PC電源的一級EMI濾波電路主要由X電容和Y電容組成,X電容和Y電容都屬于安規電容,其中X電容并接在火線和零線之間,塊頭通常比較大,負責濾除差模干擾;而Y電容則是在火線與地線之間以及零線與地線之間并接的電容,通常以成對的形式出現,負責濾除共模干擾。
大部分的PC電源在都會采用一個X電容和一對Y電容組成一級EMI濾波電路,基本上這個屬于主流的標準配置。而有部分產品會在這個基礎上加入共模電感以增強EMI濾波作用,高端PC電源甚至會在這樣的基礎上增加接地金屬罩以加強對EMI的防護效果,如海韻X-650電源就采用了類似這樣的一級EMI濾波電路。
海韻X-650電源的二級EMI濾波電路組成
PC電源的二級EMI濾波電路則是在一級EMI濾波電路的基礎上增添更多元件而來,除了X電容和Y電容外還會有共模電感和差模電感。共模電感(Common Mode Choke) 是擁有兩個繞組的線圈,即上圖中綠色磁環的電感線圈,其主要作用是抑制市電輸入中的共模干擾,同時也抑制電源本身的共模干擾對外泄漏;而差模電感(Differential Mode Choke) 則是單個繞組的電感線圈,及上圖中的黑色磁環線圈,其主要用于抑制市電輸出中的差模干擾。
當然二級EMI濾波電路的組成往往不止如此,以海韻X-650電源的二級EMI濾波電路為例,其差模電感的旁邊有一個使用熱縮套包裹的兩腳直插元件,被稱為MOV,即金屬氧化物壓敏電阻(Metal Oxide Varistor),它可以抑制輸入電壓的尖峰,可以起到防止輸入電壓過高以及雷擊保護的作用。
此外NTC即熱敏電阻(Negative Temperature CoeffiCient Resistor)也是二級EMI濾波電路中的常見的元件 ,就是海韻X-650電源的二級EMI電路中位于共模電感旁邊、采用熱縮套包裹的墨綠色元件,具有常溫下高電阻、隨著自身溫度提升阻值迅速減小的特性,電源在剛通電的時候NTC的溫度往往與室溫相當,自身呈高阻值, 可以限制電源主電容充電形成的沖擊電流。
由于NTC本質上是一個電阻,因此其多少會形成不必要的電流消耗,從而影響電源的轉換效率。不過在PC電源進入正常工作后,會因為自身通電而發熱,隨之阻值下降, 對電流的限制也會放寬,從而減少對PC電源效能的影響。不過部分追求高效率的電源會設法將NTC的影響降到最低,這就需要用到繼電器了。
在海韻X-650電源的二級EMI濾波電路中,位于NTC隔壁的白色方塊元件即為繼電器。繼電器一般并聯在NTC熱敏電阻上,在開機前處于斷開狀態,因此在PC電源通電時是NTC熱敏電阻在工作;而當PC電源進入正常工作狀態后,繼電器啟動并導通,從而短路NTC熱敏電阻,此時NTC熱敏電阻不再工作,不再消耗電流,也就不再發熱,重新回到高阻態的模式下。
繼電器與NTC并聯的設計可以在減少電流損耗的同時也提高了PC電源的可靠性。對于追求效率的PC電源來說,NTC熱敏電阻幾瓦的損耗始終會降低電源的轉換效率,而且對于關機后在短時間內再次開機的情況,如果沒有繼電器,處于高溫下的NTC熱敏電阻將無法發揮正常作用,因此繼電器與NTC在高端電源中往往是配套使用,以達到“魚與熊掌得兼”的效果。
EMI濾波電路對PC電源以及其它PC硬件會產生什么影響?
PC電源中EMI濾波電路本質上是一個低通濾波器,它可以濾除輸入市電中的高頻雜波,只讓純凈50Hz的交流電進入后續的整流調壓電路當中。同時它還可以降低市電中的共模和差模干擾,進一步提升輸入電流的純凈度,以確保電源的穩定工作。
沒有EMI濾波電路的山寨電源等于沒有任何保護
此外PC電源的EMI電路還可以起到保護電源的作用,EMI濾波電路中的MOV以及NTC可以抑制市電輸入中的突發電壓和突發電流,避免后續電路元件因為電壓或電流的沖擊而燒毀,可以說是PC電源乃至整臺PC的第一道防線。
正常的電源產品,一級EMI濾波與二級EMI濾波都是完整的
除此之外,EMI濾波電路還可以抑制PC電源自身對外發出EMI電磁干擾。由于電子系統包括各種高頻信號線、集成電路的引腳以及各類接插件等都可以成為具有天線特性的輻射干擾源,能發射電磁波并影響其它系統或本系統內其他子系統的正常工作,因此電源在正常工作時也是會對外輻射電磁波,并可能干擾其他PC硬件的正常運行,此時EMI濾波電路就可以降低PC電源的EMI,從而保護其它PC硬件不受干擾。
同時由于EMI還會延導線傳播,因此還會從PC電源內部沿著電源線進入電網,從而影響電網中其它電子設備的工作,而EMI濾波電路也可以抑制PC電源對電網的影響,確保自身不會對電網產生污染。
因此我們在選購PC電源的時候,選擇EMI濾波電路完整的產品是非常重要的,一來可以確保電源自身穩定工作,二來可以確保電源不會影響其它硬件的正常工作。
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