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    在我们的PC电源评测中有两项很重要的指标,分别是电压偏离度和电压调整率,其中电压偏离度值得是实际电压与标准电压之间的偏差,就是我们常说的电压是否存在偏高或者偏低,按照英特尔在ATX12V电源设计指南中提出的要求,这个电压偏离度应该是控制在±5%以内,也就是标准电压为+12V的话,那么电源的是实际输出电压最高不能超过+12.6V,最低不能低于+11.4V;而电压调整率则代表着输出电压有多稳定,主要指实际电压的最大值和最小值之间的差距与标准电压之间的比率,一般来说也是要求在±5%以内,例如一款电源的+12V输出最高为12.3V,最低为11.8V,那么其电压调整率就是4.2%,符合电压调整率的相关要求,但仍然是偏高一些。

    那为什么电源评测中会有这样的两个指标呢?很显然这是因为PC电源的输出电压其实并不是固定的,不仅相比标准值可能会有一些偏差,而且会在一定范围内波动。而这些偏差和波动是很难消除的,因为电源中的线路和元件都并非理想器件,除了本身的功能外还会有一些额外的损耗,这些都会对电源的输出造成影响。因此为了减少这些影响,电源会配置一些系列的稳压措施,让自己的输出电压尽可能接近标准值,尽可能为维持稳定。

    想要稳压,就要测定准确的输出电压

    我们常用的PC电源基本上都是稳压开关电源,而开关电源就是通过MosFET开关管的导通和关断来维持输出电压的电源,一般而言控制MosFET开关管导通和关断所用的元件就是脉宽调制IC,也就是我们常说的PWM芯片。因此一个开关电源能否维持稳定的电压输出,PWM芯片能否提供准确的控制可以说是当中的关键。那么如何让PWM芯片可以提供准确的控制呢?只要让PWM芯片知道电源的实际输出电压预与设定的输出电压有多大差距,然后根据实际需要作出相应的升压或降压操作即可。


    电压反馈型电路

    因此在PC电源当中,除了有调压整流的线路外,还会有将实际输出电压反馈给PWM控制芯片的电路,而这一部分的电路实际上也是PWM控制的电路的组成,目前大体上分为两种,一种是电压反馈型,就是通过对比基准电压和实际输出电压,然后通过调整PWM的占空比来稳定输出电压。这种电路的组成比较简单,但是它有一个明显的缺点,那就是电路中的电流与电压的变化会不一致,往往不能马上响应设备对供电变化的需求,从而导致电路不稳定,因此只有低功率型电源会使用单纯的电压反馈控制。


    电流反馈型电路

    目前主流的PC电源所使用的反馈电路多数是电流反馈型,它是为了弥补电压反馈型电路的缺陷而发展起来的,基本上就是在电压反馈型电路的基础上增加了一组电流反馈线路,形成双闭环控制,这样不管电路中的电压还是电流发生了变化,都会触发PWM的占空比调整,使得整个电路的响应速度有了很大的提升,可以有效改善供电的电压调整率,增强系统稳定性。

    此外电流反馈型电路相比电压反馈型还有一个好处,那就是电流的采样点可以放置在电源的内部,因为电源输出的电流虽然要经过线材的传输才能传到硬件上,这一部分的组成属于串联电路,任何一个位置上的电流都是相等的。相比之下如果电压反馈的电压采样点放在电源内部,那么其测得的电压实际上会比线材末端的略低一些,算不上是一个准确的值。而之所以会出现这样的情况,就是因为电源上的线材虽然是良好的导体,但终归不是超导体,其本身还是会有电阻的,根据电压=电流*电阻的公式,在线材上流过的电流越大,其本身的电压就越大,这也就意味着线材两端的电压差也会越大。

    大家不要小看线材两端电压的差别,电源上常用的线材是18AWG规格,以纯铜材质的线材为例,其1千米的电阻为21.4Ω,换算为50cm长度就相当于11mΩ的电阻,倘若线路上的电流为5A,那么其两端的电压差就是5*11/1000=0.055V,不要小看这0.055V,虽然对于+12V输出来说只是0.46%的偏差,但是对于3.3V来说就是1.7%。而且当线路上的电流进一步增大时,线材两端的电压差也会随之增大,这就是为什么电源中的供电往往是需要多个线材来配合使用,就是为了减少单根线材上的电流分摊,减少线材两端的电压差异。

    除此之外为了获得更准确输出电压,有不少电源会将其反馈电压的测量点放在输出接口上,因此我们有时候会看到接口的某个位置会同时连接着一粗一细两根导线,粗的那根就是用来供电的,细的则是用来采集电压数据的,这个位置采集到的电压已经包含了线材的损耗,相比电源内部的采集点会更有参考价值。

    除了电压和电流反馈,电源还有什么措施来进行稳压?

    此外PC电源输出的电流实际上是脉冲电流,还需要由电感和电容组成的LC电路进行处理后才能变为稳定的直流输出。而电感和电容在稳流和稳压中也会起到重要的作用,因为前者会抑制电流的波动,而后者则抑制电压的波动。电容是通过自身的充放电来维持电压的,当电压充足时,它会持续充电来抑制电压的提升,而电压下降时则会放电来抑制电压的下降。换句话说,PC电源能够维持稳定的输出电压,电容在里面可以说是功不可没。

    只是电容的规模并不是越高越好,抛开体积和成本不谈,高规格的电容对于电源电压的提升也是会带来阻力的,在英特尔的ATX12V电源设计指南中就有涉及到电压上升时间的指标,其指的就是电源在开启后,输出电压从0上升到标准值所需要的时间。电容规模越大,这个上升时间就会越久,过长的上升时间会让PC硬件错误地判断为电压不足而无法通过自检,这就是为什么有时候我们的电源明明可以输出正常的电压但是就是无法顺利开机,也就是我们常说的“开机时序不对”,这里面电压上升时间过长也是一种常见的原因。

    因此到底需要配置多少电容是需要厂商去进行衡量的,这里就比较考验厂商的技术功底了。而当这些措施都能够相互配合后,电源自然就可以输出稳定的电流和电压,这样的产品才能称得上是“稳压开关电源”。

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    • Elwin一代宗师 10-21 22:27    |  加入黑名单

      都关注显卡,其实先砸锅的是ATX电源。现在谁还买行货电源。

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      1#

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