硬件基础 电源幻灯片.ppt

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1、硬件基础 电源1第1页，共34页，编辑于2022年，星期一电源基本知识电源基本知识电源的重要性电源的重要性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2页，共34页，编辑于2022年，星期一电源基本知识电源基本知识分类分类 单电源：单台供电第3页，共34页，编辑于2022年，星期一 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3

2、50W 1+1冗余 额定输出1350W 最大输出2350W 2+1冗余 额定输出2350W 最大输出3350W第4页，共34页，编辑于2022年，星期一输出插头输出插头 主板电源插头 20Pin/24Pin第5页，共34页，编辑于2022年，星期一 辅助电源插头 6Pin 硬盘、光驱插头 大4Pin第6页，共34页，编辑于2022年，星期一 软驱电源插头 小4Pin 辅助信号插头 10Pin第7页，共34页，编辑于2022年，星期一各路输出电压功能各路输出电压功能+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、P

3、CI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8页，共34页，编辑于2022年，星期一-12V：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9页，共34页，编辑于2022年，星期一Power Good#：电源良好信号，是由各直流输

4、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10页，共34页，编辑于2022年，星期一 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11页，共34页，编辑于2022年，星期一开关稳压

5、电源工作特点及原理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12页，共34页，编辑于2022年，星期一电源的外形规格电源的外形规格 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IBM PS2 Model 30（1987）ATBaby-AT、Mini-AT、LPXATX风格Intel ATX、ATX12V（19852000）ATXATX、NLX、Micro-ATXS

6、FX风格Intel SFX（1997）ATXFlex-ATX、Micro-ATX电源连接器类型和外形因素 第13页，共34页，编辑于2022年，星期一AT标准：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14页，共34页，编辑于2022年，星期一ATX标准标准在输出上增加了+3.3V电压输出，以适应低电压的CPU

7、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5V StandBy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。主板电源连接器主板电源连接器 第15页，共34页，编辑于2022年，星期一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：150mmW 86mmH 140

8、mmL主板电源连接器主板电源连接器 ATXNLX 20针主电源连接器，接头端视图 第16页，共34页，编辑于2022年，星期一ATX12V标准标准适应主频在1GHz以上的CPU。增大了+12VDC输出能力：15A/300W（Peak 18A)，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)。主板电源连接器主板电源连

9、接器 ATX12V电源连接器 第17页，共34页，编辑于2022年，星期一电源开关连接器电源开关连接器 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18页，共34页，编辑于2022年，星期一外设电源连接器外设电源连接器 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19页，共34页，编辑于2022年，星期一外设电源连接器外设电源连接器 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（

10、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20页，共34页，编辑于2022年，星期一电源的加载电源的加载1.输入特性:允许输入电压范围:额定电压值 10%20%一般输入：180264V 宽范围输入：90264V 额定输入：220V或200240V RMS输入频率范围：4763Hz输入额定电流：2 5A 第21页，共34页，编辑于2022年，星期一输入冲击电流 0.9基于可靠性、使用寿命、经济效益，58成的输出功率较佳第24页，共34页，编辑于2022年，星期一主板功耗举例3.3V5V12V

11、-12V5VSBCPU#1 Core5A Cache1.2A VRM1ACPU#2 Core2.1A Cache1.2A VRM0.5AAmps/PCI2A0.1A0.1ASDRAM8A Base Board4A3A0.05A0.25ATotals14A21A3.5A0.5A0.25A第25页，共34页，编辑于2022年，星期一系统功耗举例3.3V5V12V-12V5VSBBaseboard14A21A3.5A0.5A0.25AHard Drive(3)1A1ACDROM0.4A0.7AFloppy0.3ATape0.8A0.4AFans2ATotals14A26A10A0.5A0.25A第2

12、6页，共34页，编辑于2022年，星期一 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 L C滤波电路抑制纹波 50mVp-p（3.3V/5V)120mVp-p(12V)负载瞬变响应(Transient Response)负载30%50%变化，速率2.5A/us，输出电压应在规格范围内第27页，共34页，编辑于2022年，星期一维持时间（Holdup Time)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：0.120ms PG信号上升时间：1ms 第28页，

13、共34页，编辑于2022年，星期一 Power Good信号 特性：开机时,电压升至正常值后延时电容延时100500mS,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：2.45VPS-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：2V 第29页，共34页，编辑于2022年，星期一遥感（Remote Sensing）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 Remote Sense线和Remote Sense Return线和相关电路实现。开/关机时的过冲（Overshoot)开/关机

14、时保证输出电压稳定度保持在10%范围内。第30页，共34页，编辑于2022年，星期一保护功能: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31页，共34页，编辑于2022年，星期一电源认证电源认证 UL标准#1950信息技术设备安全标准，包括电子商务设备，第3版其中有关于电源及其他PC部件的内容。在加拿大，电子和电器产品由加拿大标准组织（CSA）进行认证。在德国是TV Rheinland和VDE。在挪威有VEMKO。电源制造商要想将其产品销往国际市场，其产品就必须具有UL、CSA、TV Rheinla

15、nd及其认证组织之一的认证。在中国的电源认证有：中国电工强制认证（CCC）。第32页，共34页，编辑于2022年，星期一电源维护电源维护 开关机器开关机器 保证，关和开机之间的间隔不要少于30秒。使用电源保护系统使用电源保护系统 1、后备电源（后备电源（SPS）后备式不间断电源后备式不间断电源 2、不间断电源（不间断电源（UPS）在线式不间断电源在线式不间断电源 第33页，共34页，编辑于2022年，星期一电源管理电源管理 能源之星、APM、ACPI都属于电源管理的功能当一个PC机和显示器在不实际工作的时候从电网汲取的能量必须小于等于30W时，可称其为符合能源之星能源之星标准APM与ACPI的区别是：APM需要BIOS和OS都支持，而ACPI可以不需要BIOS的支持。要使计算机系统实现电源管理，必须所有硬件、操作系统、应用程序都支持电源管理在电源管理状态中，S3是指休眠前的处理数据在休眠后合存在内存（STR）或硬盘（STD）中第34页，共34页，编辑于2022年，星期一