第11章 电源和机箱

第11章电源和机箱在购买微机时，电源的价格仅占很小的比例，却关系着整台机器的运行质量和寿命。而机箱则为各种板卡提供支架，几乎所有重要的配件都安装在机箱里面，一个好的机箱不仅可以承载所有的配件，保护它们不受外界的损害，而且可以防止电磁干扰。11.1电源电源也称为电源供应器（PowerSupply），它提供微机中所有部件所需要的电能。电源功率的大小、电流和电压是否稳定，将直接影响微机的工作性能和使用寿命。11.1.1电源的类型1．ATX电源的标准ATX（ATExtend）规范是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准，ATX电源规范经历了ATX1.1、ATX2.0、ATX2.01、ATX2.02、ATX2.03和ATX12V等阶段。目前的电源标准是ATX12V标准，而ATX12V标准又分为ATX12V1.2、ATX12V1.3、ATX12V2.0、ATX12V2.2、ATX12V2.3等多个版本。表12-1列出了ATX12V各版本的主要区别。2007年，Intel推出了新的电源规范——ATX12V2.3版本。Intel的ATX12V2.3规范是针对Vista系统带来的硬件升级及处理器、显卡等主要功耗产品的能耗变化而推出的新标准。ATX12V2.3规范共包括180W、220W、270W、300W、350W、400W、450W共7个功率等级的标准。其中180W、220W、270W三个小功率级的电源采用单路+12V标准；300W及以上功率标准主要是为了支持高端Vista显卡，依然采用了双路12V输出。Intel的ATX12V2.3规范不但对供电能力进行了规范，并且更加关注节能、环保、提高电能的转换效率（80%或以上），减少和控制对人体和环境产生危害的物质。2．ATX电源的输出ATX电源输出有下列几种。+3.3V。+5V。+12V。12V。5V。+5VSB。ATX电源的外观如图11-1所示。11.1.2电源的结构1．电源插座电源插座通过电源线使微机与家用电源插座相连，提供微机所需的电能，如图11-2所示。2．电源插头电源插头包括主板和外部设备插头。①主板电源插头。电源上的电源插头如图11-3所示。②外部设备电源插头。3．电源散热风扇电源盒内装有散热风扇，以便散去电源工作时产生的热量。5．电源的电路组成电源的主要功能是将外部的交流电（AC）转换成符合微机需求的直流电（DC）。作为整个计算机系统的“心脏”，电源主要由输入电网滤波器、输入/输出整流滤波器、变压器、控制电路和保护电路几个部分组成。电源内部的电路如图11-4所示。11.1.3ATX电源的主要参数1．电源功率电源的功率是用户最关心的参数。在电源铭牌上常见到的有峰值（最大）功率和额定功率两种标称参数，其中峰值功率是指当电压、电流不断提高，直到电源保护起作用时的总输出功率，但它并不能作为选择电源的依据，用于有效衡量电源的参数是额定功率，额定功率是指电源在稳定、持续工作下的最大负载，额定功率代表了一台电源真正的负载能力，比如，一台电源的额定功率是300W，其含义是平时持续工作时，所有负载之和不能超过300W。2．转换效率转换效率是输出功率除以输入功率的百分比，它是电源一项非常重要的指标。由于电源在工作时有部分电量转换成热量损耗掉了，因此电源必须尽量减少电量的损耗。1.3版的电源要求满载下最小转换效率为70%。2.0版推荐转换效率提高到80%。两个功率相同的电源，由于转换效率不同，工作时所损耗的功率也不同。转换效率越高，则损耗的功率（电量）就越少，所以不断提高电源的转换效率将是日后的发展趋势。3．输出电压稳定性ATX电源的另一个重要参数是输出电压的误差范围，通常对+5V、+3.3V和+12V电压的误差率要求为5%以下，对5V和12V电压的误差率要求为10%以下。输出电压不稳定，或纹波系数大，是导致系统故障和硬件损坏的因素。4．纹波电压纹波电压是指电源输出的各路直流电压中的交流成分。作为微机的供电电源，对其输出电压的纹波电压有较高的要求。纹波电压的大小，可以使用数字万用表的交流电压挡很方便地测出，测出的数值应在0.5V以下。5．保护措施一般为了保证PC内各零部件的安全和防止电源被烧毁，电源里面都会加入多路保护电路，例如，短路保护功能，当电源发生短路时，电源会自动切断停止工作，避免电源或PC硬件与外围设备损毁。6．可靠性衡量一台设备可靠性的指标，一般采用MTBF（MeanTimeBetweenFailure，平均故障间隔时间），单位为h（小时）。电源设备工作可靠性，参照品牌机的相关质量标准，其MTBF应不小于5000h。7．安全和质量认证为了确保电源使用的可靠性和安全性，每个国家或地区都根据自己各自不同的地理状况和电网环境制定了不同的安全标准。通过的认证规格越多，说明电源的质量和安全性越高。现在电源的安全认证标准主要有FCC、UL、CSA、GS和CCC认证等。电源产品至少应具有这些认证标志之一。CCC认证，即“中国强制认证”，英文名称为“ChinaCompulsoryCertificate”，简称3C。针对电源的3C认证将原有的CCEE（长城认证）、CEMC（电磁兼容认证）与CCIB（中国进出口商品检验检疫认证）相结合，这三个认证分别从用电的安全、电磁兼容及电波干扰、稳定性等方面做出了全面的规定。11.1.4ATX电源的工作原理开关电源的基本工作原理：是把交流电首先整流为300V左右的高压直流电，然后通过大功率开关三极管，将电压改变成连续的脉冲信号，再经过开关变压器隔离降压输出，然后通过滤波电路输出为低压直流电。开关电源输出电压的稳定性依赖于脉冲宽度的改变，因此，这种电源技术称为做脉宽调制（PWM）。由高压直流到低压多路直流输出的过程也称为DC-DC（直流-直流）变换，它是开关电源的核心技术。开关电源的工作过程是，将输入的220V交流电整流为直流电，再通过开关电路转变为高频交流电，然后再整流为稳定的直流电源输出。ATX电源采用＋5VSB、PS-ON信号的组合实现电源的开启和关闭。PS-ON信号小于1V伏时，就会开启电源，大于4.5V时就关闭电源。ATX电源关闭后，主板内部仍然有5V/100mA的弱电流，以维持微机内部一小部分电路的工作，这部分电路的功能是检测各种开机命令。11.2机箱11.2.1机箱的种类按机箱的外形可分为立式和卧式两种，如图11-5所示。11.2.2机箱的结构机箱由金属的外壳和框架及塑料面板组成。ATX立式机箱的结构如图11-6所示。1．机箱内的主要部件支撑架孔和螺钉孔。电源槽。插卡槽。主板输入/输出孔。驱动器槽。控制面板。控制面板接脚。扬声器（喇叭，Speaker）。电源开关孔。其他安装配件。2．机箱上的按钮/开关和指示灯（1）电源开关及指示灯（2）复位按钮（3）硬盘工作状态指示灯（4）前置USB和音频接口现在USB接口的设备越来越多，为了方便插拔，许多机箱前面板上也提供了USB接口和音频接口，如图11-7所示。本章完