PC電源基礎(chǔ)知識講座

1、1、電源的基本工作原理是什么？答：通過運(yùn)行高頻開關(guān)技術(shù)將輸入的較高的交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為PC電腦工作所需要的較低的直流電壓(DC)。2、電源的工作流程是怎樣的？答：當(dāng)市電進(jìn)入電源后，先經(jīng)過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號，然后經(jīng)過整流和濾波得到高壓直流電。接著通過開關(guān)電路把直流電轉(zhuǎn)為高頻脈動直流電，再送高頻開關(guān)變壓器降壓。然后濾除高頻交流部分，這樣最后輸出供電腦使用相對純凈的低壓直流電。3、EMI電路的主要作用是什么？答：EMI電路的作用是濾除由電網(wǎng)進(jìn)來的各種干擾信號，防止電源開關(guān)電路形成的高頻擾竄電網(wǎng)。EMI是CCC認(rèn)證一個(gè)重要內(nèi)容。4、什么是高壓整流濾波電路？答：高壓整流濾波電路

2、由一個(gè)整流橋和兩個(gè)高壓電解電容組成。作用是把220V交流市電轉(zhuǎn)換成300V直流電。5、高壓電解電容一般有哪幾種？答：高壓電解電容我們通常所說的大電容，一般有兩個(gè)，由于其耐壓值特別高，所以體積非常大。按容量分，高壓電解電容一般有330uf、470uf、680uf、820uf、1000uf、1200uf等，耐壓值一般是200V，耐溫85度。6、開關(guān)電路的原理是什么？答：開關(guān)電路的原理是由開關(guān)管和PWM（Pulse Width Modulation）控制芯片構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生高頻脈沖。將高壓整流濾波電路產(chǎn)生的高壓直流電變成高頻脈沖直流電，送到主變壓器降壓，變成低頻脈沖直流電。 7、低壓整流濾波電路的

3、原理是什么？答：低頻脈沖直流電經(jīng)過二極管整流后，再由電解電容濾波，這樣，輸出的就是不同電壓的穩(wěn)定的電流了。由于這里電壓已經(jīng)很低了，所以盡管電容容量很大，通常有1000uf、2200uf等，但由于不需要很高的耐壓值，所以電容體積很小。8、輔助電路有什么作用？答：300V直流電通過輔助電源開關(guān)管成為脈沖電流，通過輔助電源變壓器輸出二組交流電壓，一路經(jīng)整流、三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，輸出+5VSB，加到主板上作為待機(jī)電壓；另一路經(jīng)整流濾波，輸出輔助20V電源，供給PWM等芯片工作。有了輔助電路，計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)軟件開機(jī)、關(guān)機(jī)了。9、什么是PFC？答：PFC（Power Factor Correction）即“

4、功率因數(shù)校正”，主要用來表征電子產(chǎn)品對電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。通過CCC認(rèn)證的電腦電源，都必須增加PFC電路。位置在第二層濾波之后，全橋整流電路之前。PFC有兩種，一種是無源PFC（也稱被動式PFC），一種是有源PFC（也稱主動式PFC）。10、主動式PFC有什么特點(diǎn)？答：主動式PFC輸入電壓可以從90V到270V；功率因數(shù)高于0.99，并具有低損耗和高可靠等優(yōu)點(diǎn)；可用作輔助電源，而不再需要輔助電源變壓器；輸出DC電壓紋波很小，因此采用主動式PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。11、被動式PFC有什么特點(diǎn)？答：被動式PFC一般采用電感補(bǔ)償方法，通過使交流輸入

5、的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)，被動式PFC的功率因數(shù)不是很高，只能達(dá)到0.70.8，并且發(fā)熱量比較大。12、電源的軟件開機(jī)關(guān)機(jī)功能通過什么實(shí)現(xiàn)的？答：電源的軟件開機(jī)關(guān)機(jī)功能是通過PW-OK電路實(shí)現(xiàn)的。待機(jī)時(shí)PW-OK向主機(jī)輸出零電平的電源自檢信號，主機(jī)停止工作處于待命狀態(tài)。受控啟動后，PW-OK在開關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定后再延遲幾百毫秒由0電平起跳到5V，向主機(jī)輸出高電平的信號。該信號相當(dāng)于AT電源的PG信號。主機(jī)檢測到PW-OK電源完好的信號后啟動系統(tǒng)。在主機(jī)運(yùn)行過程中若遇市電掉電或關(guān)機(jī)時(shí)，PW-OK輸出信號比ATX開關(guān)電源5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機(jī)觸發(fā)系統(tǒng)在電源斷電

