电源基础认知

电源产品技术知识 电源篇一基础组件 目录 一 电源的主要结构部件 二 电源的工作原理 三 电源的主要材料功能及作用介绍 一 电源的主要结构部件 8CM风扇 电源外部结构 电源内部结构 一级EMI 高压大电容 二级EMI 风扇 初级散热片 3 3V储能电感 次级散热片 SB变压器 驱动变压器 主变压器 主储能电感 输出滤波电容部分 线扣 公座 初级散热片 电源结构分解 二 电源的基本工作原理 PC电源简介 目前PC电源是运用驱动管使晶体管处于开与关的工作状态进行工作 所以行业中又将PC电源称为开关电源 PC电源属于开关电源其中的一类 PC电源 手机充电器 笔记本电脑电源 液晶显示器 打印机电源等都属于开关电源 整个电源线路主要是由 输入抗电磁干扰线路 EMI PFC功率因素校正电路 高压输入整流线路 低压输出滤波线路 PWM控制线路 时序 PG PF等其它 产生电路 保护线路 PS ON OFF遥控软开关机线路组成 PC电源定义和运用 PC电源线路的组成 电源工作原理 PC电源工作原理简述 电源首先由市电通过公座给电源输入工作电压 国内AC220V 两级EMI滤波 有些低功率产品只有一级EMI PFC功率因素校正高压整流滤波待机电压高压开关部分辅助变压器隔离变压主变压器开关驱动主变压器高低压隔离变压 5VSB输出整流 5VSB电压输出滤波主电压输出整流主电压输出滤波低压直流输出 PC电源工作原理流程简图 电源工作流程图 当市电进入电源后 经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号 经过PFC功率因数校正线路 把相对纯净的交流电整流和滤波得到高压直流电 通过开关电路把直流电转为高频脉动直流电 高频开关主隔离变压器降压 通过次级的低压整流 通过扼流圈 俗称储能电感和大水泡 和电容滤波 输出供电脑使用的相对纯净的低压直流电 PC电源工作流程 知道点 a AC220交流电进入电源 首先经过扼流线圈和电容 滤除高频杂波和同相干扰信号 这些扼流线圈和电容就组成了一级EMI滤波电路 一级EMI元件 1 一级EMI部分 3 电源主要结构和功能介绍 b 通过一级EMI电路后 再由电感线圈和电容组成的二级EMI电路进一步滤除高频杂波 EMI抑制LINEFILTER 2 二级EMI部分 高压电容 防雷击 电源外壳的带电多是因它而起 EMI电感滤波器通低频阻高频 EMIX电容在这里是通高频阻低频 3 电源PFC简介 C 功率因数表示电子产品对电能的利用效率 功率因数越高 电能的利用率越高 电源内部损耗掉的电能越少 而且在电源中增加PFC电路 可以减少对电网的谐波污染和干扰 分为主动式PFC和被动式PFC两种 主动PFC优点 电源的效率高 体积小 无噪音 性能 电路中往往采用集成度高集成度的IC 可以适应90V 270V输入电压 并有高于0 99的线路功率因数和较高的可靠性的优点 输出不随输入电压的波动变化 可以得到高稳定的输出和较高的效率 知道点 主动式PFC 被动PFC优点 成本低 份量重 线路结构简单 性能 一般采用电感补尝方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率数 成本较低但效果明显不如主动式PFC 知道点 被动式PFC 4 高压整流滤波部分 d 将高压交流电转化为高压直流电 由全桥电路整流和大容量的滤波电容滤波来完成 一般来说 200W电源用330UF 200V 250W电源用470UF 200 300W电源用680UF 200 400W电源用820UF 200V 容量值和厂家 生产日期或周期 耐温值 5408整流二极管一台产品要用到4个 250W以上多用一个整流桥 e 开关电路把直流电转化为高频率的脉动直流电 一般开关电路由两个开关管组成 通过它们的轮流导通和截止来达到转换目的 