劣质电脑电源的剖析和改造

谢韶峰

倘若要是你的爱机经常出现一些莫名其妙的故障，诸如经常无端宕机、经常性地损毁硬盘，又或者杂音太大、机子睡眠后不能唤醒等等故障。这些故障看似无关联，实则是劣质电源惹的祸，现在的劣质电源满天飞，一不小心就会中招，省下了那么几十元钱，却惹来不少的麻烦。要数劣质电源的罪状可还真不少，表1就是劣质电源所犯的“罪行”和成因，该知道它的祸害有多大了吧！但若是将它扔掉还是怪可惜的，纵是那些十恶不赦的人也可重生，其实我们也可以将劣质电源重新改造，让其重获新生。

我们一般所说的劣质电源最明显的特征就是用料不足、功率不足和滤波不足， 因此就要从这三个方面着手来对其进行改造。图1是一个名厂电源和劣质电源的比较，不用说，一看就知道左边的是名厂电源，而右边的是劣质电源，名厂电源的元件密密麻麻，相比之下，劣质电源就显得相形见绌，元件稀疏可数，一眼就看出是偷工减料之作。

我们可以先从市电输入处一步一步往下看，看一看这些劣质电源都劣到什么样的地步。计算机所用的电源属开关电源，工作时会产生电磁辐射和噪声干扰，因此，符合标准的计算机电源必须设有有效吸收和净化由其本身所产生的电磁干扰的滤波电路。做法是在市电的输入端添加由若干电容和电感组成的电磁干扰和射频干扰滤波电路（EMI-RFI）。但事实上，大凡是劣质电源都无一例外地省却了这些滤波电路，因为这样可以降低成本，且没有了这些元件电源都可照常工作，只不过是其自身的保护性能下降和成为高频电磁污染源，向外辐射有害的高频脉冲，以及容易受到外界的电磁干扰。 所以我们可以在电路板上看见较多的空位没有焊上元件，只是以飞线代替，这也是劣质电源所独有的特征。没有EMI-RFI滤波电路的电源其电磁辐射虽然我们看不到摸不着，但却实实在在地干扰着你的电脑，有时音箱传出的高频杂音及显示屏上的一条条水平干扰线就是最好的例子。花上十元八元到电子商店买些电感和电容回来就可解决此问题。一般，电路板上都会留有这些元件的位置，只要一一将它们焊上去就是了。

其实，分辨一个名厂电源和劣质电源有一个较为简单的方法，那就是掂重量，大厂的电源会比劣质电源重不少，这是因为劣质电源都是用料不足的，两者拿在手上用手一掂就能区分开来。现在我们所用的ATX电源其高压开关部分大多都是采用半桥式的功率变换电路，这样做对电源开关管和滤波电容的要求较低，正因如此，劣质电源和质量好的电源在这方面的用料是有很大不同的。我们先看一下其300V的滤波电容，一般情况下，电容容量是根据功率确定的，功率在200~300W电源所配用的电容一般会在330~470μF左右，功率在350W以上的会在680μF左右。而这个劣质电源标示的输出功率是250W，但所用的电容却是两个220μF电容，明显偏小。其实这个电容容量大小有着很重要的作用，如果容量太小，则电源输出端纹波电压太大，所谓的纹波电压就是叠加在直流电压上的交流成分，这是我们不想要的，计算机电源的纹波电压要求在0.5V内，若超出此值则不合格，严重者，可令电脑频频当机及启动困难直至不能正常工作。经实测，这个劣质电源的纹波电压是0.78V，严重超标。其实要测这个纹波电压也容易，在电源工作时用数字式万用表交流挡（不能用指针式的，因纹波电压太小，不易测得。）直接测量各输出端即可得到纹波电压值。要减小输出电压的纹波值可以加大300V滤波电容的容量。

再来看一看电源开关管。在大多数的ATX电源中，由于半桥功率变换电路采用了两个开关管，由220V市电整流所得到的约300V的直流电压，加到每个开关管所承受的电压只有150V左右。可以说，这对开关管的要求并不是太高，这就让劣质电源的生产者有了可乘之机，可以看出，凡是劣质电源所用的开关管其外形体积都较小，换句话说，就是这开关管的功率也跟着减小了。大多数的人认为，开关管的功率就是电源的输出功率，也就是说，如果开关管的最大功率是50W的话，那么这个电源各个输出端的功率总和就不能大于50W，这个说法有一定的片面性，理论上说，不考虑损耗的情况下，输入功率应该等于输出功率，但由于ATX电源中采用了高频变压器来将300V的电压变换为3.3~12V不等的各组输出电压，如果在12V的输出端有20A电流来计算，则其消耗的功率就是240W。但在其220V输入端并不是流入20A的电流，一般的情况下只有2~3A的电流，这是因为变压器有降压扩流的作用。因此，在一些媒体上看到关于“开关管功率就是电源的输出功率”的说法应该是错误的，以这个解剖的劣质电源为例，它所采用的两个开关管型号是C4106，查资料得知，这个开关管的最大功率是50W，允许流过集电极的最大电流是7A 。通常，根据半桥式的电路结构，如果电源的输出功率是250W的话（满负荷），则流过开关管的电流大约是4A左右。用C4106型号的开关管还是可以的。但有一些大厂较好电源都会用到最大100W功率、最大电流10A的开关管。按理说，不必用到这么大的开关管，其实，这就是劣质电源跟名牌电源的一个不同之处了。大凡是开关功率管都要留有一定的功率裕量，如果预留的功率不足，会大大缩短开关管的寿命和极易因过热而烧毁。出于安全性和稳定性的考虑，以及为了应付突发性的峰值功率，名厂的电源开关管都会留有较大的功率裕量。而劣质电源出于成本的考虑，其做法普遍会是采用廉价且功率裕量小的开关管。但话又说回来，如果你的主机不是挂着几块硬盘、几个光驱的话，在改造的时候一般不必再去换上大功率的开关管。因为在实际应用中，像C4106之类的开关管已经够用了，只要开关管ICM（流过集电极的最大电流）大于5A即可不必再去动它。当然，用电大户又另当别论。

