電腦開關電源的做工漫談

　　前言：電源作為消費性產(chǎn)品，漂亮的外包裝固然需要，但電源的核心作用在于提供穩(wěn)定純凈的電力，內(nèi)在的質(zhì)量才是更應該關注的焦點。劣質(zhì)電源不僅直接影響了電腦的正常的使用，對主板、顯卡等其它配件造成損害，而且這種電源所產(chǎn)生的電磁輻射，對人身健康也構成了潛在的威脅。

一、 開關電源的原理

　　PC電源的基本作用就是將交流電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換為適合各個配件使用的低壓直流電供給整機使用。ATX類電源總共有六路輸出，分別是+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V及+5Vsb。PC電源采用開關變換的技術，就是把交流電首先整流為300V左右的高壓直流電，然后通過半導體開關變成連續(xù)的脈沖，再經(jīng)變壓器隔離降壓及輸出濾波后變?yōu)榈蛪旱闹绷麟?。輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM。由高壓直流到低壓多路直流的這一過程也可稱DC-DC變換，是開關電源的核心技術。采用開關變換的顯著優(yōu)點是大大提高了電能的轉(zhuǎn)換效率，典型的PC電源效率為70～75%，而相應的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有50%左右。

二、 濾波電路：

市電以及經(jīng)過電源變壓后的電流都不是很純凈，需要整流濾波電路進行修正。

EMI濾波：

DIY市場上銷售的有的電源中，含有兩道EMI濾波電路，其中一路在電源插座處（如圖1），另外一路在電源的PCB板上（如圖2），這兩道EMI電路，可以很好地濾除電網(wǎng)中的高頻雜波和同相干擾電流，另外，EMI電路也能夠把電源中產(chǎn)生的電磁輻射削減到最低限度，使泄漏到電源外的電磁輻射量不至于對人身或其它設備造成不良影響。

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也有把兩道EMI濾波電路都做在PCB板上的情況（如圖3）。

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從理論上講，如果設計合理的話，一個EMI濾波電路也能達到良好的效果，但這也為了一些廠家偷工減料提供了便利，出于成本考慮，省掉了第一道EMI（如圖4），至于是否達到電磁輻射的要求，那就是一個疑問了。

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一些朋友在觸摸機箱時，會有輕微的觸電感，這也是因為使用了含有EMI濾波電路的電源的緣故，沒有EMI電路的偽劣電源，反而不會產(chǎn)生觸電的感覺。

高壓濾波電路

高壓濾波電路的主要元件是兩個高壓濾波電容，其作用是將脈動的直流電濾除交流成分而輸出比較平穩(wěn)的直流電，高壓濾波電容在電源中的作用非常重要，因此往往也成為評測的焦點。

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高壓濾波電容的容量與功率有著一定的聯(lián)系，一般來說，對于采用了無源PFC或者沒有采用PFC電路的電源，額定功率在200W左右的往往采用330微法的電容，250W左右的電源往往使用470微法的電容，300W的電源往往使用680微法的電容。工控行業(yè)用電源對紋波的要求較高，因此有的電腦電源采用了高一號標準的電容，如額定200W功率的電源采用的是470微法的電容，額定250W功率的電源采用的是680微法的電容。

低壓濾波電路

低壓濾波電路（如圖6）主要濾除低壓電流（+5V、+12V等）中的雜波，這部分電路容易被忽視，電路中要采用多個低電壓高容量濾波電容，電容容量往往高達2200微法。

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三、 PFC電路與3C認證

PFC是“功率因數(shù)校正”的意思。PFC電路在臺灣和國外產(chǎn)的電源中較常見，在強制實施3C認證前，大陸產(chǎn)電源中很少有PFC>電路的。PFC電路與3C認證有強烈的關系，凡是3C認證的電腦電源，必須增加PFC>電路。在電源中增加PFC>電路，可以減少對電網(wǎng)的諧波污染和干擾。

PFC電路有兩種：有源PFC和無源PFC。無源PFC一般采用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)，有源PFC由電感電容及電子元器件組成，能夠獲得更高的功率因數(shù)，但成本也相對較高。

航嘉的多數(shù)電源采用的是無源PFC S>7），而寬幅王則采用了有源PFC S>8）。有源PFC電路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC電路的PC電源可以得到高于0.99的線路功率因數(shù)，并具有低損耗和高可靠等優(yōu)點，輸出不隨輸入電壓波動變化，因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓；采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。

