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我的青春谁做主--计算机电源面面观
2009-05-31 14:31:48  出处:快科技 作者:魏昕鑫 编辑:魏昕鑫     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接
[4.电源的工作原理]

1990年以前,计算机经常被人描绘成是无所不能的,当时谁会使用计算机就一定是掌握高科技的精英。这么多年过去了,随着制造成本的下降,计算机这一当年的“超级武器”也走下了神坛,步入了寻常百姓的家中。特别是近几年网络的大规模应用,我们还经常能看到“3岁小孩打魔兽”之类的有趣新闻。是啊,其实在笔者的眼中,PC本身就是一个复杂一点的“卡西欧计算器”罢了。尽管计算机功能强大,应用领域丰富,不过50多年的成长也不会改变它“冯•诺依曼体系”的基因。

我的青春谁做主--计算机电源面面观

尽管PC已经是发展到第四代的超大规模集成电路的计算机,不过作为一个半导体电器,依然要使用直流稳压电源作为其运行的能源。看到这里,不少细心的读者会发现了,为什么我家的电脑都是直接插在市电就能用了,买电脑的时候也没听说要买什么变压器啊?这是因为如果使用变压器来完成这一工作,不但起造价高昂,体积庞大,而且十分不安全。试想一下,在你机箱旁边还要放着一个比机箱大一倍的庞然大物,不但像暖气一样撒发着热气,更像一个开了门的微波炉一样时时刻刻对你进行着电磁辐射,这样的东西除非是武器,否则怎么可能有人花大价钱去买呢?

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庞大的第一代计算机

伴随着人们的需求,电子工程师们提出了使用一种特殊的供电系统来完成这项工作。这种特殊的电源要求体积小、重量轻、功耗小、换转效率高,在经过长久的实验制造后,具备有上述优点的开关电源(Switching Power Supply)便应运而生了。尽管开关电源同时有着,电路比较复杂、干扰大、波纹系数较大等缺点,以至于不适合在音响设备上使用,不过为计算机供电倒是刚刚好。

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基本原理图

要理解开关电源需要比较复杂的电学知识,不过要讲明白开关电源是如何为计算机提供动力还是很简单的一个过程:

高压市频交流->高压直流>高压高频交流>低压高频交流>低压直流

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正如上面的流程图显示的一样,当市电进入电源后,首先经过电网滤波电路(扼流线圈和电容组成)滤除高频杂波和干扰信号,这么做的目的有两层:一是对刚进入电源的市电信号抑制在一个电路可控的范围;二是减少开关电源的震荡高次谐波进入电网时,对显示器及周围电子设备的干扰。说的再为通俗一些,该电路起到的作用就好比是榨果汁过程中,先把水果洗干净,去核削皮,切成大块好能放进榨汁机的第一步。

其次,将整流滤波电路得到的直流高压电,输入主变换电路,这是开关电源的核心部分,也是此种电源命名的原因。主变换电路会把直流电压变换成高频交流电压,并且将输入电网与输出部分电路分隔开。如果还是使用上个比喻,那这个过程相当于粉碎榨汁。

最后,再送至高频开关变压器降压,容纳后滤除高频交流部分,这样就能得到计算机需要的较为“纯净”的低压直流电。这也就是滤除果渣,倒出果汁了。

基本上,所有的ATX电源都是开关电源,其使用的原理也基本相同,不过出于计算机各个硬件的不断发展与更新。各个部件对输入电流也有着不同的标准,有的要求较高电压,有的需要稳定电流,有的又需要极高功率。因此针对ATX的不同标准,每个计算机电源在采用同样的设计原理的同时,也有着各种各样不同的细节设计。

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