6、前自動關(guān)閉，防止突然掉電時(shí)硬盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷硬盤。13、什么是傳導(dǎo)干擾？答：傳導(dǎo)干擾是用來衡量電子產(chǎn)品在運(yùn)行過程中對整個(gè)電網(wǎng)發(fā)送電子干擾信號大小的一個(gè)概念。所有的電子產(chǎn)品在用電時(shí)都會對電網(wǎng)發(fā)出干擾信號，如果干擾信號過大，就會影響整個(gè)電網(wǎng)的用電質(zhì)量，從而干擾到其他電器的正常運(yùn)行。因此，大多數(shù)國家對電子產(chǎn)品的傳導(dǎo)干擾指標(biāo)都有一個(gè)硬性的規(guī)定，禁止傳導(dǎo)干擾過大的產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售。14、電源測試中比較重要的有哪些項(xiàng)目？答：主要有交叉負(fù)載，浪涌，輸入電壓，紋波噪音，輸出短路，過功率，轉(zhuǎn)換效率，功率因數(shù)，響應(yīng)時(shí)間，時(shí)序，噪音，傳導(dǎo)輻射，漏電流，高低溫測試等。15、什么是浪涌電流？答：浪涌電流指電源

7、接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流。電源應(yīng)該限制AC開關(guān)、整流橋、保險(xiǎn)絲、EMI濾波器件能承受的浪涌水平。反復(fù)開關(guān)環(huán)路，AC輸入電壓不應(yīng)損壞電源或者導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。16、什么是轉(zhuǎn)換效率？答：由于電源在工作中，有部分電能轉(zhuǎn)換成熱量損耗掉了。因此，電源必須盡量減少熱量的損耗。轉(zhuǎn)換效率就是輸出功率除以輸入功率的百分比。1.3版電源要求滿載下最小轉(zhuǎn)換效率為70%。2.0版更是將推薦轉(zhuǎn)換效率提高到了80%。 17、功率因數(shù)與轉(zhuǎn)換效率有什么區(qū)別？答：盡管功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率都是指電源的利用率，但區(qū)別卻很大。簡單的說，功率因數(shù)產(chǎn)生的損耗是電力部門負(fù)擔(dān)

8、，而轉(zhuǎn)換效率的損耗是用戶自己負(fù)擔(dān)?？梢钥吹贸鰜?，功率因數(shù)、EMI等都是對國家電網(wǎng)的保護(hù)。18、什么是額定功率？答：額定功率是指電源在穩(wěn)定、持續(xù)工作下的最大負(fù)載，額定功率代表了一臺電源真正的負(fù)載能力，比如，一臺電源的額定功率是300W，其含義是每天24小時(shí)、每年365天持續(xù)工作時(shí)，所有負(fù)載之和不能超過300W。但實(shí)際上，電源都有一定的冗余，比如額定功率300W的電源，在310W的時(shí)候還能穩(wěn)定正常工作，但盡量不要超過額定功率使用，否則可能導(dǎo)致電源或其他電腦部件因?yàn)檫^流而燒毀。19、什么是過功率保護(hù)？答：除了額定功率之外，還有一個(gè)數(shù)據(jù)，叫“過載保護(hù)”，英文叫“OPP”。過載保護(hù)指電源的負(fù)載持續(xù)上升，

9、達(dá)到某個(gè)點(diǎn)了，電源就自動斷電，以免出現(xiàn)過流損壞電源或者電腦的其他部件。OPP值通常是額定功率的1.3倍左右，有些廠商把OPP設(shè)得太高，其實(shí)是不安全的。在額定功率和OPP之間，會有一個(gè)區(qū)間，比如，新冷鉆額定功率300W，OPP為370W，那么，300-370W之間的這個(gè)區(qū)域就是一個(gè)“盲區(qū)”。如果在這個(gè)區(qū)間停留的時(shí)間過長（一般可以持續(xù)數(shù)十秒時(shí)間），很可能導(dǎo)致電源或電腦的其他部件燒毀。20、溫控電源的原理是什么？答：溫控電路主要是通過熱敏電阻實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電源開始工作時(shí)，風(fēng)扇供電電壓為7V，當(dāng)電源內(nèi)溫度升高，熱敏電阻阻值減小，電壓逐漸增加，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也提高。這樣就可以保持機(jī)殼內(nèi)溫度保持一個(gè)較低的水平。在負(fù)

