摘要：電源PCBA加工(gong)是PCBA加工(gong)中的(de)(de)一種(zhong)常見(jian)類別，部分(fen)電子元器件是電源PCBA加工(gong)中特有的(de)(de)，也(ye)有部分(fen)元件是電源PCBA常見(jian)的(de)(de)。了(le)解(jie)和熟知(zhi)電源PCBA加工(gong)中常見(jian)元器件有哪些及各(ge)有什么用途，對了(le)解(jie)電源PCBA加工(gong)有一定幫助(zhu)。

電源PCBA加工常用電子元器件介紹

交流電輸入插座

此為交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)從外(wai)部輸(shu)(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)第(di)一(yi)道關卡，為了(le)阻隔來自電(dian)(dian)(dian)力在線(xian)干擾(rao)，以及避(bi)免電(dian)(dian)(dian)源(yuan)運作所產生的(de)交(jiao)換噪(zao)(zao)聲(sheng)經電(dian)(dian)(dian)力線(xian)往外(wai)散布干擾(rao)其它(ta)用電(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)，都會(hui)于交(jiao)流輸(shu)(shu)入(ru)端安裝一(yi)至二階(jie)的(de)EMI(電(dian)(dian)(dian)磁干擾(rao))Filter(濾波(bo)器(qi))，其功能就是(shi)一(yi)個低通(tong)濾波(bo)器(qi)，將交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)中所含高頻的(de)噪(zao)(zao)聲(sheng)旁路或是(shi)導向(xiang)接地線(xian)，只讓(rang)60Hz左(zuo)右的(de)波(bo)型通(tong)過。

上(shang)面(mian)照(zhao)片中(zhong)，中(zhong)央為一(yi)體式(shi)EMI濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)插(cha)座(zuo)，濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)路整個包(bao)于鐵殼中(zhong)，能更有效避免噪聲(sheng)外泄；右(you)方的(de)則是以小片電(dian)(dian)路板制作EMI濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)路，通(tong)常使(shi)用于無足夠深度安裝一(yi)體式(shi)EMI濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)的(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)供應器(qi)，少(shao)了鐵皮外殼多少(shao)會(hui)有噪聲(sheng)泄漏情形；而左邊(bian)的(de)插(cha)座(zuo)上(shang)只加上(shang)Cx與Cy電(dian)(dian)容(稍后(hou)會(hui)介紹)，使(shi)用這類(lei)設計的(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，其EMI濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)路通(tong)常需要做在主(zhu)電(dian)(dian)路板上(shang)，若是主(zhu)電(dian)(dian)路板上(shang)的(de)EMI電(dian)(dian)路區空空如也，就(jiu)代(dai)表該區組件(jian)被省略掉了。

目前使用12公分風扇的(de)電源供應(ying)器內部空間都不(bu)太能(neng)塞下一體(ti)式EMI濾波器，所以大(da)多采用照片左右(you)兩邊的(de)做(zuo)法(fa)。

X電容(Cx，又稱為跨接線路濾波電容)

這(zhe)是EMI濾波電路組成中(zhong)，用來(lai)跨接火線(xian)(L)與中(zhong)性線(xian)(N)間(jian)的(de)電容，用途是消除來(lai)自(zi)電力線(xian)的(de)低通常態噪(zao)聲。

外觀如照片所示為(wei)方(fang)型，上方(fang)會(hui)打上X或X2字樣(yang)。

Y電容(Cy，又稱為線路旁通電容器)

Y電容為跨(kua)接于浮接地(FG)和(he)火線(xian)(L)/中性線(xian)(N)之(zhi)間，用來(lai)消除高通(tong)常(chang)態(tai)及共態(tai)噪聲。

