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?1 T* D6 f7 K2 i9 J4 r `% ~
* F- }: R9 s1 i( o, A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。& j- q: c5 L3 j: U) d& R+ r/ e$ ?
1 ]7 F l; |# O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?* b+ s C% Q* j/ T/ U- R9 L
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。% }# I: l4 ^- W
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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?8 M/ O4 H/ I. W' Q; D) b
( t( a6 W% A* k% p3 k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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* w" S+ F# V* ~/ j/ i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。- Y9 i# Q( L+ f+ W: _: _, c
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此话当真??
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: }' d& W+ h$ b莫急莫急,继续看下去嘛,尤其注意看图。; |5 T5 U+ I1 q+ |+ t8 x
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我们范围内的电源拓扑基本分为两种:一、半桥;二、正激。7 }+ ^2 Y$ s2 r
" q+ n- { t' y3 s( b1 d G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9 M/ k) w4 I/ S/ O, O; _$ R4 M
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PFC?有人问这个问题了,PFC是一个独立的电路,我们先放一边。7 |7 d, `& E* ^0 l# d- C
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" S2 s, l) K, J2 _4 N9 e半桥VS正激,孰为优谁为劣??
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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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( v) y+ [7 t3 V: j8 O4 ]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。
- U+ C% \8 U' a5 [- X 正激有1200W的产品。1 z: `# d, R( y" m/ l
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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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%?
1 j. f5 J% z/ ?# o/ E9 p: l( U 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。" N: ]$ ~$ Z7 ?7 c- U
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。' F- r! z x! K3 F' D3 B& b2 ^
9 X# K' w6 A8 y+ [* ?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
$ U9 d5 m! o, g* h) ~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。
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好了,到这里答案很明显了,正激比半桥好。3 E4 Q* D( U _4 m( g! X
/ A8 _7 W9 K/ `" l( Y9 }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……
5 ~9 U6 B- h6 W5 ]不要拿劣质或者未调试好的产品来说事嘛。( m/ R2 k# ~0 {
6 q! i( r4 b" }, @那如何分辨?2 S$ i6 J+ i L, s3 `( J
0 `! D0 X( V; f+ ]# X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。
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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。
i! K4 u( A% i4 R8 r1 \* y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。
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, ~9 c1 Q" t* w5 J# i3 v7 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。
* F' S5 Q+ v( `; `- p8 R3 L HEMI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。) S4 w1 \* U) {4 A
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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。
1 z& Q1 C3 l! j4 P+ e+ C(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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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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' U9 N- [. y/ BPFC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。 Y& L8 x" q/ Q! v3 Z& I3 ]4 V
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- ]. U8 J# [ @" @5 g! \ s3 N1 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。, N( h' O4 q2 T
' l) k: U2 D5 j, V4 e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。/ V' K* I7 t. k
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最后贴些图片并附加说明,多看就熟悉了。8 r- a& }6 T5 h4 J5 L
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6 z3 ~/ B( O, J& X以上为半桥,下面为正激
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关于整流后的大电容:6 i s& j; ~3 w) m/ }
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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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) w/ ?- a, a9 \% H7 B
! }* D# E! p* s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* O5 c ^( T& t1 K/ P& [6 Z# w3 m
! c/ N+ q f& ~( U* W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。& W9 Q; _- V* N% n( {
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(0 `# R* _; r% F
/ Q3 q7 q. @4 W# e0 N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" t: D6 `, b9 @+ Q: A
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是16MS。
& ~2 v. r- A7 U$ T: k 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1 f' B) v" }4 K9 G9 \/ W4 X4 a
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大电容。
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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
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6 U! L0 E* m. K: d% r4 E$ l员如何取,所以主动的电容容量可以小很多。
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Y3 O! h0 g5 F; Z! p! i 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。9 A7 d# {& g: N+ U: F
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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。- l* _5 l+ I' _7 s
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& x! i+ G G4 f; A) ?( ~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4 e1 q) V* Y' u% J: `) x" Z/ a
- \: X6 K- X! N+ }5 ~出杂讯低,主动比被动更低。* v) f$ w3 ^7 N; q4 L5 T$ P
PF=COS(A)*1/√(1+THD*THD)6 w- k$ Y& I, }6 t* M/ C7 M
A,电压电流相位差。- Y2 }7 t4 B" l6 V! G1 v/ @, Y
THD电流总谐波失真。
, d. g2 O2 L# d 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。1 S# q2 q# G9 w7 Q' C0 C# Z
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6 x! U' `" S8 v) n; ~5 w! t' m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EE# j/ n8 l+ ], |, W
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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,
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: G/ p: Q8 Q0 J9 M9 C. F% f- S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。
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12V、5V、3.3V
4 v4 I& t C% ?6 Z5 q9 U; v 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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. }0 z+ X1 o$ P- B- h3 ~ C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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f' e8 R+ D7 U, X8 j& A" a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。- o8 p7 b: I; t! V$ @6 i7 b
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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。' K( _- i3 n* L: i; c% j8 P
/ t* T7 f' H8 Z6 y9 X2 `& r$ x# N 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$ _/ v7 p" {8 X6 f8 F" j' T+ W( Y5 f3 ?( D
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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
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单独从5V绕组上再用磁放大稳压。
) @. Y/ s3 ?6 o$ m+ x6 |. `, E 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; g. Q$ ]% R* U
0 z( _) {2 x5 ]/ u7 z% I6 b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! X: k% o. U- V/ c {, l0 a9 P7 H, p
0 o5 S8 J+ N6 g4 n, @* A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。- a& D2 i5 `3 @8 |1 Y8 o
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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。
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