10、載很輕的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)靜音效果。負(fù)載很大時(shí)，能保證散熱。我們的測試方法是基于最新版本的ATX Power Supply Design Guide發(fā)展而來的?，F(xiàn)在，更多地參考一個(gè)更加全面的文檔Power Supply Design Guide for DesktopPlatform Form Factors。這個(gè)文檔不僅描述了ATX電源，還涵蓋了其他形式的電源(CFX，TFX，SFX等)。雖然PSDG不是對電源廠商的正式規(guī)定，但如果不事先說明，一款PC電源(即用于普通用途的零售產(chǎn)品，而不是一個(gè)特定的廠商的一款特定的電源)必須遵守PSDG的要求。第一部分1.1 視覺檢查首先看一下外觀，除了從美學(xué)

11、角度欣賞，視覺檢查還能提供一些反映產(chǎn)品質(zhì)量的線索。第一，外殼的質(zhì)量。例如金屬的厚度、硬度、裝配的特征(例如，用薄鋼制成的電源用7或8個(gè)螺釘固定，而不是常用的4個(gè))、油漆的質(zhì)量等。第二，內(nèi)部元件的安裝質(zhì)量。對于一個(gè)終端用戶來說，了解所有元件的細(xì)節(jié)意義不大。如果電源在整體上采用了非標(biāo)準(zhǔn)的電路設(shè)計(jì)，我們會嘗試大致描述它，并解釋為什么研發(fā)人員選擇這樣的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，我們會關(guān)注任何制造質(zhì)量上的嚴(yán)重缺陷，諸如拙劣的焊接。第三，電源的標(biāo)稱參數(shù)。對于廉價(jià)的電源，標(biāo)稱往往反映出質(zhì)量，例如銘牌標(biāo)稱的輸出總功率遠(yuǎn)大于同個(gè)銘牌上標(biāo)稱的電流和電壓的總和。另外，我們還會列出電源的纜線和接頭，包括長度。1.2 滿負(fù)載工作一個(gè)

12、電源的完全輸出功率是最直觀和最易理解的參數(shù)，因此在終端用戶中最為流行。電源銘牌上會標(biāo)注所謂的連續(xù)輸出功率(即額定輸出功率)。有時(shí)也會標(biāo)注峰值輸出功率電源輸出峰值功率的時(shí)間不會超過1分鐘。一些不負(fù)責(zé)的廠商只在室溫下測定額定功率或者峰值功率。這樣的電源在實(shí)際的PC中時(shí)，環(huán)境溫度顯然比室溫高，因此允許的最大輸出功率會降低。根據(jù)ATX12V Power Supply Design Guide，電源輸出功率必須在50的環(huán)境溫度下測得。一些廠商甚至明確地提到這個(gè)溫度，以避免誤解。不過我們的測試條件要寬松一些。我們在典型的室溫下(即22-25)，讓電源工作在滿負(fù)載下至少半個(gè)小時(shí)。如果測試期間沒有發(fā)現(xiàn)異常，那

13、么我們認(rèn)為電源通過了測試。我們現(xiàn)有測試平臺的滿負(fù)載可以達(dá)到1350W。1.3 交叉負(fù)載特性雖然PC電源能夠提供數(shù)個(gè)電壓的輸出，但是主要的是+12V、+5V和+3.3V，在很多電源中+12V和+5V共用一個(gè)調(diào)節(jié)器(regulator)。這個(gè)調(diào)節(jié)器對所控制的兩個(gè)電壓的算數(shù)平均值進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)設(shè)計(jì)就是所謂的聯(lián)合電壓調(diào)節(jié)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)是顯而易見的。一方面，電源的成本下降了。另一方面，不同電壓的輸出互相影響。例如，如果+12V的負(fù)載增大，相應(yīng)的電壓會減小，于是調(diào)節(jié)器嘗試將這個(gè)電壓提高到原來的水平。但是，調(diào)節(jié)器同時(shí)控制著兩個(gè)電壓，因此+5V的電壓也增大了。如果+12V和+5V的電壓分別與正常值的偏差的

