很详细啊,楼主辛苦啦!
楼主。下次共享最好资料要对应图。
不要有东西就拷上来。
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不错,收了。
如何得知我们买到的电源是多大功率呢?diyer们常用两种方法:一种方法是看电源上的型号,一般来说,电源的型号和它本身的功率有着密切的联系。例如我们买到一台银河yh-2503c电源,有的人就说该电源是250w的;另一种方法是把标称的各路输出电压乘以对应的输出电流后相加得出该电源的功率。许多刊物上是这样介绍的,买电源时,商家是这么给我们介绍的,大部分爱好者们也是这样计算的。其实,上面两种计算方法都是片面和一厢情愿的。从银河网站上找到的银河电源的型号及相应的参数见表4,从表中可以看出,型号为yh-2503c的电源,其实际功率只有200w,我们不明白型号后面的数字具体表示什么含义,但表中数据却说明了型号后面的数字和功率并不等同,所以买电源时,不要为型号后面的数字所迷惑。而如果按上面第二种计算方法,很多电源都是250w的,甚至功率还要高。表5中为市售ls-280a atx电源标签上的输出参数值,根据表中的数据按上述方法计算,得出的输出功率高达262.3w。那么这台电源的实际功率到底是多大?
表4 yh系列atx智能化绿色开关电源参数
产品型号
yh-2503c
yh2508c
yh150sfx
交流电压输入范围
ac 180-264v
输入频率范围
47hz-63hz
输出功率
200w
150w
各路输出电流
+5v:21a,+12:6a,-12v:0.8a,-5v:0.3a,+3.3v:14a,+5vsb:1.5a
输出电压变化范围
+5v:5%,+12:5%,-12v:10%,-5v:10%,+3.3v:5%,+5vsb:5%
效率
满载时>70%
+5v电压保护范围
5.6v-7.0v
表5 ls-280a电源各路输出电流值
输出电压
+5v
-5v
+12v
-12v
+3.3v
+5vsb
负载电流
21a
0.3a
8a
0.8a
14a
有一个很重要的问题,各路直流输出的最大电流是不可能同时得到的,所以标出的功率也是无法达到的。
解剖一下atx电源的电路,我们会发现,atx电源的主电路是在at电源的主电路的基础上发展而来的,部分电路见图4,从图中可以发现,+3.3v电压是将+5v绕组的交流电压经l降压后整流滤波输出的,也就是说,+3.3v和+5v电压共用一个绕组。在标准的at电源中,+5v电压输出的最大工作电流为23a,比较一下二者的开关变压器的磁芯截面积和线圈的线径,二者并无什么不同,从而证明了+5v和+3.3v电压的工作电流不可能同时达到最大。所以,上面的标称的功率是无法达到的。很明显,能同时输出的实际最大功率才是有意义的。简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。
要检测电源各路输出的最大电流,比较麻烦,但我们可以简单地做一个实验。衡量一台电源合格与否的一个重要参数是各路输出电压的误差范围,从atx网站上我们得知,对+5v、+3.3v和+12v电压的误差率为5%,对-5v和-12v电压的误差率为10%,这是一个至关重要的指标,电压太低计算机无法工作,电压太高会烧了你的宝贝。其电压范围应该如表6所示。
表6 输出电压的稳定性
最小
标准
最大
单位
+4.75
+5.00
+5.25
v
+12v
+11.20
+12.00
+12.80
-12v
-11.00
-12.00
-13.00
-4.75
-5.00
-5.25
+3.3v
+3.15
+3.30
+3.45
另外,我们对输出电压的纹波还有较高的要求,电源输出的各路直流电压,其交流成分越小越好,纹波太大会对各种芯片有不良影响。比较合适的纹波大小如表7所示。 表7 输出电压的纹波电压的标准
另外,我们对输出电压的纹波还有较高的要求,电源输出的各路直流电压,其交流成分越小越好,纹波太大会对各种芯片有不良影响。比较合适的纹波大小如表7所示。
