摘要：電(dian)源PCBA加(jia)(jia)工是(shi)PCBA加(jia)(jia)工中的一種常見(jian)(jian)類別(bie)，部(bu)分電(dian)子元器件(jian)是(shi)電(dian)源PCBA加(jia)(jia)工中特有(you)(you)的，也有(you)(you)部(bu)分元件(jian)是(shi)電(dian)源PCBA常見(jian)(jian)的。了解和熟知電(dian)源PCBA加(jia)(jia)工中常見(jian)(jian)元器件(jian)有(you)(you)哪些及各有(you)(you)什么用途，對了解電(dian)源PCBA加(jia)(jia)工有(you)(you)一定幫助。

電源PCBA加工常用電子元器件介紹

交流電輸入插座

此為交流電(dian)從外部輸(shu)入電(dian)源的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)道關卡，為了阻隔來自電(dian)力(li)在(zai)線干擾(rao)，以(yi)及避(bi)免電(dian)源運作所產生的(de)(de)交換噪(zao)聲經(jing)電(dian)力(li)線往(wang)外散布干擾(rao)其它用(yong)電(dian)裝置，都會于交流輸(shu)入端(duan)安裝一(yi)(yi)至二階的(de)(de)EMI(電(dian)磁干擾(rao))Filter(濾波(bo)器)，其功能就是(shi)一(yi)(yi)個低通濾波(bo)器，將交流電(dian)中所含高(gao)頻的(de)(de)噪(zao)聲旁(pang)路或是(shi)導向接(jie)地線，只讓60Hz左(zuo)右的(de)(de)波(bo)型通過。

上(shang)面(mian)照片中(zhong)，中(zhong)央為一(yi)體式EMI濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)電(dian)源插座，濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)路(lu)整個包于(yu)鐵殼中(zhong)，能更有(you)效避免(mian)噪(zao)聲(sheng)外(wai)(wai)泄；右方的(de)則是以小(xiao)片電(dian)路(lu)板(ban)制作EMI濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)路(lu)，通常使用于(yu)無足夠深度安裝一(yi)體式EMI濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)的(de)電(dian)源供應(ying)器(qi)，少(shao)了鐵皮外(wai)(wai)殼多少(shao)會(hui)有(you)噪(zao)聲(sheng)泄漏情(qing)形(xing)；而左邊的(de)插座上(shang)只加上(shang)Cx與(yu)Cy電(dian)容(rong)(稍后會(hui)介紹)，使用這(zhe)類設計的(de)電(dian)源，其EMI濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)路(lu)通常需(xu)要做在(zai)主(zhu)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)，若(ruo)是主(zhu)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)EMI電(dian)路(lu)區(qu)空(kong)空(kong)如也(ye)，就代表(biao)該區(qu)組件被(bei)省略掉了。

目前使用12公(gong)分風扇的(de)(de)電源(yuan)供應器內部空間都(dou)不(bu)太(tai)能塞下一體式EMI濾(lv)波器，所以(yi)大多采用照片左右兩邊的(de)(de)做法。

X電容(Cx，又稱為跨接線路濾波電容)

這是EMI濾波電路(lu)組成中，用(yong)來跨接火(huo)線(L)與中性線(N)間的(de)電容，用(yong)途是消除來自電力線的(de)低通常態噪聲(sheng)。

外觀如(ru)照片(pian)所示為(wei)方型，上方會打上X或X2字樣。

Y電容(Cy，又稱為線路旁通電容器)

Y電容為跨接于浮接地(FG)和火線(L)/中(zhong)性線(N)之間，用來消除(chu)高通常態及(ji)共(gong)態噪(zao)聲。

Y電容的(de)外(wai)觀如照片呈(cheng)圓(yuan)餅狀

而計算機(ji)用電(dian)源中的FG點與(yu)金屬外殼、地線(E)及輸出端0V/GND共接(jie)，所以未(wei)連接(jie)接(jie)地線時，會經由兩顆串聯的Cy電(dian)容分壓出輸入電(dian)源一半的電(dian)位(wei)差(Vin/2)，人體(ti)碰觸到后就(jiu)有可能產生感電(dian)現象。

共態扼流圈(交連電感)

