硬件基础 电源

硬件基础电源1第一页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源基本知识电源的重要性1、电源为计算机中的各部件提供电能，所以它非常重要2、质量不好的电源可以造成部件损坏及部件工作不稳定3、质量好的电源要求有：提供满足要求的电源功率、提供稳定的直流电4、在计算机各部件中，最易被忽视的就是电源的质量5、电源是将市电220V交流电转换成计算机可用的交流电的装置第二页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源基本知识分类—单电源：单台供电第三页，共三十四页，编辑于2023年，星期三—冗余电源：并联输出供电，提供扩展能力，增加可靠性，故障更换不影响使用

例如：单台输出350W1+1冗余额定输出1×350W

最大输出2×350W2+1冗余额定输出2×350W

最大输出3×350W第四页，共三十四页，编辑于2023年，星期三输出插头—主板电源插头20Pin/24Pin第五页，共三十四页，编辑于2023年，星期三—辅助电源插头6Pin—硬盘、光驱插头大4Pin第六页，共三十四页，编辑于2023年，星期三—软驱电源插头小4Pin—辅助信号插头10Pin第七页，共三十四页，编辑于2023年，星期三各路输出电压功能+5V：主板，适配卡以及硬盘、光驱、软驱驱动逻辑板数字电子元件、电路，外部选件及键盘线色红色+3.3V：主板上CPU、内存芯片、PCI扩展卡等组件线色橙色+12V：马达（硬盘、光驱、软驱驱动器马达和所有风扇），ATX12V标准中给主板供电。线色黄色第八页，共三十四页，编辑于2023年，星期三-12V：和+12V用于串行通讯口提供接口电源，或用-12V给风扇供电。线色蓝色

-5V：ISA总线的B5脚接-5V电压，提供给老式软盘驱动器中锁相式数据分离电路用，现已很少用到。线色白色5V_Standby：在系统关机的情况下，仍有输出，维持部分设备工作。例如维持通信或网络接口的工作，可以实现远程唤醒等功能或给风扇低速工作供电。线色紫色第九页，共三十四页，编辑于2023年，星期三PowerGood#：电源良好信号，是由各直流输出电压信号和交流输入电压故障信号相“与”产生的，提供给主板计时器芯片的控制处理器的复位线。高电平有效。线色灰色作用：—电源输出达到稳定后通知主机启动系统。—当AC电压跌落、超载或过热时信号将在直流输出消失前提前作出反应，保护硬件。如使硬盘驱动器有足够的时间使磁头复位，防止硬盘受到意外损伤；防止存储器“奇偶校验错误”等故障。第十页，共三十四页，编辑于2023年，星期三—电源良好信号消失，则整个系统复位或完全关闭，防止系统在供电不足、过热、超载等情况下运行。PS_ON#：主板开关信号，机箱电源开关通过逻辑电路输出此信号给电源。低电平有效。线色绿色第十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期三开关稳压电源工作特点及原理—

功率转换效率高，损耗小—

体积小，重量轻—

对电网适应性强—

供电中断时,输出电压保持时间长—

应用于计算机,家电,通信设备等精密电子设备—

电路较复杂，元器件数量多—

纹波和噪声较大第十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源的外形规格

电源的外形规格，依赖于所使用的机箱。电源的外形规格有过7种现代电源外形因素来源连接器类型相关的主板外形因素LPX风格IBMPS／2Model30（1987）ATBaby-AT、Mini-AT、LPXATX风格IntelATX、ATX12V（1985／2000）ATXATX、NLX、Micro-ATXSFX风格IntelSFX（1997）ATXFlex-ATX、Micro-ATX电源连接器类型和外形因素第十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期三AT标准：—输出+5V，-5V，+12V，-12V，以及主板的启动和复位信号。—外部有按钮式开关，输出一般在200W左右—主板插头为两个6Pin，输出+5V，-5V,+12V,-12V。—AT标准电源定位在PC系统，存在有散热不好，输出功率低等问题。主板电源连接器

AT/LPX主P8/P9(有时也称为P1/P2)电源连接器第十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期三ATX标准—在输出上增加了+3.3V电压输出，以适应低电压的CPU及内存芯片等组件，多处理器支持，—取消手动开关，增加了一个PS-ON电源开关信号控制输入。此信号直接或通过一些逻辑电路间接与主机板上的电源开关接插件相通，由主板开关控制电源启动或关闭。—增加5VStandBy电压输出，无论计算机是否工作，是否关机，均保证对主板的供电，以提供远程唤醒等功能。—调整整个机箱系统的散热系统结构，采用吸入式结构，利用电源的风扇可以对CPU，整机进行有效散热。主板电源连接器

第十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期三—在结构上接主板上的两个电源插头改成了一个20线的插头，使接插件的安装却更为简单可靠。—PS/2外形尺寸：150mmW86mmH140mmL主板电源连接器

