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本帖最后由 topwifi 于 2011-6-15 23:40 编辑
大家好,抽时间,我又来了,我是真希望每一篇文章都能让大家有所收益,当然专业人士除外。有什么不对的地方或者说没有提到的地方,希望大家跟帖指正和补充。
此篇文章依然拒绝其他网站转载,版权归anywlan所有。
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电源历来对于路由器的配备都至关重要,一个不匹配的电源会给路由器带来噩梦,不仅是影响到路由器的稳定,更是会关系到路由器的寿命。但恰恰关于电源的配备客户最容易忽略,我们就来专门说一说。我们这里不谈线性电源,现在基本都是开关电源一统天下的局面了,相对于线性电源,开关电源对于路由器的搭配会更合适。
1、什么叫开关电源?实际上这是从工作原理上来命名的。在工作过程中,开关电源是通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。其工作过程是外部输入交流电压------整流直流----开关变压器初级----升压到开关变压器次级----整流滤波输出。这就是开关电源命名的由来,天生它就具备两个特点:1、恒压输出,2、直流输出。对于路由器,恰恰这都是它需要的,更简化了电路板电源部分的设计,直接插上对应匹配参数的电源即可使用。
从它的原理和工作过程,我们可以看到里面隐含的几个重要点:晶体管开断频率、输入电压范围、输出最大电流、保护电流等。晶体管开断频率越高,那么得到的输出电流就会更纯波动就更小,输入电压100--240v就能适应全球电压,输出最大电流决定了它的功率,过流保护涉及到它自身和设备的安全。当然还有其它方面可以细说,但影响都没这么突出我们就此略过不提。根据原理,我们还可以看到,开关电源存在的问题比较明显的就是高频噪音。
上面说过开关电源的两个天生特点:恒压直流,就是说开关电源的输出是恒压,比如说参数标贴表明此电源是12v2a,意思就是说它的输出是直流12v电压,额定电流为2a。当然这个恒压是理论值,通常在接负载和空载下的电压测量值都会有一点差异,而且随着电流实际消耗大小的不同而不同。在一定负载情况下能做到恒压输出几乎不变的开关电源是没问题的,但问题是成本和需要。我们的路由器都可以在一定波动电压范围内正常工作,那么就没必要无限制地提高开关电源的成本和体积来满足理论值般的恒定。
一个开关电源具备全球电压都可用的输入电压范围,具备比较纯净的直流波形输出,具备在额定电流值的消耗内电压基本恒定,具备完整的过流保护电路,那么它就是一个合格的开关电源。当然工作过程中的发热量不能太大,因为过高的温度会妨碍元器件本身的电气稳定性和减短它的寿命,甚至影响它旁边的其他设备安全。
2、开关电源的分类。这也是基于构成上来说的,分为rcc电路和ic电路两种。因为开关电源不再采用线性电源的大变压器结构,所以整体上开关电源要比线性电源轻得多。线性电源采用的变压器的那些硅钢片,能不重么!
