安全生产全靠电源——谈电源的安全问题
硬派学堂
不知道是不是快到夏天天气转热的原因，比比接到几位朋友的求助电话，前往一看，发现几乎全是计算机电源引发的故障。其中最倒霉的要算比比的漂亮邻居MM，她的电脑不仅开不了机，而且连光驱也被烧坏了。经过一番排查后发现，她的电脑配备的是一款杂牌电源，打开电源后发现里面不仅偷工减料严重，而且由于使用时间比较长，缺乏必要的维护，里面积了不少的灰尘，所以才酿成前面光驱烧毁的一幕。
在使用电脑的过程中，最常见的问题就要数计算机电源的质量不佳给我们造成的困扰。当我们手中拿到一款计算机电源时，不自觉地就会想到当计算机输入的电压或电流超过安全值怎么办？当计算机内部电路出现短路情况怎么办？当电源过热又该怎么办？其实，我们所担心的问题，一款好的电源在设计的时候已经都考虑到了，但在一些偷工减料的电源中这些方面做得却不是太好，今天我们就一起来看看影响电源安全的因素。
小知识：在讲解开关电源安全的时候，我们首先有必要简单的了解一下电源的工作原理。在上期我们已经讲到，开关电源输入时首先会经过一、二级EMI滤波电路，对电流进行净化工作，经过过滤后的电源会送入由全桥电路和高压滤波电容组成的全桥整流电路，它们会将交流电转换成300V左右的高压直流电。转化好的直流电一路会被送往开关电路，转化成合适的低压直流电压；而另外一路会被送往待机变压器（待机变压器会输出+5V待机电压，用以监控用户的开机操作或计算机待机状态下的唤醒工作）。从开关电路输出的直流低压再一次经过低压滤波电路之后就可以输出给计算机使用了。
过压保护：压敏电阻
“为什么我的电脑经常会死机，响应速度慢，硬盘使用不到一年就提前报废？”
当计算机出现这种问题时，我们就得考虑是不是电源输出的电压过低或者不稳定了。对于计算机设备而言，输出电压过高或不稳定是一件非常可怕的事情，现在很多配件都没有过压保护功能，如内存、光驱和硬盘等。电压过高会烧毁设备，而过低的电压会增大硬盘电机的运行负荷，降低它的使用寿命。为了避免电源输出电压不稳定或电源本身因高压而损坏，电源在输入端和输出端都有相应的保护措施来保证计算机和电源的使用安全。
首先来说说电源输入端。一般在电源的输入端会有一个压敏电阻（图1，压敏电阻的工作原理和保险丝类似，一般位于输入电路高压滤波电容的旁边，价格也比较便宜），当电压过高时，压敏电阻首先被击穿，从而及时的切断市电输入，保证了电源和计算机的安全。
从上面我们看到输入端的过压保护方法非常简单，但在输出端情况就完全不同了。首先对于计算机设备而言，稳定、波动小的电源是必需的品质，正是因为如此，电源制造规范对电源各输出电压有严格的要求，正电压输出波动须保持在±5％之间，而负电压则须保持在±10％之间。当然，这只是一个标准，一款好电源的电压波动是比较小的。
正是需要过压和欠压双重保护，所以输出端的电压输出控制电路也显得复杂得多。
这部分电路的主要部件是PWM芯片（注：在PWM调制芯片的控制下，开关三极管以“开”、“关”两种状态交替工作，从而产生高压脉冲电流输出到变压器中，开关频率由PWM芯片控制调节，以掌控输出电压的高低），辅助电路还包括基准电压电路、取样电路、保护电路等。
当计算机的输出电压过高或过低时，取样电路会把当前输出的电压值和基准电压相比较，当电压值偏离基准值到一定程度时，电压控制芯片就会把这个信号反馈给PWM芯片，PWM芯片及时对输出电压的大小进行调节。通过这样的实时控制和调节，从而保证了输出电压的稳定。一般来说，在电路板上，我们都可以看到两块挨得很近的长方形芯片，它们就是电压控制芯片和PWM芯片（图2），当然在有些电源上还不止一个电压比较器，用它们实现更加准确的电压输出监控。
