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1#楼 大中小发表于 2006-10-12 12:30 只看该作者

（ZT）PC电源详细介绍

（ZT）PC电源详细介绍

谈到电源，我们该先了解一下电源规范的一些情况：
1、首先是AT电源，使用了N长时间，但是现在已经看不到了，所以就不介绍了！
2、然后是ATX电源，经历了很多版本，有1.1，1.2，2.0，2.01，2.02，2.03等，现在除了2.03外基本都以绝迹，所以大家知道就可以了，也就不介绍了，如果发现2.02以及以前的版本，属于出土文物，请大家收藏，不要想着使用了！
3、2000年2月份，ATX 12V标准进入市场，正式推出1.0版！
4、2000年8月份，ATX 12V 1.1版迅速诞生！
5、2002年2月份，1.2版顺利推出！
6、2003年4月份，1.3版悄然面市！
7、现在的主流：12V 2.0已经占领了主流中高端市场！强烈推荐！
电源厂商都在遵循的Intel电源规范，从AT到ATX 2.0，Intel新的规范标准推出速度似乎越来越快，电源这个昔日幕后的配件逐渐走到台前。促使电源以及规范迅猛发展的，正是Pentium 4的出现。P4的出现，PC对12V的要求和PIII时代相比有了翻天覆地的变化，也正是电源越来越注重12V的输出，让电源规范版本迅速的提升，以适应新硬件不断增长的需求。
从ATX到ATX 12V，电源上从此多出了一个4pin的接口，其中两pin为+12V输出，另外两pin为地线。ATX 12V 1.1版增加了对+3.3V输出的要求，以适应更大功耗的显卡；而1.2版开始，对电源去掉了-5V的要求，-5V的输出电流在0.3A-0.5A左右，主要针对一些ISA槽进行供电，而从intel 81*芯片组时代开始，ISA槽被彻底淘汰，因此从ATX 12V 1.2版以后电源的-5V已经不在被要求。
虽然从2003年4月份，ATX 12V 1.3版规范就已发布，但真正现在市场上仍以1.2版产品为主，甚至还有更低版本的电源。v1.3与v1.2相比虽然没多大改变，但却对+12V提出了更高的要求，以及定义了S-ATA设备电源接口，再有就是要求电源满载时的效率从68%提升到70%。时下，显卡发展速度已经超过了CPU速度，最新的nVIDIA 6800Ultra以及X800XT都对电源提出了超高的要求，3.3V早已不能满足显卡的需求。于是，v1.3版规范要求+12V继续增大电流，以满足高端显卡的需要。同时S-ATA光驱已经初露端倪，最新的i915芯片组甚至已经取消掉一个IDE控制器而增加2个S-ATA控制器，可见S-ATA普及之日不远已，未来电源无疑将会逐渐取消掉大4pin IDE设备接口而逐渐过渡到S-ATA接口上，v1.3版电源产品更是大势所趋。
从1.0到1.1直到1.3版，ATX 12V规范始终没有质的改变。不过，1.3之后的2.0发布后，这次却有了根本性的改变。首先，在2.0版中，电源主接口已经从20pin升级为24pin，多出的4pin主要为另外一路独立12V输出。
说到这里，我们就要插入一个题外话了。在Intel的电源规定中，规定任何一路输出都不得超过240W的总量。也就是说任何一款电源的12V输出都不能超过20A的电流，一般都是18A的额定，预留2A的盈余。而现在，18A的12V已经是很多300W或者以上的新款电源的额定输出，因此现任规范已经限制了12V的输出。为了应付未来775针处理器以及高功耗显卡的需求，新2.0规范增加一路全独立+12V输出，两路输出组合为系统功能，从而突破12V的240W的限制。
然后我们谈谈电源的功率问题！
很多人心中都有这样一个概念：一个电源的额定功率，可以从+5V额定电流x10来推算。这不是一种技术上的推算，而是一种经验的积累。就在我们去年的文章中，我们仍以这种方法来推荐。不过，时隔一年，这种推算功率的方法却不在适用，尤其是在新的1.3版的电源中更不适用。因为现在新款电源中，+5V的额定电流值已经不如+12V重要，+12V的输出电流正在越来越快的增长。因此我们应从+5V和+12V联合推算电源的功率。
例如：在新的1.3规范中，Intel要求：
1、200W的电源：+5V：16A
2、250W的电源：+5V：21A
3、300W的电源：+5V：26A
业内比较认可的功率判断方法是Intel的功率分布图，我们在这个图上可以很直观的观察出电源的额定功率（关于功率分布图我们会另外撰写一章）。但是，国内几乎没有电源厂商将该图标称在电源铭牌上，我们仍只能依靠厂商提供的各路输出的电流值大概判断。而在国外的一些负责任的厂商，已经越来越习惯使用功率分布图来标称电源。
时常被人问起电源功率是如何被定义的问题（一款电源有数种电压输出，看起来好像无章可循，那么是由什么决定了一款电源是200W 亦或300W的呢？），而要想回答这个问题，就不得不提到Intel ，还有Intel的PC电源功率定义标准。
电脑硬件经过了数年的发展，无论在功率上还是对电源输出电压的要求上都有所变化。当然，这种变化的始作俑者，从某种意义上讲非Intel 莫属。毕竟，我们今天所使用的的电脑配件的行业标准基本上都是由Intel，或是受其影响而制定的（也许有人会说是硬件的发展，导致了Intel电源规范的制定和不断进化。不过，对于这种“鸡生蛋”还是“蛋生鸡”的问题不在本篇讨论之内）。而目前使用最为广泛的电源标准就是在2004年4月之后出现的ATX 12V 1.3版本，因此，在讨论电源功率定义时，ATX 12V 1.3就是所依据的标准。
而INTEL 在他提供的INTEL ATX12V规范中，给出的功率分布图，是一个闭合的曲线。他表示的是一个动态变化在各点上相对的值。也就是不是简单的把各个电压输出的功率简单相加那么简单。
然后再谈一下电源的名词：
磁放大技术：
在具体介绍之前，我想先给出一个不可不说的前提：磁放大不是什么新技术，并且它在PC电源上的应用早已经有了很多年的历史。
它是一项稳压技术！你看到电源里面有一个或者两个环型的电感(不是输出部分的扼流线圈)那就是磁放大磁环（图中蓝色方框内）。磁放大技术正是通过磁环的开关特性来做稳压,而稳压电路都是负反馈电路。磁放大输出稳压没有采用通常的晶闸管或半导体功率开关管等调压器件来达到稳压效果，而是在整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈（图中红色方框内）。它的特点就是损耗小。
PFC和PFC电路
实际上PFC在我们通常的理解中，都是一种元件。其实不然，它的本意是电源中一个非常重要的参数----功率因素。功率因素是什么？实际上，它代表着电脑电源输出有功功率的能力。
我们近来更多地听到“PFC电路”这个名词，都是和3C认证联系在一起的。原因就是3C认证要求电源内必须有PFC电路。而PFC电路分为主动式PFC（也叫有源式PFC）和被动式PFC（被动式PFC）。给电源增加PFC电路，目的就是为了减少电源内产生的高次谐波对电网和其他电器设备的谐波污染和干扰。从而体；提高了对电能的利用率。从工作方式上看，无源PFC一般采用电感补偿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因素。但是一般的只能达到0.7左右。有源PFC的组成包括电感、电容及其他电子元器件，体积相对小巧，而且可以达到很高的功率因素，如0.9以上。
下面讲一下电源的基本构成：

