[讨论]ATX电源大功率下出现异常声音

会员166812

一个长城ATX-300P4-PFC  额定230W,主开关管采用220封装的13009,大电解采用两只330UF/200V

一开始的故障是一只大电解鼓包,烧主开关管和保险丝.

检修:换主开关管,从别的电源上拆了两个330UF/200V的大电解,把原来的均压电阻从100K换成了150K(原来一只100K的已经近乎开路)
检查其他元件无损坏.换保险丝通电,短接绿线风扇能转,测各电压正常,接主机开机,一切很正常!

本来修理到此结束了,不过我想试验一下这个电源最大到底能承载多大的功率,于是测量了下,我的主机满载时电源的交流输入端输入的功率为110W,
于是额外给电源加假负载,当加到60W时,电源交流输入端是输入功率已经达到230W,这时电源开始出现很明显的异常声音,听起来有点像电流声,但吃不准
或者根本就是某种机械声(出现这这种声音的时候，主机没有任何不正常的表现,当然这个负载加的时间极短,一出现这种声音我就撤掉了假负载,持续时间最多十几秒种而已,甚至更短)

后来经这里各位师傅的提醒,重新换了对大电容,是从世纪之星的KYP-330里面拆的,换上后感觉还是有异常声音(在大约230W左右),有点不甘心,拿了个世纪之星的KYP-330电源也加到230W,感觉也是有点异常声音,就又从另外一个正常的电源上拆了对330UF/200换上,这回感觉好了很多,居然可以加到320-330W时才听到异常声音.在270W到300W之间没有任何异常声音

照道理来说,这个长城电源额定230W,加到300多瓦才出现声音似乎不算什么故障了,但是我以前测试过的一个老的金和田的甚至没有CPU辅助供电接口的电源,最大加负载到330多瓦,电源根本就没有任何异常的声音发出来-------除了风扇吹出来的风是热风,

查了下资料,电源的大电解设计原则如果取上限的话,一个300W的电源应该选择两个600UF的电容了,就算取下限,也该采用两个360UF的电容了,而这个长城电源额定230W的话,最大可能也会达到300W,按照道理至少应该采用两个470UF的电容吧?

又找来了一个世纪之星的风云400,铭牌上写的额定300W,最大400W,用了两只560UF/200,可惜这个更可怜,加到200W(交流输入端测量)时边听到了很响的异常声音,而找了一个使用两只220UF/200V的电源,可以瞬间加到330多瓦而不发出任何异常声音

会员166812

另外想说一下,这种电源在大功率下的转换效率居然不到50%

比如在输出端给+12V加一个2.4欧左右电阻,当时测量好的当时的电压为11.43V,电流为4.03A,功率应该为
46W左右,可是一旦加了这个负载,在交流输入端测到的功率增加了近100W

这样是不是我可以这样认为,如果一个电源工作在300W的状态下时,其实电脑主机消耗掉的功率才150W左右

而有些额定400W的电源,他的主开关管,大电解,输出整流元件,开关变压器,输出平衡线圈等,都和额定300W的电源是一样的,只不过他使用了主动PFC,似的转换效率高,是不是这样的原因呢?

会员181118

我的故障和你的也一样，坏的原件都换了，短接绿线，可就启动不了，绿线有3.7V，紫线有5V，

会员31706

查一查13009 的参数额定只是120w而已，变压器功率不足是主因

会员76169

电容容值太小，储能不足。当小功率时，表现不出，功率加大后，会造成初级供电波动加大，开关管工作时间加长。

会员154736

功率不足不只是大电解的事  还要关系到开关管 整流管以及变压器

会员166812

电容容值太小，储能不足。当小功率时，表现不出，功率加大后，会造成初级供电波动加大，开关管工作时间加长。
孟永升 发表于 2009-11-1 22:11

                               
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这个,那我试验了一个采用两个13007,两个220UF的电源,居然也可以瞬间达到330W以上的功率(至少5-10秒种)而不发出任何异常响声,且工作正常
这个又做何解释呢?