表7 输出电压的纹波电压的标准
+5v
-5v
+5vsb
纹波(mv)
100
150
80
实验是通过检测电源的各路主电压的负载压降和纹波系数来得出各路输出电压的最大电流。
1、测各路输出电压的最大输出电流:要注意的是,由于电路中都是以+5v电压为基准来调整各路电压的,如果+5v电压空载,其它各路电压的输出会大幅降低,因此测其它各路电压的最大电流时,+5v电压输出端的负载电阻不能去掉。测量的方法是在各路电压输出端接上不同阻值的电阻,然后将该负载电阻值逐渐减少,当所测的输出电压值低于该路电压的稳定范围时,记录下此时的电流值作为最大电流。测量的数据见表8。 表8 电源各路输出的最大电流
1、测各路输出电压的最大输出电流:要注意的是,由于电路中都是以+5v电压为基准来调整各路电压的,如果+5v电压空载,其它各路电压的输出会大幅降低,因此测其它各路电压的最大电流时,+5v电压输出端的负载电阻不能去掉。测量的方法是在各路电压输出端接上不同阻值的电阻,然后将该负载电阻值逐渐减少,当所测的输出电压值低于该路电压的稳定范围时,记录下此时的电流值作为最大电流。测量的数据见表8。
表8 电源各路输出的最大电流
电压输出端
负载电阻(ω)
0.5
0.8
5
负载电流(a)
6.6
6.3
2.4
电压值(v)
+3.1
+4.5
+11
很抱歉,从表中的数据可以看出,电源能工作的最大电流和电源盒上的标称值是有很大的差距的。如果按电压乘电流的方法计算功率的话,以上三路输出的功率只有3.3*6.6+5*6.3+12*2.4近似等于80w,再加上其它各路输出,该电源的实际输出功率也就100w左右。另外,由于各路输出最大电流不可能同时达到,因此,测得能同时达到的最大输出电流才有意义。
2、测量电源各路电压同时输出时各自的最大电流值: 在各路电压输出端同时接上最小负载,此时电源以满负荷运行,因此测量的速度要快。接通电源开关,此时电源内发出过载的“吱吱“声,让人胆颤心惊,怕继续*作下去把电源烧毁,该实验没有继续做下去,但说明了电源的各路输出同时能达到的最大输出电流比表8中的值还要小得多。最终的输出功率还不到100w!
2、测量电源各路电压同时输出时各自的最大电流值:
在各路电压输出端同时接上最小负载,此时电源以满负荷运行,因此测量的速度要快。接通电源开关,此时电源内发出过载的“吱吱“声,让人胆颤心惊,怕继续*作下去把电源烧毁,该实验没有继续做下去,但说明了电源的各路输出同时能达到的最大输出电流比表8中的值还要小得多。最终的输出功率还不到100w!
实验的结果实在让人很沮丧,为什么会出现这样的结果呢?实际解剖一下买来的atx电源,你就会发现:厂家为节省成本,在元件选择上偷工减料,偷工减料是市售atx电源功率不足的罪魁祸首。
首先看一下电源中采用的功率开关管,市售电源中,大部分兼容电源中采用的功率开关管型号都为mje13007(有的只采用mje13005),见图5中的晶体管。查一下晶体管手册,得知该管的参数为75w/400v/8a,双管功率只有150w,再算上开关电源最大约70%的转换效率,能输出的功率只有100w左右,这和上面实验得出的数值是相符的,从而证实我们买到的电源,标称230w也好、200w也好,功率只有这么150w。顺便说一句,这种型号的晶体管更多地被用于电子日光灯中,因其耐压较高,被厂家移花接木于开关电源中。
其次看一下整流输出电路中采用的快速整流对管,市售廉价电源中,不论是+3.3v还是+5v或+12v,其整流对管一律采用mur1640(16a/40v),要知道厂家标称的+5v电压的输出电流可是21a啊?可能是厂家有自知之明,反正电源能输出的最大电流也不会超过此值(开关功率管根本就提供不了),整流管的额定电流取得再大也没有用处,省得再增加成本了。
最后看一下电源开关电路中采用的开关变压器,如今的变压器的大小比起286时的可要小得多了,那时的电源的标称一般比较实在,是多少瓦就标多少瓦,对比现在的电源,变压器磁芯截面积小了,所用的漆包线的线径细了,变压器的功率又怎能上得去呢?