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2#楼 大中小发表于 2006-10-12 12:31 只看该作者

上图就是我们日常使用的电脑电源（ATX电源）的结构图。从中我们不难发现，一台按照ATX标准制造的电源，结构上主要由四大部分组成。分别是：（输入端）滤波，整流/变压，控制，（输出端）滤波。
下面我们就用实例为大家介绍。
（输入端）滤波：EMI部分

上图中展示的部分，相信关注电源评测的朋友一定不陌生，就是电源输入端的滤波电路，通常被称为一级EMI电路。国外一些产品在此多使用模块式的元件，而国内厂家限于成本则通常采用电容、扼流圈（电感）等单独元件组合制造。其实从功能上以及效果上，前面说过的两种做法达到的效果是一样的。
这个部分的电路由差模电容、共模电感、共模电容组成的多级电源滤波器构成，其主要作用就是以低通滤波的方式将高频电磁杂波信号滤除，高频杂信号会在其中振荡而不能通过，同时也能防止电源内部的电磁干扰泄漏出去。线路中两个高压陶瓷电容则分别并联在电源壳体以及火线、零线上，当机壳接地的时候就将杂波信号短路。此外，该电路中还串接了一个负温度系数的限流电阻，可以避免开机瞬间强大的电流损坏后级电路中的元件。之所以称其具有负温度特性，就是由于这种电阻在电流刚通过时阻抗大，随着电流的通过并发热后阻抗降低，电路逐渐恢复正常，因此用来避免发生涌浪的可能。
传统的电源认证只是非强制性要求使用一级EMI电路，而目前所奉行的3C（ChinaCompulsoryCertification，又称3C）认证则要求至少使用两级EMI电路，除电源输入端需要一级外，在整流电路前还需要一级，也就是我们俗称的二级EMI电路。

通常情况下，电源的二级EMI电路会被安置在电源主板上。而这部分电路的结构同一级EMI电路并没有本质上的差别。只是具体到不同厂家，会有不同的制造思路。但是有一点，如果某款电源中只能见到一套EMI电路或者两级EMI电路中有明显缩水的话，那么它一定是不符合3C规范。
（输入端）滤波：全桥整流滤波部分