ATX／NLX20针主电源连接器，接头端视图第十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期三ATX12V标准—适应主频在1GHz以上的CPU。—增大了+12VDC输出能力：15A/300W（Peak18A)，增加一个双排4Pin的+12V辅助输出插头。—ATX12V规范的电源向下兼容ATX规范的电源。—ATX电源只支持靠+5V或+3.3V提供DC/DC转换的主板。ATX12V电源可支持靠+12V,+5V或+3.3V提供DC/DC转换的主板。—+5VSB输出规格。要求：1.0A，1.5A(Peak），推荐：2.0A，2.5A(Peak)。主板电源连接器

ATX12V电源连接器第十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源开关连接器

PC机上主要有三种电源开关，概括如下：·完整的交流电源开关。·前端面板交流电源开关。·前端面板主板受控开关。电源远端按压按钮式开关接线端子第十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期三外设电源连接器

除了主板电源连接器以外，电源系统还提供了向软驱和硬驱及内部机箱风扇等各种外设提供电能的电源连接器。

外设和软驱电源连接器第十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期三外设电源连接器

引脚信号颜色引脚信号颜色1+12V黄色3地线黑色2地线黑色4+5V红色外设电源连接器引脚布局（大型驱动器电源连接器）引脚信号颜色引脚信号颜色1+5V红色3地线黑色2地线黑色4+12V黄色3.5寸软驱电源连接器引脚布局（小型驱动器电源连接器）第二十页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源的加载1.输入特性:允许输入电压范围:额定电压值

10%~20%

一般输入：180~264V

宽范围输入：90~264V

额定输入：220V或200~240VRMS输入频率范围：47~63Hz输入额定电流：2~5A

第二十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期三输入冲击电流<100A（normal)

启动电源时保护电路限制输入电流，保护滤波电容,整流器,输入熔断器。输入过流保护：熔断器保护，过流后熔断器熔断输入欠压保护：输入电压低于规定输入范围时，电源保护，避免低压对电源的危害。第二十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期三抗扰性（EMS）：暂态瞬变SlowTransients浪涌SurgeVoltages快速瞬变脉冲群EFT(ElectricalFastTransient)振铃波RingWave静电放电ESD(ElectrostaticDischarge）辐射RadiatedImmunity谐波（HARMONIC）

第二十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期三2.输出特性:输出电压稳定度:负载变化对输出电压的影响,

一般为5%(-5V/-12V为10%)输出电流（typical)200W：+12V/6A，+5V/21A，+3.3V/14A300W：+12V/10A，+5V/30A，+3.3V/28A输出功率：200W/300W/400W/500W/750W效率:典型值70%功率因数：>0.9基于可靠性、使用寿命、经济效益，5~8成的输出功率较佳第二十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期三主板功耗举例3.3V5V12V-12V5VSBCPU#1Core5A

Cache1.2A

VRM1ACPU#2Core2.1A

Cache1.2A

VRM0.5AAmps/PCI2A0.1A0.1ASDRAM8ABaseBoard4A3A0.05A0.25ATotals14A21A3.5A0.5A0.25A第二十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期三系统功耗举例3.3V5V12V-12V5VSBBaseboard14A21A3.5A0.5A0.25AHardDrive(3)1A1ACDROM0.4A0.7AFloppy0.3ATape0.8A0.4AFans2ATotals14A26A10A0.5A0.25A第二十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期三

输出纹波和噪声(Ripple&Noise)

对精密的电子设备危害很大，严重影响信号质量，或导致元器件误动作

采用LC滤波电路抑制纹波

<50mVp-p（3.3V/5V)<120mVp-p(12V)负载瞬变响应(TransientResponse)

负载30%~50%变化，速率2.5A/us，输出电压应在规格范围内第二十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期三维持时间（HoldupTime)

输入电压突变为0，电源保持正常输出的时间。一般要求为1个电网周期:20ms(50Hz)。上升时间和时序

输出上升时间：0.1~20ms

PG信号上升时间：<10ms+5V/+3.3V时序

PG信号上升延迟时间：100~500ms输出关机警告时间:>1ms

第二十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期三PowerGood信号特性：开机时,电压升至正常值后延时电容延时100~500mS,再送出PG信号启动计算机引导程序进行自检。逻辑低电平：<0.4V

逻辑高电平：2.4~5VPS-ON信号特性：开机信号，低电平有效，由主板的开机信号控制。逻辑低电平：<0.8V

逻辑高电平：>2V

第二十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期三遥感（RemoteSensing）作用：对输出线、插头、PCB板上的电压下降部分进行补偿，常用在大电流低电压、高精度输出的情况。由RemoteSense线和RemoteSenseReturn线和相关电路实现。开/关机时的过冲（Overshoot)

开/关机时保证输出电压稳定度保持在10%范围内。第三十页，共三十四页，编辑于2023年，星期三保护功能:

过压保护（OVP)保护负载

短路保护保护电源、负载空载保护保护电源

过流保护（OCP）保护负载过温保护（OTP）保护电源、负载

第三十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期三电源认证

UL标准#1950——信息技术设备安全标准，包括电子商务设备，第