計(jì)算機(jī)開關(guān)電源技術(shù)研究

計(jì)算機(jī)開關(guān)電源技術(shù)研究

摘要：計(jì)算機(jī)開關(guān)電源計(jì)算機(jī)動力的唯一提供者，等價于人類的心臟，在計(jì)算機(jī)各部件中處于極為重要的地位。電源輸出電流質(zhì)量的好壞直接影響電腦部件的壽命以及性能。本文著重介紹了計(jì)算機(jī)開關(guān)電源各部分電路等方面的內(nèi)容，詳細(xì)闡述計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的工作原理，對保障好公司計(jì)算機(jī)設(shè)備長時間穩(wěn)定工作提供重要技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：交流抗干擾電路；PFC電路；高壓整流濾波；PWM1引言2計(jì)算機(jī)電源發(fā)展歷程在計(jì)算機(jī)各部件中最令人注意的就是CPU的頻率、內(nèi)存的大小、硬盤容量，顯卡的性能等等。而對于電腦中的一個重要部件電源．卻往往總會受到忽略。而事實(shí)上，電腦的許多奇怪癥狀都是由電源引起的。假如我們把計(jì)算機(jī)比作一個人的話，CPU作為計(jì)算機(jī)的核心部件起著運(yùn)算和控制的作用，它相當(dāng)于我們?nèi)祟惖拇竽X；而電源作為計(jì)算機(jī)的動力提供者，完全等價于我們?nèi)祟惖男呐K，其重要之處由此可見。所以有必要了解電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉電源的工作原理，才能更好地維護(hù)好計(jì)算機(jī)電源，才能從根本上保障公司各部門計(jì)算機(jī)設(shè)備長時間穩(wěn)定工作。2計(jì)算機(jī)電源發(fā)展歷程PC／XT_IBM最先推出個人PC／XT機(jī)時制定的標(biāo)準(zhǔn)；AT_也是由IBM早期推出PC／AT機(jī)時所提出的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時能夠提供192W的電力供應(yīng)；ATX—Intel公司于1995年提出的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。與AT比較主要變化為：1、取消了AT電源上必備的電源開關(guān)而交由主板進(jìn)行電源開關(guān)的控制，增加了一個待機(jī)電路為電源主電路和主板提供電壓來實(shí)現(xiàn)電源喚醒等功能：2、ATX電源首次引進(jìn)了+3．3V的電壓輸出端，與主板的連接接口上也有了明顯的改進(jìn)：ATX12V——支持P4的ATX標(biāo)準(zhǔn)，是目前的主流標(biāo)準(zhǔn)：ATX12V一1．1：在ATX的基礎(chǔ)之上增加了4pin的+12V輔助供電線(PIO)為P4處理器供電，改變了各路輸出功率分配方式，增強(qiáng)+12V負(fù)載能力；ATX12V一1.3：提高了電源效率，增加了對SATA的支持。去掉了一5V輸出，增加了+12V的輸出能力；ATX12V一2.0：尚未有產(chǎn)品實(shí)施的最新規(guī)范；電源連接器由20針改為24針，以支持75W的PCIExpress總線．同時取消輔助電源接口；提供另一路+12V輸出，直接為4Pin接口供電；WTX—ATX電源的加強(qiáng)版本：尺寸上比ATX電源大。供電能力也比比ATX電源強(qiáng)，常用于服務(wù)器和大型電腦；BTX一現(xiàn)有架構(gòu)的終結(jié)者，電源輸出要求、接口等支持ATX12V。3計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的工作原理電源是一種能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，它能將220V的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)需要的低電壓強(qiáng)電流的直流電。首先將高電壓交流電(220V)通過全橋二極管整流以后成為高電壓的脈沖直流電，再經(jīng)過電容濾波以后成為高壓直流電。此時，控制電路控制大功率開關(guān)三極管將高壓直流電按照一定的高頻頻率分批送到高頻變壓器的初級。接著，把從次級線圈輸出的降壓后的高頻低壓交流電通過整流濾波轉(zhuǎn)換為能使電腦工作的低電壓強(qiáng)電流的直流電。其中，控制電路也是必不可少的部分。它能有效的監(jiān)控輸出端的電壓值，并向控制功率開關(guān)三極管發(fā)出信號控制電壓上下調(diào)整的幅度。目前的常見產(chǎn)品主要采用脈沖變壓器耦合型開關(guān)穩(wěn)壓電源，它分為交流抗干擾電路、功率因數(shù)校正電路、高壓整流濾波電路、開關(guān)電路、低壓整流濾波電路5個主要部分。4交流抗干擾電路為避免電網(wǎng)中的各種干擾信號影響高頻率、高精度的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)．防止電源開關(guān)電路形成高頻擾竄，影響電網(wǎng)中的其他電器等；各種電磁、安規(guī)認(rèn)證都要求開關(guān)電源配有抗干擾電路。主要結(jié)構(gòu)為兀型共模、差模濾波電路．由差模扼流電感、差模濾波電容、共模扼流電感、共模濾波電容組成：5功率因數(shù)校正電路開關(guān)電源傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路令整體負(fù)載表現(xiàn)為容性，且使交流輸入電流產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變，向電網(wǎng)注人大量的高次諧波，功率因數(shù)僅有0．6左右，對電網(wǎng)和其他電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的諧波污染與干擾。因此，我國在2003年開始實(shí)施的CCC中明確要求計(jì)算機(jī)電源產(chǎn)品帶有功率因數(shù)校正器(PowerFactorCorrector，即PFC)，功率因數(shù)達(dá)到0．7以上。PFC電路分為主動式(有源)與被動式(無源)兩種：主動式PFC本身就相當(dāng)于一個開關(guān)電源．通過控制芯片驅(qū)動開關(guān)管對輸入電流進(jìn)行”調(diào)制”，令其與電壓盡量同步，功率因數(shù)接近于1；同時．主動式PFC控制芯片還能夠提供輔助供電，驅(qū)動電源內(nèi)部其他芯片以及負(fù)擔(dān)+5VSB輸出。主動式PFC功率因數(shù)高、+5VSB輸出紋波頻率高、幅度小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，僅在一些高端電源中使用。目前采用主動式PFC的計(jì)算機(jī)電源一般采用升壓轉(zhuǎn)換器式設(shè)計(jì)，電路原理圖如下：被動式PFC結(jié)構(gòu)簡單，只是針對電源的整體負(fù)載特性表現(xiàn)，在交流輸人端．抗干擾電路之后串接了一個大電感，強(qiáng)制平衡電源的整體負(fù)載特性。被動式PFC采用的電感只需適應(yīng)50～60Hz的市電頻率，帶有工頻變壓器常用的硅鋼片鐵芯，而非高頻率開關(guān)變壓器所采用的鐵氧體磁芯，從外觀上非常容易分辨。被動式PFC效果較主動式PFC有一定差距，功率因數(shù)一般為0．8左右；但成本低廉，且無需對原有產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行大幅度修改就可以符合CC