文档介绍：电脑电源结构
每个单元及其工作原理
制作:刘开辉
交流电输入插座
右图为交流电从外部输入电源供应器的第一道关卡,
为了阻隔来自电力在线干扰,以及避免电源供应器运作所
产生的交换噪声经电力线往外散布干扰用电装置,都会于
交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波
器),其功能就是一个低通滤波器,将交流电中所含高频
的噪声旁路或是导向接地线,只让60Hz左右的波型通过。
右边照片中,中央为一体式EMI滤波器电源插座,滤
波电路整个包于铁壳中,能更有效避免噪声外泄;右方的
则是以小片电路板制作EMI滤波电路,通常使用于无足够
深度安装一体式EMI滤波器的电源供应器,少了铁皮外壳
多少会有噪声泄漏情形;而左边的插座上只加上Cx与Cy
电容(稍后会介绍),使用这类设计的电源,其EMI滤波电
路通常需要做在主电路板上,若是主电路板上的EMI电路
区空空如也,就代表该区组件被省略掉了。
目前使用12公分风扇的电源供应器内部空间都不太
能塞下一体式EMI滤波器,所以大多采用照片左右两边的
做法。
X电容(Cx又称为跨接线路滤波电容)
这是EMI滤波电路组成中,用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容,用途是消除来自电力线的低通常态噪声。 外观如照片所示为方型,上方会打上X或X2字样。
Y电容(Cy,又称为线路旁通电容器)
Y电容为跨接于浮接地(FG)
和火线(L)/中性线(N)之间,用来消
除高通常态及共态噪声。而计算机
用电源供应器中的FG点与金属外
壳、地线(E)及输出端0V/GND共
接,所以未连接接地线时,会经由
两颗串联的Cy电容分压出输入电源
一半的电位差(Vin/2),人体碰触到
后就有可能产生感电现象。 Y电容的外观如照片,呈圆饼状。
共态扼流圈(交连电感)
共模态扼流圈在滤波电路中为串联
在火线(L)与中性线(N)上,用来消除电
力在线低通共态以及射频噪声。有些电
源的输入端线路,会有缠绕在磁芯上的
设计,也可以当作是简单的共态扼流
圈。其外观有环形与类似变压器的方
形,部分可以见到外露的线圈。PS:所
谓共态噪声,代表是L/N线对于地线E间
的噪声,而常态噪声,则是L与N线之间
的噪声,EMI滤波器功能主要是消除及
阻挡这两类噪声。
在EMI滤波电路之后的是瞬时保护电
路及整流电路,常见的组件如下。
保险丝
保险丝就是当其流过其上的电流值超出额定限度时,会以熔断的方式来保护连接于后端电路,一般使用于电源供应器中的保险丝为快熔型,比较好的会使用防爆式保险丝,其与一般保险丝最大的差别是外管为米色陶瓷管,内填充防火材质避免熔断时产生火花。 其安装于电路板上的方式有如图片上方的固定式(两端直接套上导线座并焊于电路板上)以及图片中央的可拆卸式(使用金属夹片固定)。 下方的方形组件是温度保险丝,这类保险丝固定于大功率水泥电阻或是功率组件的散热片上,主要是用于超温保护,避免组件过热而损坏或发生火灾,这类保险丝也有与电流保险丝结合的版本,对电流及温度进行双重保护。
桥式整流器
内部由四颗二极管交互连接所构成的桥式整流器,其功用是将输入交流进行全波整流后,供后端交换电路使用。 其外观与大小会随着组件额定电压及电流的不同而有所差异,部分电源供应器会将其固定于散热片上,协助其散热,以利稳定的长时间运作。 经过整流后,便进入功率级一次侧的交换电路,这里的组件决定了电源供应器的各路最大输出能力,是电源供应器相当重要的一部份。
开关晶体管
在交换电路中作为无接点快速电子开关,依控制信号导通及截止,决定电流是否流过,于主动功率因子修正电路以及功率级一次侧电路扮演重要角色。 随着开关组件的电路组成方式,可构成双晶顺向式、半桥式、全桥式、推挽式等等不同的功率级拓墣,在讲求高效率的电源供应器内,也有使用开关晶体构成同步整流电路以及DC-DC降压电路的应用。 照片中上方为电源内常见的N MOSFET(N型金氧半导体场效晶体管),下方则是NPN BJT(NPN型双接面晶体管)。