電腦電源結(jié)構(gòu)ppt課件

1、電腦電源構(gòu)造每個(gè)單元及其任務(wù)原理制造：劉開輝 2019.7.14交流電輸入插座 右圖為交流電從外部輸入電源供應(yīng)器的第一道關(guān)卡，為了阻隔來自電力在線干擾，以及防止電源供應(yīng)器運(yùn)作所產(chǎn)生的交換噪聲經(jīng)電力線往外分布干擾用電安裝，都會(huì)于交流輸入端安裝一至二階的EMI(電磁干擾)Filter(濾波器)，其功能就是一個(gè)低通濾波器，將交流電中所含高頻的噪聲旁路或是導(dǎo)向接地線，只讓60Hz左右的波型經(jīng)過。 右邊照片中，中央為一體式EMI濾波器電源插座，濾波電路整個(gè)包于鐵殼中，能更有效防止噪聲外泄；右方的那么是以小片電路板制造EMI濾波電路，通常運(yùn)用于無足夠深度安裝一體式EMI濾波器的電源供應(yīng)器，少了鐵皮外殼多少

2、會(huì)有噪聲走漏情形；而左邊的插座上只加上Cx與Cy電容(稍后會(huì)引見)，運(yùn)用這類設(shè)計(jì)的電源，其EMI濾波電路通常需求做在主電路板上，假設(shè)是主電路板上的EMI電路區(qū)空空如也，就代表該區(qū)組件被省略掉了。 目前運(yùn)用12公分風(fēng)扇的電源供應(yīng)器內(nèi)部空間都不太能塞下一體式EMI濾波器，所以大多采用照片左右兩邊的做法。X電容(Cx又稱為跨接線路濾波電容) 這是EMI濾波電路組成中，用來跨接火線(L)與中性線(N)間的電容，用途是消除來自電力線的低通常態(tài)噪聲。外觀如照片所示為方型，上方會(huì)打上X或X2字樣。Y電容(Cy，又稱為線路旁通電容器) Y電容為跨接于浮接地(FG)和火線(L)/中性線(N)之間，用來消除高通常

3、態(tài)及共態(tài)噪聲。而計(jì)算機(jī)用電源供應(yīng)器中的FG點(diǎn)與金屬外殼、地線(E)及輸出端0V/GND共接，所以未銜接接地線時(shí)，會(huì)經(jīng)由兩顆串聯(lián)的Cy電容分壓出輸入電源一半的電位差(Vin/2)，人體碰觸到后就有能夠產(chǎn)生感電景象。 Y電容的外觀如照片，呈圓餅狀。共態(tài)扼流圈(交連電感) 共模態(tài)扼流圈在濾波電路中為串聯(lián)在火線(L)與中性線(N)上，用來消除電力在線低通共態(tài)以及射頻噪聲。有些電源的輸入端線路，會(huì)有纏繞在磁芯上的設(shè)計(jì)，也可以當(dāng)作是簡單的共態(tài)扼流圈。其外觀有環(huán)形與類似變壓器的方形，部分可以見到外露的線圈。PS:所謂共態(tài)噪聲，代表是L/N線對于地線E間的噪聲，而常態(tài)噪聲，那么是L與N線之間的噪聲，EMI濾波

4、器功能主要是消除及阻撓這兩類噪聲。 在EMI濾波電路之后的是瞬時(shí)維護(hù)電路及整流電路，常見的組件如下。保 險(xiǎn) 絲 保險(xiǎn)絲就是當(dāng)其流過其上的電流值超出額定限制時(shí)，會(huì)以熔斷的方式來維護(hù)銜接于后端電路，普通運(yùn)用于電源供應(yīng)器中的保險(xiǎn)絲為快熔型，比較好的會(huì)運(yùn)用防爆式保險(xiǎn)絲，其與普通保險(xiǎn)絲最大的差別是外管為米色陶瓷管，內(nèi)填充防火材質(zhì)防止熔斷時(shí)產(chǎn)生火花。其安裝于電路板上的方式有如圖片上方的固定式(兩端直接套上導(dǎo)線座并焊于電路板上)以及圖片中央的可裝配式(運(yùn)用金屬夾片固定)。下方的方形組件是溫度保險(xiǎn)絲，這類保險(xiǎn)絲固定于大功率水泥電阻或是功率組件的散熱片上，主要是用于超溫維護(hù)，防止組件過熱而損壞或發(fā)生火災(zāi)，這類保