会员49362

说实话还真没做过这样的试验。楼主精神可嘉。
关于13007或13009能输出多大的功率，楼上4楼的朋友我只能说你是胡说八道。PDF里标的是最大允许功耗，什么意思呢？意思是说这个管子在给定的温度条件下（即是配上合适的散热器的情况下）最大能承担这么多W的功率而不会损坏。与输出功率是无关的。
如果各位还有些异议，不妨做一些简单的计算。以13007为例好了。
MJE13007，Vceo=400v，Ic=8Adc，Pd=80W。
以ATX电源里的半桥变换器来计算一下，每个开关管的工作电压约为150V，就以150V来计算好了。再假设此时流过13007的电流为2A，从参数表上查得Ic=2A时，Vce约等于1V。
现在可以粗略计算一下了。
输出功率=(150-1)*2=298W
管子承担的功率=1*2=2W
Ic才2A，离最大允许的DC电流8A还差得远了，150V的工作电压，离最大允许的Vceo400V也有很大的裕量。
若按4楼朋友的说法，此管子最大允许功耗只有80W，输出功率=最大允许功耗？

会员194727

午夜梦回兄对热功率不等于输出功率解释完全正确。

但是热功率的计算不能按照梦回兄的算法来算。因为不仅仅是开关管打开时有功率消耗，
在开关管打开和闭合的过程中都有功率的消耗。

附件是开关管在一个周期内的电流和电压波形。参数按照梦回兄的假设.
功率P=UI,在电压从150V-0V电流从0A到2A的过程中都是有功率消耗的，这部分损耗在设计以及计算中是不能被忽视的。。。此外还有Ib X Vbe的功耗。不一一例举了。

所以梦回兄的开关管损耗2W远小于80W这个结论是有问题的。

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会员49362

午夜梦回兄对热功率不等于输出功率解释完全正确。

但是热功率的计算不能按照梦回兄的算法来算。因为不仅仅是开关管打开时有功率消耗，
在开关管打开和闭合的过程中都有功率的消耗。

附件是开关管在一个周期内 ...
alone2318 发表于 2009-11-6 10:56

                               
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还是兄台全面些。我那个只是很简单的计算，借以说明问题。

会员31244

8# 午夜梦回


是不是还没算上转换率和逆程高压？

会员49362

8# 午夜梦回


是不是还没算上转换率和逆程高压？
麦毅诚 发表于 2009-11-6 23:51

                               
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请看9#兄弟的贴子。
工作在开关状态下的功率管损耗绝大部份是在开启与关闭之间。由于开关电源中功率管的负载是感性负载，所以功率管关闭时的损耗最为突出，反而开启时的损耗却是较低的了。
由于电感器在开关管关闭时产生的尖峰脉冲，会给开关管带来很强的损耗，一是电压比正常工作时要高出许多，二来由于开关管需要时间关闭，在这段时间内会产生很大的损耗，工作频率越高，开关管发热越严重。

会员166812

谢谢楼上各位师傅的解答!

有两件事情说明一下.

一是电源在大功率下出现的异常声音,已经查明,声音来自PFC线圈!当短接掉PFC线圈时,声音不再出现,拿开短接线声音就出现了.本来电源盖好盖子的时候还真听不出来这个声音来自哪里!

二是开关管到底能输出多大功率的问题,查了下资料,我比较倾向于这个结论:
类似ATX电源这样采用两个13007做开关管的,理论上输出功率可达单只开关管耗散功率的5倍,我个人认为,如果去除一些损耗,输出功率达到耗散功率的4倍没问题.

比如13007的耗散功率为80W,那么采用两只13007的电源最高可以输出4*80=320W的功率,可能这也是以前许多采用两只13007的ATX电源在型号上带有ATX320,ATX330之类的字眼,以暗示该电源功率为320W,330W,这倒也不是完全空穴来风,还是有一定的根据的.

我自己也测试过几次,至少在瞬间(十几秒内)达到超过330W的功率,不过由于自己采用的假负载的缘故,才十几秒的时间,阻值就急剧的增大,使得功率马上就回落到300W以下,又不敢另行增加负载,生怕330W是两个13007的极限,呵呵!

