2023年圖例詳解電源品質優劣判斷

2022-09-27 10:27:06 字數 4360 閱讀 1303

電源品質優劣判斷**詳解

真正理解atx電源的工作原理

atx電源在電腦中所起的基本作用是將220v交流電轉化為電腦所需的直流電,但從原理或設計來講它則包含四個方面:

a.將220v交流電與輸出的直流電隔離,同時將220v交流電轉化為供電腦主機板和其他裝置使用的低壓直流電。

b.防止雷擊、尖峰脈衝等外界干擾通過電網影響電腦工作。

c.開關電源內部的元器件在工作時會處於頻繁的開/關狀態,這樣就會不可避免地產生一些干擾訊號,而atx電源本身應該具備濾除這些干擾訊號的功能,以避免對電網中的其他電器裝置產生干擾。

d.通過電源風扇抽風,降低機箱內部溫度,以達到輔助主機板、cpu、顯示卡、硬碟等配件散熱的目的。

由以上幾點足見atx電源的重要性,所以我們將從atx電源的原理部分開始,針對其內部的重要組成部分進行分析。

以市場上常見atx電源所採用的半橋電路為例,其工作流程為:電源的外接ac電壓經過emi濾波電路濾除各種干擾訊號後,通過整流濾波將ac電壓變為平滑的直流電,經過開關電晶體的導通與截止,並結合變壓器的隔離及電壓變換作用,最後通過低壓端的整流濾波電路輸出。

開關電源的穩壓保護過程則是經反饋電路從輸出端取樣,再將訊號送到pwm(pulse-width modulation,脈寬調變)電路調節開關電晶體的導通與截止時間,從而使輸出電壓穩定。各種保護功能是通過對輸出端的電流、電壓的監控然後將訊號反饋到pwm控制電路從而實現各種保護功能。

圖為:atx電源半橋電路工作流程示意圖

拆開電源分析優劣:電源的七大部分

從內部來看,atx電源由幾個部分組合而成(圖2),這幾部分的有無或優劣,將直接影響終端使用者正常使用電腦。

圖為:組成atx電源的重要部分

優劣判斷:怎麼看emi濾波部分

電源的emi濾波部分主要是為了濾除外界的突發脈衝和高頻干擾, 同時將其自身產生的電磁輻射削減到最低。atx電源的emi部分主要是由濾除共模干擾的電容(圖4中方框圈選部分)、濾除差模干擾的電容(圖4中圓圈框選部分)、扼流線圈等組成。較好的電源其emi部分通常採用兩部分,一部分在公座上加了乙個ce小板,atx電源的emi是3c認證中的乙個重要檢測專案。

優質電源會採用完整的二級濾波電路。劣質電源最有可能在這部分偷工減料,最常見的做法是省掉一級濾波電路或乾脆不採用emi濾波部分,或者濾除差模干擾的電容採用非安規材料。

圖為:優質電源輸入座上的一級emi濾波電路

圖為:優質電源pcb大板上的emi二級濾波電路

圖為:劣質電源的emi部分及emi電路,無法通過3c測試

優劣判斷:怎麼看整流部分和高壓濾波部分

電源通過emi濾波以後由橋式整流管將其變為較平滑的直流電,然後經過高壓電容對其進行高壓濾波。電源橋式整流部分常用的方案有兩種:一種是由四個分立的二極體組成,另一種是將四個分立的二極體整合在一起。

後一種方案的優點是便於散熱,一般超過300w的電源都採用整合式,其耐壓值至少為600v,atx電源的高壓濾波一般採用兩個耐壓值為200v的電容。

電容的容量直接影響著電源的低壓特性,這個問題在我國顯得尤其重要,因為國內大部分地區的電網並非想像中那麼穩定.一般在用電比較密集的環境,電網電壓會由標準的220v降到180v~190v,如電源的低壓特性不夠好,會引發多種問題,如電腦在用電高峰期會頻繁宕機重啟等.一般設計較好的300w電源上,其平滑濾波電容(業內俗稱大電容)的容量應達680μf或更高。

劣質atx電源的大電容容量大部分不足,最明顯的是大電容的體積偏小。

圖為:優質350w電源採用1000μf的大電容

優劣判斷:怎麼看pfc電路

pfc(power factor correction)電路即功率因數校正電路, pfc補償電路分為兩種,一種是被動式pfc(開啟atx電源機殼會發現上蓋或下蓋有一類似變壓器的元件),其作用是可以降低電源對電網諧波干擾和電網對電源干擾, 成本較低,可靠性比較高。在網咖與公司這樣電腦集中使用場合中,被動式pfc的效果非常明顯;另一種是主動式pfc電路,其ac部分有一大的環形電感,此處還大多帶一塊pfc控制小卡。主動式pfc功率因數高,ac輸入電壓可以設計成100~264vac,不過相對於被動式pfc而言,其成本較高,可靠性反而不如被動式pfc設計。

在國內銷售的電源大部分採用的為被動式pfc,其最明顯的特徵是含有乙個pfc電感.市面上的部分劣質電源此部分會採用假pfc電感或根本不做pfc設計。

圖為:pfc電感的外形與變壓器相似

優劣判斷:怎麼看開關電晶體

開關電晶體是開關電源中極為重要的部分,它是通過自激式或它激式使開關管工作在「開/關」狀態。其耐壓程度不小於800v(半橋式其耐壓為400v),電流應不小於6a,因開關電晶體工作的頻率和反向電壓均較高,為易損部件,而又是開關電源的核心,所以其質量的好壞是與電源的質量是成正比的。開關管做假的可能性比較小,因為此種開關電晶體沒有一定能力是無法生產的,劣質電源最常用的是用舊管,或採用一些雜牌的電晶體來代替。