共(gong)模態(tai)扼流(liu)圈(quan)在濾波電路中為串(chuan)聯在火線(xian)(L)與中性線(xian)(N)上(shang)，用(yong)來消除電力在線(xian)低通共(gong)態(tai)以及射頻噪(zao)聲。有些(xie)電源的輸入端(duan)線(xian)路，會(hui)有纏繞在磁(ci)芯(xin)上(shang)的設(she)計，也可(ke)以當作(zuo)是(shi)簡(jian)單(dan)的共(gong)態(tai)扼流(liu)圈(quan)。

其外觀有環(huan)形與類似變壓器的方形，部分可以(yi)見到外露的線圈。

所謂共態噪(zao)聲，代表是L/N線對于地(di)線E間的(de)(de)(de)噪(zao)聲，而常態噪(zao)聲，則是L與(yu)N線之間的(de)(de)(de)噪(zao)聲，EMI濾波器功能主要是消除及阻擋這兩類噪(zao)聲。在EMI濾波電路(lu)之后的(de)(de)(de)是瞬時(shi)保護電路(lu)及整(zheng)流電路(lu)，常見的(de)(de)(de)組件(jian)如下。

保險絲

保險(xian)絲就是(shi)(shi)當其流過其上(shang)的(de)電流值超出(chu)額定限度(du)時，會(hui)以熔(rong)斷(duan)(duan)的(de)方式來保護(hu)連接于后端電路(lu)，一般使用于電源供應器中(zhong)的(de)保險(xian)絲為快熔(rong)型(xing)，比較好的(de)會(hui)使用防(fang)爆(bao)式保險(xian)絲，其與一般保險(xian)絲最大的(de)差別是(shi)(shi)外管(guan)為米色陶瓷管(guan)，內(nei)填(tian)充防(fang)火(huo)材質避(bi)免熔(rong)斷(duan)(duan)時產生火(huo)花(hua)。

其(qi)安(an)裝于(yu)電(dian)路(lu)板(ban)(ban)上的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)(shi)有(you)如圖(tu)片(pian)(pian)上方(fang)(fang)的(de)(de)(de)固定式(shi)(shi)(兩端(duan)直接套上導(dao)線座并焊于(yu)電(dian)路(lu)板(ban)(ban)上)以及圖(tu)片(pian)(pian)中(zhong)央(yang)的(de)(de)(de)可(ke)拆卸式(shi)(shi)(使用金(jin)屬夾片(pian)(pian)固定)。下(xia)方(fang)(fang)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)形組(zu)件(jian)是溫度(du)保險(xian)絲(si)(si)，這(zhe)類(lei)保險(xian)絲(si)(si)固定于(yu)大功(gong)率水泥電(dian)阻或是功(gong)率組(zu)件(jian)的(de)(de)(de)散熱片(pian)(pian)上，主(zhu)要是用于(yu)超溫保護，避免組(zu)件(jian)過(guo)熱而損(sun)壞或發(fa)生火災，這(zhe)類(lei)保險(xian)絲(si)(si)也有(you)與電(dian)流保險(xian)絲(si)(si)結(jie)合的(de)(de)(de)版(ban)本，對(dui)電(dian)流及溫度(du)進行雙重保護。

負溫度系數電阻(NTC)

因為電(dian)源接(jie)通電(dian)源瞬間，其(qi)內(nei)(nei)的(de)高壓端電(dian)解電(dian)容屬于無電(dian)狀態，充電(dian)瞬間將產(chan)生過(guo)大電(dian)流突波(bo)以及線路壓降，可(ke)能使橋(qiao)式整流器等組件超出其(qi)額定(ding)電(dian)流而燒壞。NTC使用時串(chuan)聯于L或N線路上，啟動時其(qi)內(nei)(nei)部(bu)阻(zu)抗(kang)值(zhi)可(ke)以限制充電(dian)瞬間的(de)電(dian)流值(zhi)，而負溫度系數的(de)定(ding)義是其(qi)電(dian)阻(zu)會隨(sui)其(qi)溫度上升而降低，所以隨(sui)著電(dian)流流過(guo)本體使溫度逐漸升高后，其(qi)阻(zu)值(zhi)會隨(sui)著降低，避免造成(cheng)不必要功率(lv)消耗。

其外觀大(da)多為(wei)黑色及墨(mo)綠色的圓餅狀元(yuan)件(jian)

但其缺點是電源(yuan)處于熱機狀態下啟動(dong)時，其保護(hu)效(xiao)(xiao)果會打上折(zhe)扣，且即(ji)使阻抗可隨溫(wen)度(du)降低，仍會消耗些許功率，所以(yi)目(mu)前(qian)高效(xiao)(xiao)率電源(yuan)大多采用更進階(jie)的(de)瞬時保護(hu)電路。