电流输出控制：保险管
“我们使用电源时，计算机是置身于市电这个大环境中的。但是市电的环境非常复杂。除了出现过压的情况，还会出现输入电流过大的问题。这时候电源是怎么处理的呢？”
当电流波动较大或计算机出现短路故障时，就会对电源和计算机的安全造成威胁。其中在电源中设置保险管就是为了防止电流过高导致电源和计算机硬件烧毁。当电流过大时，保险管就会及时地熔断，从而切断电源的供应，保障了电源和计算机的安全。而当计算机出现短路时，电压输出电路会检测到并切断电路，而保险管此时充当了另一道安全防护墙的作用。
比比提示：现在很多电源偷工减料，不是将保险管安装在电源的PCB板上（图3），而是直接将它焊接在PCB板上（图4），如果保险管烧断，更换起来会很麻烦。在购买电源时，可以通过电源背面的散热孔来查看保险管的安装方式，也是判断电源质量的一个参考方面。
温度控制：风扇和温控电阻
“大家都知道，计算机的一些主要设备，像CPU、GPU和北桥芯片等目前主要采取了风冷散热的方式，电源也不例外，这种设计保证了计算机内部芯片和电源的安全稳定。”
在安静的夜晚，大家一定被那绵绵不绝于耳的呜呜风扇声吵得心烦意乱吧，风扇一方面将电源产生的热量带走，同时也带来了噪音问题。为了更好地解决这个问题，电源生产厂商想出了很多办法，比如现在的电源普遍采用了大直径散热风扇和温度控制技术。
采用大直径的风扇散热是近几年才应用在电源上的，随着计算机硬件配置功耗的不断增大，电源的输出功耗也不断增大，散热问题也日益突出。面对这一问题，一味的提高风扇转速显然不是最好的方法。厂商就采用大直径散热风扇代替传统的小直径8cm风扇（图5），在降低转速和噪音的同时，更大的扇叶能够带走更多的热量。目前包括航嘉、金河田、世纪之星等多家厂商都推出了12cm大直径散热风扇（图6）。
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比比提示：一般来说，12cm大口径风扇的风量最好能够达到20CFM以上，转速控制在1500转左右，噪音控制在30dB以内才算符合要求。所以，在购买电源时，12cm风扇的电源是理想的选择。
一些电源除了采用大直径散热风扇外还附带有温控技术——在电源散热片附近安装一个温敏电阻或温度感应装置（图7），从而根据当前电源内部的温度有效的控制风扇的转速，这样不仅控制了噪音、节约了电能，还能延长风扇的使用寿命。值得一提的是，在一些高档的电源上面还采用了完整的温控电路来实现对温度的精确控制。
比比提示：风扇具有温控技术就可以高枕无忧了吗？肯定不是。电源使用时间一长，在电源里面就会堆积很多灰尘，不仅影响到风扇的散热，增大了噪音，同时对电源的使用寿命也是极大的威胁，所以我们有必要不定期对电源灰尘进行清除（清除工作仅仅对过了质保期的电源而言，切记清理前要保证电源已被断开）。
总结：
今天我们从安全角度来对电源的安全防护技术作了一些讲解，其实对于电源安全来讲，除了上面所提到那些方面，电线的质量、PCB电路板是否符合94V-0耐火阻燃标准等都是非常关键的问题。其实，计算机开关电源作为一个非常成熟的产品，只要是质量合格的产品，使用起来还是非常稳定的。从现在起，我们要改变观念，特别是那些认为电源不重要的读者要警觉起来，我们必须知道，购机时在电源上多投入一分，换回来的是舒畅的心情和计算机更长的使用寿命。