Y電容的外觀如照片呈(cheng)圓餅狀

而計算機(ji)用(yong)電(dian)(dian)源中的FG點(dian)與金屬外殼、地(di)線(E)及輸(shu)出(chu)端0V/GND共(gong)接，所以(yi)未連(lian)接接地(di)線時，會經由兩顆串聯的Cy電(dian)(dian)容分壓(ya)出(chu)輸(shu)入電(dian)(dian)源一半(ban)的電(dian)(dian)位差(cha)(Vin/2)，人(ren)體碰觸到后(hou)就有可能產(chan)生感(gan)電(dian)(dian)現(xian)象(xiang)。

共態扼流圈(交連電感)

共(gong)模態(tai)扼流圈在濾波電路中(zhong)為串聯在火(huo)線(L)與中(zhong)性線(N)上，用來消除(chu)電力在線低通共(gong)態(tai)以及射(she)頻噪聲(sheng)。有(you)(you)些電源(yuan)的(de)輸入(ru)端線路，會有(you)(you)纏(chan)繞在磁(ci)芯上的(de)設計，也(ye)可以當作是(shi)簡單的(de)共(gong)態(tai)扼流圈。

其外(wai)觀(guan)有(you)環形(xing)與類似變壓(ya)器的方形(xing)，部分可以(yi)見(jian)到(dao)外(wai)露(lu)的線圈。

所謂(wei)共(gong)態(tai)噪(zao)(zao)聲，代表是(shi)(shi)L/N線(xian)對于地線(xian)E間的(de)噪(zao)(zao)聲，而常態(tai)噪(zao)(zao)聲，則(ze)是(shi)(shi)L與N線(xian)之(zhi)間的(de)噪(zao)(zao)聲，EMI濾波器功能主要是(shi)(shi)消(xiao)除及阻擋這兩類噪(zao)(zao)聲。在EMI濾波電路(lu)之(zhi)后的(de)是(shi)(shi)瞬時保護(hu)電路(lu)及整流(liu)電路(lu)，常見的(de)組件(jian)如下。

保險絲

保(bao)(bao)(bao)險絲(si)(si)就是當其(qi)流過其(qi)上的(de)電流值超出額定限度(du)時(shi)，會以熔(rong)斷的(de)方(fang)式來保(bao)(bao)(bao)護連(lian)接于后(hou)端電路，一(yi)般(ban)使用(yong)于電源(yuan)供應器中的(de)保(bao)(bao)(bao)險絲(si)(si)為快熔(rong)型，比(bi)較好的(de)會使用(yong)防爆式保(bao)(bao)(bao)險絲(si)(si)，其(qi)與(yu)一(yi)般(ban)保(bao)(bao)(bao)險絲(si)(si)最(zui)大的(de)差別(bie)是外管(guan)為米色陶(tao)瓷管(guan)，內填充防火材質避(bi)免熔(rong)斷時(shi)產生火花。

其(qi)安(an)裝于(yu)電路板上(shang)的方式(shi)有如圖片(pian)上(shang)方的固(gu)定式(shi)(兩端直接(jie)套(tao)上(shang)導線(xian)座(zuo)并焊(han)于(yu)電路板上(shang))以及圖片(pian)中央的可拆卸(xie)式(shi)(使用金屬夾片(pian)固(gu)定)。下方的方形組(zu)件(jian)是溫(wen)度(du)保(bao)險絲(si)(si)，這(zhe)類保(bao)險絲(si)(si)固(gu)定于(yu)大功率水泥電阻或(huo)是功率組(zu)件(jian)的散熱片(pian)上(shang)，主要是用于(yu)超溫(wen)保(bao)護，避免(mian)組(zu)件(jian)過熱而損壞或(huo)發生火災(zai)，這(zhe)類保(bao)險絲(si)(si)也(ye)有與電流保(bao)險絲(si)(si)結(jie)合(he)的版本，對電流及溫(wen)度(du)進行雙重保(bao)護。

負溫度系數電阻(NTC)