金氧變阻器(MOV)

變阻器跨接于(yu)保(bao)險(xian)絲后(hou)端(duan)(duan)的火(huo)線與地線間，其動作原理為當其兩端(duan)(duan)電(dian)壓(ya)差(cha)低于(yu)其額定(ding)電(dian)壓(ya)值時，本體呈現高阻抗(kang)；當電(dian)壓(ya)差(cha)超出其額定(ding)值，本體電(dian)阻會急速下降(jiang)，L-N間呈現近似短(duan)路(lu)狀(zhuang)態，前端(duan)(duan)的保(bao)險(xian)絲因短(duan)路(lu)而升高的電(dian)流將會使(shi)其熔(rong)斷，以保(bao)護后(hou)端(duan)(duan)電(dian)路(lu)，有時本體承受功率(lv)過大時，亦(yi)以自毀方(fang)式來(lai)警告使(shi)用者該裝(zhuang)置(zhi)已經出現問題。

通常用于電源供(gong)應器交流(liu)(liu)輸入(ru)端，當輸入(ru)交流(liu)(liu)發生過電壓時能及時讓(rang)保(bao)險絲(si)熔斷，避免使內部組(zu)件損壞。其顏色與(yu)外觀與(yu)Cy電容很接近，不過可以(yi)從組(zu)件上面的字樣及型號來分(fen)別其不同。

橋式整流器

內部由(you)四顆二極(ji)管交互連接所構成的橋式整流(liu)器(qi)，其功用是將輸(shu)入交流(liu)進行(xing)全波整流(liu)后，供后端交換(huan)電路使用。

其外觀(guan)與大小(xiao)會隨著組件額(e)定(ding)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)及電(dian)(dian)(dian)流的不同(tong)而(er)有所(suo)差(cha)異(yi)，部分(fen)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)供應(ying)器(qi)會將(jiang)其固定(ding)于散熱片上(shang)，協助其散熱，以利(li)穩定(ding)的長(chang)時間運作(zuo)。經過(guo)整流后，便進入功(gong)率級一次側的交換(huan)電(dian)(dian)(dian)路，這里的組件決定(ding)了電(dian)(dian)(dian)源(yuan)供應(ying)器(qi)的各路最大輸出能力，是電(dian)(dian)(dian)源(yuan)供應(ying)器(qi)相(xiang)當重要的一部份。

開關晶體管

在交(jiao)換電(dian)(dian)路中(zhong)作為無接點快速電(dian)(dian)子(zi)開關，依控制信號導通及(ji)截止，決(jue)定電(dian)(dian)流是否流過，于主動功率因子(zi)修正電(dian)(dian)路以及(ji)功率級(ji)一次側電(dian)(dian)路扮演重要角色。

照片(pian)中上方為電源內常(chang)見(jian)的(de)N MOSFET(N型(xing)金(jin)氧半導體場效晶體管)，下(xia)方則是NPN BJT(NPN型(xing)雙接面晶體管)。

隨著(zhu)開關(guan)組件的電(dian)(dian)路(lu)組成方(fang)式，可構(gou)成雙晶(jing)順向(xiang)式、半橋式、全橋式、推挽式等(deng)等(deng)不同的功率級拓墣，在講(jiang)求高效率的電(dian)(dian)源供應器內(nei)，也有使用開關(guan)晶(jing)體構(gou)成同步整(zheng)流電(dian)(dian)路(lu)以及(ji)DC-DC降壓電(dian)(dian)路(lu)的應用。

變壓器

為(wei)何稱(cheng)為(wei)隔(ge)(ge)離型交(jiao)換式降壓(ya)(ya)(ya)電源，就是因(yin)為(wei)使用變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器作為(wei)高低電壓(ya)(ya)(ya)分(fen)隔(ge)(ge)，并利用磁能進行能量交(jiao)換，不僅可以避免高低壓(ya)(ya)(ya)電路故障時的漏電危險，也能簡單產(chan)生多種電壓(ya)(ya)(ya)輸出。因(yin)其運作頻率較高，變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器體積(ji)較一般交(jiao)流(liu)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)器要(yao)來得小。

