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[教程资料] 电脑电源的转换效率、电流保护、电压保护概念

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发表于 2015-4-27 15:22:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
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电脑电源的转换效率、电流保护、电压保护概念

  当线路发作短路时,重要特征之一是线路中的电流急剧增大,当电流流过某一预定值时win7旗舰版,响应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。
2.jpg
  过压保护值在面板上有一只电位器,可以人工设定。而过流保护值是不能人工设定的,机内已经定死,一般为额定电流的1.2~1.5倍。需要.说明的是,过压保护会立刻快速启动,过流保护则有一秒左右的延时。这是由于如电源正常工作时,如电源的负载发作忽然短路,此时电源输出的瞬间电流是数倍或数十倍的额定电流值,可以觉得是一个电流冲击,远远超越过流保护的数值,但这时并不希望过流保护起作用。而希望短路解除后,电压自动恢复正常。因而在设计过流保护时,要避开突发短路时的电流冲击,而仅考虑使输出过电流的时长到达一定的值才启动过流保护。

  当被保护线路的电源电压高于一定数值时,保护器切断该线路;当电源电压恢复到正常范围时,保护器自动接通。

  过压保护(OVP)器件用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏,在某些特定的应用中,基本的过压保护电路不足以胜任器件保护的要求,通常有以下两种需求。
  第一,电路的最大输入电压可能增大。
  第二,适当修改电路,可以在发生过压或欠压时利用输出电容储能保持能量。
什么是转换效率
  转换效率就是电源的输入功率与输出功率的比值:即电源转换效率=电源为主机提供的即时输出功率/输入电源的即时功率×100%。一般来说,PC电源规范对转换效率有着一定的要求。PC电源是将交流电能量转换成直流电能量并供应给主机配件的设备。具体地说,电源将一路220V(或110V等)、50Hz(或60Hz)交流电转换为+12V、+5V、+3.3V以及-12V、+5Vsb多路直流,输出给配件。这个能量转换的过程存在损耗,衡量损耗的一个指标就是转换效率。
  最初电源转换效率仅有60%左右,在Intel的ATX12V 1.3电源规范中,规定电源的转换效率满载时不得小于68%,而在ATX 12V 2.01中,对电源的转换效率提出了更高的要求──不得小于80%。因此在购买电源时,从它遵循的电源规范上大家就能大致了解其电源转换效率的高低。
  大家知道电源其实就是一个由变压器和交流/ 直流转换器以及相应稳压电路所组成的“综合变电器”。这个“综合变电器”里面包含两个主要部件—“变压器”和“电流转换器”,而这两个部件本身就存在着电能的消耗,它们附属的稳压电路自然也不例外,因此电源本身又是一个“耗电器”。输入电源的能量并不能100% 转化为供主机内各部件使用的有效能量,这样就出现了一个转换效率的问题。

关于转换效率需要注意的
  1、不同的电源产品,其转换效率不同;
  2、同一电源产品,在不同的工作状态下,其转换效率也有变化。
  第一点很容易被人理解,因为不同的电源产品之间,它们内在的变压电路、电流转换器以及功能电路都会有所不同,再加上自身的功率本来就不相同,所以转换效率不同是理所当然的。但是为什么同一产品的转换效率也会变化呢?这就要先从电源的输出电压说起了:电源的输入电压是额定的220V,而输出电压则有+12V、+5V、+3.3V 不同的规范,这就表示电源里至少拥有三种不同(“线圈缠比”、“磁感泄露率”不同)的变压器,由于三种变压器的功耗不尽相同,就意味着+12V、+5V 和+3.3V的电压输出其各自所对应的变压器转换效率亦不相同。
  一般而言,+12V 电压输出负责为CPU 以及硬盘和光驱的驱动马达供电,+5V 电压输出负责为硬盘和光驱的PCB 电路板供电,+3.3V 的电压输出则是为主板上的内存电路模块供电。当计算机处于不同工作状态时,各部件的使用频率和工作负荷会有所不同,导致不同电压输出回路的工作负荷浮动,所以在不同的工作状态下,电源转换效率也是变化的。
  通过上面的分析我们知道,电源自身功耗的浮动不是很大,而电源对外输出的浮动就比较大了,所以通常认为电源的输出负载越大,单位负载所“分摊”的电源自身功耗就越小,此时转换效率也就越高。
电源规范对转换效率的要求
  转换效率与PFC 电路功率因数的区别最近有些电源标称自己的转换效率高达98%,但是仔细研究发现他们所谓的“转换效率”实际上是主动式PFC 电路的功率因数,这个因数表征的是有多少电能被电源利用了( 输入电源的实际能量/ 电网供给电源的能量),对于主动式PFC 电路来讲,功率因数可以达到98% 甚至99% 的水平;而我们所谓的转换效率,应该是电源供给其他设备的能量/ 输入电源的能量,二者表征的对象是不一样的。
  不过,这里也需要注意,“功率因数”并不就等于“转换效率”。现在有些商家将主动式0.99的功率因数解释为能得到99%的电源转换效率,这很显然这是不对的。虽然两个都是描述省电的概念,但对于个人而言两个概念的意义是不一样的。PFC“功率因数”高是为国家省钱,而“转换效率”高是为用户省钱。
  最初,电源转换效率仅有60%左右;在Intel的ATX12V 1.3 电源规范中,规定电源的转换效率满载时不得小于68%;而在ATX 12V 2.01 中,对电源的转换效率提出了更高的要求—不得小于80%。
  因此在购买电源时,从它遵循的电源规范上大家就能大致了解其电源转换效率的高低。之所以前后两个电源规范对电源转换效率的规定有如此大的差别,原因有三:
  1、新的ATX 12V 2.01 规范基于新的电气制造技术,可以实现更高的转换效率;
  2、因为主机功耗大幅度增加,如果电源的转换效率不提高的话,那么整机的巨大功耗和发热量将严重影响到正常使用;
  3、更高的环保和节能要求。

追求高效率电源有哪些意义
  1、节约能源同时节省电费,既保护环境也降低了使用成本。过期罐头对于平时运行功耗200W的配置而言,典型负载转换效率从75%上升到85%,可以减少31W的无谓损耗。
  2、降低电源的发热,有助于构建静音主机。开关电源耗散的功率,小功率下在50W量级,大功率下可达150W或更高,实际上是机箱内一个可以和CPU、显卡比拟的大热源,电源散热风扇的转速与风量也是可以和高端CPU散热器相比的。要让电源风扇运行在较低转速下而保证稳定,就需要电源的效率达到一定水准。
  关于效率方面,Intel发布的桌上型电脑电源设计指南(简称PSDG)对转换效率作了强制要求和建议要求,强制要求是转换效率在20%、50%、100%的输出下分别不低于65%、72%、70%(老实说,等于没有要求),而建议要求是以上三种输出下均不低于80%且功率因数(PF)值不低于0.9,即网友们经常听到的80Plus标准。


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