ta_mind | 奋斗 2012-5-1 21:06 |
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classn_01: 11 classn_02 [LV.3]偶尔看看II
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电源好坏与否该如何判断?& l6 Z$ A! B+ m; Y
) l" E7 e" g( c2 t( R有人说,我家电源用了三年了,什么事没有!仅此一点就断为好电源似乎论据不足,小猫也得要两三只嘛。
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但是我们普通用户,没有专业知识,更没有仪器测试,那有什么搞头?$ c+ n7 Q6 X) A6 a
我们今天将讨论范围限定在PC电源,而且是我们买得到也买得起的绝大部分。* K8 O1 z' S/ f7 v- H
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从这张对比图开始吧:
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假设两机输出功率相等,并且从商家那里得到价钱也相同,那你要哪款?! ~* u: t- i8 o1 b$ h, y
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好,在此我们引出讨论的第一点——整体。电源整体怎样,比如U是K7 OR K8?电源自然也有个整体结构,专业术语叫:拓扑。
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拓扑之间本无高低贵贱,但在我们今天讨论的范围内却可分辨出电源性能。
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此话当真??
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( {7 |- T! o% w1 c- c莫急莫急,继续看下去嘛,尤其注意看图。4 k: ]' p. _6 D s8 M
, h* t( U( P) d( e! W& r我们范围内的电源拓扑基本分为两种:一、半桥;二、正激。& h X. k9 e( \* b: D/ j: d
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插一句,正激有单管(一个MOS)双管(二个MOS串联)之分,单管多在300W以下且少有主动PFC,两者区别小,网上众多的台达工包即为单管( X9 J% `6 R& }# r- L: d) w
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1 c3 a3 H6 C9 h+ s6 l) h4 M" d: }PFC?有人问这个问题了,PFC是一个独立的电路,我们先放一边。+ v- @1 J0 t1 w" {; Z4 d' e
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$ a1 l/ o5 x0 N& `2 E' N* H半桥VS正激,孰为优谁为劣??
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3 D4 j5 c% d1 \& B1 A! Q* Z& B既然比较,得先确定比较什么?电源参数众多,我们就选和我密切相关也是电源中最重要的说吧。
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输出功率:半桥至多500W的样子,当然如果加了PFC把电压升高也能到600W。" [, ^, m$ p9 | c' p
正激有1200W的产品。* l$ ^0 R" ?8 v, z) m6 a. f: U
似乎正激占上风?但是我们平常大多用的也就300不到,所以多了也没什么用,算平手。
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: U) Y- o5 T& b: B2 p转换效率:半桥多在70%多一点的样子,当然,如果你使用同步整流的话据说能上80%?# q Y/ D5 S) ^
正激基本上能靠近80%,好点的都能到80+甚至80++,没用同步整流啊。- x8 A5 A) F' `( R1 t
这个正激优势很明显,为什么?半桥均采用三极管做主开关管,正激用MOS管,三极管导通损耗,开关损耗均远大于MOS,且三极管做主开关管频率多为50K,MOS可以很轻松做100K。且在整个开关电源范围内,仍然使用三极管的只占一个零头,因为两者成本差距只有1美圆,却可以得到效率的巨大提升,实在不需要考虑了。
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再插一句,这里如果半桥其他元件都用很好的而正激用很烂的
' O, H6 n r$ W纹波加杂讯,动态:半桥只有单一一个电压反馈环,而正激除了有电压反馈外还有一个电流反馈,可以在每个开关周期逐周期控制电流大小,从而得到比半桥优秀得多的纹波加杂讯和动态。也就是说输出电压更稳定,电流更纯净。5 r: x3 Z8 L- l/ {/ ~/ }8 o' I
( M* G6 t2 M& P& {好了,到这里答案很明显了,正激比半桥好。
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可能有人会说,某某某电源是正激的,但是比不上半桥的某某,如何如何……
. j3 m4 v5 v% l7 H/ M9 M$ H不要拿劣质或者未调试好的产品来说事嘛。
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那如何分辨?