S>7                                        S>8

7                                               8

四、 保護和控制電路

好的電源要有完善的保護電路。四重保護電路：短路、過壓、過載、過流，可很好地對電源及電腦配件進行保護。一些劣質(zhì)電源出于成本的考慮，省掉了必要的保護電路，一旦發(fā)生故障，其結果將是災難性的。

電源體積較小，要保證電源的品質(zhì)，就必須在狹小的空間中安裝足夠多的元件，這同時也增加了電源的重量，在無法打開電源查看內(nèi)部元件的情況下，掂量電源的重量也是一個簡單的方法。

五、 電源的功率

電源能夠輸出的功率，與開關管、開關變壓器、電源的散熱設計都有關系，其中，開關管是關鍵部件。三極管輸出電流越大、內(nèi)阻越小，電源輸出的功率就會越大。使用兩個KSE13007三極管作為開關管，采用TO-220的封裝，個頭較小，使用這種元件的電源其輸出功率一般只能最大輸出200到250W；而使用TO-03封裝的2SC2625三極管的電源可以提供250～300W的輸出功率，這種三極管的個頭要大一些，所以通過三極管外形的識別也能夠快速的區(qū)分電源最大輸出功率的高低。還有很多電源采用13009三極管，通常用在250~300W的電源上。

六、 電壓的波動

　　電壓的波動與電源的負載有很大關系，隨著硬件數(shù)量的增加，耗電量也隨之增加，電源各個輸出端的輸出電流也會明顯增加，而電源固有的內(nèi)阻將會損耗掉部分能量而導致輸出電壓逐漸降低，當負載超過電源的限度時其輸出電壓就會產(chǎn)生明顯的下降，所以我們可以從電源的各個輸出端電壓值下降的幅度來判斷電源是否已經(jīng)出現(xiàn)功率不足的情況。

　　為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，ATX電源內(nèi)部設計了一套補償電路，能夠根據(jù)輸出電壓下跌的幅度自動進行補償來抵消輸出電壓的下降，但通常ATX電源并沒有為每一路輸出電壓提供單獨的穩(wěn)壓電路，而是同時補償，比如+3.3V、+5V和+12V中的+5V因為負載太大而導致輸出電壓開始下降，電源會同時增加這三路的輸出電壓，并不會單獨對+5V進行控制，其結果必然導致+3.3V和+12V的輸出電壓過渡補償而超過額定的電壓，當電源設計欠佳或輸出功率不足時這種特有的現(xiàn)象就更加明顯！

　　BIOS顯示的電壓以及一些檢測軟件檢測的電壓，往往與實際電壓并不完全相等，其間存在著一定的誤差，而且這種誤差隨著負載的增加而逐漸加大，開始時只有0.05～0.1V，到后來就增加到0.1～0.25V，所以大家不能完全信任主板監(jiān)控得到的電壓的大小，還是使用萬用表測量更加準確，不過大家還是可以通過BIOS中輕重負載下電壓變化的幅度來了解電源的情況，如果出現(xiàn)電壓大跌大漲時同樣說明電源的功率可能已經(jīng)不足了。另外要注意的是，不同主板上BIOS顯示的電壓與實際電壓的誤差大小也不完全相同，有的主板上即使在輕負載下也有0.2V甚至更大的誤差。

　　有的電腦電源對+5V和+12V的輸出都有采取了一定的保護，當電壓上升到危險的程度，電源將關斷輸出。

七、 細節(jié)部分

了解電源的品質(zhì)，往往有些地方容易被我們忽視。

圖9中電源蓋殼上的黃色馬拉膠，為什么會有這么一條膠帶呢？這是因為電源PCB板邊緣與底座的鐵板距離非常近，在使用時可能產(chǎn)生高壓打火，貼上一條馬拉膠可以防止高壓打火。

圖10中黑色的“結”是一個磁環(huán)。電源內(nèi)部有一些線圈，電流流過是會產(chǎn)生交變的磁場并向外輻射，而這個磁環(huán)就是來抵消磁場產(chǎn)生的電磁輻射的。其實在一些做工很不錯的機箱中也可以見到這個東西。

散熱片旁邊的透明塑料隔離可以防止元器件之間意外接觸散熱片發(fā)生故障等。

除了以上的細節(jié)外，電源內(nèi)部采用的固定膠水、焊點等也會影響電源的壽命。

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電源原理并不復雜，技術含量也不是很高，不同廠家之間的技術水平、品質(zhì)控制的差異，在產(chǎn)品的細節(jié)部份也可以體現(xiàn)出來。