14、均值為0，調(diào)節(jié)器則認(rèn)為是正常的。其結(jié)果就是，+12V比正常值稍低，+5V比正常值稍高。交叉負(fù)載圖可以反映交叉負(fù)載特性。一個(gè)交叉負(fù)載圖的例子X軸為+12V的負(fù)載(如果電源有多路+12V輸出，則為各路的聯(lián)合負(fù)載)。Y軸為+5V和+3.3V的聯(lián)合負(fù)載。于是，圖中的每個(gè)點(diǎn)對應(yīng)特定的負(fù)載分布。為了更加直觀，我們用不同顏色表示電壓與正常值的偏離，從綠色(偏離小于1%)到紅色(偏離4-5%)。偏離超過5%是不允許的。上面的交叉負(fù)載圖說明被測電源的+12V輸出相當(dāng)穩(wěn)定，大部分區(qū)域?yàn)榫G色。只有當(dāng)負(fù)載分配偏向于+5V和+3.3V時(shí)，+12V變?yōu)榧t色。此外，交叉負(fù)載圖的邊緣在左右和底部受最小和最大允許負(fù)載的限制，頂

15、部的不平坦是因?yàn)殡妷浩x超過了5%。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不允許電源工作在這樣的負(fù)載下。交叉負(fù)載圖上的典型負(fù)載區(qū)域電壓在什么區(qū)域偏離的最厲害，也是很重要的問題。上圖的陰影區(qū)域表示現(xiàn)代PC的典型功耗：高功耗的配件(顯卡，CPU)都是從+12V取電，所以+12V處于高負(fù)載狀態(tài)。相反，+5V和+3.3V只用于給硬盤和主板供電。即使在頂級PC中，+5V和+3.3V的負(fù)載也不會超過幾十瓦。對比上面兩個(gè)電源的交叉負(fù)載圖，你會發(fā)現(xiàn)第一個(gè)電源在對于現(xiàn)代PC不重要的區(qū)域出現(xiàn)紅色。而第二個(gè)電源的情況正好相反。所以，雖然這兩個(gè)電源在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的測試結(jié)果相似，但是第一個(gè)電源在實(shí)際使用中表現(xiàn)更好。在測試中，我們測量主要的3路輸出

16、：+12V、+5V和+3.3V。在我們的文章中，會有一張動態(tài)的三幀圖像反映了交叉負(fù)載特性，其中每一幀對應(yīng)于上述的一路輸出。最近有越來越多的電源對輸出電壓有專用的調(diào)節(jié)器，典型的設(shè)計(jì)是加一個(gè)額外的可飽和電感調(diào)節(jié)器。這些電源的輸出電壓之間依賴性很小，它們的交叉負(fù)載圖基本上都是綠色的。1.4 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和溫升電源冷卻系統(tǒng)的效率可以用兩個(gè)參數(shù)衡量：噪音和溫升。顯然，電源很難同時(shí)在兩方面都做的很好。為了測試?yán)鋮s系統(tǒng)的效率，我們調(diào)節(jié)負(fù)載，從50W至最大值，每次調(diào)節(jié)后保持20-30分鐘使電源發(fā)熱直至溫度穩(wěn)定。然后我們用光學(xué)轉(zhuǎn)速計(jì)Velleman DTO2234測量電源風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，用雙通道數(shù)字溫度計(jì)Fluke 5

17、4 II測量電源進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的溫度差。理想情況下，這兩個(gè)數(shù)值都是低的。如果溫度和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速都很高，那么這個(gè)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)是糟糕的。每個(gè)現(xiàn)代的電源都能調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，除了其初始轉(zhuǎn)速以外(也就是在最小負(fù)載下的轉(zhuǎn)速，當(dāng)PC空閑且顯卡和CPU的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速都處于最低值時(shí)，這個(gè)轉(zhuǎn)速決定了電源的噪音)。轉(zhuǎn)速對負(fù)載的依賴性存在很大差異。一個(gè)入門級的電源往往不用額外的電路控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，而是只用一個(gè)熱敏電阻轉(zhuǎn)速變化范圍只有10-15%，基本上等于沒有調(diào)節(jié)。很多電源廠商會標(biāo)明風(fēng)扇的噪音(dB)和轉(zhuǎn)速(rpm)。這兩個(gè)參數(shù)往往伴隨著營銷欺詐在18的條件下測試。結(jié)果可能很漂亮(比如噪音16dB)，但是沒有實(shí)際意義，因?yàn)镻C中

