shè)備的影響，以避免發(fā)生絕緣破壞、閃爍、電弧等異?，F(xiàn)象。16 抗擾度：只要是用電裝置，都會對周圍產(chǎn)生不同程度的電磁和輻射干擾，電源工作時，所產(chǎn)生的靜電放電、電壓快速瞬變、射頻工頻電

5、磁場對用電機(jī)器設(shè)備的抗擾程度，也經(jīng)常所說的電磁干擾，所包含的內(nèi)容很多，如電磁傳導(dǎo)，中國的電磁傳導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)是CCEET長城認(rèn)證A級和B級等等，不同的國家有具體的標(biāo)準(zhǔn)，以及測試和檢驗(yàn)方法，后面會講到此具體內(nèi)容。17 沖擊電流：沖擊電流系輸入電壓按規(guī)定時間間隔接通或斷開時，輸入電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬時電流（即0 P峰值），PC電源輸入接通和輸出電壓上升時兩種情況。它受輸入開關(guān)等容量的限制，一般是20A到50A。其測試的目的與前面所講的輸入浪涌電流限制有些相同。18 漏電流：漏電流是流經(jīng)輸入地線的電流，在電源中主要是通過靜噪濾波器的旁路電容器泄漏電流，漏電流規(guī)范是為防止觸電危險而根據(jù)IEEC等各

6、國安全標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)器設(shè)備類別制定的，但也考慮到在機(jī)器設(shè)備中的使用，一般多規(guī)定為0.5mA 1mA.不執(zhí)行各國安全標(biāo)準(zhǔn)時，需確定測定條件（因高頻部分也有電流通過）。19 效率：一種指輸入輸出額定的輸出功率除以輸入有效功率所得的數(shù)值。雖說因輸出電壓、電流和功率因數(shù)及開關(guān)方式而異，但一般PC電源在6580左右，其變化也受輸入和輸出的可變條件影響，故也要注意機(jī)器設(shè)備的散熱等情況，一般按輸入電流確定。另一種為能源之星，輸出負(fù)載為最小時，輸入功率不能大于一定數(shù)值（如30W等）。110 功率因數(shù)：有關(guān)此方面的內(nèi)容，請看后面詳細(xì)講到的“諧波電流、功率因數(shù)及PC電源的PFC技術(shù)”，這里就不再多贅述了。2、 直流輸出

7、：名詞解釋：A. 輸出端的直流電壓的公稱值稱為額定輸出電壓，對于其公稱電壓規(guī)定有精度與紋波系數(shù)等，B. 額定輸出電流（也叫負(fù)載）是指輸出端供給負(fù)載的最大平均電流。根據(jù)電源分類和采用的線路不同，多路輸出電源中某路輸出電流增大時，另路某組電壓會有變化（減小或增大），一般PC電源，多是在初級側(cè)允許功率范圍內(nèi)，增大次級側(cè)各路輸出功率。C. 穩(wěn)壓精度也稱輸出電壓精度或電壓調(diào)整率，輸出電壓變動有多種原因，以下項(xiàng)就可能造成。21 電網(wǎng)調(diào)整率：這是指其它指標(biāo)不變（如輸出負(fù)載電流等），在規(guī)定的范圍內(nèi)輸入電壓緩慢變動時輸出電壓和紋波雜訊的變動，即5V、12V、3。3V、5VSB電壓變化范圍為5，5V和12V變化范

8、圍為10，紋波5V、3。3V、5VSB為50mV, 12V為120mV，5V為100mV。22 負(fù)載調(diào)整率：這是指其它指標(biāo)不變（如輸入電壓等），在規(guī)定的范圍內(nèi)輸出負(fù)載電流緩慢變動時輸出和紋波雜訊的變動，即5V、12V、3。3V、5VSB電壓變化范圍為5，5V和12V變化范圍為10，紋波5V、3。3V、。5VSB為50mV, 12V為120mV，5V為100mV。23 綜合調(diào)整率：這是指輸入電壓和輸出負(fù)載電流都緩慢變動，輸出電壓和紋波雜訊的變動。24 動態(tài)負(fù)載調(diào)整率：這是指在規(guī)定的變化幅度，輸出電流急劇變化時輸出電壓和紋波雜訊的變動。25 過沖幅度：這里指輸入電壓變動或輸出負(fù)載電流變動時，所測試