不过,两个13007的电源,我倒是在270W多的功率下试验了一个多小时,还是很稳定的,两个风扇吹出的风仅仅是好象有点微温的感觉而已

说明下,我说的功率是指电源的交流输入端测得的电流乘以220V而已,不是各个+12V之类的输出电流乘电压然后相加的功率,我发觉这两个功率之间的效率在满载下不到60%,有的电源甚至不到50%,怎么开关电源的效率这么差劲?

会员49362

这个倒也真不好说。
测量的手段和测量仪器仪表都有莫大的关系，如果说要计算效率，我倒是觉得测量整流后300V的直流电流然后再结合整流后的电压来计算输入功率较为准确。交流端的电流波形得看交流输入电路的不同，如果不带PFC，那么交流端的输入电流是一个尖脉冲。如果是被动PFC，则PFC线圈的内阻很有可能影响到了整流后的直流电压。而交流电流波形最与理想负载产生的电流相近的要算主动PFC，所以仅用普通的AC电流表恐怕不能真实的测量到交流电输入端的电流值，除非输入电路使用了主动PFC。即使如此，交流端的功率因数也不能达到100%。
至于开关电源的效率，一般认为其效率不是固定的，在不同的负载功率下其效率也不同，估计是受电源本身的损耗所影响。好像航嘉电源在其包装盒上还是说明书里有一个效率表，其真实性就不得知了。至于一些垃圾品牌电源，更不能相信其广告上所说的那些内容。

会员166812

关于梦回兄的回复我有两点要说:

第一是关于测量的问题,如果测量蒸馏后的300V的话怎么测量是个问题,我测量交流输入端的电流是用的钳形电流表,在电脑开机时可以随时测量的.

第二个就是计算效率的问题本身,我个人理解就是我用上述方法测量出来的电流值乘以电压220V,得出的功率再乘以时间那就是电力公司用以向我收电费的依据,也就是电度表上显示出来的这个电源的功率,比如说我用这种方法测量出来的功率是300W,而我给电源加的假负载是给+12V加了一个0.8欧的电阻(打个比方)这样算下来,这个电源用掉了300W的功率,结果只有180W是用到了我想要用的负载上,其他120W就是给电源本身吃掉了,所以我就说这个电源的效率是60%

我试验过短接掉那个PFC线圈和不短接那个PFC线圈,同样的负载在电源输入端测到的电流值相差极微,只能认为是一般的误差.

另外,网上说是家里的电度表只计算有功功率,我也认为用钳形表测得的电流数值(不管电流是啥波形,反正只要是50HZ--60HZ的就行)就是电源的输入功率

。。。。当然，有可能在我家的电度表之外，就是国家电网，当我测量这个电源的交流输入为1.4A的时候，他们的电网里因为我这个电源而多出了2A的电流而不是我测到的1.4A，也就是说我这个电源的功率因素为0.7