18、的溫度會高出10-15。另外一個(gè)欺詐是，有的電源采用了兩個(gè)風(fēng)扇，廠商只說明了其中轉(zhuǎn)速較慢的風(fēng)扇的參數(shù)。1.5 輸出電壓紋波開關(guān)電源的關(guān)鍵所有PC電源都是開關(guān)電源是降壓變換器的工作頻率比電網(wǎng)交流電的頻率高很多倍。變壓器的尺寸得以大大減小。電源輸入的交流電壓(在不同地區(qū)，頻率為50Hz或者60Hz)經(jīng)過整流(rectify)和平滑(smooth)后加在開關(guān)管上，將直流電壓轉(zhuǎn)換回交流電壓，但是頻率提高了很多(60-120kHz，取決于不同的電源方案)。這個(gè)電壓經(jīng)過高頻變壓器后降低至我們會需要的電壓(12V，5V等)，然后又經(jīng)過整流和平滑。理想情況下，電源的輸出電壓應(yīng)該是一個(gè)嚴(yán)格的常數(shù)，但是要從高頻交

19、流電轉(zhuǎn)換得到是不可能的。ATX12V Power Supply Design Guide要求輸出電壓的紋波，對于+5V和+3.3V不超過50mV，對于+12V不超過120mV。我們用雙通道示波器Velleman PCSU1000記錄電源在滿負(fù)載下各個(gè)電壓輸出的波形圖，并整合到一張圖中：上、中、下三條曲線分別對應(yīng)+5V、+12V和+3.3V。曲線右側(cè)表示最大允許波動。+5V波形圖中的高尖峰說明這個(gè)電源不能過濾高頻噪音，這通常是因?yàn)檫x用了劣質(zhì)的電解電容效能隨著工作頻率的升高而惡化。如果輸出電壓紋波超出正常范圍，就可能影響PC的穩(wěn)定性，干擾聲卡和其他類似的設(shè)備。1.6 效率上面討論的都是電源的輸出參

20、數(shù)，討論效率時(shí)需要考慮輸入?yún)?shù)。也就是說從電網(wǎng)得到的功率有多少百分比被電源用來帶動負(fù)載。浪費(fèi)掉的功率是因?yàn)榘l(fā)熱。ATX12V 2.2標(biāo)準(zhǔn)對電源效率的限制如下：典型負(fù)載高于72%，滿載高于70%，低載高于65%。此外還有非強(qiáng)制性的要求(典型負(fù)載下效率高于80%)和自愿認(rèn)證計(jì)劃“80PLUS”(要求電源效率高于80%，并且在20%以上負(fù)載時(shí)效率更高)。新的認(rèn)證計(jì)劃Energy Star 4.0與80PLUS有相同的要求。電源的效率依賴于輸入電壓。輸入電壓越高，效率越高。110V和220V電網(wǎng)下的效率差別約為2%。此外，相同電源方案的不同產(chǎn)品在效率上可能有1-2%的差別，因?yàn)檫x用的元件參數(shù)不同。在測

21、試中，電源的負(fù)載從50W以小步進(jìn)增加至標(biāo)稱的最大值，測量電源從電網(wǎng)中消耗的功率。輸出功率與輸入功率之比即電源的效率。由此我們得效率與負(fù)載的關(guān)系圖。典型開關(guān)電源的效率一開始隨著負(fù)載的增加而快速增大，達(dá)到最大值后，緩慢減小。這種非線性導(dǎo)致一個(gè)有趣的結(jié)果：從效率的角度看，應(yīng)該根據(jù)負(fù)載購買合適標(biāo)稱輸出功率的電源。如果你給電源留了很大的余量，那么在低負(fù)載時(shí)電源并不是高效的。1.7 功率因素交流電網(wǎng)提供兩種功率：有功功率和無功功率。有兩種情況會產(chǎn)生無功功率：第一，負(fù)載電流與電網(wǎng)電壓的相位不同(即負(fù)載是感性或者容性的)。第二，負(fù)載是非線性的。PC電源顯然是第二種情況。通常情況下，在電壓最大值對應(yīng)的相位時(shí)，電

