第二讲PC电源的技术指标

第二讲：PC电源的技术指标一、电气性能电气性能方面业界一般采用Intel的《ATXPowerSupplyDesignGuide》和《SFXPowerSupplyDesignGuide》，这里还可参考公司标准“微机用开关稳压电源”，其它的见以下的“电源应符合的标准与规范”，这里只介绍一些常用的基本技术指标。1、交流输入：1．1相数：PC电源现在采用的是单相3线制，即火线、零线和大地线。1．2额定输入电压和电压变动范围：日本配电电压有AC100V和200V，美国是AC110V，欧洲是否AC200V~240V,不同的地区和国家有差异，变动范围一般是±10％，但考虑配线和各国不同的电源情况，其变动范围多为－15％~＋10％。开关电源几乎都以电容输入平滑方式作输入方式，所以会出现由高谐波失真引起的电压波动的问题，不过一般可用正弦波保证上述范围，输入电压失真大时要标明。日本出口设备的输入电压多采用AC85V~132V（向AC100V~120V地区出口）和AC170V~264V（向AC200V~240V地区出口）两种，以适用于世界各国，中国国内输入电压为AC180V~264V，出口电源的输入电压均采用AC85V~135V（向AC100V~120V地区和国家出口）和AC180V~264V（向AC200V~240V地区和国家出口）两种，当然，也有特殊地区和国家的输入电压范围，要作相应的输入电压设计线路了。为了方便生产和安装，对于使用不同输入电压的地区和国家，电源统一在输入线路部分安装了切换开关，作以上两种输入电压的切换，这就要求，必须明白出货地点的输入电压规格，以免出错，同时，对于安装了此切换开关的电源，一般要求在输入线路中安装输入电压异常保护器件―――吸收器件（如压敏电阻、负温电阻等），以保护后面线路的正常，从而保护电源所接机器设备的安全。1．3频率：一般输入电压频率为47Hz~63Hz,PC电源对频率变动范围等特性影响不大，但要注意因增加输入滤波器的电容电流和输入整流二极管的损耗会使效率下降以及EMI指标等问题。1．4输入电流：电源输入电流的最大值发生于输入电压的下限和输出电压电流的上限，因此，要在输入插座前标明该条件下的输入电流有效最大值，为了避免发生这种不良情况，PC电源特在输入电压线路后加保险丝／管，作输入电流的保护功能，当然，保险丝／管熔断的最大电流值小于此电源输入电流的最大值。额定输入电流是输入电压和输出电压在额定条件时的电流。1．5输入浪涌电流限制：有的表现为脉冲电压，这是输入电压的波形以1分钟以上的间隔按规定的次数外加上一定的浪涌电压（如三个电网周期），共同产生的电流对电源和外接机器设备的影响，以避免发生绝缘破坏、闪烁、电弧等异常现象。1．6抗扰度：只要是用电装置，都会对周围产生不同程度的电磁和辐射干扰，电源工作时，所产生的静电放电、电压快速瞬变、射频／工频电磁场对用电机器设备的抗扰程度，也经常所说的电磁干扰，所包含的内容很多，如电磁传导，中国的电磁传导标准是CCEET长城认证A级和B级等等，不同的国家有具体的标准，以及测试和检验方法，后面会讲到此具体内容。1．7冲击电流：冲击电流系输入电压按规定时间间隔接通或断开时，输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬时电流（即0~P峰值），PC电源输入接通和输出电压上升时两种情况。它受输入开关等容量的限制，一般是20A到50A。其测试的目的与前面所讲的输入浪涌电流限制有些相同。1．8漏电流：漏电流是流经输入地线的电流，在电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄漏电流，漏电流规范是为防止触电危险而根据IEEC等各国安全标准和机器设备类别制定的，但也考虑到在机器设备中的使用，一般多规定为0.5mA~1mA.不执行各国安全标准时，需确定测定条件（因高频部分也有电流通过）。1．9效率：一种指输入输出额定的输出功率除以输入有效功率所得的数值。