寒，这个好象有点扯远了，我的这个回复的主题是关于开关电源的效率怎么测量，以及一对13007最大能输出多大功率的问题

会员49362

1，没搞过这样的测试。所以不晓得要怎样测。理论上只能是这样说说，没有实践。
2，关于波形与仪表测到的数据之间的问题，我印象最深的就是电视机显像管的灯丝供电。一般电视机显像管供电是在高压包里一个绕组提供的，波形是尖脉冲，29V p-p。而显像管要求的灯丝电压为6.3V有效值。问题是不管是指针表还是数字表的AC档来测量这个灯丝供电电压，都是不足6.3V的。指针表测量时大约在4.2V（AC10V档），调换表笔后电压与之前测量的高了零点几V。这其中不仅仅是频率的关系，还有波形的关系。至于用钳表来测量开关电源AC电流是否准确，没有验证过，也没有那样的条件验证，也不会计算。
3，通常在电源的标签上都印有各组输出电源的最大输出电流，而且注明了某几组电压的功率总和不能超过多少多少W。要测量这个电源的效率，我想最起码一点是要求在此电源的额定输出功率内来测量。一般来说常见的ATX电源的主要输出是+5V，所以只在+12V上加负载是不合适的，因为误差取样电路最主要的取样点是+5V，只在+12V上加负载会造成+12V输出电压降低以及过载。
4，如果测量手段能获得准确的数据，计算效率基本是以输出功率除以输入功率得出。至于功率因数是否对AC输入电流有影响，没做过测试不好说。
5，一对功率管能输出多大的功率是有好几个因素来决定的。一般认为，在管子规定的温度下，输出电流小于最大CE电流，管子的功率损耗小于最大允许功耗的情况下，管子是能够正常工作的。
在直流电路中，假设管子中流过的电流小于8A，取7A好了。最大功率损耗小于80W的情况下，为了简单起见，忽略其他的因素。
输出电压是5V时，输出功率是5*7＝35W。
输出电压是50V时，输出功率是50*7＝350W。
输出电压是350V时，输出功率是350*7＝2450W。
只要CE电压不超过11V，管子的功率损耗就不会超过80W。在这个前提下，还可以输出更高的电压。甚至超过管子的耐压400V也不会有事。
另外要注意的是，这只是厂家给出的极限参数，设计电路时肯定要留裕量。
我从书上看到的说法是，需要根据电源的功率来换算出开关管最大的脉冲电流能达到多少，其中涉及了开关变压器以及控制电路的设计来计算功率管的参数，然后以此来选择合适的功率管。当然这个与上面所举的例子相差甚远，涉及的因素太多，不能相提并论了。

会员49362

再补充点好了。还是在直流电路中好了。简单一些。
假设此时三极管的CE极电压是350V，那么达到其极限功率损耗80W，CE电流只需要0.229A。

会员194727

“3，通常在电源的标签上都印有各组输出电源的最大输出电流，而且注明了某几组电压的功率总和不能超过多少多少W。要测量这个电源的效率，我想最起码一点是要求在此电源的额定输出功率内来测量。一般来说常见的ATX电源的主要输出是+5V，所以只在+12V上加负载是不合适的，因为误差取样电路最主要的取样点是+5V，只在+12V上加负载会造成+12V输出电压降低以及过载。
”
梦回兄的第三点我很赞同。当12V单支路添加负载的方式来测效率是不对的。

关于做设计我有一个观点，像山寨那种做1年半载就卷铺盖走人的就不用看了。
现在做设计，功能谁都会去实现，但是稳定性这个东西，是所有大厂所困扰的问题，
就好比很多技术，早就有了，但是到出产品，中间都会经历很长的周期，其中一大半是属于测试周期。
所以对于楼主对功率以及效率的计算方式，只能说自己搭电路，玩玩测测。。全当打发时间，不能说是衡量一个产品的参数。。。。。


还有关于PFC电路的作用以及电流声的原因我在你另一个帖子已经回过了，伱可以去看下。。。
http://www.chinafix.com.cn/thread-152068-1-1.html

会员166812

谢谢18楼兄弟的回复

我做这个测试却也不完全仅仅是为了打发时间.

现在的主流电脑功率好象都比较大,对电源的功率需求也相应的比较大.

只不过看到现在额定230W的电源，比如长城ATX-300P4-PFC之类的,开关管都采用13009 TO 220

而以前的一些P3时代的电源,大都采用13007,而功率都已经标注了额定250W,最大320W,还是些明牌大厂的电源,做工什么的也的确不错

我做这些测试主要是想看看以前的P3电源改装后到底能不能稳定的带动现在的一些主流电脑,现在测试的结果是:可以

顺便说下昨天测试了一个采用两个D4242做开关管的电源,发现居然也可以工作在250W的情况下,当时测试了17分钟,因为低压测的散热器极热而做罢------当时该电源高压测的散热器反而远不如低压测的散热器烫手,而试验了长城300P4-PFC和另外一个采用13007的电源,带同样的250W功率,高压侧的散热器却比低压测的散热器稍微更烫一些,都是手指摸上去只能坚持一两秒钟就无法坚持了.

查了下D4242的耗散功率为40W,从能带动250W的情况来看,已经超过了我上面说的40*5=200W了

现在整一个没方向了