9、的輸出電壓的幅度，一般為10，如5V變化范圍不能超過0.5V 。26 容性負(fù)載：輸出電壓不僅帶阻性負(fù)載,還需帶容性負(fù)載，在“P4電源基本知識介紹”有介紹。3、 控制和時序：輸出電壓必須依一定時序要求響應(yīng)電腦主板（如CPU、內(nèi)存等器件），才能處理信息，如下圖示：具體時序規(guī)格如下表31：啟動時間T1 500 ms5V,12V,3.3v 上升時間0.1msT220ms P.G. 延時100 ms T3 500 msP.G. 上升時間T4 10msP.G. 維持時間T5 16 msP.G. 跌落警告時間T6 1ms4、POWER GOOD信號： POWER GOOD信號簡稱PW-OK信號。該信號是一個

10、直流輸出電壓檢測信號和交流輸入電壓檢測信號的邏輯與,與TTL信號兼容。當(dāng)電源接通之后,如果輸入交流電壓在額定工作范圍之內(nèi),且各路直流輸出電壓也已達(dá)到它們的最低檢測電平(+5V輸出為4.75V以上),那么經(jīng)過100mS500mS的延時,PW-OK電路發(fā)出“電源正?！钡男盘?PW-OK為高電平。當(dāng)電源輸入交流電壓降至安全工作范圍以下或+5V電壓低于4.75V時,電源送出“電源故障”信號，PW-OK為低電平。PW-OK 應(yīng)在5V下降至4.75V之前至少1mS降為小于0.3V的低電平,且下降沿的波形應(yīng)陡峭,無自激振蕩現(xiàn)象發(fā)生,時間關(guān)系請參見表3和圖1。 POWER-GOOD信號應(yīng)能驅(qū)動六個標(biāo)準(zhǔn)TTL負(fù)

11、載。 表41 PW-OK信號特性信號類型+5VDC，TTL兼容邏輯低灌入4mA時, 2.4 VDC, 5VDC5、 PS-0N信號 ATX機(jī)型帶有輔助5V輸出,只要輸入交流源存在,+5VSB就有輸出,而主電源(5V,12V,3.3V)輸出受兼容TTL的PS-ON信號控制。l 當(dāng)PS-ON信號是TTL低電平時，主電源工作；l 當(dāng)PS-ON信號是TTL高電平或開路時，主電源關(guān)閉?？赏ㄟ^機(jī)械開關(guān)或電子觸發(fā)的方式來控制PS-ON信號。 表51 PS-ON信號特性信號類型TTL兼容邏輯低拉出電流1.6mA, 2.0VDC, 5.25VDC6、 輸出端保護(hù)：當(dāng)外接機(jī)器設(shè)備因某一原因沒有正常工作，為了保護(hù)電

12、源和機(jī)器設(shè)備，電源必須有保護(hù)功能，直接關(guān)閉電源，使電源停止工作，61 過壓保護(hù)：當(dāng)輸出電壓超出額定范圍時，電源作過壓保護(hù)動作，PC電源過壓范圍如下：5V過壓電壓: 6.3V；3.3V過壓電壓: 4.3V；12V過壓電壓: 15.8V；62 短路保護(hù)：當(dāng)輸出電壓與地接通時，電源作短路保護(hù)動作。63 過流保護(hù)：當(dāng)外接機(jī)器設(shè)備所用的功率總和，超過電源額定功率一定數(shù)值時（一般為額定功率的110130%）時，電源作過流保護(hù)動作。64 過熱保護(hù)：當(dāng)電源風(fēng)扇不良（如轉(zhuǎn)速慢或風(fēng)扇壞等），不能正常排風(fēng)冷卻電源內(nèi)部器件，就發(fā)生了過熱現(xiàn)象，此時，電源作過熱保護(hù)動作。65 欠壓保護(hù)：當(dāng)輸出電壓低于額定范圍時，電源作欠

