停电为何如此有害?


33

我正在阅读确实需要电涌保护吗?而且我想知道电源不足为何如此有害。给出的解释是“电容器超过其额定电压”,但是,如果进入PSU的功率小于正常电压,则没有任何意义。电源不足时,PSU会发生什么损坏?

现代PSU中是否内置保护措施以防止此类损坏?除了使用UPS外,还有什么方法可以在电力不足的情况下保护计算机?

Answers:


52

当交流电源下降到低于标称值约10%时(在大多数地方,标称值为110-120或220-240),掉电是一种欠压情况。因此在美国,电源不足的定义可能是交流电压降至99V以下。英特尔针对ATX电源的规范规定,90至135和180至265之间的电压应允许正确的电源操作(第3.1节),因此即使发生明显的掉电情况,电源仍将正常运行。

有些人还包括非常短暂的电源中断(低于30mS,或大约2个AC周期),因为这种情况下白炽灯泡会短暂但明显地变暗,这类似于真正的欠压情况。

在这两种情况下,英特尔均将其定义为欠压条件,并在《英特尔ATX12V电源设计指南》第3.1.3节中讨论了在这种条件下ATX电源必须遵循的要求。

电源应包含保护电路,以使输入电压低于表1第3.1节中指定的最小值时,不会损坏电源。

通常,电源的输入部分由一堆有趣的电路组成,最终,这些电路会为变压器提供约308 VAC的电压,然后由变压器为调节和调节电路供电。该电路实际上构成了调节电路的主要基础,并且如果您使用的电源功率小于全部功率,则可能能够在明显的欠压条件下进行管理,而不会在输出端出现调节失调的情况。

当出现电源不足时,电源将尝试提供尽可能长的额定电流(基于输入的电压和电流),并且如果无法维持稳定状态,则会断言Power Good去往主板的信号。主板负责使power on进入电源的信号无效,如果及时取消,电源将降低其所有输出并关闭。

如果母板无法执行此操作,则当母板跌落到超出规定范围时,电源应该掉落,但这不能保证,如果使用低质量电源,您可能还会发现组件和母板也处于欠压状态。

那时发生的事情取决于这些组件的坚固程度,但是通常不好,因为这些组件试图在较低的电压下工作。请记住,电源在短时间内总是在断电时提供欠压(输出不会立即降为0),因此非常短的欠压周期就可以了。仅在电源长时间处于欠压状态时,才会出现此问题,只有在电源和主板均无法意识到问题并继续尝试操作时,才会出现此问题。

请记住,英特尔规范仅是行业准则,并且没有认证机构。即使是优质电源,也不受任何遵循其建议的协议的约束。我最喜欢的部分是3.1.5。我已经看到许多电源,无论是昂贵的还是便宜的,都无法遵循这些建议!

具体影响因所讨论的组件而异,这实际上是一个单独的讨论。


1
您已完成作业:)+ 1。
约翰T

极好的答案,如果我只能+可以超过1 :)
好的

功率正常化后,电源不足通常不会以电涌效应结束吗?
quack quixote

5
@〜quack-这取决于电源不足,电源网络以及线路上连接的所有设备的原因。如果电源不足是由于发电机不正确地同步到传输网络,那么是的,通常会出现过电压(由于控制器校正不足,它可能会随着电压波动而过校正)。在当今的网络中,这种情况越来越少发生,因为大量电能是通过电子方式转换的,而不是将发电机的相位机械地匹配到网络上。但是,并非所有节电都会导致电涌。
亚当·戴维斯

好答案。顺便说一句,第一句中有一个错字:“当交流电源降到标称值的10%以下时,掉电是一种欠压情况”-应该为90%。
sleske 2010年

19

馅饼。P = IE。功率=电流乘以电压。因此,如果在电源不足的情况下电压较低,则电源必须从市电中汲取更多电流以维持相同的功率。因此,尽管在电源不足期间电压应力确实较低,但电源的电流应力会增加以进行补偿。

简短的答案是:在电力不足的情况下,电源需要吸收更多的电流来补偿较低的电源电压,这对晶体管,电线,二极管等而言压力很大。它们的效率也降低,这使得它们消耗的电流更大。 ,加剧了问题。

