《电源培训资料》PPT课件.ppt
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1、,东莞市金河田实业有限公司,电源培训资料 刘正波 Email:,课 程 大 纲,电源的重要性 电源的内部构造 电源的外观 电源的主要参数说明 电源的相关认证,电源的发展及每组输出的应用劣质电源是如何偷工减料电源在使用中存在的误区金河田部分电源的简介,一.电源的重要性,使用劣质电源有可能出现的问题:1.死机重启运行一些大型的软件和游戏,会出现频繁的死机和重启,而运行其它小型的软件,则不会存在此类故障。那么就有可能是您的电源的功率不够。,一.电源的重要性,2.硬盘损坏电源输出电压不稳会导致硬盘出现假坏道,虽然可用软件进行修复,但长期以往会对硬盘造成物理损坏。3.显示不良显示器有水波纹出现,则有可能
2、是电源的EMI部分存在问题。,一.电源的重要性,4.声卡噪声大声卡的噪声较大,而您购买的又是较好的声卡,有可能是电源的滤波电路偷工减料造成。5.光驱读盘不好 光驱读盘性能不好,经常读盘死机,而您的光驱又是好好的,就有可能为电源问题。,一.电源的重要性,6.启动不良挂多个硬盘后,系统不启动,或要多次按启动键才能启动。7.抗干扰性差 在多个电脑一起工作时,当其中一台电脑启动或关闭,会对其它电脑产生干扰,发生重启或不稳定的现象8.超频不稳超频后电脑工作不稳定,有可能是电源的问题。,电源的内部框图,PFC电路,整流滤波,主开关变换隔离电路,输出整流滤波,AC输入,DC输出,反馈、保护电路,PWM控制电
3、路,EMI滤波,二.电源的构造,二.电源的构造,原理简述:电源的外接AC电压经过EMI滤波电路滤除各种干扰信号后,经过整流滤波将AC电压变为平滑的直流电,通过开关晶体的导通与截止,结合变压器之隔离及电压变换作用,通过低压端的整流滤波电路,再输出平滑的直流电。稳压过程是通过反馈电路从输出端取样再将信号送到PWM(Pulse-Width Modulation)电路调节开关晶体的导通与截止时间,从而使输出电压稳定。,二.电源的构造,各种保护功能是通过对输出端的电流、电压的监控然后将信号反馈到PWM控制电路从而实现各种保护功能。电源可以看成是由几个部分组合在一起成为一个完整的电源.,1.EMI滤波,电
4、源的EMI滤波部分主要是为了滤除外界的突发脉冲和高频干扰,同时将电源本身产生的电磁辐射削减到最低,使电源在工作时不会对人或其它用电设备产生不良影响.,2.桥式整流部分和高压滤波部分,输入AC 220V电压经EMI整流滤波以后,由一个桥式整流器和高压滤波部分将其转化为平滑的直流电。,3.PFC电路,PFC(power factor correction)电路即功率因数校正电路,其主要作用是减少电网的污染,增加电源的利用率.,PFC(power factor correction)电路即功率因数校正电路,由于电脑用开关电源都为电容性输入电路,并且电路中使用了较多的二极管,由于电容对输入电流与电压相
5、位的影响和二极管的非线性作用,使输入的AC电压和电流产生一个较大的相位差(电流相位超前电压相位),同时使输入的AC电流发生严重的畸变,产生较多的高次谐波(Harmonic Currents),导致无功功率的损失,并且对电网产生污染,而PFC电路就是为了提高能源的利用率。,3.PFC电路,PFC电路分为主动式和被动式两种。主动式PFC补偿效果好(一般PF值可达到0.95以上),但成本高,可靠性相对较低,被动式补偿效果一般(能满足3C之要求),但可靠性高,成本低,更符合我国之国情。被动式PFC即在AC输入端串接一个工频电感利用其电感特性(大部分固定位置在电源的上盖),电压相位超前电流相位时,对输入
6、端的电流相位进行补偿,同时抑制高次谐波,从而提升PF值。,3.PFC电路,4.开关三极管,开关三级管是根据其工作状态命名的,在PWM主控电路的控制下,使三极管或者MOS管工作在开或关的状态,再结合变压器的作用达到电压变换的作用,其用料的好坏与电源的质量是成正比的。,5.开关变压器,在电源中,变压器主要起的是电源高压端和低压端的隔离,电压的变换(即将高压转化为低压),6.PWM控制电路,PWM(Pulse-Width Modulation)是指开关电源的核心控制部分,一般由1-2个主控芯片和外围电路构成(KA7500B+339)(6105)。通过对低压端的各种信号进行采样,从而实现稳压功能,并实