因為(wei)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)為(wei)功率(lv)傳遞路徑(jing)之(zhi)一，目前大(da)輸出電(dian)(dian)源有使用多變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)的設計(ji)，避免單一變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)發生(sheng)飽和現象而限制功率(lv)的輸出。照片(pian)中上方(fang)較小(xiao)的變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)為(wei)輔助電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路以及信號傳遞用的脈沖變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)，下方(fang)較大(da)者為(wei)主要功率(lv)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)以及環形的二次(ci)側調(diao)整用變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)。

以變壓(ya)(ya)器作為(wei)隔離分(fen)界，二次(ci)側的輸出電(dian)壓(ya)(ya)已經比一次(ci)側要低上許多，不(bu)過(guo)還(huan)需(xu)(xu)要經過(guo)整流、調(diao)整以及濾波平滑(hua)等電(dian)路，才會變成計(ji)算機零件所需(xu)(xu)的各(ge)電(dian)壓(ya)(ya)直(zhi)流電(dian)。

二極管

電源(yuan)供應器內部(bu)，隨著(zhu)各(ge)部(bu)電路要求(qiu)及輸出大小而(er)使用(yong)不同(tong)種類以及規(gui)格，除了一般的硅二極(ji)(ji)管外，還有蕭特基(ji)障壁二極(ji)(ji)管(SBD)、快速回復二極(ji)(ji)管(FRD)、齊納二極(ji)(ji)管(ZD)等種類。

圖片中為二極管常見的封裝形式。

FRD主(zhu)要用(yong)于主(zhu)動功(gong)率因子修(xiu)正以(yi)及功(gong)率級一次(ci)側電路；SBD用(yong)于功(gong)率級二次(ci)側，將變壓器輸出進行整流；ZD則(ze)是作為電壓參考(kao)用(yong)。

電感器

電(dian)(dian)感器隨著磁芯結構、感抗(kang)值(zhi)、電(dian)(dian)路上安裝位置的(de)不同，可(ke)以(yi)作為交換電(dian)(dian)路中的(de)儲能組(zu)件(jian)(jian)、磁性(xing)放大電(dian)(dian)路的(de)電(dian)(dian)壓調整組(zu)件(jian)(jian)以(yi)及二次側整流后輸出濾(lv)波使用(yong)，于電(dian)(dian)源供應器中廣泛使用(yong)。

圖片(pian)中電(dian)感形狀有環形及圓柱型(xing)，隨著感值及電(dian)流(liu)承受力而有不同的(de)圈數以及漆包線粗細。

電容器

如電感器(qi)般(ban)，電容器(qi)同樣也作為(wei)儲能組件以(yi)及漣波(bo)平滑使用。為(wei)了承受整流后(hou)的高(gao)壓(ya)直流，高(gao)耐(nai)壓(ya)電解電容用于電源供應器(qi)一次側(ce)(ce)電路；為(wei)了降(jiang)低輸出下(xia)電解電容連續(xu)充(chong)放電時造成(cheng)的損失，二(er)次側(ce)(ce)電路則大(da)量使用高(gao)耐(nai)溫長(chang)壽(shou)低阻抗電解電容。

圖片中(zhong)下方較大者為(wei)用于一次側的高耐壓電解電容(rong)，上方較低耐壓則使用于二次側及外圍控制電路(lu)。

因電(dian)容內(nei)有(you)化學物質(電(dian)解(jie)液)的(de)關系，工作(zuo)溫度(du)(du)對電(dian)解(jie)電(dian)容的(de)壽(shou)命(ming)有(you)相當影響，所以長時間(jian)下運(yun)作(zuo)，除了維持電(dian)源(yuan)供應器(qi)的(de)良好(hao)散熱外(wai)，其使用的(de)電(dian)解(jie)電(dian)容廠牌及(ji)系列也(ye)決定電(dian)源(yuan)供應器(qi)穩定運(yun)作(zuo)的(de)可(ke)靠度(du)(du)及(ji)壽(shou)命(ming)。

電阻器

電(dian)阻器用于限制電(dian)路(lu)上(shang)流過的(de)(de)電(dian)流，并于電(dian)源供應器關閉后(hou)釋(shi)放電(dian)容器內所儲(chu)存的(de)(de)電(dian)荷(he)，避免產生電(dian)擊(ji)事故。

圖片(pian)中左方(fang)為大(da)功(gong)率水泥(ni)電阻，可承受較(jiao)大(da)功(gong)率超額，右方(fang)則(ze)為一般常見的(de)電阻，其(qi)上的(de)色碼(ma)標示出其(qi)阻值及誤(wu)差。