22、流的波形是一個(gè)尖銳脈沖。(不確定，原文是It will normally consume the mains current in short high impulsesthat coincide with the maximums of the mains voltage.)問題是，當(dāng)有功功率完全轉(zhuǎn)化為對電源的有用功時(shí)(包括電源用來帶動負(fù)載的功率和用來發(fā)熱的功率)，無功功率并沒有被消耗。它回到了電網(wǎng)中，在發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間徘徊，和有功功率一樣使電線發(fā)熱。所以無功功率必須去除。主動PFC是最為有效的去除無功功率的方法。事實(shí)上它是這樣的一個(gè)脈沖變壓器，它的瞬時(shí)功率與電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓成比例。換句話說，

23、它是線性的并且只消耗有功功率。主動PFC輸出的電壓直接加到電源的開關(guān)變壓器上。開關(guān)變壓器是非線性元件，因此是無功負(fù)載。但是現(xiàn)在加在上面的是直流電壓，所以第二個(gè)變壓器的非線性就不要緊了，因?yàn)樗呀?jīng)與電網(wǎng)分離開來，不能對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。(這段不懂)功率因素是用來衡量無功功率的，它等于有功功率與有功功率和無功功率之和(視在功率)的比值。普通電源的功率因素約為0.65，主動PFC的電源功率因素可達(dá)0.97-0.99。有時(shí)候，用戶，甚至硬件評測者將功率因素和效率混為一談，這是非常嚴(yán)重的錯誤。功率因素是有功功率與視在功率的比值，效率是用來帶動顯卡、CPU等負(fù)載所消耗的功率與有功功率的比值。一般來說，主動PF

24、C的受益者是電網(wǎng)公司，而不是用戶，因?yàn)橹鲃覲FC能減小電網(wǎng)上1/3甚至更多的PC負(fù)載。主動PFC對于用戶的意義不大，因?yàn)殡姳碇挥?jì)有功功率。主動PFC的一個(gè)附加的作用是電源能夠適應(yīng)從90V到260V全范圍無間隙的輸入電壓，使得電源可以在不同的電網(wǎng)下通用，而不需要手動選擇輸入電壓。此外，能夠手動切換輸入電壓的電源，只能工作在兩個(gè)電壓范圍內(nèi)：90-130V和180-260V，在130-180V的范圍內(nèi)不能正常工作。所以，如果所在地區(qū)的電力供應(yīng)不穩(wěn)定，AC電壓經(jīng)常低于180V，那么用主動PFC的電源可以不用使用UPS，或者可以使UPS電源的壽命更長。不過，有主動PFC并不意味著電源支持全范圍的輸入電壓

25、。有時(shí)候?qū)⑤斎腚妷旱姆秶O(shè)計(jì)為180-260V，目的是降低成本。除了主動PFC，還有被動PFC。被動PFC是校正功率因素的最簡單的方法。它只是一個(gè)與電源串聯(lián)的大扼流圈。它的電感能平滑上面提到的電流脈沖，從而減小非線性的程度。被動PFC的作用很小功率因素只是從0.65增大到0.7-0.75。不過考慮到主動PFC要重新設(shè)計(jì)電源的高壓電路，被動PFC可以方便地加入已有的電源。我們測量功率因素的方法和測量效率的方法一致負(fù)載從50W逐步增加至最大。得到的結(jié)果與效率測試的結(jié)果放在同一張圖里。1.8 與UPS一起工作(略)第二部分2.1 雙路+12V輸出以前的PC電源通常每個(gè)輸出電壓對應(yīng)一路輸出(+5V、+

26、12V、+3.3V，以及幾個(gè)負(fù)電壓)，每路輸出的最大功率不會超過150-200W。只有一些高瓦數(shù)的服務(wù)器電源，+5V的負(fù)載會達(dá)到50A，即250W。當(dāng)電腦的功耗越來越大，并且功耗分布偏向于+12V時(shí)，情況發(fā)生了改變。ATX12V 1.3標(biāo)準(zhǔn)建議+12V單路輸出最大電流為18A。這是出于安全考慮。根據(jù)EN-60950標(biāo)準(zhǔn)，用戶可接觸的點(diǎn)換接頭的最大輸出功率不能超過240VA。我們認(rèn)為，較高的輸出功率引起各種災(zāi)禍的可能性也較高，例如短路導(dǎo)致的燃燒或者硬件故障。顯然，當(dāng)+12V單路輸出20A時(shí)，電源接頭是安全的。所以，當(dāng)+12V的允許輸出功率亟待提高時(shí)，ATX12V標(biāo)準(zhǔn)的制定者Intel公司決定將一

