您对PC电源和UPS的了解有多少?您是否知道优劣电源的区别吗?您想知道怎么选购好的PC电源和UPS吗?很多人往往对电源的选购有所忽视,更多的朋友也不知道如何去选购一个好的电源......下面这篇文章中,我们将对电源的结构,工作原理,质量优劣的分辨,还有当今市场主流电源和UPS的比较,使大家以后能对电源和UPS有一个清楚的认识。
第一篇PC主机电源
一、PC电脑主机开关电源的分类
1.开关电源的定义
主机电源的作用稍微对电脑有所认识的朋友都知道,它是电脑主机的灵魂。电脑的电源就是将交流电转换为PC(个人电脑)电脑工作所需要的直流电的转换器,就是电气行业上所说的开关电源。
2.开关电源的工作原理及工作流程
开关电源的工作原理是通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压(AC)转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压(DC)。工作流程如下:当市电进入电源后,先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号,然后经过整流和滤波得到高压直流电,接着进入电源的核心部分-开关电路。开关电路把直流电转为高频脉动直流电,再送高频开关变压器降压,然后滤除高频交流部分,这样最后输出供电脑使用相对纯净的低压直流电。因为开关电路是电源的核心部分,所以计算机电源被称为开关电源(Switching Power Supply)。
3.开关电源的分类。
自从第一部PC机诞生以来,PC电脑开关电源的也先后出现过几种不同的类型。现在就简单介绍一下开关电源的分类。
⑴PC/XT电源:IBM最先推出个人PC/XT机时制定的标准。
⑵AT电源:也是由IBM早期推出PC/AT机时所提出的标准,当时能够提供192W的电力供应。
⑶ATX电源:Intel公司于1995年提出的一个工业标准,时至今日,ATX架构电源已经称为业界的主流标准。这也是本文的讨论重点。
⑷WTX电源(Workstations ATX):ATX电源的加强版本。尺寸上比ATX电源大,供电能力也比比ATX电源强,常用于服务器和大型电脑。WTX电源属于IA服务器电源的架构之一。
4.服务器电源
另外,服务器电源中包括IA架构和SSI架构,因不在本文的讨论范围中,所以简单介绍一下。
⑴IA电源规范。
IA结构早期用的是普通PC使用的AT电源,但通过一段时间的使用,服务器制造厂家发现AT电源存在很多问题,比如散热问题、功率问题。因此,鉴于以上情况,Intel等IA服务器架构厂商很快推出了适应IA服务器发展需要的ATX标准。ATX标准的电源与以往的PS/2、AT标准电源相比,在可控性、可管理性以及散热、机箱布局等方面做了很多改进。包括上面所介绍的WTX电源都是IA结构的ATX标准。
⑵SSI电源规范。
SSI规范是Intel联合一些主要的IA架构服务器生产商推出的新型服务器电源规范。SSI的推出规范了服务器电源技术、降低了开发成本、延长了服务器的使用寿命。根据使用环境、规模的不同,SSI电源规范可以分为以下几种子规范:TPS(Thin Power Supply)规范、EPS (Entry Power Supply)规范、MPS (Midrange Power Supply)规范和DPS (Distributed Power Supply)规范。
二、ATX电源的结构
为了让大家能够更加了解ATX电源,下面就从电源的外部到里面谈谈它的结构。
1、外观。
大家能够经常看到的的电源是位于机箱的一侧的部分。电源盒的外部是由外壳和顶部组成的,外壳起到隔离内部的高压元件和其他工作在低压环境下的元件,因此如果你是个新手的话千万不能随便打开外壳。顶部起固定螺丝的作用,使得电源稳固的固定在机箱上。
2、外部接口
外部接口就是将外部电源通过电源插头输入电源在其中转换的接口。一般分为电源接口和显示器接口,不过显示器接口基本无用,因为98年后绝大多数显示器都有自己独立电源接口,因此现在新出的电源已经看不到这个接口了。
3、电源内部电路
电源的电路是核心部件,分为抗干扰电路、整流滤波电路、开关电路、保护电路、输出电路等。下面逐一介绍。
①抗干扰电路
这部分由一个线圈和两个电容组成一个滤波网络,可以滤除由电网进来的各种干扰信号,另外也可以防止电源开关电路形成的高频干扰窜电网,影响其他电器。这部分电路不影响电源的正常工作,很多便宜的电源会把它省略。
②整流滤波电路
由一个全桥和两个高压电解电容组成。全桥内部就是四个二极管,它负责把交流电转换成直流电。整流后的直流电波动很大,为了得到平稳的电压,需要用滤波电容滤波,滤波以后,电压就比较稳定了。滤波电容的容量大小和滤波效果有很大关系。容量大的高压电解电容价格高。一般在470uf以上的才算好。
③输出电路
输出电路就是整流滤波电路。因为有多组输出,所以也有多个滤波电容,同样滤波电容的太容量决定额滤波效果,一个容量在1000~2200uf左右。
④开关电路
开关电路是电路部分核心部分。开关电路主要由开关管、PWM控制芯片、开关变压器和高频整流二极管组成。由开关管和PWM控制芯片构成振荡电路,产生高频脉冲,经开关变压器得到多组输出,各组输出经高频整流二极管整流得到各组不同的电压。开关电路的输出端和输入端有反馈电路,因而电路可根据输出端反馈的信号自动调整振荡频率,从而再影响输出电压。当输出电压偏高时,振荡频率会因反馈信号而降低,从而使输出电压也降低,反之亦然。通常电压功率大的化,开关变压器的体积也会大一些。