虽说因输出电压、电流和功率因数及开关方式而异，但一般PC电源在65％~80％左右，其变化也受输入和输出的可变条件影响，故也要注意机器设备的散热等情况，一般按输入电流确定。另一种为能源之星，输出负载为最小时，输入功率不能大于一定数值（如30W等）。1．10功率因数：有关此方面的内容，请看后面详细讲到的“谐波电流、功率因数及PC电源的PFC技术”，这里就不再多赘述了。2、直流输出：名词解释：A.输出端的直流电压的公称值称为额定输出电压，对于其公称电压规定有精度与纹波系数等，B.额定输出电流（也叫负载）是指输出端供给负载的最大平均电流。根据电源分类和采用的线路不同，多路输出电源中某路输出电流增大时，另路某组电压会有变化（减小或增大），一般PC电源，多是在初级侧允许功率范围内，增大次级侧各路输出功率。C.稳压精度也称输出电压精度或电压调整率，输出电压变动有多种原因，以下项就可能造成。2．1电网调整率：这是指其它指标不变（如输出负载电流等），在规定的范围内输入电压缓慢变动时输出电压和纹波杂讯的变动，即＋5V、＋12V、＋3。3V、＋5VSB电压变化范围为±5％，－5V和－12V变化范围为±10％，纹波＋5V、＋3。3V、＋5VSB为50mV,±12V为120mV，－5V为100mV。2．2负载调整率：这是指其它指标不变（如输入电压等），在规定的范围内输出负载电流缓慢变动时输出和纹波杂讯的变动，即＋5V、＋12V、＋3。3V、＋5VSB电压变化范围为±5％，－5V和－12V变化范围为±10％，纹波＋5V、＋3。3V、＋。5VSB为50mV,±12V为120mV，－5V为100mV。2．3综合调整率：这是指输入电压和输出负载电流都缓慢变动，输出电压和纹波杂讯的变动。2．4动态负载调整率：这是指在规定的变化幅度，输出电流急剧变化时输出电压和纹波杂讯的变动。2．5过冲幅度：这里指输入电压变动或输出负载电流变动时，所测试的输出电压的幅度，一般为＜±10％，如＋5V变化范围不能超过±0.5V。2．6容性负载：输出电压不仅带阻性负载,还需带容性负载，在“P4电源基本知识介绍”有介绍。3、控制和时序：输出电压必须依一定时序要求响应电脑主板（如CPU、内存等器件），才能处理信息，如下图示：具体时序规格如下表3－1：启动时间T1500ms5V,12V,3.3v上升时间0.1ms≤T2≤20msP.G.延时100msT3500msP.G.上升时间T4≤10msP.G.维持时间T5≥16msP.G.跌落警告时间T6≥1ms4、POWERGOOD信号：POWERGOOD信号简称PW-OK信号。该信号是一个直流输出电压检测信号和交流输入电压检测信号的逻辑与,与TTL信号兼容。当电源接通之后,如果输入交流电压在额定工作范围之内,且各路直流输出电压也已达到它们的最低检测电平(+5V输出为4.75V以上),那么经过100mS～500mS的延时,PW-OK电路发出“电源正常”的信号,PW-OK为高电平。当电源输入交流电压降至安全工作范围以下或+5V电压低于4.75V时,电源送出“电源故障”信号，PW-OK为低电平。PW-OK应在5V下降至4.75V之前至少1mS降为小于0.3V的低电平,且下降沿的波形应陡峭,无自激振荡现象发生,时间关系请参见表3和图1。POWER--GOOD信号应能驱动六个标准TTL负载。表4－1PW-OK信号特性信号类型+5VDC，TTL兼容逻辑低灌入4mA时,0.4VDC逻辑高拉出200uA时,2.4VDC,5VDC5、PS-0N信号ATX机型带有辅助＋5V输出,只要输入交流源存在,+5VSB就有输出,而主电源(±5V,±12V,＋3.3V)输出受兼容TTL的PS-ON信号控制。当PS-ON信号是TTL低电平时，主电源工作；当PS-ON信号是TTL高电平或开路时，主电源关闭。可通过机械开关或电子触发的方式来控制PS-ON信号。表5－1PS-ON信号特性信号类型TTL兼容逻辑低拉出电流1.6mA,0.8VDC逻辑高拉出电流200µA时，2.0VDC,5.25VDC6、输出端保护：当外接机器设备因某一原因没有正常工作，为了保护电源和机器设备，电源必须有保护功能，直接关闭电源，使电源停止工作，6．