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重要一点,半桥的看上去有三个在同一直线上的变压器,一个大的(主变),两个差不多体积小的(一个为三极管驱动变压器,基本在中间,一个为辅助电源变压器),据此99.9%可以判断为半桥,另半桥独有的其他元件还有隔直电容(靠近主变压器),加速电容两个(紧靠驱动变压器),主滤波电容为两个200V串联(正激非主动PFC也有用两个200V串联,这样可以用一开关切换输入电压为110V/220V,但主动PFC均是400V/450V电容,一个或者两个并联),就算采用主动PFC也是这样,还有半桥只有一个光偶。- S# f W. O' a" d
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! F% A4 [7 x" `# R* d/ B正激,一大一小两变压器(大主变小辅助变压器),无加速电容、隔直电容等。' u& y2 ?0 h9 y3 x% H
双管正激也有一个MOS驱动变压器,但是体积很小,花生米大小,且和主变、辅助变压器位置不在同一直线上,如图。 f' ]% r% y" H/ X4 U9 b
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; {3 |5 N! ^* r8 H9 b1 O& h- T! c+ W说下部分吧,就是看元件,电容大家会了,说说磁性元件吧,这个对效率有很大影响。$ L! _2 F2 x! s) r8 y( ~
EMI部分,有装好的怎么看优劣?有方型的也有环型,环型的好些,其实区别也不大,基本上中小功率用方型大功率用环型。5 d% L# l6 o4 w* w; q
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此外主动PFC有储能电感,输出端也有储能电感,都是环型的怎么比?看颜色。
$ `- L6 l- p6 v# v7 }(蓝)黑、浅绿、黄一个比一个好,还有一种灰色的,那个就更好了。这个好坏就是比损耗大小,越小的当然就越好了。
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5 P J2 V8 p& l) x' |半桥要的就是低成本,所以输出储能电感基本都是最廉价的黄色磁环,正激稍微好点(就是功率大的)的都是浅绿色,高档的用黑色。
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PFC磁环因为储能大,所以需要优质磁环,基本是黑(蓝),当然也有用绿色的,那样需要加大体积或者两个串联。
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# `9 \% E8 I( m7 s还有就是输出线材,过安规产品线材也必须是安规认证,上面有小排字,其中有如18AWG,90℃。18AWG是线号,数字越小越粗,PC用的大功率是18号,小功率则多是20号。90℃是外皮塑料承受温度,因为电流流过线会发热。
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再讲下PFC。
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9 ~* d3 ~3 g1 h: ~$ y半桥、正激都可以采用被动或者主动PFC。被动不多说了,主动的话半桥多是加块小板而不多改动原来板子,正激因为有PFC和主电路控制集成芯片,电路也基本上是一体设计。而且正激高端,250W以上就基本采用双管加主动PFC了,尤其是近来的产品更是如此。4 C; {+ ?/ z7 @; @
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最后贴些图片并附加说明,多看就熟悉了。
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! |; U. K1 n6 T+ h5 c) D( [4 }- P+ Q' h以上为半桥,下面为正激
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关于整流后的大电容:, v; q8 Z+ M" M) |5 \1 H E
所有电解电容都有一个非常重要的参数,规格书中才能看到,Ripple Current纹波电流,就是电
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; Z) V% u' {% P! l1 Z) @- V$ M8 l容允许通过的最大电流值。因为电解有ESR等效串联电阻,而电阻通过电流是会发热的,电解有个温度7 h0 r; x9 j& m7 f
( _: }7 w1 b4 R4 h; S" U限制其实是指内部温升而不是外部温度。容量越大R.C也越大,同时相同品牌和型号且规格一样而体积
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8 Z: |+ Y& S) e/ O$ I- b不同体积大者R.C大,因为体积大散热好。这个是选择电容是从电容本身考虑的因素。
& ^5 z! w) u+ E4 W5 T- F/ F 另外还有一个因素就是电压保持时间HOLD-UP TIME,指在交流关闭后直流电压保持在正常范围(& c, T' }- s, _+ j" E
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多是5V在95%以上)的时间。这个时间就是电网交流电的周期,如在50Hz的我国是20MS,在60Hz的美国
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是16MS。) N; D! Q/ M6 `# R: Z' W
在一台电源确定后,就是变压器,占空比,大电容上最低电压确定后这个保持时间就取决与这个! j: V8 e3 e# t" s7 L) N: H6 A