7、现各种保护功能。,三.电源的外观,1.DC输出线,ATX12V 4Pin接口,P4电源必须具备的接口,小 4Pin接口,主要接软驱,读卡器等外设,大 4Pin接口,主要是接硬盘、光驱等外设,常用的部分电源接口,三.电源的外观,20Pin电源主输出接口,ATX12V 2.0版以前使用,24Pin电源主输出接口,ATX12V 2.0版以后使用,常用的部分电源接口,S-ATA电源接口,从ATX12V 1.3版开始新增加的接口标准(串行硬盘电源接口),常用的部分电源接口,PCI-E显卡辅助接口,常用的部分电源接口,2.散热片(Heat sink),一个设计正常的电源,其寿命的最大影响就是电源内部温度的
8、高低。散热片是根据有些金属(如铜、铝等)传热较快的原理,由电源中发热量较大的元器件(电源的开关晶体和输出整流管)将热量传至散热片上,再由风扇散热。我们常用电源采用的散热片材质一般为铝的。现实中只要成本和空间可接受,散热片的体积越大越好。,2.散热片(Heat sink),3.机壳(CASE),普通镀锌,镀黑镍,镀金,ATX电源外壳多数材质为镀锌钢板(SECC),也有少数用铝做外壳。有一些高档的产品,将外壳进行镀金或镀镍处理的,像我司的海象电源和劲霸电源。,3.机壳(CASE),4.风扇(FAN),ATX电源使用的风扇根据尺寸分有8025(既风扇直径*厚度,80mm*25mm),12025(12
9、0mm*25mm),14025(140*25mm),8015(80mm*15mm,多数用予,Micro机型)。按转速分有:低转速(1500转/分左右),中转速(2500转/分左右),高转速(3000转/分以上)。一般扇叶直径越大其转速越低,因为其扇叶越大其排风量就越大在相同的情况下的转速就可以降低。转速低了其噪声也就小了.这也是大风扇电源被称为静音电源的主要原因.我司金河田315、325所用风扇都为8025中转速,劲霸ATX-S400和ATX-S300都为12025低转速。,4.风扇(FAN),5.公座,母座,切换,I/O开关,公座:是指电源输入接口的俗称,是电源乃至整个电脑系统的接口。母座:
10、是指电源输出接口的俗称,此接口是用来给显示器供电。,切换:国外有许多国家和地区的市电电压为100-120V(比如美国,日本等),而有的国家(比如我国,俄罗斯等)则采用的为200V-250V的电压,为了使电源在这些国家都能使用,于是采用了一个切换,通过调节电源内部电路来调节输入电压。I/O开关:是在电源的外部加了开关,此开关可以用来调节电源(或整个系统电源的开关),5.公座,母座,切换,I/O开关,5.公座,母座,切换,I/O开关,四.电源的主要参数说明,1.输入电压 电源输入电压的调整率是一个相当重要的参数,大家知道我们所用的市电电压标准的应该为AC 220V,但是事实上我国的电网是非常不稳定
11、的,尤其是在一些用电比较密集的环境下,比如说网吧,或者说一些办公室.在一根电源线接几台甚至是几十台用电器.其电压会变得非常的低,有的甚至低到180190V,这样如果电源输入电压的调整率不够好的,就会很容易出现重启和黑屏的现象.这也是我们的生活中经常遇到的一些情况.在这方面用料好的电源一般其输入电压允许的范围为180V264V,频率为4763HZ。,电源输出的电压一般有六组,它们分别是+12V,+5V,-5V(在INTEL颁布的ATX 12V 1.3版中已取消)-12V,+3.3V和+5VSB,它们分别用不同的颜色表示,见上图.在实际的使用中,它们存在一些偏差,一般来讲正电压的调整率为其本身的+
12、/-5%.负电压为+/-10%(如下表).电源输出电压是受外部的负载所影响的,即当外部负载升高,那组电压即会相应的降低.于是这就存在一个电压调整率的问题.,2.输出电压,交流电经过电源后变为平滑的直流电,但是从电源输出的直流并非为纯直流电,在输出的直流电的周围存在着一些周期性的或一些不规则的交流电,这些交流电非常的小,要用毫伏(mV)来做它的单位.我们称之为纹波杂讯.如果纹波杂讯太高则会对电脑的使用产生干扰,严重的有可能烧坏您的硬件.所以纹波和杂讯要越小越好.,3.纹波(RIPPLE)和杂讯NOISE),电源的电流决定着电源的功率,因为电源输出的电压是一定的,就六组.根据欧姆定率,电压一定,则