13、壓保護(hù)動作，PC電源欠壓一般指5V和12V電壓，范圍如下：5V過壓電壓: 4.2V12V欠壓電壓: 10V二、外觀和尺寸：1、標(biāo)簽和標(biāo)志必須有：生產(chǎn)廠商名稱、產(chǎn)品編碼、輸入電壓電流標(biāo)稱、警告標(biāo)志。a) 裝尺寸：見“電源構(gòu)造詳解”b) 氣流和風(fēng)扇：電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，自然會產(chǎn)生熱量，電源內(nèi)部的熱量會形成熱氣流，須將其排出電源殼外部，這就是使用電源風(fēng)扇的原因了。c) 交流插座和直流插座：電源是安裝在電腦機(jī)箱上，作整機(jī)使用，其交流插座尤為重要，這些要求符合Intel公布的ATX Power Supply Design Guide和SFX Power Supply Design Guide標(biāo)準(zhǔn)，有

14、些電源安裝了直流插座，作一些輔助功能，如LED顯示器插座（12V）、CD-ROM插座等，包括整個結(jié)構(gòu)也要符合一定的安全認(rèn)證，才能出售使用。三、環(huán)境：1、 溫度：運(yùn)行溫度10到50，非運(yùn)行溫度10到702、 溫度沖擊：溫度10到70，15分Dt/dt30分,50周期。3、 濕度：運(yùn)行85，非運(yùn)行95。4、 海拔高度：運(yùn)行3000米，非運(yùn)行15000米。四、可靠性:平均無故障時間MTBF100，000小時（常溫），30，000小時（高溫）。五、 電磁兼容：1、 國內(nèi)CEMC認(rèn)證，信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾極限值和測量方法GB925498。2、 歐共體CE認(rèn)證：EN55022，EN55024標(biāo)準(zhǔn)。3、

15、 美國FCC認(rèn)證，F(xiàn)CCPart15 標(biāo)準(zhǔn)六、安全：1、 國內(nèi)的CCEE認(rèn)證信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全GB494395。2、 歐共體CE認(rèn)證，EN60950標(biāo)準(zhǔn)。3、 美國及加拿大CUL認(rèn)證，UL1950標(biāo)準(zhǔn)。4、 國際電工委員會CB認(rèn)證，IEC950標(biāo)準(zhǔn)。安全內(nèi)容簡述如下（普通性）：a) 高壓強(qiáng)度：指輸入端火線對大地線之間的電壓強(qiáng)度，指標(biāo)為：AC1500V漏電流10mA/時間2S。b) 絕緣強(qiáng)度：指輸入端火線對大地線之間的絕緣強(qiáng)度，指標(biāo)為：DC2200V漏電流0.1mA/時間2S。c) 泄漏電流：指輸入端火線對大地線之間的通電漏電流，指標(biāo)為：AC242V&220V漏電流3.5mA

16、/時間2S。d) 地阻：輸入大地線與外殼之間的連接強(qiáng)度，指標(biāo)為：DC25A電阻值0.1/時間2S。七、 電源應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：以下是電源的一些標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的綜合，供參考： 與PC電源相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有很多，它們從不同的角度對電源提出了不同的要求，是電源是否合格的重要判據(jù)，在此對它們分成兩類作一簡單介紹：71一類標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，是電源必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)：711電氣安全方面：GB 4943-1995信息技術(shù)設(shè)備(包括電氣事務(wù)設(shè)備)的安全（等同IEC950-1986）。產(chǎn)品不僅要符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且還必須能夠獲得權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)可才能夠進(jìn)行生產(chǎn)和銷售，也就是通常所說的安全認(rèn)證。產(chǎn)品的安全性是每個國家和地

17、區(qū)都非常重視的問題，因?yàn)樗苯雨P(guān)乎到人的生命安全。國內(nèi)的安全認(rèn)證叫做長城認(rèn)證，由中國電工產(chǎn)品認(rèn)證委員會（CCEE）專門進(jìn)行電工產(chǎn)品安全認(rèn)證和相關(guān)的合格認(rèn)證活動。712電磁兼容方面：GB 9254-1998信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法（等同CISPR 22:1997）。該標(biāo)準(zhǔn)主要對產(chǎn)品產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾提出了限制。其目的就是要求產(chǎn)品在使用時，不能干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行。713諧波電流方面：GB 17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）（等同IEC 61000-3-2:1995）。該標(biāo)準(zhǔn)是針對產(chǎn)品對電網(wǎng)造成的影響而制定的，這種影響稱為電