此处一般由两个开关管和一个 5SB的开关管共用一个散热功片组成 主变压器越大功率越强 5SB开关管提供2A电流 两个主开关管 不同功率产品开关管规格不同一般250W以下用13007 250W以上300W以上用13009 代表变压器的规格 250W以下一般用EI 33 250到350W用EI 35 5SB变压器 驱动变压器为主开关管提供驱动电压 5 高压驱动工作部分 f 把得到的脉动直流电 送到高频开关变压器进行隔离降压 再由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了电脑上使用的纯净的低压直流电 6 低压整流滤波部分 此处为储能电感为输出提供足够的电流此处元件影响产品效率和性能 输出整流二极体 为各组电路的整流部分 此处电感电容滤除高频杂波 保证输出稳定电流的平稳 品牌 规格 周期 3 3V储能电感不同功率的产品环的大小和线径不同 主储能电感材料和线径决定产品的使用寿命和转换效率 输出滤波电容 此处的电容选用一般是输出电压最高峰值因耐压值不高 所以体积较小 12V用耐压为16V 5V用10耐压的 容量一般为1000uf 2200uf 此三颗整流管分别对应3 3V 5V 12V 通过观察其型号可以判出每一路的最大输出电流 常见的有2045 3040 3045 12C20 16C20等 2045代表最大电流值为20A耐压值为45V 国内有华微 国外有仙童 ST等 知道点 7 电源控制保护部分 g 控制电路是电源中的重要电路 主要提供监控 保护功能 现在普遍采用的控制电路是由IC KA7500B与LM393组成 不同产家生产的前缀不同 例如有AZ7500B等 LM393是一个低失调双电压比较器 用于监视 5V电压 并提供PG 电源正常 信号 当 5V输出电压过低或电源断电时 LM393将提前取消PG信号 让系统在输出电压跌至有用值之前有时间对硬盘等敏感设备进行保护 LM代表此IC生产品牌 下面有一排字母和数字表示此IC生产批号 此批号和KA7500B批号要对应 KA代表此IC生产品牌 下面另有一排字母和数字表示此IC生产批号 此批号和LM393批号要对应 KA7500B可以完成判断和产生PG信号 PWM控制和保护等多种功能 该IC具有多种调节和保护功能 功能齐全 LM393和KA7500B组合构成电源的控制保护的最重要的核心部分 从而使电源具有过压 欠压保护 过流保护 过功率保护 短路保护和过热保护等保护功能 过压欠压保护 输出的电压偏低或偏高时 控制IC可以进行调整或启动保护 过流保护 当机器设备使用的某组电流过大 可能导致配件损坏时 电源就会提供保护 过载保护 机器设备使用的整体功率超过电源输出的额定功率时 就会进行保护 短路保护 当电源输出端有短路时 电源会自动的关闭输出 进行保护 过热保护 是由电源温控部分监视 电源内部温度过高时 提供信号到IC 进行关机保护 知道点 8 产品输出部分 f 把得到的平滑的直流电 通过线材输出端口接口送到我们使用的产品上 为其提供源源不断的能量 维持机器和设备的正常运行 a 线材部分介绍 电源DC输出线材标准是420CM长 外露350CM长 另可根据需要加长 长度不是越长越好 只要够用就好 因为线材过长对电压输出会有很大的压降 造成产品性能降低 常用的DC线有18 线蕊34 0 14 20 34 0 14 22 16 线等 在检验线材时通常是剥开线材 看铜线的根数和用千分尺量线径 数字越小表示线径越细 电源DC输出线材要根据功率的大小来定义线材的粗细 200W电源通常用20 线 200W以上350W以下通常24Pin用20 其它线材都用18 线 400W以上电源所有输出线一般都要用18 线 如果使用不符合标准的线材 轻则发热 重则影响供电甚至烧毁机器设备和输出线材 一定不能忽视 市机上的劣质电源里面只有几根铜线或干脆用铁丝带 