深入了解电源的滤波和保护电路

1、电磁干扰

    电脑电源是把工频交流整流为直流，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声，噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声，在输出端泄漏出去就表现为纹波。辐射噪声频率高于30MHZ，会传播到空间中；传导噪声频率在30MHZ以下，主要干扰音频设备，通过电源线传播到电网中。

    外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行，而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部，因此，电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。

    在电脑电源的输入端，需要有由电容和电感构成的滤波器，用于抑制交流电产生的EMI。在电源的输出端，工频电源的整流波形畸变引起的噪声，以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波，因此在输出端也需要接入滤波器，用于抑制直流电产生的EMI。

2、输入端第一道EMI滤波电路

    第一道EMI滤波电容是由X电容（白盒子）、线圈型电感和两个Y电容构成的，用来抑制输入端的高频干扰，以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。

3、第二道EMI滤波电路

    为保证输入到整流电路中的电流的纯净，还需要进行第二道滤波。此滤波电路是由X电容、Y电容和变压器型电感组成。

4、高压滤波电路

    高压整流滤波电路把220V的交流市电转换为300V的高压直流电压，一路输到开关电路，一路输到辅助电源电路。

    高压滤波电容的容量对输出端的稳定性有很大影响，纹波输出的控制也是基于滤波电容的容量。纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，一般为输出电压的0.5%以内。

5、低压滤波电路

    当高频噪声泄漏到负载侧时，可能使电脑配件产生故障，同时，高频噪声也会向空间辐射。低压端采用的直流线路EMI滤波器。

    直流线路EMI滤波器比较复杂。电源的直流有5V、12V和3.3V电压，对于每路电压，都需要进行滤波。低压端通常有两个大的扼流线圈，其中稍大的对+5V和+12V进行滤波，稍小的对+3.3V进行滤波。另外，磐石355的低压大容量滤波电容和线圈型电感数目也较多，共有6个，5V、12V和3.3V各使用2个滤波电容和1个线圈电感。这样设计可以取得非常好的滤波效果。如下图所示。

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    一些电源具有四重保护电路，即过流、过压、过载和短路保护。

1、 输入端过压保护

    电源的高压滤波电路边上，有两个蓝色的压敏电阻，其耐压值为270V，当市电电压超过270V时，压敏电阻就会被击穿，从而保护电源其它电路以及电脑配件的安全。

2、 输入端过流保护

    第二道EMI滤波电容旁边，会有一根保险丝，当瞬间电流非常大时，保险丝就会熔断，从而保护电源和电脑。

3、 输出端过流保护

    过电流会损伤电源和配件。在下图中，有两根细导线连接了控制电路部分和驱动变压器，当控制电路监测到输出端有过大的电流时，通过导线反馈到驱动变压器，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出。

4、 输出端过压保护

    输出端输出过高的电压，会对电脑配件造成致命的损害，因此防止输出过压是非常重要的功能，在磐石355的输出端的控制电路中，分布着一些稳压管，当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整。

5、 输出端过载保护

    电源是能量的转换设备，而不是像电池是存储能量的设备，因此其输出不受额定功率的限制，比如额定150W的电源，可以提供200W甚至更高的功率，但此时输出电压将出现很大的波动，跌出正常的5%的范围，并且产生的热量甚至可以烧毁电源，因此不设过载保护的电源是危险的。

    过载保护的机理与过流保护一样，也是由控制电路和驱动变压器进行的。

6、 输出端短路保护

    输出端短路时，LM339N的比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。

7、 温度控制

    电脑电源的转换效率通常在70~80%之间，这就意味着相当一部分能量将转化为热量，热量积聚在电源中不能及时散发，会使电源局部温度过高，从而对电源造成伤害。一些电源设计了温控电路，散热片附近的温度探头会检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制。

    电源不仅要保证输出到电脑配件的功率，还必须保证输出的质量。<