圖為:電源中的開關電晶體

優劣判斷:怎麼看變壓器

在atx電源中,變壓器的作用是對電源高壓端和低壓端進行隔離,以及電壓的變換(即將高壓轉化為低壓),其電壓變換的比例是根據變壓器兩邊匝數的比例來決定的。變壓器的體積越大,其傳送的能量就越多。劣質電源的變壓器體積偏小,會導致電源的輸出功率不足,無法滿足裝置的需要。

圖為:優質電源(左)與劣質電源(右)的變壓器體積大小對比

優劣判斷:怎麼看pwm控制電路

開關電源的控制保護部分, 是通過反饋電路從輸出端取樣,再將訊號送到pwm電路,調節開關電晶體的導通與截止時間,從而使輸出電壓穩定。各種保護功能是通過對輸出端的電流、電壓的監控,然後將訊號反饋到pwm控制電路從而實現各種保護功能. pwm控制電路在電源的內部構造中為很重要的一部分,此部分做假的可能性較小,而且電路大部分的用料都不算很貴,無做假的必要。

但是極少部分劣質電源還是會在這裡省掉部分保護電路。最簡單的判別方法就是看此部分pcb板上是否存在外掛程式的空位。

圖為:如果圖中框選部分存在未插元件的空位,則說明該產品在pwm控制電路上偷工減料。

優劣判斷:怎麼看其它部分

●散熱風扇:

atx電源使用的風扇根據尺寸分有8025(風扇直徑*厚度,80mm*25mm),12025(120mm*25mm),8015(80mm*15mm,多數用於micro機型)。按轉速分有:低轉速(1500rpm左右),中轉速(2500rpm左右),高轉速(3000rpm或更高)。

一般扇葉直徑越大其轉速越低,因為其扇葉越大其排風量就越大,在相同的情況下的轉速就可以降低,從而減小執行雜訊.這也是大風扇電源被稱為靜音電源的主要原因.

●外殼:

atx電源用外殼多數材質為鍍鋅鋼板(secc),也有少數用鋁做外殼。有一些高檔的產品,將外殼進行鍍金或鍍鎳處理的,不僅美觀,還能起到防鏽的作用。

●電源的散熱片:

乙個設計正常的電源,影響其壽命長短的最大因素就是電源內部溫度的高低。散熱片是根據有些金屬(如銅、鋁等)傳熱較快的原理,由電源中發熱量較大的元器件(電源的開關晶體和輸出整流管)將熱量傳至散熱片上,再由風扇散熱。常用電源採用的散熱片其材質一般為鋁質。

現實中只要成本可接受,散熱片的體積越大越好。

專家談劣質atx電源的危害

使用劣質電源對使用者而言危害無窮,具體的危害歸納起來有以下7點:

① 電源散熱結構不好:使電腦工作不穩定,造成長時間使用後系統頻繁宕機,更嚴重的情況則會燒壞cpu。

② 功率不夠:電源使用壽命低,內部元件過熱,容易造成執行大型圖形軟體或遊戲時宕機,而且無法帶多個外設。

③ 電源無pfc電路:可能會造成電腦突發性宕機,重新啟動。

④ 電腦抗干擾性不好:即無emi也未通過3c認證,容易因雷擊而導致主機板和其他硬體損壞;多台電腦在一塊使用時相互干擾,出現不定時宕機重啟的故障。

⑤ 製作工藝粗糙:電源使用壽命不長,電源工作不穩定,pcb焊點乙個以上自動錫裂,在經過運輸振動之後無電流輸出。

⑥ 主要元件選用過次:風扇雜訊大,停止轉動後造成電源的元器件因過熱而發生炸裂,即業內常說的「炸機」。在低溫地區或高溫地區電源無法正常工作,電源負載能力變差。

並且在ac輸入偏低或偏高的地區無法使用,易受電子裝置在電網中開關機影響。

⑦ 無安全保證:電源漏電或功率大時易發熱**。

總結  如何判斷atx電源的優劣?其實不外乎三個方面:設計、用料、做工。

從用料來講,優質 dc/ac線均有束線帶綁紮;ac大電容使用考究,容量充足,一般200w機種使用330uf以上,250w使用470uf以上,300w使用680uf以上的;200w以上的atx電源應使用erl-35變壓器。功率器件的散熱片應使用純鋁,且厚度足夠,一般200w電源的散熱片厚度為2~2.5mm,250w電源的為2.

5~4mm。從製作工藝來講,電源內部各元器件應排列整齊,大體積元件應使用膠水加強固定,元件焊點飽滿,線材排列整齊,元件傾斜度較小(大元件小於10度,小組件小於5度),焊接在pcb上的元件引腳長為0.8~2.

5mm之間,高發熱元件套熱縮套管。

目前市場對atx電源的需求正逐步向大功率、多保護(過流、過熱、過壓、過功率)、高可靠、小體積方向發展。從設計和製造的角度來看,也只有達到以上要求的atx電源,才算得上可滿足終端使用者需求的優質產品。

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