5、險(xiǎn)絲也有與電流保險(xiǎn)絲結(jié)合的版本，對電流及溫度進(jìn)展雙重維護(hù)。負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC) 由于電源供應(yīng)器接通電源瞬間，其內(nèi)的高壓端電解電容屬于無電形狀，充電瞬間將產(chǎn)生過大電流突波以及線路壓降，能夠使橋式整流器等組件超出其額定電流而燒壞。NTC運(yùn)用時(shí)串聯(lián)于L或N線路上，啟動(dòng)時(shí)其內(nèi)部阻抗值可以限制充電瞬間的電流值，而負(fù)溫度系數(shù)的定義是其電阻會(huì)隨其溫度上升而降低，所以隨著電流流過本體使溫度逐漸升高后，其阻值會(huì)隨著降低，防止呵斥不用要功率耗費(fèi)。但其缺陷是電源處于熱機(jī)形狀下啟動(dòng)時(shí)，其維護(hù)效果會(huì)打上折扣，且即使阻抗可隨溫度降低，仍會(huì)耗費(fèi)些許功率，所以目前高效率電源大多采用更進(jìn)階的瞬時(shí)維護(hù)電路。其外觀大多為黑色及

6、墨綠色的圓餅狀元件。金氧變阻器(MOV) 變阻器跨接于保險(xiǎn)絲后端的火線與地線間，其動(dòng)作原理為當(dāng)其兩端電壓差低于其額定電壓值時(shí)，本體呈現(xiàn)高阻抗；當(dāng)電壓差超出其額定值，本體電阻會(huì)急速下降，L-N間呈現(xiàn)近似短路形狀，前端的保險(xiǎn)絲因短路而升高的電流將會(huì)使其熔斷，以維護(hù)后端電路，有時(shí)本體接受功率過大時(shí)，亦以自毀方式來警告用戶該安裝曾經(jīng)出現(xiàn)問題。通常用于電源供應(yīng)器交流輸入端，當(dāng)輸入交流發(fā)生過電壓時(shí)能及時(shí)讓保險(xiǎn)絲熔斷，防止使內(nèi)部組件損壞。其顏色與外觀與Cy電容很接近，不過可以從組件上面的字樣及型號來分別其不同。 橋式整流器 內(nèi)部由四顆二極管交互銜接所構(gòu)成的橋式整流器，其功用是將輸入交流進(jìn)展全波整流后，供后端

7、交換電路運(yùn)用。其外觀與大小會(huì)隨著組件額定電壓及電流的不同而有所差別，部分電源供應(yīng)器會(huì)將其固定于散熱片上，協(xié)助其散熱，以利穩(wěn)定的長時(shí)間運(yùn)作。經(jīng)過整流后，便進(jìn)入功率級一次側(cè)的交換電路，這里的組件決議了電源供應(yīng)器的各路最大輸出才干，是電源供應(yīng)器相當(dāng)重要的一部份。開關(guān)晶體管 在交換電路中作為無接點(diǎn)快速電子開關(guān)，依控制信號導(dǎo)通及截止，決議電流能否流過，于自動(dòng)功率因子修正電路以及功率級一次側(cè)電路扮演重要角色。隨著開關(guān)組件的電路組成方式，可構(gòu)成雙晶順向式、半橋式、全橋式、推挽式等等不同的功率級拓墣，在講求高效率的電源供應(yīng)器內(nèi)，也有運(yùn)用開關(guān)晶體構(gòu)成同步整流電路以及DC-DC降壓電路的運(yùn)用。照片中上方為電源內(nèi)常

8、見的N MOSFET(N型金氧半導(dǎo)體場效晶體管)，下方那么是NPN BJT(NPN型雙接面晶體管)。變 壓 器 為何稱為隔離型交換式降壓電源供應(yīng)器，就是由于運(yùn)用變壓器作為高低電壓分隔，并利用磁能進(jìn)展能量交換，不僅可以防止高低壓電路缺點(diǎn)時(shí)的漏電危險(xiǎn)，也能簡單產(chǎn)生多種電壓輸出。因其運(yùn)作頻率較高，變壓器體積較普通交流變壓器要來得小。由于變壓器為功率傳送途徑之一，目前大輸出電源供應(yīng)器有運(yùn)用多變壓器的設(shè)計(jì)，防止單一變壓器發(fā)生飽和景象而限制功率的輸出。照片中較小的變壓器為輔助電源電路以及信號傳送用的脈沖變壓器，下方較大者為主要功率變壓器以及環(huán)形的二次側(cè)調(diào)整用變壓器。 以變壓器作為隔離分界，二次側(cè)的輸出電壓