外观上有点粗的电源线有时是皮厚 内部同样用差的假线 差的电源线会影响输出和发热严重 存在安全隐患 在先用电源时要认真检查线材保证电源使用合格输出线材 安规符号 DC线型号 生产批号 线材的最大耐温值 线材的最高耐压值 线材铜线的标准18 知道点 b 主输出端口 电源输出端子有同种 每种连接不同的设备 我们通常根据输出端子的上针脚数识别不同的端子 在日常用语中用 针脚 英文 Pin 为单位表示端口 例 24Pin 6Pin主输出端子共有三种形式 20Pin 24Pin 20 4Pin 材料是铜磷 纯铜 铜镀锌等 20Pin 一共有20个针脚 故称20Pin 24Pin 一共24个针脚 比20Pin端子多出4根 分别是地线 5V 3 3V 12V 多出来的4Pin是给主板上的显卡槽供电的 20 4Pin 采用20Pin与4Pin组合的方式 可用在20Pin的主板上 也可用在24Pin的主板上 每个阵脚代表不同的电压值或信号 针脚的定义是固定的 24Pin 20 4Pin 20Pin 当电源主AC电压有输入 在不接外部机器和设备时可通过绿色线与黑线 地 短接来实现开机 c 主输出端口 d 输出端口 主输出端子共有三种形式 大4Pin 15Pin 小4Pin 方4Pin 8Pin 6Pin大4Pin 由黄线 12V 红线 5V两组电压 主要为IDE硬盘 光驱 部分显卡和风扇供电 15Pin 又叫SATA 有5根线分别为 12V GND 5V GND 3 3V 每根线分成三个针脚 所以SATA有15个针脚 大多数是给SATA硬盘供电的 部分光驱也有使用 方4Pin和8Pin 由黄线 12V和GND一组电压组成 主要是为CPU供电 一般电源上只有方4Pin 在300W以上的电源中有8Pin 4 4 或8转4的CPU接口 可用在供电接口为4Pin和8Pin的CPU供电的主板上 以方便用户更好的使用 此接口有专门的防呆口 每个阵脚代表不同的电压值或信号 针脚的定义是固定的 随意更换可能会烧坏机器设备 e PCI出端口 PCIE6pin PCIE6Pin 由三根黄线 12V线和三根黑线GND组成 专为显卡供电 在早期的显卡中用大4Pin供电 现在有此接口为显卡提供 现有部分电源无此接口 采用一种大4Pin转PCI6Pin接口的做法 为显卡供电 此接口有专门的防呆口 可保证用户安全使用 e 各输出接口的使用 20pin 8pin 4pin 24pin 大4pin PCIE6pin 15pin 15pin 大4pin 互动问答 2 电源的线路主要结构由那几部分组成 这里讲的是按8部分组成 1 电源的主要工作原理 a 风扇的常识 PC电源上用到的风扇 都是使用 12V电压 电源 12V直接供电 电流多在0 1 0 3A之间 电流大小决定风扇转速 风扇是电源中比较容易出故障的元件 种类有分滚珠风扇和含油风扇 含油风扇经常会由于风扇润滑油干涸而导致电源毁坏 滚珠风扇性能稳定寿命长 但由于成本高 只在高端产品使用 b 风扇的噪音的产生 大家都知道PC电源里有个词是最敏感的 那就是噪音 一台电源是否静音完全取决于风扇 风扇噪音来源 一是轴承摩擦 二是叶片与空气摩擦 风扇的转速越高 摩擦带来的噪音就越大 因此 降低风扇的转速 可有效的降低电源的噪音 电源的风扇转速的选用是根据电源的效率和所发的热量来决定 一般的电源都是70 的效率 所选用风扇为1300转 分 2500转 分之间 保证电源不至过热 以支持电源能稳定的工作 电源风扇材料认识和功能作用 知道点 C 电源风扇识别 含油轴承 SleeveBearing 一般用S表示含油风扇 它是使用滑动摩擦的套筒轴承 使用润滑油作为润滑剂和减阻剂 寿命较滚珠轴承有很大差距 初期使用时运行噪音低 制造成本也低 但是这种轴承使用时间一长 轴承磨损严重 而且由于油封的原因 润滑油会逐渐挥发 