因(yin)為電(dian)(dian)(dian)源接(jie)通(tong)電(dian)(dian)(dian)源瞬(shun)間，其(qi)(qi)內(nei)的高壓(ya)端(duan)電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)容屬于(yu)無電(dian)(dian)(dian)狀態，充電(dian)(dian)(dian)瞬(shun)間將產生(sheng)過(guo)大電(dian)(dian)(dian)流突波(bo)以(yi)及線路壓(ya)降，可能(neng)使(shi)(shi)橋式整流器等組件超出其(qi)(qi)額定(ding)電(dian)(dian)(dian)流而燒壞(huai)。NTC使(shi)(shi)用時串聯于(yu)L或N線路上，啟動時其(qi)(qi)內(nei)部阻抗值可以(yi)限(xian)制充電(dian)(dian)(dian)瞬(shun)間的電(dian)(dian)(dian)流值，而負溫(wen)度系數的定(ding)義是其(qi)(qi)電(dian)(dian)(dian)阻會(hui)隨(sui)其(qi)(qi)溫(wen)度上升而降低(di)，所(suo)以(yi)隨(sui)著(zhu)電(dian)(dian)(dian)流流過(guo)本體使(shi)(shi)溫(wen)度逐漸升高后，其(qi)(qi)阻值會(hui)隨(sui)著(zhu)降低(di)，避免造成不必要功率消耗。

其外觀大多為黑色及(ji)墨綠色的(de)圓(yuan)餅狀元件

但其(qi)缺(que)點是電源處于熱機(ji)狀態下啟動時，其(qi)保護(hu)效(xiao)果會打上(shang)折扣，且(qie)即使阻抗可隨(sui)溫(wen)度降低，仍會消耗些許(xu)功率，所以(yi)目(mu)前(qian)高效(xiao)率電源大(da)多采用更進階(jie)的瞬時保護(hu)電路(lu)。

金氧變阻器(MOV)

變阻器跨(kua)接于保(bao)險絲(si)后(hou)端的火線(xian)與地線(xian)間，其(qi)動作(zuo)原理為當(dang)其(qi)兩(liang)端電(dian)壓差低于其(qi)額(e)(e)定電(dian)壓值時(shi)，本(ben)(ben)(ben)體呈(cheng)現(xian)高阻抗；當(dang)電(dian)壓差超出(chu)其(qi)額(e)(e)定值，本(ben)(ben)(ben)體電(dian)阻會急速下降，L-N間呈(cheng)現(xian)近似短路(lu)狀態，前端的保(bao)險絲(si)因(yin)短路(lu)而升高的電(dian)流將會使(shi)其(qi)熔(rong)斷，以保(bao)護后(hou)端電(dian)路(lu)，有時(shi)本(ben)(ben)(ben)體承受功率過大時(shi)，亦(yi)以自毀方(fang)式來警(jing)告使(shi)用者該(gai)裝置已(yi)經出(chu)現(xian)問題。

通常用于電源供(gong)應(ying)器(qi)交流輸(shu)入端，當輸(shu)入交流發生過電壓時能及(ji)時讓保險絲熔斷，避免使內部組件(jian)損壞(huai)。其顏色與(yu)外觀與(yu)Cy電容很接(jie)近，不過可以從組件(jian)上面的字(zi)樣(yang)及(ji)型(xing)號來分別其不同。

橋式整流器

內部(bu)由四顆(ke)二極管交互連接所構成的橋式整流器(qi)，其功用是(shi)將輸入交流進(jin)行全波整流后，供后端(duan)交換電(dian)路使(shi)用。

其外觀與(yu)大小會(hui)隨(sui)著組件額定(ding)(ding)電(dian)(dian)壓及電(dian)(dian)流的不同而有所差異(yi)，部(bu)分電(dian)(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi)會(hui)將其固(gu)定(ding)(ding)于散(san)熱(re)片(pian)上(shang)，協助其散(san)熱(re)，以利穩定(ding)(ding)的長時間(jian)運作。經過整流后(hou)，便(bian)進入功率級(ji)一次側(ce)的交換電(dian)(dian)路(lu)，這里的組件決(jue)定(ding)(ding)了電(dian)(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi)的各路(lu)最(zui)大輸出能(neng)力，是電(dian)(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi)相(xiang)當重要(yao)的一部(bu)份。