上(shang)述(shu)組件(jian)構(gou)成的電路(lu)若是(shi)沒有(you)搭配控制電路(lu)的話，是(shi)無法(fa)發揮其(qi)功能的，而各(ge)路(lu)輸出也需要(yao)隨(sui)時(shi)(shi)監視管理，當發生任何異常時(shi)(shi)就要(yao)立即切斷輸出，以保護計算機零(ling)組件(jian)的安全(quan)。

各種控制IC

電源供(gong)應器內的控(kong)制IC，依其安裝位(wei)置及用(yong)途來分，有作為PFC電路(lu)用(yong)、功率級一(yi)次側PWM電路(lu)用(yong)、PFC/PWM整合控(kong)制用(yong)、輔助電源電路(lu)用(yong)整合組件、電源監控(kong)管理(li)IC等等。

PFC電路(lu)用：作為主(zhu)動功率因子(zi)修正電路(lu)控制，使電源供應器(qi)可維(wei)持一定的功率因子(zi)，并減少高次諧波產生(sheng)。

功率(lv)級一(yi)(yi)次側(ce)PWM電(dian)路用(yong)：作為(wei)功率(lv)級一(yi)(yi)次側(ce)開關晶體驅(qu)動用(yong)PWM(脈寬調變)信號產生，隨著電(dian)源輸出狀態對(dui)其任(ren)務周期(qi)(Duty Cycle)的(de)控(kong)制。一(yi)(yi)般常見(jian)的(de)有UC3842/3843系列等PWM控(kong)制IC。

PFC/PWM整合控(kong)制(zhi)用：將上述兩種(zhong)控(kong)制(zhi)器結合于(yu)單一IC中，可(ke)使電路(lu)更為簡(jian)化(hua)，組件數目減少，縮小體積外也降低故障率。例如常見的CM680X系列，就是(shi)PFC/PWM整合控(kong)制(zhi)IC。

輔(fu)助電(dian)源電(dian)路用整合(he)組件(jian)：因為(wei)電(dian)源關閉后，輔(fu)助電(dian)源電(dian)路仍需持續輸出，所以(yi)必須自成(cheng)一獨立系統(tong)，因其輸出瓦數不需太高，所以(yi)使用業(ye)界小功(gong)率整合(he)組件(jian)作為(wei)其核心，例如PI的(de)TOPSwitch系列。

電(dian)(dian)源(yuan)監控(kong)(kong)管理IC：進(jin)行各路輸(shu)出的UVP(低(di)電(dian)(dian)壓(ya)保(bao)護)、OVP(過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)保(bao)護)、OCP(過(guo)電(dian)(dian)流保(bao)護)、SCP(短路保(bao)護)、OTP(過(guo)溫度保(bao)護)監視(shi)及保(bao)護，當超出其設定值后，便會關閉并鎖定控(kong)(kong)制電(dian)(dian)路，停止(zhi)電(dian)(dian)源(yuan)供應(ying)器輸(shu)出，待(dai)故障排(pai)除后才可(ke)重新(xin)啟動。

除了上述組件(jian)外，其它還有廠商視(shi)需要(yao)自行(xing)加上的IC，例如風扇控制IC等等。

光耦合器

光耦合器主要是(shi)用(yong)于高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)路(lu)與(yu)低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)路(lu)的信號傳遞(di)，并維(wei)持(chi)(chi)其電(dian)路(lu)隔(ge)離，避免發生故(gu)障時高(gao)低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)路(lu)間產(chan)生異常電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)，使低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)組件(jian)損壞。其原理就是(shi)使用(yong)發光二極管與(yu)光敏晶體管，利用(yong)光來進行信號傳遞(di)，且因為(wei)兩(liang)者并無電(dian)路(lu)上的連結(jie)，所(suo)以可以維(wei)持(chi)(chi)兩(liang)端電(dian)路(lu)的隔(ge)離。

總結：電(dian)源PCBA加工(gong)中常涉及(ji)到的電(dian)子元器件大致上有以下類型：交(jiao)流電(dian)輸入插座、跨接(jie)線(xian)路(lu)(lu)濾波(bo)電(dian)容、線(xian)路(lu)(lu)旁通(tong)電(dian)容、交(jiao)連電(dian)感(gan)、保險絲、負溫度系(xi)數電(dian)阻(zu)、金氧變阻(zu)器、橋式整(zheng)流器、開關晶體管(guan)、變壓(ya)器、二極(ji)管(guan)、光(guang)耦合器等。

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