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新手必看简明易懂 图解电源工作原理

2012-03-07 06:49来源:来去留网发布者:laiquliu 查看:


第1页:电源的定义和分类

    Dilingling,同学们今天我们来学习一堂关于电源工作原理的课。因为是针对新手的知识普及课,所以在下会用朴实的语言尽量的把这堂课讲得通俗、简单、易懂一些。如果有专业大师级别的看客路过的话,还望多多交流。

    我们先来讲讲什么是电源?顾名思义,就是提供电能的装置。而我们所说的直流电源,主要是指线性电源和开关电源两种类型的电源。 


图解电源工作原理


电源的分类

    接下来我们来对比一下这两种类型的电源有什么不同之处?如下图所示。

   电源类型

比较项

线性电源

开关电源

应用范围

低功耗设备,例如无绳电话、Xbox、Wii等设备。

高功耗设备,例如电脑电源、个人PC电源。

与AC市电的关系

内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比。

AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60 KHz)变压器以及电容等元器件的大小不像线性电源那么大。

发热量

功率至上,长时间满负荷工作,产生高热量。

根据相连的耗电设备来调整功率,让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量,降低发热量。

    通过上面的表格我们能够得出,高频开关电源是更适用于我们的计算机的供电装置。而我们市场上最常见的电源还采用了闭合回路系统,负责控制开关管的电路,从电源的输出获得反馈信号,然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器(这个方法称作PWM,Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)。从而提高了电能的有效利用率,同时又降低了电器元件的损耗。

    这种采用闭合回路系统的高频开关电源在目前的市场之中,还可以根据结构分为主动式PFC设计的电源和被动式PFC设计的电源两种。

   结构类型

比较项

主动式PFC设计电源

被动式PFC设计电源

电压倍压电路

110/220V转换器

生产成本

    因为主动式PFC设计的电源比被动式PFC设计的电源的生产成本高,所以我们可以简单的认为,主动式PFC设计的电源是相对比较高端的电源,而被动式PFC设计的电源是比较低端的电源。


第2页:市电变计算机直流电

    下面我们就来讲一讲这种高频开关电源在我们的生活之中是如何应用的。众所周知,我们日常生活中的用电是220V的交流电,而我们的计算机需要的是直流电。那么,这个开关电源是如何实现这样的电能转变的呢?咱们还是通过几张图来解释一下这个转变过程。


简明易懂新手必看 图解电源工作原理

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    通过上面的图解,我们知道计算机的直流电是通过电源做了四次转变而来。

    市电经过EMI→低压交流电经过整流桥→脉动电压经过电容→有纹波的直流电经过变压器和二次侧→得到低压直流电。

    而这四次转变分别是

    1.市电通过EMI变成低压交流电;

    2.低压交流电通过整流桥变成脉动电压;

    3.脉动电压通过电容变成有纹波的直流电;

    4.纹波直流电通过变压器和滤波电路变成纯净的低压直流电。

    这样我们就知道了市电转变成计算机低压直流电的一个简单过程。接下来我们再来详细解读一下这个过程。


第3页:四部分的结构和作用

    通过前面的图解,我们知道了市电是通过四个部分,五次转变而最终得到计算机的低压直流电的。下面我们就来讲解一下这是由电源的哪四个部分来完成这个转变的。先来上一张电流流程图。


简明易懂新手必看 图解电源工作原理


电流流向示意图

    接下来我们就来详细的讲一下上面的四部分在市电转变成计算机直流电的过程之中起到的作用。

    1.220V市电流入EMI(瞬变滤波电路),先进入一级EMI(由电容和铁素体电感组成)后进入二级EMI(由MOV压敏电阻和铁素体线圈以及保险管组成),通过“X”电容(金属化聚酯电容)来滤除电流中的高频和脉冲干扰,流出无尖峰、低电压的交流电;

    2.低压交流电流入整流电路,进入整流桥(可由4颗二级管组成,亦可由单个元器件组成)矫正和整流,流出单向脉动性直流电压即脉动电压;

    3.脉动电压流入主电容部分,流过聚酯电容和陶瓷电容来滤除高频及脉冲干扰,流过主电容滤波防止干扰,流出有电压波动的DC即纹波直流电;

    4.有纹波的直流电流入变压器和二次侧,首先是进入变压器稳压,然后进入二次侧部分,由二次侧的稳压器IC芯片、稳压二极管和大功率肖特基整流桥来进行稳压及整流,由聚酯电容在此进行滤波,最终得到纯净的低压直流电,就是计算机直流电了。

(责任编辑:laiquliu)

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来去留我李俊

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