開關晶體管

在交換電(dian)路(lu)中作為無接點快速(su)電(dian)子開關，依控制(zhi)信號導通及(ji)截止，決(jue)定電(dian)流是否流過，于主動功率因子修正電(dian)路(lu)以及(ji)功率級(ji)一次側(ce)電(dian)路(lu)扮演重要角色。

照片中上方(fang)為電源(yuan)內常見的N MOSFET(N型金氧半導體場效(xiao)晶體管)，下方(fang)則(ze)是(shi)NPN BJT(NPN型雙接面晶體管)。

隨著開(kai)關組件的(de)電(dian)路組成(cheng)方式(shi)(shi)，可構成(cheng)雙晶順向式(shi)(shi)、半橋(qiao)式(shi)(shi)、全(quan)橋(qiao)式(shi)(shi)、推(tui)挽式(shi)(shi)等(deng)等(deng)不同的(de)功率級拓(tuo)墣，在講求高效(xiao)率的(de)電(dian)源供應器內，也有使用開(kai)關晶體構成(cheng)同步(bu)整流(liu)電(dian)路以及DC-DC降壓(ya)電(dian)路的(de)應用。

變壓器

為(wei)(wei)何稱為(wei)(wei)隔離型交換(huan)式降(jiang)壓電源，就是因(yin)為(wei)(wei)使用變壓器作為(wei)(wei)高(gao)低電壓分隔，并利用磁能(neng)進行能(neng)量交換(huan)，不僅可以(yi)避免高(gao)低壓電路故障時的漏電危險，也能(neng)簡單產生多種電壓輸出。因(yin)其運作頻率(lv)較高(gao)，變壓器體積較一般(ban)交流變壓器要來得小。

因為(wei)變(bian)壓(ya)器為(wei)功(gong)率傳(chuan)遞路徑之一，目前大輸出(chu)電(dian)(dian)源(yuan)有使(shi)用多變(bian)壓(ya)器的(de)(de)(de)設計，避免(mian)單(dan)一變(bian)壓(ya)器發生(sheng)飽和現(xian)象而限制功(gong)率的(de)(de)(de)輸出(chu)。照片(pian)中上方(fang)較小(xiao)的(de)(de)(de)變(bian)壓(ya)器為(wei)輔助電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)路以(yi)及信號(hao)傳(chuan)遞用的(de)(de)(de)脈(mo)沖變(bian)壓(ya)器，下方(fang)較大者(zhe)為(wei)主(zhu)要功(gong)率變(bian)壓(ya)器以(yi)及環形的(de)(de)(de)二(er)次側調整用變(bian)壓(ya)器。

以變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)作為隔(ge)離分界，二次(ci)側(ce)的輸出(chu)電壓(ya)已經比一次(ci)側(ce)要(yao)低上許多，不過還(huan)需(xu)要(yao)經過整流(liu)、調整以及濾波(bo)平滑等(deng)電路，才會變(bian)(bian)成計算機零件所需(xu)的各電壓(ya)直流(liu)電。

二極管

電源供(gong)應器(qi)內部，隨著各部電路要求及(ji)輸出大(da)小(xiao)而使用不(bu)同(tong)種(zhong)類以及(ji)規(gui)格，除了一般(ban)的硅二極(ji)管(guan)(guan)(guan)外(wai)，還有(you)蕭特基障壁(bi)二極(ji)管(guan)(guan)(guan)(SBD)、快速回(hui)復二極(ji)管(guan)(guan)(guan)(FRD)、齊(qi)納(na)二極(ji)管(guan)(guan)(guan)(ZD)等種(zhong)類。

圖片中(zhong)為二極(ji)管常見(jian)的(de)封裝形式。

FRD主(zhu)要用(yong)于主(zhu)動功(gong)率(lv)因子修正以及功(gong)率(lv)級一次側電(dian)路；SBD用(yong)于功(gong)率(lv)級二次側，將變壓器輸(shu)出進行整流；ZD則是作為電(dian)壓參考用(yong)。