9、曾經(jīng)比一次側(cè)要低上許多，不過還需求經(jīng)過整流、調(diào)整以及濾波平滑等電路，才會(huì)變成計(jì)算機(jī)零件所需的各電壓直流電。 二極管 電源供應(yīng)器內(nèi)部，隨著各部電路要求及輸出大小而運(yùn)用不同種類以及規(guī)格，除了普通的硅二極管外，還有肖特基障壁二極管(SBD)、快速回復(fù)二極管(FRD)、齊納二極管(ZD)等種類。FRD主要用于自動(dòng)功率因子修正以及功率級一次側(cè)電路；SBD用于功率級二次側(cè)，將變壓器輸出進(jìn)展整流；ZD那么是作為電壓參考用。圖片中為二極管常見的封裝方式。電 感 器 電感器隨著磁芯構(gòu)造、感抗值、電路上安裝位置的不同，可以作為交換電路中的儲能組件、磁性放大電路的電壓調(diào)整組件以及二次側(cè)整流后輸出濾波運(yùn)用，于電源供應(yīng)

10、器中廣泛運(yùn)用。圖片中電感外形有環(huán)形及圓柱型，隨著感值及電流接受力而有不同的圈數(shù)以及漆包線粗細(xì)。電 容 器 如電感器般，電容器同樣也作為儲能組件以及漣波平滑運(yùn)用。為了接受整流后的高壓直流，高耐壓電解電容用于電源供應(yīng)器一次側(cè)電路；為了降低輸出下電解電容延續(xù)充放電時(shí)呵斥的損失，二次側(cè)電路那么大量運(yùn)用高耐溫長壽低阻抗電解電容。因電容內(nèi)有化學(xué)物質(zhì)(電解液)的關(guān)系，任務(wù)溫度對電解電容的壽命有相當(dāng)影響，所以長時(shí)間下運(yùn)作，除了維持電源供應(yīng)器的良好散熱外，其運(yùn)用的電解電容廠牌及系列也決議電源供應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)作的可靠度及壽命。圖片中下方較大者為用于一次側(cè)的高耐壓電解電容，上方較低耐壓那么運(yùn)用于二次側(cè)及外圍控制電路。電

11、 阻 器 電阻器用于限制電路上流過的電流，并于電源供應(yīng)器封鎖后釋放電容器內(nèi)所儲存的電荷，防止產(chǎn)生電擊事故。圖片中左方為大功率水泥電阻，可接受較大功率超額，右方那么為普通常見的電阻，其上的色碼標(biāo)示出其阻值及誤差。上述組件構(gòu)成的電路假設(shè)是沒有搭配控制電路的話，是無法發(fā)揚(yáng)其功能的，而各路輸出也需求隨時(shí)監(jiān)視管理，當(dāng)發(fā)生任何異常時(shí)就要立刻切斷輸出，以維護(hù)計(jì)算機(jī)零組件的平安。各種控制IC 電源供應(yīng)器內(nèi)的控制IC，依其安裝位置及用途來分，有作為PFC電路用、功率級一次側(cè)PWM電路用、PFC/PWM整合控制用、輔助電源電路用整合組件、電源監(jiān)控管理IC等等。PFC電路用：作為自動(dòng)功率因子修正電路控制，使電源供應(yīng)

12、器可維持一定的功率因子，并減少高次諧波產(chǎn)生。功率級一次側(cè)PWM電路用：作為功率級一次側(cè)開關(guān)晶體驅(qū)動(dòng)用PWM(脈寬調(diào)變)信號產(chǎn)生，隨著電源輸出形狀對其義務(wù)周期(Duty Cycle)的控制。普通常見的有UC3842/3843系列等PWM控制IC。PFC/PWM整合控制用：將上述兩種控制器結(jié)合于單一IC中，可使電路更為簡化，組件數(shù)目減少，減少體積外也降低缺點(diǎn)率。例如常見的CM680X系列，就是PFC/PWM整合控制IC。輔助電源電路用整合組件：由于電源封鎖后，輔助電源電路仍需繼續(xù)輸出，所以必需自成一獨(dú)立系統(tǒng)，因其輸出瓦數(shù)不需太高，所以運(yùn)用業(yè)界小功率整合組件作為其中心，例如PI的TOPSwitch系列。電源監(jiān)控管理IC：進(jìn)展各路輸出的UVP(低電壓維護(hù))、OVP(過電壓維護(hù))、OCP(過電流維護(hù))、SCP(短路維護(hù))、OTP(過溫度維護(hù))監(jiān)視及維護(hù)，當(dāng)超出其設(shè)定值后，便會(huì)