13、讲电源的电流越大其功率就越大.电源的功率的计算方法是目前在一些媒体上炒作的热点.,4.功率(电流),4.功率(电流),由上表可见,电源每组电压单组输出的电流是很大的,但是它的前提是其总功率不超过300W的情况下,如果把各组输出用电压乘以电流的功率相加达到总功率455.1W,其额定功率为300W,也就是说,即使按80%的总功率计算,也达到了364.8W,超过额定功率达20%之多!自然好多的用户及媒体的功率计算方法是有误的.为什么会出现上面的问题呢?目前电脑由于其各种配置不一样,所其每组电压所消耗的功率也不一样,(详见下面每组输出电压在电脑中的运用).为了兼容各种用法,所以将电源每组输出都有一个最
14、大值,但是其前提是消耗的总功率不可以超过300W.,4.功率(电流),电源在正式开始工作时,电源首先会检测电源的各组输出电压是否在允许的范围内,如果正常,则电源会给电脑CPU一个PG(如下图T2)信号,CPU接到此信号后,电脑正式开始工作.按照颁布的ATX规范中,其等待时间100-500ms,即从开机后如果在100-500ms中电源未给CPU一个PG信号,则无法开机。,5.PG(power good)信号,5.PG(power good)信号,当电源停止工作时,电源会给CPU一个PF(如上图T3)信号,通知CPU电源马上会关闭,这个PF信号持续时间为PG信号的下降到其95%所需的时间.一般大于
15、1ms.如果PF时间不够有可能导致硬盘数据的丢失.,6.PF(power fail)信号,当电源停止工作以后,电源的几组主输出电压会保持一会儿,这个时间就为保持时间,电源+5V下降到其95%所用的时间(如上图T4),要求这个时间大于16ms.其作用是:一方面使CPU在得到PF信号后有足够时间保存系统设置,使系统下次能正常开机,另一方面使UPS有足够的时间启动,并开始工作。,7.保持时间(hold on time),以上均为电源的一些时间序列,为了使这些时间序列能够和其它的硬件(主板,CPU,显卡等)统一,在INTEL颁布的ATX的规范中,对它们都有严格的规范.在实际的应用中,几乎都有遵守这个规
16、范在进行,如果有其中一样未遵守这些规范,即有可能会出现我们所讲的兼容性问题。如主板不开机,或经常因为这些而引起的重启和黑屏。,当电源发生故障时其输出电压过高时,电源随即进入保护状态不再工作.电源的输出电压过高时极有可能对电脑的零配件造成损坏.其过压保护值,具体见下表.(2)过流保护(OCP).当电源在工作时,由于其它外部原因,其电流增大.则电源进入保护状态停止工作.可以起到保护电源本身和电脑系统的作用.,8.电源的保护动作:,(1)过压保护(OVP):,(3)欠压保护(LVP):主控IC侦测到输出电压较低时,电源进入保护状态。因为当电压较低时也可能对电脑产生损坏。,(4)短路保护(SCP)电源
17、在工作时,由于其它外部原因使电源输出端短路,则电源保护,从而停止工作.(5)过功率保护(OPP)当外部所需求的功率过大,而造成电源输出功率无法满足时,电源即进入保护状态.停止工作.电源过功率的保护点一般为其额定功率的120%160%.,8.电源的保护动作:,(6)过温度保护(OTP)当电源内部温度过高,如再继续下去,有可能对电源或其它配件因温度过高而发生损坏时,电源进入保护状态停止工作.,五.电源的认证,1.CCC认证 CCC认证是中国强制认证(China Compulsory Certification)的简写.自2003年7月31日正式强制执行,只有同时获取安全及电磁兼容认证的产品,才会被