27、路輸出分為多路輸出，每路的最大電流為18A(與20A的差出的2A是余量)。如果不是出于安全考慮，這樣的設(shè)計(jì)沒有必要。也就是說，實(shí)際上電源只要做單路+12V輸出即可?，F(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)的只是當(dāng)任意一個(gè)12V接頭的電流超過18A時(shí)會觸發(fā)過流保護(hù)，只要裝幾個(gè)分流器，每個(gè)分流器控制一組接頭。其結(jié)果是，所有單個(gè)12V的接頭的輸出功率都不超過18A*12V = 216VA，但是不同12V接頭的聯(lián)合輸出功率可以比這個(gè)數(shù)值高。所以事實(shí)上沒有雙路、三路、四路+12V輸出的電源。如果只需要幾個(gè)分流器和一個(gè)簡單的芯片(控制分流器的電壓，分流器的電阻已知，然后知道通過分流器的電流就能知道電壓)能夠達(dá)到目的，電源工程師為什么要

28、在本已擁擠的電源中加入額外的元件呢。2.2 短路保護(hù)(SCP)這只是ATX12V Power Supply Design Guide的強(qiáng)制性要求。2.3 過載保護(hù)(OPP)同上2.4 過流保護(hù)(OCP)非強(qiáng)制性的要求，不是所有電源都有，也不是電源的所有輸出都有。2.5 過熱保護(hù)(OTP)非強(qiáng)制性要求，而且通常電源都沒有。2.6 過電壓保護(hù)(OVP)強(qiáng)制性要求，但只是針對嚴(yán)重的故障。只有在輸出電壓高于正常值20-25%時(shí)才起作用。2.7 欠電壓保護(hù)(UVP)與OVP對應(yīng)，范圍也是20-25%。2.8 尼龍?zhí)坠茈娫摧敵鼍€纜上柔軟的編織尼龍?zhí)坠?是說蛇皮網(wǎng)吧)可以使機(jī)箱內(nèi)看起來整潔。然而不幸的是，很

29、多廠商將尼龍?zhí)坠芡祿Q為厚厚的塑料套管，通常是屏蔽的(指整根線纜)，還帶UV光。后者是主觀的，不加以評論，但是屏蔽對于線纜沒有任何好處。厚厚的套管使得線纜堅(jiān)硬且不易彎曲，從而使得布線變得困難，更危險(xiǎn)的是彎曲的載荷必須由接頭來承擔(dān)。另外，這些套管對改善機(jī)箱內(nèi)風(fēng)道的幫助很小。2.9 支持雙核CPU與單核CPU對比，雙核CPU對電源沒有任何特殊的要求。2.10 支持SLI和CrossFire包含兩重意思：第一，擁有多個(gè)顯卡供電接頭。第二，高瓦數(shù)往往遠(yuǎn)大于典型的SLI或CrossFire系統(tǒng)的需求。2.11 工業(yè)級元件工業(yè)級元件的工作溫度范圍很大。但是在電源中安裝一個(gè)能在-45溫度下工作的芯片有什么意義

30、？因?yàn)檫@個(gè)電源永遠(yuǎn)不會在這樣寒冷的環(huán)境中使用。有時(shí)，“工業(yè)級元件”指的是能在105溫度下工作的電容。電源輸出電路的電容除了自身的發(fā)熱以外，還距離高溫的扼流圈很近，所以一般都是使用最大耐溫105的電容，否則電容的壽命會很短。當(dāng)然，電源內(nèi)部的溫度要低很多，但是電容的壽命依賴于環(huán)境溫度。在相同的熱條件下，耐溫高的電容壽命長。輸入高壓電容的工作溫度是室溫，因此用一個(gè)相對便宜的85電容對電源的壽命影響不大。2.12 先進(jìn)的雙管正激設(shè)計(jì)用晦澀的術(shù)語誘惑潛在的消費(fèi)者是市場部門的法寶之一這里，雙管正激指的是電源的拓?fù)?，也就是電路設(shè)計(jì)的基本思想。除了雙管正激，還有很多不同的拓?fù)洌鐔味苏せ蛘甙霕?。只有專業(yè)人員