電感器

電感器隨著磁芯結構(gou)、感抗值、電路(lu)上安裝位置(zhi)的(de)不同，可以作(zuo)為交換電路(lu)中(zhong)的(de)儲(chu)能組(zu)件(jian)、磁性(xing)放(fang)大(da)電路(lu)的(de)電壓(ya)調整(zheng)組(zu)件(jian)以及(ji)二次側整(zheng)流后(hou)輸出濾波使(shi)用(yong)，于(yu)電源供應器中(zhong)廣泛使(shi)用(yong)。

圖片中電感形狀有環形及圓柱(zhu)型，隨著感值及電流承受力(li)而有不同的圈數以及漆包線粗細。

電容器

如電感(gan)器(qi)(qi)般，電容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)同(tong)樣也作(zuo)為(wei)儲能組件以及漣波平滑(hua)使用(yong)。為(wei)了承受整流后的(de)高(gao)壓(ya)直(zhi)流，高(gao)耐壓(ya)電解(jie)電容(rong)(rong)(rong)用(yong)于電源供應器(qi)(qi)一次側電路；為(wei)了降低輸出下電解(jie)電容(rong)(rong)(rong)連(lian)續充放(fang)電時造成的(de)損失，二次側電路則大量使用(yong)高(gao)耐溫長壽低阻抗(kang)電解(jie)電容(rong)(rong)(rong)。

圖片中下方(fang)較大者為(wei)用于一次側的高耐(nai)壓電解電容，上方(fang)較低(di)耐(nai)壓則使用于二(er)次側及(ji)外圍控制電路。

因電(dian)(dian)(dian)容內(nei)有化(hua)學物質(電(dian)(dian)(dian)解液(ye))的(de)關系(xi)，工作溫(wen)度(du)對電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)容的(de)壽命(ming)有相當影響，所以長時間下運作，除了維持電(dian)(dian)(dian)源供應器(qi)的(de)良好散熱外，其使用的(de)電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)容廠牌及系(xi)列也(ye)決定(ding)電(dian)(dian)(dian)源供應器(qi)穩定(ding)運作的(de)可靠度(du)及壽命(ming)。

電阻器

電(dian)阻器用于限制電(dian)路上流過的電(dian)流，并于電(dian)源供(gong)應器關閉后釋放(fang)電(dian)容器內所(suo)儲存(cun)的電(dian)荷(he)，避(bi)免產生電(dian)擊事故。

圖片中左方為(wei)(wei)大(da)功(gong)率水(shui)泥電(dian)阻(zu)(zu)，可(ke)承受較大(da)功(gong)率超額，右方則為(wei)(wei)一般(ban)常見的(de)電(dian)阻(zu)(zu)，其上的(de)色碼標(biao)示出其阻(zu)(zu)值(zhi)及(ji)誤差(cha)。

上(shang)述組件構成的(de)電(dian)路若(ruo)是(shi)沒有搭配控制電(dian)路的(de)話，是(shi)無(wu)法發揮其功(gong)能的(de)，而各路輸(shu)(shu)出也需要隨時(shi)監視管理，當發生任何異常時(shi)就要立(li)即切斷輸(shu)(shu)出，以保護計算機零組件的(de)安全。

各種控制IC

電(dian)源供(gong)應器內的控制IC，依其安裝(zhuang)位置及用途來分，有(you)作為(wei)PFC電(dian)路用、功率級一次側PWM電(dian)路用、PFC/PWM整(zheng)合控制用、輔助電(dian)源電(dian)路用整(zheng)合組件、電(dian)源監控管理IC等等。

PFC電路(lu)用：作為(wei)主(zhu)動(dong)功率因(yin)子修(xiu)正(zheng)電路(lu)控(kong)制，使電源供應器可維持一定(ding)的功率因(yin)子，并減少高次(ci)諧波(bo)產生(sheng)。