答案很长: 大多数PC(如果不是全部)都使用开关电源。如果电源的所有元件(晶体管,变压器,电容器,二极管等)都完全理想,则电源可以采用任何输入电压,并以所需的电压产生所需的功率(只要电源上有足够的电流)。输入以维持P = IE)。

但是这些元件都不是理想的,因此所有实际电源都设计为在一定范围内工作,例如80至240V。即使在它们设计的范围内,效率(电源输出功率相对于输入所需功率的百分比)也会随着输入电压的降低而降低。Anandtech有一个很好的示例。X轴是电源(负载)输出的功率,Y轴是效率。因此,这种电源效率最高,约为300W。

对于120V输入,它的效率约为85%,因此它从墙壁吸取的功率约为300W / 0.85 = 353W,从而使您的输出功率为300W。电源电路中散失了53W(这就是PC上有风扇的原因-就像电源在一个小盒子里有50W的灯泡,需要散发热量)。由于P = IE,我们可以从墙上插头计算从120V产生300W输出所需的电流:I = P / E = 353W / 120V = 2.9A。(为了使说明简单,我忽略了功率因数。)

对于230V输入,效率为87%,因此仅从墙壁拉出344W,这很好。因为电压要高得多,所以电流消耗要低得多:344W / 230V = 1.5A。

但是在90V电压限制条件下,效率甚至比120V时还要差:83.5%。因此,现在电源从墙壁拉出300W / 0.835 = 359W。而且它拉的电流更大:359W / 90V = 4A!

现在,由于额定功率为650W,因此对电源的压力可能不会太大。因此,让我们快速了解一下650W时会发生什么。对于120V,它的效率为82%-> 793W和离墙6.6A。但是在高负载下效率甚至更差,因此对于90V,我们看到78.5%的效率,这意味着828W和9.2A!即使效率保持在78.5%,但如果掉电电压达到80V,则也需要拉10.3A。这是很多电流;如果不是为这种电流设计的,那么事情就会开始融化。

这就是电源不足对电源不利的原因。它们需要消耗更多的电流来补偿较低的电源电压,这对晶体管,电线,二极管等来说压力很大。它们的效率也降低了,这使其消耗了更多的电流,从而加剧了问题。

奖励示例:这是为什么电源电压降低时电源效率降低的简短说明。所有电子组件(晶体管,变压器,甚至印刷电路板上的走线)都具有某种等效电阻。当功率晶体管“导通”时,它具有“导通电阻”,比如说0.05ohms。因此,当3A电流流过该晶体管时,其导线两端将看到3A * 0.05ohms = 0.15V。0.15V * 3A = 0.45W的功率现在正消耗在该晶体管中。那是浪费功率-它是电源中的热量,而不是负载的功率。那就是我们的300W场景,120V场景。

在电压为90V的300W情况下,晶体管的导通电阻相同,为0.05ohm,但是现在有4A的电流流过,因此其引线两端的压降为4A * 0.05ohms = 0.2V。0.2V * 4A = 0.8W的功率现在正消耗在该晶体管中。因此,电源中的每个设备(其中有很多)的导通电阻/电压降都将在电源电压下降时产生更多的热量(浪费的功率)。因此,总的来说,在合理的范围内,更高的电压可以为您带来更高的效率。


1
好的答案,但是后两段中的功率值不应该分别为0.45W和0.8W?无论如何,关键是P = I ^ 2R,所以增加I会显着增加P(浪费的功率消耗)。
sblair

抓地力好-我错误地使用10A来计算功率(典型值)。P = I ^ 2R是一种优雅的总结方法!
弗雷德·汉密尔顿,2010年

2
好答案。+1用于实际计算东西,并解释计算。
sleske 2010年

很好的答案,很遗憾您无法更快地得到答案
Earlz 2010年

1
这应该是公认的答案。尽管所接受的信息包含有价值的信息,但问题是专门针对的,例如,“电源不足以损坏PSU会发生什么”,而不是主板会发生什么。因此,这是此特定问题的正确答案。您免除了销毁打印机PSU的麻烦,因为我要对其进行修改以使其能够使用110VAC而不是额定的220VAC
Abraham TS
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.