而且灰尘也会进入轴承 从而引起风扇转速变慢 噪音增大等问题 严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动 出现这些现象 要么打开油封加油 要么就只有淘汰另购新风扇 滚珠轴承 BallSleeveBearing 一般用B表示滚珠风扇 分单滚珠和双滚珠两种 单滚珠采用滑动摩擦和滚动摩擦混合的形式 用滚珠轴承搭配一个含油轴承的方式来降低双滚珠轴承的成本 它的转子与定子之间用滚珠进行润滑 并配以润滑油 轴承的使用寿命提升到了40000小时 缺点是在加入滚珠之后 运行噪声有所增大 但仍小于双滚珠轴承 双滚珠轴承采用滚动摩擦形式 采用了两个滚珠轴承 轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心 当扇页或轴心转动时 钢珠即跟着转动 双滚珠轴承的优点是抗老化性能好 适合转速较高的风扇 寿命超长约在50000 100000小时 缺点是制造成本高 噪音大 1 风扇轴承介绍 轴承形式是指风冷散热器风扇所使用的轴承类形 轴承是风扇最主要的本质区别 一般风扇有滑动摩擦的套筒轴承 SleeveBearing 的含油风扇和使用滚动磨擦的滚珠轴承 BallBearing 的滚珠风扇 风扇的转速决定着电源的热量同时也决定着噪音的大小 一般从风扇外观就能直接看出风扇转速大小 风扇有低转速 中转速 高转速和超高转速等类型 分别对应的字母为L M H SH用来代表风扇的转速 不同厂家的风扇相对应的实际转速一般不一样 一般低转速的为1300转 分 1500转 分 中转速为1600转 分 1800转 分 高转速为2000转 分 2500转 分 超高转为2500转 分 5000转 分 2 风扇尺寸介绍 风扇尺寸选用是根据外壳的结构进行选取 PC电源上常用的风扇有6CM 8CM 9CM 12CM 14CM等 另有风扇的厚度也有区分PC电源上常见到的有1 5CM 2 5CM 风扇大 厚 且叶片多 常用的风扇都为7片叶和9片叶的 的风扇在同样转速下提供的风能越多 3 风扇转速的介绍 4 风扇电流的认识 风扇的电流的大小影响着风扇转速的大小和使用寿命 通常情况下风扇的电流为0 1A 0 3A之间 一般的风扇标识上都有注明 从电流的大小分不出风扇的转速 规格DC12V d 风扇标识别 风扇外部结构 品牌名称 尺寸大小12公分2 5CM厚 MS含油中转速 风扇电流大小 风扇安规符号 12CM含油中转速 12CM滚珠中转速 8CM含油中转速 14CM含油低转速 e 电源风扇结构运用 12CM和14CM风扇 最常见的结构 静音电源采用 侧面通风孔普遍采用蜂窝状 散热效果最好 最常见的结构 成本较低 一般低功率低成本的电源采用 散热效果良好 噪音较大 8CM风扇 注 红色箭头表示空气流动方向 都是把机箱里面的热空气抽出来 8 8CM双风扇 8 9CM双风扇 一般多用在大功率和服务器的电源上 散热效果较好 采用温控线路控制风扇转速 噪音一般 采用两个风扇组合 常见有8 8 8 9 8 12 散热效果比较好 一般采用温控线路 噪音较好 电源外壳材料认识和功能作用 a 电源常见的几种外壳结构 12CM风扇加公座IO和切换 8CM风扇加公座I O 12CM风扇加公座和I O 12CM风扇单公座 8CM风扇加公座和母座 8CM风扇公座加切换和I O 知道点 c 电源外壳常见的材质 它不仅用来容纳电源产品 并保护产品免受外界影响 同时对人体提供保护 当保持以规定密度的绝缘气体时 能保证设备的额定绝缘水平 外壳和产品的地是接通的并接地 凡不属于主回路或辅助回路的和所有金属部分都与外壳的地相连接 外壳 框架等件的相互电气连接采用紧固连接 如螺栓连接或焊接 保证电气上连通 接地回路经受动 热稳定试验 接地点的接触面和接地连线的截面积能安全地通过故障接电