功率級一次側PWM電(dian)路(lu)用(yong)：作為功率級一次側開關晶(jing)體(ti)驅動用(yong)PWM(脈寬調變(bian))信號產生，隨著電(dian)源輸出狀態對其任務周期(qi)(Duty Cycle)的控制。一般常見的有(you)UC3842/3843系列等PWM控制IC。

PFC/PWM整(zheng)(zheng)合(he)(he)控制(zhi)用：將上(shang)述兩種控制(zhi)器(qi)結合(he)(he)于單一IC中，可使(shi)電路更(geng)為簡化，組件數(shu)目(mu)減少，縮小體積外也降低故障率(lv)。例如常見的CM680X系列，就是PFC/PWM整(zheng)(zheng)合(he)(he)控制(zhi)IC。

輔(fu)助(zhu)電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)路(lu)用整(zheng)合組件(jian)：因為電(dian)(dian)源(yuan)關閉后，輔(fu)助(zhu)電(dian)(dian)源(yuan)電(dian)(dian)路(lu)仍需持(chi)續輸(shu)出，所以必須自(zi)成一獨立系統，因其(qi)輸(shu)出瓦數不需太高，所以使用業界小功率(lv)整(zheng)合組件(jian)作為其(qi)核心(xin)，例如PI的TOPSwitch系列。

電源監控管理IC：進行各路(lu)輸(shu)出(chu)的UVP(低(di)電壓保護(hu))、OVP(過(guo)電壓保護(hu))、OCP(過(guo)電流保護(hu))、SCP(短路(lu)保護(hu))、OTP(過(guo)溫(wen)度保護(hu))監視及(ji)保護(hu)，當超(chao)出(chu)其設定值后，便會關閉(bi)并鎖定控制電路(lu)，停止電源供應(ying)器輸(shu)出(chu)，待故障排(pai)除后才(cai)可(ke)重新啟動(dong)。

除了上(shang)述組件外，其它(ta)還有(you)廠商視需要自行加上(shang)的IC，例如(ru)風扇(shan)控制IC等(deng)等(deng)。

光耦合器

光(guang)(guang)耦合器主(zhu)要(yao)是用于高(gao)壓(ya)(ya)電路(lu)(lu)與低壓(ya)(ya)電路(lu)(lu)的信(xin)號傳(chuan)遞，并(bing)維(wei)(wei)持(chi)其電路(lu)(lu)隔(ge)(ge)離，避免發生故障時高(gao)低壓(ya)(ya)電路(lu)(lu)間(jian)產生異常電流流動，使(shi)低壓(ya)(ya)組件損壞。其原(yuan)理就是使(shi)用發光(guang)(guang)二極管(guan)與光(guang)(guang)敏晶體管(guan)，利用光(guang)(guang)來進行信(xin)號傳(chuan)遞，且因為兩(liang)者(zhe)并(bing)無(wu)電路(lu)(lu)上的連結，所以可以維(wei)(wei)持(chi)兩(liang)端電路(lu)(lu)的隔(ge)(ge)離。

總結：電(dian)(dian)源(yuan)PCBA加工中常涉及到的電(dian)(dian)子元器(qi)(qi)(qi)件(jian)大致上(shang)有以(yi)下(xia)類型：交(jiao)(jiao)流(liu)電(dian)(dian)輸入插座、跨接(jie)線路濾(lv)波(bo)電(dian)(dian)容、線路旁通(tong)電(dian)(dian)容、交(jiao)(jiao)連電(dian)(dian)感、保險絲、負溫度(du)系數(shu)電(dian)(dian)阻、金(jin)氧變(bian)阻器(qi)(qi)(qi)、橋式整流(liu)器(qi)(qi)(qi)、開(kai)關(guan)晶體管(guan)、變(bian)壓器(qi)(qi)(qi)、二極管(guan)、光(guang)耦合器(qi)(qi)(qi)等。

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