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小白都能看懂评测 电源内部知识大普及

很多网友们对于电源的评测提出了很多的问题,电源内部有很多专业名词,这对于小白网友来说却是有一定的难度。而且在对选购的过程中也会给网友们带来不方便的地方,这其中会有不少网友在购买电源时会先通过媒体的评测文章对电源进行了解,在了解的过程中就会让人有种难以看懂的感觉,今天笔者将自己学到的电源支持来为网友们详细的介绍下电源内部知识。

目前市场中大部分电源的拓扑结构相同,一款电源往往由5部分组成,分别是电源市电接入口的设计叫做一级EMI,在一级EMI旁边的是二级EMI,电容一次的部分是一次侧设计(高压滤波电路),在电源的中间是变压器部分,在电源的最右边是电源输出电路设计这里叫做二次侧(低压滤波部分)。玩家们使用的电源大部分都是采用了这样的结构设计,下面我们来具体聊聊有关电源内每一处的设计。

电源内部结构说明

电源的这些元气件的设计其实最重要的就是滤波,电源的MWI设计就是为对市电做第一道滤波作用的。其中主要是滤掉高频的杂波和干扰的信号。如果没有EMI滤波电源,这对电源会厂商电磁辐射影响到整个平台的使用。同时我们知道电源的电磁波还会对人体带来伤害,电源中的EMI设计其实就可以避免将电磁辐射泄漏到外面。

电源的EMI设计是必不可少的,目前主流电源的EMI设计是直接焊接在电路上。我们通过图片可以看到电源线与电源相链的电路,很多电源这里用的都是黄色的方块以及蓝色的元器件,这个蓝色的分别是X、Y电容,以及铜线圈电感,这样起到的作用是第一重滤波。

电源一级EMI

良好的做工表现

说完了一级EMI下面是二级EMI,二级EMI往往是由两个Y电容一个X电容,保险管和一些差模电感和共模电感组成的。这两类电感的作用是更好的滤波以及可以抗干扰。说道共模电感和差模电感,有些玩家不太清楚,共模电感是采用了双线并绕,而差模电感采用的是单线绕制。

电源二级EMI设计

电源整流桥

电源整流桥的最用是将AC交流电矫正为DC直流电目前我们看到的主流整流桥采用的是四个分立的二极管。

PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,意思是“功率因数校正”,功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。 基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度,当功率因素值越大,代表其电力利用率越高。目前我们可以见到的PFC有三种,分别是被动式PFC、主动式PFC以及交错式PFC。

被动PFC设计

被动式PFC电路结构较为简单,其实就是一个巨大而沉重的电感。这个电感一般位于垂直于电源的主PCB板四周的电源壁上,并且一般都有黄色的胶布捆着。同时被动PFC电路也有标准的高压滤波电容,用做电能储备之用。

电源一次侧部分

主动式PFC的电感比被动式PFC的电感药效很多,会有一个比较大的PFC输入滤波薄膜电容,同时我们开可以看到主动式PFC电源有一个PFC电容这个叫做PFC输出电容。如果不是主动式PFC的电源,这个电容叫做主电容,这个电容的主要作用是用来给主动PFC储存电能的。

交错式PFC设计

交错式PFC其实也是属于主动式PFC,是主动式PFC的一种,可以看作是主动式PFC的升级进化产物。交错式PFC与普通主动PFC不同的是,它是由两个大电感组成的,在工作时交错式PFC并联工作。这样的并联方式可以使工作电流更低节省损耗,同时PFC的输入输出电流频率可以增加一倍。

交错PFC电路使用较小的元件,降低成本,改善散热性能,提供功率密度,降低传导损耗,从而提高供电系统效率。

拓扑主要影响电源的转换效率,动态能力,稳定性等种种方面。但是拓扑结构与电源的功率没有固定搭配关系。并且拓扑结构在分类上是十分细致的,就好像一个树状图,大类上分为正激,全桥,半桥。

半桥结构设计

半桥结构设计

半桥拓扑是一种古老的电源结构,半桥结构判断起来比较容易,一般来说电源中间部分的变压器就可以容易的分辨出来是否是半桥拓扑的电源了。半桥拓扑的电源有一个大变压器和两个小的变压器,大变压器是主变压器,两个小的是驱动变压器和辅助变压器。往往半桥的拓扑结构会有被动PFC一起出现。

正激结构

正激结构可以分为单管正激、双管正激和有源钳位正激,有源钳位正激往往时出现在全汉的电源产品中,这也是正激拓扑的一个升级版,我们可以看到有源钳位有单管和双管两种。正激拓扑结构是现在主流电源所使用的结构,正激电源有一个大的变压器和一个小的变压器,大变压器是住主变压器,小变压器是辅助变压器。

LLC谐振是在主流高端高瓦数电源的必备结构,LLC谐振最大的特点是可以将电源的转换效率达到很好。这样的结构的电路上包含有一个谐振电感和谐振电容。与板桥结构一样LLC谐振结构有一个大变压器和两个小变压器,大的是主变压器,小的分别是待机变压器和谐振电路驱动变压器。

LLC谐振设计

了解电源的网友们一定知道LLC谐振结构的电源都会与DC-DC模块共同出现,DC-DC模块输出相比普通变压器变压输出在高负载和负载有落差时都可以保持很好的稳定输出。DC-DC模块很容易辨别出来,多数DC-DC模块都是在电源二次侧电路部分,并且都是用两个PCB版竖起来放置。

+5V和+3.3V的DC-DC模块设计

说道二次侧,其实二次侧就是电源的低压滤波输出,这也是电源最后输出保证得电路,通过电源内部的转换将电流进行过滤,保证主机内部硬件提供的供电都是纯净的。在二次侧这块最重要的还有滤波电容,这里我们可以看到有的电源使用电解电容,有的使用固态电容,固态电容可以有着更好的滤波效果。

电源保护芯片

另外电源都会设计有保护芯片,这是电源保障必不可少的。保护芯片可以监控+12V、+5V和+3.3V的输出,实现各路输出的UVP(低电压保护)、OVP(过电压保护)、OCP(过电流保护)、SCP(短路保护),同时部分控制芯片还提供了OTP(过温度保护)或-12 V UVP(低电压保护)的功能,当超出片内设定值后,会自动停止工作,保护电源内部及平台上各配件及元件的运行,内部设计有过载保护以及防雷击功能,可保证整个电源稳定工作。

说了这么多有关电源内部设计,其实总结出来就是市电进入电源,通过EMI将交流电转换为直流电再通过一次侧、主变压器到最后的二次侧部分讲纯净的电提供给硬件,保证使用的稳定性以及长久性。总体来说电源内部工作就是在将电更加纯净。

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