电源在装机中的重要性越来越高,而大家在看电源的资料和广告时,一提做工,总少不了什么“105℃电容”“钽电容”“全日/美系大牌电容”之类的宣传语。那么,电容器在PC电源中到底起到什么作用?如何看出电源的电容档次呢?
电脑电源里电容的作用
电容器由两块金属板组成,由绝缘体(电介质)隔开。电容器最明显的特征之一是它们能够抵抗电压变化。
在电脑电源里,电容器可用于平滑电压,这一过程也称为滤波——全称是滤波纹波。因此,电脑电源里的电容也常常被称为“滤波电容”。它们还可以用作电能存储和阻断直流电流的储存器。
在某款电脑电源直流轨中测得的波纹波,被次级侧的滤波电容器抑制
在电脑电源中,电容器用于“初级”侧和“次级”侧。初级侧是电源在变压器之前的部分,交流电进入其中。次级侧位于电源变压器之后,这是实际产生直流输出的部分。
上方为“初级”,下方为“次级”
电容器允许直流电在阻塞之前通过很短的时间。相反,交流电可以自由地通过它们,但形状发生了变化,会被经过整流。
小知识:105℃电容
我们计算电容器可以存储的电荷,称为电容,以法拉为单位。但是,法拉 (F) 是一个非常大的单位,因此您通常会看到使用微法拉(μF 或 uF)或皮法拉 (pF) 单位代替。除了容量之外,电容器的两个最显著特征是其工作电压和额定温度(对于极性电容器,则为负引线标记)。
在电脑电源中,最好的 电解电容器被认为是额定温度为105摄氏度的电容器,因为与额定温度为 85 °C 的电容器相比,它们的使用寿命更长。当然,电容器制造商起着关键作用,日系厂商制造的电容器始终是一线品牌首选。
电源里的电容器有哪些种类?
根据其结构和所使用的材料,电容器有各种类型。其中一些最常见的材质类型包括介电、薄膜、陶瓷、电解、玻璃、钽和聚合物。
在电脑电源中,我们主要用到电解电容和聚合物电容(固态电容),并且在瞬变滤波/APFC(有源功率校正因数)阶段,使用Y(陶瓷)和X(金属化聚酯)电容。
在所有情况下,Y电容器被放置在线路和地(或机箱)之间,并且总是成对出现,而X电容器则被放置在线路上(连接在线路和中性之间)。由于X电容器往往会长时间保持其电荷,因此通常用于在交流电压被移除后快速放电。
而如果Y型电容发生短路,则有触电危险;如果X型电容发生短路,则有起火危险。而网上所谓的“烈士墙电源”,大部分也是因为在这两种电容器上采用了劣质产品和工艺导致的“boom”。
电解电容(左)与聚合物(固态)电容
如果并联放置两个或多个电容器,则它们的总电容增加。相反,如果我们将它们串联起来,那么它们的总电容就会降低。
什么才叫好电容?
理想的电容器应该具有零电阻,即定义为物体对电子流的阻碍力为零。但是,由于这不是一个完美的世界,所有电容器都有一些电阻,而电阻越低,电容器的质量越高。
电容器的电阻称为等效串联电阻(ESR),它可以极大地影响性能。
当我们试图找出电源设备故障的原因时,我们不仅应该测量电容量,还应该使用适当的仪器检查ESR读数。在许多情况下,故障电源的电容量可能符合规格,但ESR偏差很大,导致性能不佳。
此外,增加的ESR极大地影响电容器的工作温度,导致其快速降解,寿命大大缩短。例如,电解电容器工作温度只增加10℃也将缩短其预计寿命,所以将电解电容器的温度保持在尽可能低的水平非常重要——这也是一般的电源,如果温度稍微高点就会表现不佳的原因,因为它们使用了大量电解电容,在较高环境温度下性能和寿命表现降低。
简而言之,电容器最关键的规格包括以下几点:
工作电压(如果超过规定电压太久,电容器很可能会失效,发出巨大的声响——所谓电源啸叫,很大比例是因为这个)。
工作温度:105℃最佳。
电容量:影响其滤波能力。
公差(以百分比表示,显示电容器电容与名义水平有多接近)。
极性(适用于电解电容器)。
ESR(等效串联电阻)。
波纹电流。
漏电流:由于劣质绝缘电阻所导致的电流“泄漏”量。
尺寸:更大的电容器可以更容易地散热,并且有更多的介电量。
当然,一些产品在设计上增加保护电容器的措施,也是提高电容的性能和安全性的好方法。下图是海盗船RM850的初级端的主电容,为了保护这个电容,它的周围都被金属散热片所围绕。
编辑:熊乐