18、力污染，諧波電流的問題也是一個越來越受人們重視的問題，歐洲地區(qū)已經(jīng)從2001年起開始強(qiáng)制實(shí)施諧波電流限制的標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)從1998年就頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但尚未強(qiáng)制實(shí)施。對諧波電流進(jìn)行抑制的技術(shù)習(xí)慣上也叫功率因數(shù)校正技術(shù)（PFC）。有關(guān)諧波電流、功率因數(shù)以及PFC技術(shù)可以參考附文“諧波電流、功率因數(shù)及PC電源的PFC技術(shù)”。所有強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)有合并到一起進(jìn)行認(rèn)證的趨勢，已經(jīng)有相關(guān)的文件頒布，將會在2003年實(shí)施。實(shí)施后認(rèn)證名稱稱為CCC認(rèn)證。72另一類標(biāo)準(zhǔn)是非強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，也可以叫做推薦標(biāo)準(zhǔn)。721電磁兼容方面：GB/T 17618-1998信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法（等同CISPR 24:19

19、97）。該標(biāo)準(zhǔn)與GB 9254-1998信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法其實(shí)是產(chǎn)品電磁兼容性的兩個方面，GB9254著眼于產(chǎn)品發(fā)出的干擾，而GB 17618則是產(chǎn)品應(yīng)具備的抗干擾能力，只有同時滿足這兩方面的要求才算完善的產(chǎn)品，才能保證不同的設(shè)備同時使用時不會互相影響。但這兩方面有輕重之分，而干擾相比較抗擾會造成更嚴(yán)重的問題，所以GB 9254是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)而GB/T 17618屬于推薦標(biāo)準(zhǔn)。722綜合性：GB/T 14714-1993微小型計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備用開關(guān)電源通用技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)在國際上并沒有相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，是我國專門針對計算機(jī)電源產(chǎn)品編寫的一份指導(dǎo)性的標(biāo)準(zhǔn)，它的內(nèi)容涉及產(chǎn)品的性能、環(huán)境、

20、制造、檢測、包裝、運(yùn)輸?shù)鹊葍?nèi)容。雖然不屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但它所包含的內(nèi)容比較全面，有很好的參考價值和指導(dǎo)意義。723Intel：ATX/ATX12V Power Supply Design Guide，SFX/SFX12V Power Supply Design Guide。最后要介紹的規(guī)范，就是Intel的這兩個電源設(shè)計指南，這兩份設(shè)計指南雖然不是由國家機(jī)構(gòu)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格意義上也不是規(guī)范文件，但它卻是目前PC電源領(lǐng)域最重要的產(chǎn)品設(shè)計參考，因?yàn)镮ntel在PC領(lǐng)域長期處于絕對的領(lǐng)先地位，成了事實(shí)上的行業(yè)“領(lǐng)頭羊”和兼容標(biāo)準(zhǔn)。這兩份設(shè)計指南中對PC電源作了非常詳盡的描述，從外形結(jié)構(gòu)、接口定義到各

21、個輸入輸出參數(shù)的定義和設(shè)定，幾乎涵蓋PC電源所有特性。目前全球絕大多數(shù)的PC電源都在依據(jù)該指南進(jìn)行設(shè)計、測試、和評價。電源的可靠性電源是在進(jìn)行能量的處理，其內(nèi)部器件要承受高電壓、大電流、高功率和熱量損耗，是整機(jī)中容易發(fā)生故障的一個部件，因此它的可靠性對整機(jī)可靠性有非常重要的意義。據(jù)統(tǒng)計顯示：引起設(shè)備不可靠的原因設(shè)計錯誤約占1/3，元器件質(zhì)量約占1/3，制造、操作和維護(hù)約占1/3。其實(shí)后兩方面也與設(shè)計階段的考慮不周有關(guān)。為了取得高可靠性，必須從設(shè)計階段就開始考慮可靠性的問題。產(chǎn)品的可靠性更大程度上是一個概率與統(tǒng)計的概念，單個產(chǎn)品的失效是隨機(jī)的，但從統(tǒng)計角度看來產(chǎn)品的失效率則是有規(guī)律的，失效率服從兩個基本規(guī)律：即疊加規(guī)律和應(yīng)力規(guī)律，疊加規(guī)律是指每個單元的失效率相加就是整機(jī)的失效率，每個單元的失效率也就是該單元所有器件失效率的疊加。應(yīng)力規(guī)律是指元器件的