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開關電源元器件的基本圖解(一)

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時間:2019-08-07   點擊量:2033

開關電源是各種電子設備必不可缺的組成部分,其性能優(yōu)劣直接關系到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。由于開關電源內部關鍵元器件工作在高頻開關狀態(tài),功耗小,轉化率高,且體積和重量只有線性電源的20% - 30%,故目前它已成為穩(wěn)壓開關電源的主流產品。電子設備電氣故障的檢修,本著從易到難的原則,基本上都是先從電源入手,在確定其電源正常后,再進行其他部位的檢修,且電源故障占電子設備電氣故障的大多數。


開關電源元器件之X電容(Cx,又稱為跨接線路濾波電容)
這是EMI濾波電路組成中,用來跨接火線(L)與中性線(N)間的電容,用途是消除來自電力線的低通常態(tài)噪聲。

外觀如照片所示為方型,上方會打上X或X2字樣。

開關 電源之元器件之Y電容(Cy,又稱為線路旁通電容器)
Y電容為跨接于浮接地(FG)和火線(L)/中性線(N)之間,用來消除高通常態(tài)及共態(tài)噪聲。

開關電源之Y電容的外觀如照片呈圓餅狀

而計算機用電源中的FG點與金屬外殼、地線(E)及輸出端0V/GND共接,所以未連接接地線時,會經由兩顆串聯(lián)的Cy電容分壓出輸入電源一半的電位差(Vin/2),人體碰觸到后就有可能產生感電現象。

開關電源元器件之共態(tài)扼流圈(交連電感)

共模態(tài)扼流圈在濾波電路中為串聯(lián)在火線(L)與中性線(N)上,用來消除電力在線低通共態(tài)以及射頻噪聲。有些開關電源的輸入端線路,會有纏繞在磁芯上的設計,也可以當作是簡單的共態(tài)扼流圈。其外觀有環(huán)形與類似變壓器的方形,部分可以見到外露的線圈。所謂共態(tài)噪聲,代表是L/N線對于地線E間的噪聲,而常態(tài)噪聲,則是L與N線之間的噪聲,EMI濾波器功能主要是消除及阻擋這兩類噪聲。在EMI濾波電路之后的是瞬時保護電路及整流電路,常見的組件如下。

開關電源之元器件保險絲
保險絲就是當其流過其上的電流值超出額定限度時,會以熔斷的方式來保護連接于后端電路,一般使用于開關電源供應器中的保險絲為快熔型,比較好的會使用防爆式保險絲,其與一般保險絲最大的差別是外管為米色陶瓷管,內填充防火材質避免熔斷時產生火花。

其安裝于電路板上的方式有如圖片上方的固定式(兩端直接套上導線座并焊于電路板上)以及圖片中央的可拆卸式(使用金屬夾片固定)。下方的方形組件是溫度保險絲,這類保險絲固定于大功率水泥電阻或是功率組件的散熱片上,主要是用于超溫保護,避免組件過熱而損壞或發(fā)生火災,這類保險絲也有與電流保險絲結合的版本,對電流及溫度進行雙重保護。

開關電源元器件之負溫度系數電阻(NTC)
因為電源接通電源瞬間,其內的高壓端電解電容屬于無電狀態(tài),充電瞬間將產生過大電流突波以及線路壓降,可能使橋式整流器等組件超出其額定電流而燒壞。NTC使用時串聯(lián)于L或N線路上,啟動時其內部阻抗值可以限制充電瞬間的電流值,而負溫度系數的定義是其電阻會隨其溫度上升而降低,所以隨著電流流過本體使溫度逐漸升高后,其阻值會隨著降低,避免造成不必要功率消耗。

其外觀大多為黑色及墨綠色的圓餅狀元件但其缺點是開關電源處于熱機狀態(tài)下啟動時,其保護效果會打上折扣,且即使阻抗可隨溫度降低,仍會消耗些許功率,所以目前高效率開關電源大多采用更進階的瞬時保護電路。

開關電源之元器件之金氧變阻器(MOV)
變阻器跨接于保險絲后端的火線與地線間,其動作原理為當其兩端電壓差低于其額定電壓值時,本體呈現高阻抗;當電壓差超出其額定值,本體電阻會急速下降,L-N間呈現近似短路狀態(tài),前端的保險絲因短路而升高的電流將會使其熔斷,以保護后端電路,有時本體承受功率過大時,亦以自毀方式來警告使用者該裝置已經出現問題。


通常用于電源供應器交流輸入端,當輸入交流發(fā)生過電壓時能及時讓保險絲熔斷,避免使內部組件損壞。其顏色與外觀與Cy電容很接近,不過可以從組件上面的字樣及型號來分別其不同。

開關電源之橋式整流器
內部由四顆二極管交互連接所構成的橋式整流器,其功用是將輸入交流進行全波整流后,供后端交換電路使用。

其外觀與大小會隨著組件額定電壓及電流的不同而有所差異,部分開關電源供應器會將其固定于散熱片上,協(xié)助其散熱,以利穩(wěn)定的長時間運作。經過整流后,便進入功率級一次側的交換電路,這里的組件決定了開關電源供應器的各路最大輸出能力,是開關電源供應器相當重要的一部份。

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