很明显,现在市场上销售的电源质量、元件用料、产品的合格程度已和以前有了较大的不同,不看别的,只从电源的重量对比上就可以猜测出现在标称250w的电源中蕴藏着多少水分,因为重量的减轻意味着电源盒内部元件数量和质量上的偷工减料、散热片重量的减轻、开关变压器和功率开关管的功率下降,以及电源盒外壳铁皮厚度的锐减等。
由此,我们从市场上购买的电源会出现功率不足的现象就很正常了,那是一些小厂为了迎合用户口味,把电源的功率使劲地往大里标,其实际功率又实在有限,再加上销售上的误导,形成了购买电源要功率越大越好的误区。目前市场上,部分比较负责任的品牌的电源除了标出各路电压、电流的输出值外,还专门指出电源总功率不超过145w,或总电流不超过35a,只有这样能保证同时输出的实际最大功率才有意义。所以说不能盲目地追求功率,关键在于电源的性能和质量。
计算电源的功率时,如果电源限定了某几路输出的最大功率,就按功率的限定值计算,如果限定了某几路输出的最大电流,就按其中的最大电压输出乘以最大的电流计算,简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。由于计算方法不同,各厂商的电源功率就不完全可比,虽然多数厂商没有提供合理的计算数据,但大都会提供电压和电流的独立参数,根据这些虽然不能准确地计算出电源的功率,但同类参数之间还是有可比性的。
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一、 概述
atx开关电源的主要功能是向计算机系统提供所需的直流电源。一般计算机电源所采用的都是双管半桥式无工频变压器的脉宽调制变换型稳压电源。它将市电整流成直流后,通过变换型振荡器变成频率较高的矩形或近似正弦波电压,再经过高频整流滤波变成低压直流电压的目的。其外观图和内部结构实物图见图1和图2所示。
atx开关电源的功率一般为250w~300w,通过高频滤波电路共输出六组直流电压:+5v(25a)、—5v(0.5a)、+12v(10a)、—12v(1a)、+3.3v(14a)、+5vsb(0.8a)。为防止负载过流或过压损坏电源,在交流市电输入端设有保险丝,在直流输出端设有过载保护电路。
二、工作原理
atx开关电源,电路按其组成功能分为:输入整流滤波电路、高压反峰吸收电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、ps信号和pg信号产生电路、主电源电路及多路直流稳压输出电路、自动稳压稳流与保护控制电路。参照实物绘出整机电路图,如图3所示。
1、输入整流滤波电路
只要有交流电ac220v输入,atx开关电源无论是否开启,其辅助电源就会一直工作,直接为开关电源控制电路提供工作电压。如图4所示,交流电ac220v经过保险管fuse、电源互感滤波器l0,经bd1—bd4整流、c5和c6滤波,输出300v左右直流脉动电压。c1为尖峰吸收电容,防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。th1为负温度系数热敏电阻,起过流保护和防雷击的作用。l0、r1和c2组成π型滤波器,滤除市电电网中的高频干扰。c3和c4为高频辐射吸收电容,防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。r2和r3为隔离平衡电阻,在电路中对c5和c6起平均分配电压作用,且在关机后,与地形成回路,快速泄放c5、c6上储存的电荷,从而避免电击。
2、高压尖峰吸收电路
如图5所示,d18、r004和c01组成高压尖峰吸收电路。当开关管q03截止后,t3将产生一个很大的反极性尖峰电压,其峰值幅度超过q03的c极电压很多倍,此尖峰电压的功率经d18储存于c01中,然后在电阻r004上消耗掉,从而降低了q03的c极尖峰电压,使q03免遭损坏。
3、辅助电源电路
