零起步学习 电源知识及技术漫谈第四期

    《电源知识及技术漫谈》今天又和大家见面了。文章的第一期主要讲解了电源的铭牌，第二期主要讲解了电源内部的组成电路，第三期我们主要针对EMI滤波电路进行了讲解，今天我们要讲解的是整流和滤波电路，以及PFC电路。

    首先我们来说说整流和滤波电路。这部分电路主要分为两个部分：第一个部分是整流电路，它的主要任务是将交流电转化为直流电。第二个部分是滤波电路，它承担稳定直流电压的任务。

原理图

    我们先来看一张原理图，其中集合了整流电路、滤波电路和PFC电路。图中左边的正方形是整流电路，C1、C2为滤波电路的一部分，L1和C3组成PFC电路。

整流电路

    整流说得通俗一点，就是将电流进行“整理”。可能这么说不太恰当，但是这样更便于理解。交流电的电流和电压都会随着时间周期性的变化，而电脑硬件是不能使用交流电的，必须将其“整理”为电压和电流恒定的直流电。

    电源通常采用的是桥式整流电路。图中左边的正方形就是桥式整流电路，它利用二极管的单向导电性，将4个二极管整合在一起，能将交流电转换为直流电。但是整流后的直流电还是不能被硬件直接使用，因为这时得到的直流电电压波动很大。要想得到电压较为稳定的直流电，还需要滤波电流的帮助。

滤波电路

    滤波电流又分为高压滤波和低压滤波两个部分。我们分别来看一下：

高质量容量大的滤波电容

    高压滤波电路最为显著的特征是两个个头很大的滤波电容。其作用是虑除电流中的杂波，输出平稳的直流电。滤波电容的容量大小和滤波效果有很大关系，容量大的高压电解电容一般在470 uF以上。

容量较小、标志不清晰的电解电容

    劣质电源通常都会在此处偷工减料。比如使用容量较小的电解电容，使用旧电容，电容容量与标注值不符等，这些都是山寨厂商惯用的手段。随着技术的发展，如今的高品质电源已经抛弃了传统的电解电容，而是采用更为稳定的固态电容，提高了电源的品质。

用料较为扎实的低压滤波电路

    低压滤波电路由大量个头较小的电容和一个或几个电感组成。在实物中，最为容易辨认的就是电感，也就是我们常见的线圈。低压电路主要是对经过高压滤波后的电压进行进更进一步“加工”，增强电压的稳定性。

低压滤波电路做工一般

    低质量的电源的低压滤波电路同样也存在“缺斤短两”的现象，比如线圈铜丝的质量不高、线圈缠绕不紧密等等。而那些劣质电源根本不能为电源提供稳定的电压输出，所以对硬件的潜在危害是可想而知的。

PFC电路

    再来说说PFC电路。我们都知道，电源在工作时产生热量，这就浪费了一部分能源。同时，将交流电转换成直流电，本身也会产生一部分能源流失。PFC是“功率因数”的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。 利用效率越高，就越节能，就能为用户节省更多的“电钱”。

    PFC电路分为被动式和主动式两种。被动式PFC电路一般采用电感补偿方法，减小交流输入的基波电流与电压之间相位差，从而达到提高功率因数的目的。采用被动式PFC的电源，功率因数只能达到0.7～0.8。

被动式PFC

    上图就是被动式PFC电路的一部分，它最主要的特征就是这个“黄疙瘩”，它里面包裹的是由铜丝缠绕的铜片。由于这部分被包裹的很严实，即使电源出现问题，用户将电源拆开，也很少有人会想到将这部分电路再做拆解。这就给了一些不规范的产品以可乘之机。曾经有报道称，有些电源厂商竟然将铜片换成了纸片。

    主动式PFC电路则由电感、电容及电子元器件组成，体积更小。主动PFC通过专用IC电路去调整电流的波形，以对电流和电压间的相位差进行补偿。主动PFC的功率因数通常可达90%以上，但它的成本也相对较高，所以只有在功率较高的电源产品上才会看到这种设计。

 主动式PFC

    我们来看看主动PFC电路的实物。图中被绿色胶带包裹的就是PFC电路的线圈，从侧面我们就可以看出线圈的缠绕密度还是很高的。外面缠绕的绝缘胶带是为了保证线圈在工作时不会影响到其他电子器件。

控制和保护电路

控制和保护电路

    控制和保护电路多设置在电源的PCB上，所以不容易找到，但是有些产品也会用单独的PCB小板来做这部分电路。电源的过流、过压、过功率、欠电压和短路保护等功能，都是靠这部分电路完成的。

总结

    本期文章主要介绍了整流和滤波电路、PFC电路，以及其他一些电路。到此，电源中主要的电路我们就为大家讲解完了，笔者心里也如释重负。因为电源这个产品很特殊，看似不起眼，却承担了很重要的使命；看似很简单，却包含了很多技术。由于笔者能力有限，某些技术也许还是没有为大家讲解清楚，文章中也难免出现一些错误，欢迎大家指正。最后，我们对这个系列文章做个总结，有兴趣的读者可以点击察看以前的几期文章。