1过压保护：当输出电压超出额定范围时，电源作过压保护动作，PC电源过压范围如下：＋5V过压电压:≤6.3V；＋3.3V过压电压:≤4.3V；＋12V过压电压:≤15.8V；6．2短路保护：当输出电压与地接通时，电源作短路保护动作。6．3过流保护：当外接机器设备所用的功率总和，超过电源额定功率一定数值时（一般为额定功率的110％~130%）时，电源作过流保护动作。6．4过热保护：当电源风扇不良（如转速慢或风扇坏等），不能正常排风冷却电源内部器件，就发生了过热现象，此时，电源作过热保护动作。6．5欠压保护：当输出电压低于额定范围时，电源作欠压保护动作，PC电源欠压一般指－5V和－12V电压，范围如下：－5V过压电压:≤－4.2V－12V欠压电压:≤－10V二、外观和尺寸：1、标签和标志必须有：生产厂商名称、产品编码、输入电压电流标称、警告标志。a)装尺寸：见“电源构造详解”b)气流和风扇：电源是一种能量转换装置，自然会产生热量，电源内部的热量会形成热气流，须将其排出电源壳外部，这就是使用电源风扇的原因了。c)交流插座和直流插座：电源是安装在电脑机箱上，作整机使用，其交流插座尤为重要，这些要求符合Intel公布的《ATXPowerSupplyDesignGuide》和《SFXPowerSupplyDesignGuide》标准，有些电源安装了直流插座，作一些輔助功能，如LED显示器插座（12V）、CD-ROM插座等，包括整个结构也要符合一定的安全认证，才能出售使用。三、环境：1、温度：运行温度＋10℃到＋50℃，非运行温度－10℃到＋70℃2、温度冲击：温度－10℃到＋70℃，15℃／分≤Dt/dt≤30℃／分,50周期。3、湿度：运行85％，非运行95％。4、海拔高度：运行3000米，非运行15000米。四、可靠性:平均无故障时间MTBF100，000小时（常温），30，000小时（高温）。五、电磁兼容：1、国内CEMC认证，《信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法》GB9254－98。2、欧共体CE认证：EN55022，EN55024标准。3、美国FCC认证，FCCPart15标准六、安全：1、国内的CCEE认证《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》GB4943－95。2、欧共体CE认证，EN60950标准。3、美国及加拿大CUL认证，UL1950标准。4、国际电工委员会CB认证，IEC950标准。安全内容简述如下（普通性）：a)高压强度：指输入端火线对大地线之间的电压强度，指标为：AC1500V／漏电流10mA/时间2S。b)绝缘强度：指输入端火线对大地线之间的绝缘强度，指标为：DC2200V／漏电流0.1mA/时间2S。c)泄漏电流：指输入端火线对大地线之间的通电漏电流，指标为：AC242V&220V／漏电流3.5mA/时间2S。d)地阻：输入大地线与外壳之间的连接强度，指标为：DC25A／电阻值≤0.1Ω/时间2S。七、电源应符合的标准与规范：以下是电源的一些标准与规范的综合，供参考：与PC电源相关的标准和规范有很多，它们从不同的角度对电源提出了不同的要求，是电源是否合格的重要判据，在此对它们分成两类作一简单介绍：7．1一类标准是强制性标准，是电源必须满足的标准：7．1．1电气安全方面：GB4943-1995《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》（等同IEC950-1986）。产品不仅要符合该标准的要求，而且还必须能够获得权威机构的认可才能够进行生产和销售，也就是通常所说的安全认证。产品的安全性是每个国家和地区都非常重视的问题，因为它直接关乎到人的生命安全。国内的安全认证叫做长城认证，由中国电工产品认证委员会（CCEE）专门进行电工产品安全认证和相关的合格认证活动。7．1．2电磁兼容方面：GB9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方