18、授予CCC(S&E)标志.才可以继续在市场上销售.其检测的依据为:1)GB4943信息技术设备(包括电气事务设备)的安全.2)GB9254信息技术设备无线电骚扰限值和测量方法.3)GB17625.1 低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备的每相输入电流16A).,其检测的项目为:1)安全检测项目 产品的安全检验项目为该产品安全标准GB4943规定的 全部适用项目。2)电磁兼容检测项目 产品的电磁兼容检测项目为GB9254和GB17625.1中规 定的以下三项:-电源端子干扰电压;-辐射干扰场强;-谐波电流。,CCC认证的电源都有PFC电路.,1.CCC认证,2.UL认证,UL(保险商试验所
19、)是美国民间安全测试机构,它主要对各种设备、系统和材料进行安全性试验和检查。UL出版了几百种标准,其中大多数被ANSI(美国国家标准协会)所采纳。总体来说,UL标准可以分为:对产品结构的要求、对产品使用的原材料的要求、对产品使用的元器件的要求、对测试仪器和测试方法的要求、对产品标志和说明书的要求等。现在UL认证已成为全球最严格的认证之一。,3.CE认证,“CE”标志是一种主要关于电磁兼容的认证标志,被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售,无须符合每个成员国的要求,从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。,4.TUV认证,德国莱茵技术监督公司
20、(TUV)是德国最大的产品安全及质量认证机构,在欧洲久享盛誉。设有该机构分公司的国家和地区可以方便地申请GS标志及其他国家的安全认证。所谓GS标志,就是德国劳工部授权TUV、VDE(德国电器协会)等机构颁发的安全认证标志。GS的参考标准是UDE和DIN(德国标准协会)标准。如果产品具有GS标志,代表该产品符合最新的欧洲和德国标准。,5.FCC认证,(美国联邦通讯委员会)一个重要的测量电磁干扰的标准。电源在工作时内部会产生较强的电磁干扰。若不加以屏蔽就可能对显示器、主板和其他配件设备造成影响,甚至给人体带来危害。因此国际上对电磁干扰有严格的规定,通过标准有FCC-A工业标准和FCC-B民用标准两
21、种.,6.CB认证,CB认证是IECEE(国际电工委员会电工产品安全认证组织)制定的一种认证体系,它主要针对电线电缆、电器开关、家用电器等14类产品。拥有CB标识意味着制造商的电子产品已经通过了NCB(国际认证机构)的检测,按试验结构相互承认的原则,在IECEE/CB体系的成员国内,取得CB测试书后可以申请其他会员国的合格证书,并使用该国相应的认证合格标志。,7.CSA认证,CSA是加拿大标准协会的简称,成立于1919年,是加拿大首家专门制定工业标准的非盈利性机构,也是世界上最著名的认证机构之一。在北美市场上销售的电子、电器等产品都要取得CSA安全方面的认证。该标准主要对产品、工艺、材料的测试
22、手段、服务的安全性和材料等方面作了规定,不管哪国的安全认证,都对爬电距离、抗电强度、漏电流、温度等方面做出了严格规定.,爬电距离指沿绝缘表面测得的两个导电器件之间或导电器件与设备界面之间的最短距离。UL和CSA安全标准强调了爬电距离的安全要求,这是为了防止器件间或器件和地之间打火从而威胁到人身安全。抗电强度的要求是在交流输入线之间或交流输入与机壳之间由零电压加到交流1500V或直流2200V时,不击穿或拉电弧即为合格。关于漏电流的要求,UL和CSA均要求暴露的、不带电的金属部分均应与大地相接。漏电流的测量是通过在这些部分与大地之间接一个1.5k的电阻,测其漏电流。开关电源的漏电流,在260V交
23、流输入下,不应超过3.5mA。,不符合安全标准的电源在刚开始用时对使用者并没有什么直接的不良影响,但用久了以后,由于潮湿的空气和灰尘的影响可能导致高压区短路,不但造成电源本身损坏,还会严重影响其他电脑配件。电源所获得的认证越多,则证明此电源的品质越有保证.,六.电脑电源的发展及每组输出电压在电脑中的运用,1.电脑电源发展和电脑的其它配件一样,一直是跟随硬件巨人INTEL的脚步在发展,早期的电脑电源称为AT电源,输出电压只有5V和12V,并且它的开关机是通过直接控制AC电压的通断实现的,随着网络的普及和硬件的发展,Intel发布了电脑电源的ATX标准,增加了+3.3V和+5VSB(SB为stan
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