pc電源基礎(chǔ)知識講座-資料下載頁
2025-08-16 23:52本頁面
【正文】 點：你不能控制PC的功耗，而且很難喂飽高瓦數(shù)電源。在電源廠商開始功率競賽的今天，他們的產(chǎn)品的性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過典型PC的需求，因此第二個缺點是非常致命的。當(dāng)然可能有人會說，如果實際PC的功耗小于500W，那么測試電源在負(fù)載500W以上時的性能沒有意義。但是，如果測試一款高瓦數(shù)電源卻不測試整個負(fù)載范圍，那將是很奇怪的。在我們的實驗室中，我們采用了可編程控制的可調(diào)節(jié)負(fù)載。測試平臺基于大家熟知的MOSFET特性：MOSFET根據(jù)門電壓的大小限制流過漏源電路的電流大小。上圖是一個簡單的基于MOSFET的電流調(diào)節(jié)器：輸出電壓+V接被測電源，調(diào)節(jié)變阻器R1可以改變MOSFET的門電壓VT1，于是改變了流過MOSFET的電流I的大小，范圍從0至最大值(由晶體管特性和被測電源決定)。然而，這個電路不是完美的。即使門電壓保持不變，當(dāng)MOSFET發(fā)熱時，它的特性稍有改變，電流I也隨之改變。為了解決這個問題，我們需要在電路中加入第二個電阻R2和一個運放DA1。當(dāng)MOSFET開路時，電流I流過漏源電路，流過電阻R2。根據(jù)歐姆定律，R2上的電壓U = R2*I。這個電壓加在運放DA1的反相輸入端，正相輸入端加上可變電阻R1上的控制電壓U1。運放的性質(zhì)是改變輸出電壓使得正相、反相輸入端的電壓趨于一致。這里，運放的輸出電壓是MOSFET的門電壓，可以調(diào)節(jié)流過它的電流。假設(shè)電阻R2 = 1Ω，我們設(shè)置R1上的電壓為1V。然后運放會改變它的輸出電壓使得R2上的壓降也為1V，電流I = 1V/1Ω = 1A。如果我們設(shè)置R1的電壓為2V，則I = 2A。如果因為MOSFET的發(fā)熱，電流I發(fā)生變化，R2上的壓降也相應(yīng)地改變，運放會快速調(diào)整輸出電壓使電流I恢復(fù)原來的數(shù)值。于是，我們獲得了一個完美的可控負(fù)載，只要調(diào)節(jié)控制桿，就可以得到從0至最大值平滑變化的電流。這個電流可以很好地保持在設(shè)定值上。這個設(shè)備很小巧，比用一堆亂七八糟的低阻值電阻經(jīng)過串聯(lián)啊并聯(lián)啊來測電源要容易多了。耗散在MOSFET上的最大功率取決與它的熱阻、晶圓的最大允許溫度、其上安裝的散熱器的溫度。我們選用的型號是International Rectifier IRFP264N，晶圓最大允許溫度為175℃，℃/W。測試平臺的冷卻系統(tǒng)可以保持散熱器的溫度在80℃以下，伴隨著巨大的噪音……于是，耗散在MOSFET上的最大功率為(175 80)/ = 150W。有時候一組負(fù)載不夠，可以并聯(lián)多組兩個MOSFET并聯(lián)在一個運放上也是可以的，不過最大耗散功率是單個MOSFET情況下的1/2。(略去一堆介紹如何實現(xiàn)自動測試的)。上圖就是現(xiàn)在測試平臺的現(xiàn)狀?，F(xiàn)在能測的最大功率是1350W(+12V為1100W，+5V和+250W)。我們寫了一個特別的程序來控制測試平臺，并使測試自動化。截圖如上圖所示，功能如下： 手動設(shè)置各通道的負(fù)載： 第一+12V從0A到44A 第二+12V從0A到48A +5V從0A到35A + 實時跟蹤被測電源的上述各路輸出 自動測量和繪制被測電源的交叉負(fù)載圖 自動測量和繪制電源效率、功率因素與負(fù)載的關(guān)系圖 半自動繪制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系圖 半自動校準(zhǔn)測試平臺其中最有價值的是自動繪制交叉負(fù)載圖，因為手動測量的工作量相當(dāng)大。[效率和功率因素測試]我們采用額外的設(shè)備測量電源的效率和功率因素：電源經(jīng)由一個分流器接入220V電網(wǎng)。Velleman PCSU1000示波器也接到分流器上。屏幕上顯示了電源消耗的電流的波形圖，我們可以計算電源在電網(wǎng)上消耗功率。電源的負(fù)載已知，我們能夠計算出效率。(這個示波器功能比較強大？)為了保證精度，我們在測量輸出功率時將輸出電壓的偏離考慮進去。例如，如果負(fù)載是10A時，+，那么功率則是10A* = 117W。[Velleman PCSU1000示波器]這個示波器還被用來測量輸出電壓紋波，測量+5V、+12V和+。示波器的接法有所不同——有兩個并聯(lián)電容。這種接法是《ATX Power Supply Design Guide》建議的：[輸出電壓紋波測量]我們的示波器是雙通道的，于是我們每次測量一路的紋波，測量三次，得到的三條曲線都整合在一張圖中。示波器的設(shè)置在左下角?？v坐標(biāo)為50mV/div，橫坐標(biāo)為10us/div。每次測量縱坐標(biāo)保持不變，橫坐標(biāo)可以改變：有些電源的輸出含有低頻脈動，我們會提供另外一個波形圖，橫坐標(biāo)為2ms/div。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速用光學(xué)轉(zhuǎn)速計Velleman DTO2234測量。我們還用雙通道熱偶溫度計Fluke 54 II測量電源前后的溫升。一個探頭測量室溫，另一個測量電源出風(fēng)口的溫度。為了提高結(jié)果的重復(fù)性，我們將第二個探頭固定在相對與電源的一個不變的位置上。對于所有被測電源這個位置都是一致的
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