如图6所示,整流器输出的+300v左右直流脉动电压,一路经t3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管q03的c极,另一路经启动电阻r002给q03的b极提供正向偏置电压和启动电流,使q03开始导通。ic流经t3初级①~②绕组,使t3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负),通过正反馈支路c02、d8、r06送往q03的b极,使q03迅速饱和导通,q03上的ic电流增至最大,即电流变化率为零,此时d7导通,通过电阻r05送出一个比较电压至ic3(光电耦合器q817)的③脚,同时t3次级绕组产生的感应电动势经d50、c04整流滤波后,一路经r01限流后送至ic3的①脚,另一路经r02送至ic4(精密稳压电路tl431),由于q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定,经ic4的k端输出至ic3的②脚电压变化率几乎为零,使ic3内发光二极管流过的电流几乎为零,此时光敏三极管截止,从而导致q1截止。反馈电流通过r06、r003、q03的b、e极等效电阻对电容c02充电,随着c02充电电压增加,流经q03的b极电流逐渐减小,使③~④反馈绕组上的感应电动势开始下降,最终使t3③~④反馈绕组感应电动势反相(上负下正),并与c02电压叠加后送往q03的b极,使b极电位变负,此时开关管q03因b极无启动电流而迅速截止。
开关管q03截止时,t3③~④反馈绕组、d7、r01、r02、r03、r04、r05、c09、ic3、ic4组成再起振支路。当q03导通的过程中,t3初级绕组将磁能转化为电能为电路中各元器件提供电压,同时t3反馈绕组的④端感应出负电压,d7导通、q1截止;当q03截止后,t3反馈绕组的④端感应出正电压,d7截止,t3次级绕组两个输出端的感应电动势为正,t3储存的磁能转化为电能经d50、c04整流滤波后为ic4提供一个变化的电压,使ic3的①、②脚导通,ic3内发光二极管流过的电流增大,使光敏三极管发光,从而使q1导通,给开关管q03的b极提供启动电流,使开关管q03由截止转为导通。同时,正反馈支路c02的充电电压经t3反馈绕组、r003、q03的be极等效电阻、r06形成放电回路。随着c41充电电流逐渐减小,开关管q03的ub电位上升,当ub电位增加到q03的be极的开启电压时,q03再次导通,又进入下一个周期的振荡。如此循环往复,构成一个自激多谐振荡器。
q03饱和期间,t3次级绕组输出端的感应电动势为负,整流二级管d9和d50截止,流经初级绕组的导通电流以磁能的形式储存在辅助电源变压器t3中。当q03由饱和转向截止时,次级绕组两个输出端的感应电动势为正,t3储存的磁能转化为电能经d9、d50整流输出。其中d50整流输出电压经三端稳压器7805稳压,再经电感l7滤波后输出+5vsb。若该电压丢失,主板就不会自动唤醒atx电源工作。d9整流输出电压供给ic2(脉宽调制集成电路ka7500b)的12脚(电源输入端),经ic2内部稳压,从第14脚输出稳压+5v,提供atx开关电源控制电路中相关元器件的工作电压。
t2为主电源激励变压器,当副电源开关管q03导通时,ic流经t3初级①~②绕组,使t3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负),并作用于t2初级②~③绕组,产生感应电动势(上负下正),经d5、d6、c8、r5给q02的b极提供启动电流,使主电源开关管q02导通,在回路中产生电流,保证了整个电路的正常工作;同时,在t2初级①~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负),d3、d4截止,主电源开关管q01处于截止状态。在电源开关管q03截止期间,工作原理与上述过程相反,即q02截止,q01工作。其中,d1、d2为续流二极管,在开关管q01和q02处于截止和导通期间能提供持续的电流。这样就形成了主开关电源它激式多谐振电路,保证了t2初级绕组电路部分得以正常工作,从而在t2次级绕组上产生感应电动势送至推动三极管q3、q4的c极,保证整个激励电路能持续稳定地工作,同时,又通过t2初级绕组反作用于t1主开关电源变压器,使主电源电路开始工作,为负载提供+3.3v、±5v、±12v工作电压。