安全第一——两款电源转换器拆解对比

硬派学堂

相信不少同学在买电脑的时候会多买一个插线板(学名:电源转换器)。买它的理由很简单,增加插座数量,这样才能让音箱、主机、显示器的电源接口有处可插。不过,现在好的插线板不单单提供插座,它还起着防火、防雷等作用,从而最大程度地保护电脑的安全。今天我们通过对电脑专用插线板和一款普通插线板进行的对比拆解,认识插线板的一些安全设计。

防尘防火防触电

从外观上来看,普通插线板上有两种插座,一种是两相的两极两用插座,一种的是三相的小万用插座,两者的最大区别是三相插座的中间上面那个插孔接了保护地线。电脑专用插线板全部采用大万用插座,我们可以从图1看到,右边的大万用插座能够支持的电器插头较多。此外,在大万用插座壳下还有一个挡板,这在业界称为双动保护门。只有电源两极同时插入时,盖子才会开启。这种设计可以避免儿童触电,防止灰尘和杂物进入闲置的插孔中。由于中间上面那个插孔是保护地线,所以并没有安装保护门,但出于防止灰尘和杂物进入插孔的目的,其实也可以设计一个。

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插线板的插座(右为电脑专用插线板)

电脑专用插线板采用了阻燃工程材料,它内含绝氧因子,遇明火迅速分解以隔绝氧气,防止燃烧。我们用打火机分别烧了两个插线板的外壳,可以明显感觉到电脑专用插线板须要用外火持续烧一段时间才会点燃,阻燃能力较强。而普通插线板稍微烧一下,火焰就会迅速蔓延。然后我们打开电脑专用插线板,看到插座中的金属片采用了高导电率的磷青铜。采用这种材质的金属片具有良好的耐磨性与导电性,温度不易升高,能够延长金属片的使用寿命(图2)。

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电脑专用插线板插座金属片采用了耐磨性、导电性更好的磷青铜

防干扰防浪涌

打开两款插线板,我们发现普通插线板的内部要简单一些,通过一条红线将所有插座的火线端连接起来,蓝线连接零线端,绿线连接保护地线端,然后再串接上一个开关就完成了,目前市场很多廉价的插线板大多是这样设计的(图3)。

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普通插线板

与普通插线板相比,电脑专用插线板的内部则要复杂一些,虽然插座电路设计上和普通插线板一致,也是按照标准,红线连接火线,蓝线连接零线,绿线连接保护地线,但在整体电路中加入了一个电路板,而最大不同也在于此(图4)。

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专用插线板的电路板

我们常常会发现雨天听收音机会有杂音产生,在打雷时电灯会间隔不亮等现象,这些现象其实就是由于电磁干扰引起的。电磁干扰会使交流电源质量下降,包括谐波干扰、开关干扰、尖峰脉冲干扰、瞬时浪涌等,从而造成电子设备的故障和停用。特别是30%的电子设备故障都与雷击有关,感应雷可能会通过电源电缆线进入建筑物内,冲击各种用电设备,影响设备的正常运行甚至彻底破坏系统。因此,要保护好电子设备,需要在设备的电源输入端之前设置电源防雷保护,如图5,在电路板上可以醒目地看到三个黄色的圆形元件,它们是压敏电阻,是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻元件。由于电阻对电压比较敏感,当电压达到一定数值时,电阻迅速呈导通状态,用以限制电压增加,从而能够吸收雷电感应脉冲或各种浪涌突波干扰,将它们迅速通过地线传到大地,从而保护电路。

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防雷的三个压敏电阻(黄色)

除了电阻,电路板上还有线圈,它是电流感应线圈,通过感应AC电流,给控制IC提供检测信号,从而发挥继电器的功用,达到最佳工作状态。此外,线圈旁边还有两颗控制IC芯片,可以智能控制电脑主机与外设的供电,当主机插座上的设备断电后,外设插座上也自动断电。黑色长方形元件为继电器,它具有自动、遥控、监测等功能。当继电器通过电路与其他电器连接一起时,可以组成程序控制电路,从而实现自动化运行。当出现过压、过流时,可以换接、开合、接通多路电路(图6)。

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电路板上的线圈、继电器、控制IC芯片(下)

在子电路上,继电器还控制了电脑专用插线板上一个可设置插孔,用户可自行定义两种使用状态(图7)。当将它连接外设时,此插孔上的设备随主机而“动”,电脑使用完毕后关掉主机,外设电源自动断开。当使用常开状态时,外接设备便可独立输出,方便了用户使用。因为电脑的静态功率不统一,所以需要微调电路的灵敏度,只需要用螺丝刀伸入微调孔调节即可。

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子电路上的继电器

总结

目前不少电子产品已经具备了保护电路,如果在插线板中也加入保护电路,双重保护自然会提高电子产品的安全性。而且插线板的功能也在不断增多,提高电脑运行环境的安全性是值得提倡的。因此我们购机时可不能忽略了插线板这个小东西。