' |: y; G1 `4 O- m大电容。) d( D. e1 L6 q% F9 \
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主动PFC有升压作用,大电容上电压为380~400,分段PFC在AC低压130V以下为300V,具体看设计人$ r. c7 e$ r) f
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员如何取,所以主动的电容容量可以小很多。/ F% f: n7 H3 c% L
8 L! v. v6 F% I9 U+ c 总的说大电容取多少主要取决与上面两点,我们要做测试最后决定。# \, p B) z* |- w
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半桥因为结构原因必须要两个大电容串联,其变压器一次侧一端需要接在两个电容中间。
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PFC和后面变换是独立的,当然有PFC的话尤其是主动后面变换部分的确要轻松很多。而且有PFC输; {/ F7 {/ C, [
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出杂讯低,主动比被动更低。. \/ ~6 P& H$ H- i
PF=COS(A)*1/√(1+THD*THD)& k' M- @% P7 Z! F
A,电压电流相位差。+ z6 c( G2 s6 H8 @8 ~" Q! J
THD电流总谐波失真。
% s/ h* z: d2 { 所以电流畸变大和PF值低是一致的,至于对后面影响我也不太清楚,我认为是没有的。
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康舒用铁氧体EE型磁芯做PFC储能电感和磁粉芯材质的磁环比较,主要是用铁氧体要磨气隙,就是把EE9 k0 Q1 [7 s( `1 U9 H
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磁芯中柱磨出数毫米空隙来储能,可以参看相关书籍。
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电源频率高也才100K,ESL可以忽略。ESR嘛只要是开关电源高频用的都是低ESR,但还有极低等,7 [( {9 g, {8 D% D, ]$ x k' r
5 V; n) w0 W1 \, P3 v. a可以找些电容规格书来看,ESR影响输出纹波大小,具体还是专业书讲得清楚,因为这个还和输出储能
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电感有关系。 x E8 X6 T% h ? L* F) y+ f
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1 H6 W1 [( n& V5 v) K12V、5V、3.3V/ G9 V3 p, o# E& u# X/ q! n( E A8 g
变压器里面,包括整流、滤波都只有一路12V,在最后面才分成多组,各组通过一个10毫欧左右
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" l5 E: d/ N: ~' J0 E电阻一头接在一起,即输出电容上,另一头就是各个12V,这个电阻就是电流取样电阻,电阻上的电压
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" p7 W' O# G& o s送IC检测,本版块我有答复过这个问题,可以去搜索多组12V看看。+ v6 X" ^: z$ Z9 v9 ~1 @( V
4 a3 H n9 z3 I( _3 e& C 用双变压器就是单个变压器传送能量有限制,才用两个,用一个变压器饱和,开关管烧毁。
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3.3V其实,这个要先说下我们PC电源变压器二次测的绕组匝数,5V为3匝,12V为7匝,3.3V本来: z% i, p- k( g6 Q0 l
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可以用2匝,早期也的确就是这么做的。后来这样输出失调不好控制,各组输出越来越大,所以3.3V才% c8 y1 E. _$ H0 c
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单独从5V绕组上再用磁放大稳压。
2 M4 h- P* [2 s/ g 5V、3.3V分别用磁放大稳压可以获得非常好的电压失调。其实这样做也有点无奈的味道,前面说# y8 ~% d2 w. {: d, K/ R
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了PC电源二次测的匝数,但是某些高档的却不是这个匝数,以至5V或者12V有一组的匝数不是整数,比' r3 V: u; ~5 m; R8 E8 n0 S
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如TT ToughPower 12V用4匝那5V用多少,4*5/12?所有5和3.3都用2匝再用磁放大。+ F- o% z8 \6 o: V4 A$ Q
) x4 O8 k; y+ W; u/ j$ p 磁放大电感其实也是一个开关,只是这个开关只有在高频电流通过才能起开关的作用,这样和PWM调制一样可以控制输出电压。# }% j* O7 r( s$ D! M* |& _/ K
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