自振反激型变换器。RCC(Ring Choke Converter)由于其电路拓扑简洁,输出与输入电压电气隔离且不需要输出滤波电感,能高效提供多组直流输出,电压升降范围宽等特点而广泛应用于中小功率变换场合,也是容量一般低于50 W的电源经常使用的变换器。被广泛应用于手机充电器、路由器电源以及笔记本适配器等设备。RCC采用和PWM型变换器相对的一种驱动方式,开关的导通和关断不需要专门的触发电路,完全靠电路内部来完成。这种变换器有它独特的优势,即电路简单,具有较高的性价比。但是RCC电路如果用分立元件构成的话,典型电路元件数居然达到50多个,所以设计一种集成的RCC电源器件已成为现在的标准设计了。其典型电路:
它的优缺点:1、电路结构简单,价格成本低。2、自激式振荡,不需要设计辅助电源。3、随着输出电压或电流的变化,启动后,频率周期变化很大。4、转换的效率不高,不能做成大功率电源。5、噪声主要集中在低频段。
另一种ic电路,实际上就是采用电源管理ic来设计,成本高这是毫不疑问的,但它的优势也是明显,既用集成的ic芯片来代替rcc的次级,简化初级部分,可以让整个电源电路得到简化,输出的电流更纯净,节约更多的空间,让电源体积做得更小。可惜其由于成本限制,并没有大规模应用于路由器。其典型电路:
其优缺点:1、工作电压低。2、工作电流不大。3、封装尺寸小。4、完善的保护措施。5、耗电小及关闭电源功能。6、有电源工作状态信号输出。7、输出电压精度高。
3、开关电源的应用范围。开关电源具备它原理的优势,所以在小电流、小功率范围内得到了大面积的应用,造价低、可靠性高、电流特性好、适应性强等,都让它成为了路由器的不二选择。当然由于技术水平的不同做出来的开关电源也有质的差异,据说小日本就做出来了250a电流输出的开关电源,憎恨之余不得不佩服之啊。。。
在我们网络设备的应用中,尽管并不是开关电源一统天下,但在近年来却是一统天下。过去我们很多设备也有用交流输入的。比如国内的很多猫就是交流输入,随着电路板的工业设计规范,先后都在逐步抛弃交流输入的电源设计。交流电源由于其原理,就决定了它在输入电压的波动情况下不得不跟着波动,这对设备的使用是极为不利的,很多用户都经历了电压一低猫就重启不工作断网的现象。而且交流电源做不到宽范围的电压输入(理论上也能做但体积会更大成本也更高),不得不在网络这一块被淘汰。
但并不是所有的直流输出都是开关电源。最早的直流电源,就是一个变压器加上一个桥型整流电路构成直流输出,成本低廉。但在控制成本和体积要求下,它依然做不到输出电压随着输入电压的变化而恒定。当然它有它的应用范围,并不是说任何设备都不能用这种电源,只是说至少在路由器方面,这种电源已经非常不能适应要求了,当然山寨电源除外。
说到这个,顺便提一下这种电源的应用:无绳电话等音源方面,这种变压器然后桥型整流输出的直流电源应用是很广泛的,而且还非此不可,为什么呢?因为开关电源的高频开断工作原理会带来噪音,就会影响音源。音源类对于电流纯净度的要求是非常高的,说白了音质的表达就是一个电流纯净度在一定范围内的表达,没有纯净的电流做基础想要做好音质是不可能的。同时音源类功率变化范围也动态大,也不是开关电源的长项。但路由器不需要这个特征,比较而言,噪音不是他的致命缺陷,也不需要功率的频繁波动。
开关电源的输入电压范围不一定是100--240v,尽管全球的电压都在这个范围内。有很多电源是带有使用区域性的,比如说日本本土的很多开关电源都是100--120v输入,拿到国内的220v输入下立即冒烟烧毁。但绝大部分都是100--240v输入,这样的好处就是全球都可以应用不需要单独为某一地区特制。而且从全球大部分电源的生产来看,绝大部分made in china。自豪的背后也是一种悲哀啊,也就是china啊马南西亚啊这样的country才生产这种拼人力资源的产品,现阶段生意还日益艰难。
上面一再提到开关电源的成本低特性好,这是个相对概念。成本低是相对于更昂贵的电源而言的,但并不是说一个具备完整电路的开关电源成本很低。举例说一个linksys 5v2a电源,有人卖到8元。如果说它是真正的东莞飞鸿生产的地道linksys电源,那么他的成本是不可能8元能做到的!做一个开关电源不难,但做好一个开关电源,让各项参数都表现优秀,用料都经过严格挑选,产品都经过严格测试和认证,它的成本就不便宜。举一个简单的例子:做开关电源的保护电路和不做保护电路,差别的十来个元件不就是成本的增加?输出线的长短粗细不就是成本的增加? |
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