高压端的整流滤波电路。作用是对交流电进行整流滤波而形成高压直流电，为开关电路供电。
从结构上看来，这部分相对比较简单。主要就是由二极管和电容组成，四个二极管组成全桥电路对交流电进行整流进而转换为脉冲直流电，经过两个高压电容的滤波而变成比较稳定的直流电。从电源制造的角度看来，这两部分也有其各自的标准。二级管的作用主要是用于整流，将220V的交流市电转化成稳定的直流电流。好的电源产品必须采用和其功率相符的二级管，这主要是因为二极管本身具有一定的耐压和耐流的限制，其最大输出电流太小容易导致电源在大负载下烧毁；电容容量的大小对整流滤波的效果也有很大的影响，其作用就像是水库，将流量不均匀的电能先存储起来，再均匀的提供给变压器使用。大容量的电容能够减少电源输出端的纹波波动，并能在意外断电时提供更长的供电时间。因此，通过电容上的标称值，也可以简单判断一款电源的好坏，比如一款标称300W的电源，其电容容量不得小于680uF
整流/变压
作为开关电源最主要的组成部分，高频变压器相对于传统的工频变压器有以下优点：利用铁氧体材料制成的高频变压器具有转换效率高、体积小巧的特点；而传统的工频变压器工作在50Hz下，输出相同功率时需要较大的截面积而导致变压器体积庞大，不利于电源的小型化设计，而且电源转换效率也低于开关电源。
电脑使用的开关电源一般采用半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行降压，输出低电压的交流电。在这个电路中，开关管的最大电流对电源输出功率的大小有一定的限制（通常应用于300W电源的MOS管体积较大，有的电源甚至使用了耐流达到10A的开关管），而高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少，由于工作在很高的频率下，对元件质量的要求和线路的搭配有很高的要求。

上图中是典型的半桥式变压电路，其中最为显眼的是三只高频变压器，从上到下分别为：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。而待机变压器，只要电源功率不超过300W,其磁芯直径达到16mm就够了。
当然，这里还要提到一个概念，就是目前一些厂家宣传的“磁放大”技术。这种技术相对于传统的高频变压器技术，改进点之一就在于采用了新材料制造变压器磁芯，用以提高变压器效能。不过单从变压器角度，很难用肉眼直观的分辨。
前面说到的待机变压器（辅助变压器），其实就是AT电源和ATX电源的主要区别。只有拥有待机电路的电源产品，才可以在电脑主机关闭后，继续为电脑提供+5V的电压（+5VSB供主板启动时使用），因此主板可以实现远程控制或定时启动等诸多功能。而这一点也是PC电源同普通工业电源区别之一。
控制电路
电路的核心部分，对开关管进行控制以调整输出电压的高低

有了开关管和变压器还不能够完成一个完整的开关电源电路的转换过程，因为开关管的工作需要有控进行。目前电脑电源上主要采用PWM脉冲宽度调制的方式进行工作，具体地说就是采用专用的控制芯片对两个开关管进行控制，每个开关管都以导通或截止两种状态的方式工作，芯片只要控制一个周期内开关管导通和截止的比例就可以改变输出电压的高低。当电源输出电压较低时，端反馈的电压也下降了，控制芯片就增加开关管导通的时间而减少截止的时间，这样就能增加输出端的电压，从而达到一定的平衡，而开关管的总的工作周期则不会变化。控制芯片同时还负责电压过载和电流短路保护，避免因电源损坏时导致与其连接的电脑设备毁坏

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3#楼 大中小发表于 2006-10-12 12:31 只看该作者

下面介绍一下PFC，PFC现在已经是国家强制要求的电路了，所以有必要了解一下！分有源和无源！

被动式PFC（无源PFC）

静音式被动PFC

非静音被动PFC

上面我们看到的就是俗称的被动式PFC，不论静音与否，他们都可以被称作无源PFC。无源PFC一般采用电感补偿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因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8。静音型被动PFC相比非静音型被动PFC，无论是成本上还是制造工艺上要求都比较高。这里还要说明的是，PFC会产生噪声的原因。从原理上讲，我们在上面看到的部分结构上和电感类似，在对电流和电压补偿的过程中，始终进行着充放电的过程，因而产生了磁性，最终会和周边的金属元件产生震动进而发出噪音。静音型PFC相当于两个非静音型PFC的叠加，达到震动互相抵消的目的。但是，在消除噪音的手段中，安装是否得当也是对静音效果影响较大的因素。在本次横测中就有因安装位置和安装方式不得当造成的静音型PFC不静音的现象。

主动式PFC（有源PFC）

国内产品中常见的主动PFC形式

一些台系电源厂家使用的主动PFC电路

主动式PFC，也称有源PFC。主动式PFC使用主动组件 [控制线路及功率型开关式组件(power sine conductor On/Off switch)，基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似，功率因素校正值可达近乎100%。此外主动式PFC有另一项重要附加价值，即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压，电源供应器不需要像以往一般需切换电压。相对地，因为其优异功能，主动式PFC价格也较高。另外消费者还要注意，一般而言很多被动式的设计，在115V的系统上是没有置入的，因为厂商只作230V的部分，所以需请在115V电压系统下的消费者，留意此问题，可能多花了钱却买到在115V下没有PFC作用的电源供应器。
总结
总体上来说，非静音型被动PFC与静音型被动PFC所能达到的效果大致相当，但都要低于主动式PFC的功因校正效果