输出功率不足是劣质电源的最大特征，往往其标注的输出功率和实际输出功率相差较大，有的实际输出功率只有标注功率的一半左右。要验证一个电源的实际输出功率可以用定负载的方法来测量，就是说，在电源的输出端接上所能允许的最大负载，然后让电源通电工作，若电源在此最大负载下各组的输出电压能保持在规定的范围内（ATX电源输出电压允许有一定的误差，如表2所列），只要输出电压在此范围内都算合格。首先，根据电源外壳上所标注的各组电压输出电流来确定其最大负载，一般来说，耗电最大的是3.3V、5V和12V这三组输出电压，至于-5V和-12V这两组电压由于耗电较小，如果不是专业的测试，可以忽略。在这个劣质电源外壳所标注的各组电流分别是3.3V/12A、5V/22A、12V/10A。根据公式：R=U/I就可以求出各组所能带动的最大负载， 3.3V组的最大电阻负载是0.275Ω ，5V和12V分别是0.23Ω和1.2Ω。负载电阻可以用电炉丝来代替。为这三组电压接上对应的负载，电源通电后，将其20芯插头中的绿色线和任何一条黑色线短接，即可启动电源，迅速用万用表测量一下各组的电压值，然后断电，因为此时各组的输出是满负荷工作的，这只是标注的输出电流，并不是实际所能输出的电流，这时候很可能已经过载了，若时间太长，电源有烧毁的危险。要是各组的输出电压达不到标准值，则这个电源就是夸大了，至于夸大多少，继续测试就知道了。不断地增大负载电阻的阻值，直至各组输出的电压达到标准值，此时综合计算一下就可以知道实际的输出功率了。在这里，本人为这个劣质电源最终所加的负载电阻是3.3V组0.4Ω、5V组0.59Ω、12V组2.4Ω，经过计算，得出3.3V最大输出电流为8.25A，功率约为27W；5V组最大输出电流约为8.5A，功率约为42W；而12V组最大输出电流为5A，功率为60W 。加上其它各组输出电压，整个电源的输出功率约为150W左右。说明一点的是，这个电源是一个朋友换下来的，以前他用的CPU是赛扬 II/566M的，可将CPU换成了赛扬 II/1.1G后就频频死机了，采用交替更换法最后确定是这个电源功率不足所致，现在正好印证了这一点，因为原来的CPU其最大功率约为22W，而更换上去的CPU功率差不多有40W，由于3.3V主要是供给CPU的，其最大的输出功率是27W，不死机才怪呢。造成输出功率不足的瓶颈主要在高频变压器和整流管这两大元件身上，变压器的体积和线径决定了其最大的输出功率，通常情况下，这个变压器是不可换的，除非你是一个电子高手，否则的话最好不要碰它，因为其初级的电感量和线径及圈数关系到开关管的安全，设计得不好一接上电就会烧开关管。那么，剩下的就只有在整流管身上打主意了，整流管都是跟高频变压器的次级线圈连接的，在大多数的ATX电源中，次级都有两个独立的线圈组，一组是供给3.3V和±5V的，另一组则是供给±12V的。劣质电源用的整流管其整流电流都较小，可以将其更换为整流电流较大的。这些整流管都是共阴极的肖特基对管。一般来说，名厂的电源会有三个这样的管子，这三个整流管分别担负3.3V、5V和12V的整流任务。但劣质电源却只有二个，它是将3.3V和5V共用一个整流管，想一想，3.3V和5V的耗电量加起来有几十安，但劣质电源所采用的整流管其整流电流才十多安。这当然不行，起码要有30A以上的整流管才可以，一般选用3040这个型号的就可以。其实，就算是换了整流管也不见得其功率会猛增，但效果一定会有，或多或少，就要看高频变压器了，更换整流管后，变压器原先不能用到的功率余量就能发挥了。当然，如果你是信心满怀，并且变压器还有空间的话，也可以拆下变压器重绕，但千万记住不要动初级，只拆下次级，并记下准确的圈数，只要容得下就用尽可能大的线径按照原先的圈数重绕。这是最奏效也是最危险的方法。

滤波不足会让输出的纹波电压增大，最好的解决办法就是增大滤波电容的容量，除了上述的增大300V滤波电容外，增大各输出端的滤波电容也可有效减少纹波电压，劣质电源的滤波电容大多是1000μF左右，显然偏小，可以将其全部更换为4700μF的。另外，劣质电源都千篇一律地省却了各输出端的滤波电感，电感的作用可以储能，使得输出的直流电更平滑，同时还可有效减小纹波电压，还有就是用来阻隔有害的高频脉冲。因此，在加大电容容量的同时不妨可以增加这样一个滤波电感(在电子商店里可以买到)。值得一提的是，劣质电源一般用了一年多后就会令电脑主机启动困难，甚至启动不了，这是因为滤波电容受到烘烤，容量减少所致。到了最后，不要忘了为电源的散热风扇加点油，好让它安静点，揭开风扇中间的软胶封，滴上几滴润滑油就可大功告成。

好了，经过以上的改造，好多的劣质电源都可以重新上岗，并且可以不用再担心其危害性了。像上述的这个劣质电源经改造后功率提高了约50W，纹波电压也降到了0.3V。将其重新装回原先不能带动的机子里，电脑跑得欢着呢，一点事也没有。图2就是劣质电源需要改造的地方。