⑤保护电路
保护电路的作用就是当负载出现过流、短路,以及电压本身出现故障或者输入电压超出预定范围等情况时,令电路停止输出,防止不安全的电压损坏电脑设备。
4、内部接口
电源内部提供多组接口,其中主要是二十芯的主板插头、四芯的驱动器插头和四芯小驱专用插头。二十芯的主板插头只有一个且具有方向性,可以有效的防止误插,插头上还带有固定装置可以钩住主板上的插座,不至于接反。ATX电源接口根据输出电压的不同可分为+5V、+12V、+3.3V、-5V、-12V和+5V SB等,这些接线颜色也不同。
①+5V(红色线)。主要用于主板供电,包括主板、内存、CPU和一些主板上的其他设备。光驱、硬盘的信号电路也由+5V电源供电。
②+12V(黄色线)。主要为标准设备的驱动电路供电例如风扇等散热系统供电,一般连接到适配卡上。
③+3.3V(橙色线)。目前CPU、AGP的电压越来越低,因此新的ATX规范增加了+3.3V电压,这样就不用由+5V转为+3.3V了。
④-5V(白色线)、-12V(蓝色线)。这两个电压分别支持ISA总线以及窜行口等老式设备,现在比较少用到了。
⑤+5V SB(紫色线)。与+5V电压完全一样,但自己独自一条电路,与其他供电电路无关,而且电脑无论开机与否,只要电源通电就可以永远保持开通状态。这种电源支持一些可以对系统激活的设备,例如支持网络唤醒的网卡等。
⑥PS-ON线(绿色线)。复杂操作系统管理电源的开关,是一种主板信号,和+5V SB一起成为软电源,实现软件开机、网络唤醒等功能。
⑦PG(Power Good)信号(灰色线)。PG信号线连接到主板上,并且受主板的监控软件控制开机。系统启动前电压进行内部检查和测试就是通过这条线路完成的,如果没有PG信号是无法开机的。
5、散热风扇
电源的散热风扇不仅可以冷却电源内部元件,而且可以起到冷却整个系统的作用。
三、电源的性能指标和参数
①噪音和滤波
这项指标需要通过专业仪器才能直观量化判断,主要是220V交流电经过开关电源的滤波和稳压变换成各种低电压的直流电,噪音标志输出直流电的平滑程度,滤波品质的高低直接关系到输出直流电中交流分量的高低,也被称为波纹系数,这个系数越小越好。同时滤波电容的容量和品质也关系到电流有较大变动时电压的稳定程度。
②瞬间反应能力
当输入电压在瞬间发生较大的变化(在允许范围之内),输出的稳定电压值恢复正常所用的时间,也是电源对异常情况的反应能力。
③电压保持时间
在PC系统中后备式的UPS占有相当大的比例,当电网突然停电,后备式的UPS会切换供电,不过这一般需要2-10ms切换时间(依UPS的具体性能而定),所以在此期间需要电源自身能够靠储能元件中存储的电量维持短暂的供电,一般优质的电源的保持时间可以达12-18ms,确保UPS切换期间的正常供电。
④电磁干扰
由于开关电源的工作原理所决定内部具有较强的电磁震荡具有类似无线电波的对外辐射特性,如果不加以屏蔽可能会对其他设备造成影响,如果将移动电话或无线通讯设备置于电脑附近,如果发生通讯质量的下降就说明受到电磁干扰。所以国内对这种有害的辐射量也有严格的限定,电源一般通过外面的铁盒和机箱加以屏蔽,但泄漏在所难免,只是量的问题。由于这种干扰看不见摸不着,而抗电磁干扰要花费较大的成本,所以劣质电源都忽略此项指标。在国际上有FCC A和FCC B的标准,在国内也有国标A(工业级)和国标B级(家用电器级)标准,优质的电源都可以通过B级标准。
⑤开机延时
这是一种新的概念,电源在接通之初到提供稳定的输出必然需要一定的时间的稳定周期,在这个周期中电压的稳定度很难保证,所以电源设计者让电源延时100ms-500ms,等电源稳定后再向电脑提供高质量的电源。
⑥过压保护
ATX电源较传统AT电源多了3.3V电压组,有的主板没有稳压组件直接用3.3V为主板部分设备供电,即便是具有稳压装置的线路,对输入电压也有上限,一旦电压升高对被供电设备可能会造成严重不可逆的物理损伤。所以电源的过压保护十分重要,防患于未然。
⑦电源效率
电源效率和电源设计线路有密切的关系,高效率的电源可以提高电能的使用效率,在一定程度上可以降低电源的自身功耗和发热量。
四、伪劣电源比较
1.外观上判断
①观察电源外壳的铭牌。
一般电源的铭牌上都有各种认证标志,品质好的电源应该具备FCC、美国UR和中国长城等认证标志,这些认证是认证机构根据行业内的技术规范对电源制定的专业标准,包括生产流程、电磁干扰、安全保护等。通常符合一定指标的产品在认证后才能在包装和产品表面使用认证标记,具有相应的权威性。2003年今年5月1日起全面实施的CCC认证将电源认证的标准提到了一个新的高度。3C认证是中国国家强制性产品认证的简称,它将CCEE(长城认证)、CCIB(中国进口电子产品安全认证)、EMC(电磁兼容认证)三证合一,从而取代了原来的CCEE认证。在5月1日后上市的电源产品,都必须通过3C认证。因此,我们选购电源的时候观察电源外壳的铭牌,好的电源都具备这些认证,而一些杂牌电源则只有最基本的电工认证其他认证都没有。
另外电源的铭牌上都标有电压输出种类、风扇性能参数等各种数据,质量好的电源都如实标注出来,一目了然,而质量差的电源没有这些数据标志。我们可以从铭牌上判断电源的大致功率,+5V端的电流达到20A时,电源功率在200W左右;25A则为250W、30A对应300A。如果铭牌的标称不规范则无法判断了。下面是一些牌子的铭牌上的+5V的电源功率参数。
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