31、對這些術(shù)語感興趣，對于普通用戶它們的意義不大。電源拓?fù)涞倪x擇取決于多個(gè)因素，如滿足特性需求(不同的拓?fù)鋵υ匦缘囊蟛煌?的晶體管、變壓器、控制芯片等是否易得，價(jià)格如何。舉個(gè)例子，單端正激比較簡單，成本低，但是在輸出部分需要一個(gè)高壓晶體管和一個(gè)高壓二極管，價(jià)格都很昂貴，所以單端正激只用于廉價(jià)的低瓦數(shù)電源上。半橋稍微復(fù)雜一些，但是對晶體管的需求要低2倍。所以這只是必需元件是否容易得到，價(jià)格是否合適的問題。(這段也不懂)2.13 雙變壓器設(shè)計(jì)使用兩個(gè)功率變壓器通常在高瓦數(shù)電源中(1000W或更高)也純粹是一個(gè)工程上的解決方案。采用這個(gè)解決方案可能是因?yàn)楸容^容易實(shí)現(xiàn)，但是它對電源的特性沒有影響，一

32、些廠商的關(guān)于采用雙變壓器設(shè)計(jì)后電源更加穩(wěn)定、可靠之類的宣傳是沒有根據(jù)的。2.14 RoHS(略，主要涉及無鉛焊料，個(gè)人認(rèn)為不能算營銷欺詐。)第三部分3.1 我們的測試平臺在我們的電源測試中，主要的任務(wù)是在不同負(fù)載下測試電源，直至達(dá)到最高負(fù)載。很多測試者用普通PC作為負(fù)載，將被測電源安裝到PC上。這個(gè)方法有兩個(gè)缺點(diǎn)：你不能控制PC的功耗，而且很難喂飽高瓦數(shù)電源。在電源廠商開始功率競賽的今天，他們的產(chǎn)品的性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過典型PC的需求，因此第二個(gè)缺點(diǎn)是非常致命的。當(dāng)然可能有人會說，如果實(shí)際PC的功耗小于500W，那么測試電源在負(fù)載500W以上時(shí)的性能沒有意義。但是，如果測試一款高瓦數(shù)電源卻不測試整

33、個(gè)負(fù)載范圍，那將是很奇怪的。在我們的實(shí)驗(yàn)室中，我們采用了可編程控制的可調(diào)節(jié)負(fù)載。測試平臺基于大家熟知的MOSFET特性：MOSFET根據(jù)門電壓的大小限制流過漏源電路的電流大小。上圖是一個(gè)簡單的基于MOSFET的電流調(diào)節(jié)器：輸出電壓+V接被測電源，調(diào)節(jié)變阻器R1可以改變MOSFET的門電壓VT1，于是改變了流過MOSFET的電流I的大小，范圍從0至最大值(由晶體管特性和被測電源決定)。然而，這個(gè)電路不是完美的。即使門電壓保持不變，當(dāng)MOSFET發(fā)熱時(shí)，它的特性稍有改變，電流I也隨之改變。為了解決這個(gè)問題，我們需要在電路中加入第二個(gè)電阻R2和一個(gè)運(yùn)放DA1。當(dāng)MOSFET開路時(shí)，電流I流過漏源電路

34、，流過電阻R2。根據(jù)歐姆定律，R2上的電壓U = R2*I。這個(gè)電壓加在運(yùn)放DA1的反相輸入端，正相輸入端加上可變電阻R1上的控制電壓U1。運(yùn)放的性質(zhì)是改變輸出電壓使得正相、反相輸入端的電壓趨于一致。這里，運(yùn)放的輸出電壓是MOSFET的門電壓，可以調(diào)節(jié)流過它的電流。假設(shè)電阻R2 = 1，我們設(shè)置R1上的電壓為1V。然后運(yùn)放會改變它的輸出電壓使得R2上的壓降也為1V，電流I = 1V/1 = 1A。如果我們設(shè)置R1的電壓為2V，則I = 2A。如果因?yàn)镸OSFET的發(fā)熱，電流I發(fā)生變化，R2上的壓降也相應(yīng)地改變，運(yùn)放會快速調(diào)整輸出電壓使電流I恢復(fù)原來的數(shù)值。于是，我們獲得了一個(gè)完美的可控負(fù)載，只要調(diào)節(jié)控制桿，就可以得到從0至最大值平滑變化的電流。這個(gè)電流可以很好地保持在設(shè)定值上。這個(gè)設(shè)備很小巧，比用一堆亂七八糟的低阻值電阻經(jīng)過串聯(lián)啊并聯(lián)啊來測電源要容易多了。耗散在MOSFET上的最大功率取決與它的熱阻、晶圓的最大允許溫度、其上安裝的散