如果单从种类上来说,PC电源里的电容种类有很多,其中体积比较大的有金属薄膜电容、铝电解电容和固态电容,体积小一点的则有陶瓷电容以及MLCC贴片电容。不过即便是同一种电容,放在不同的位置所起到的作用也是不一样的,不同的电路对于电容的要求也各不相同,例如PFC电容所需要的电容是耐压值高的,输出滤波的电容则需要容量更大的,金属薄膜电容则常用于EMI电路,因此用在不同地方的电容,也可以根据使用环境而定义为不同的电容,例如安规电容、储能电容和滤波电容等等。
另外在LLC谐振拓扑中,我们也能看到有电容器件的存在,不过这种电容并不能单独拿出来讨论,因为它是LLC谐振电路的一个组成部分。我们这次主要讨论的是能在电路中单独起作用的电容,主要是安规电容、PFC主电容和输出滤波电容三类。
安规电容:为安全而配置
很多玩家都把注意力放在PFC电路的主电容上,毕竟主电容体积很大,容易吸引注意力,而且对电源的性能也有着相对明显的影响。但实际上市电进入电源后,首先要进入的其实并不是主电容,而是要经过安规电容后才会进入到PFC电路 的。
安规电容一般布置电源的输入端,对电源的性能影响其实很小,更多地是为了满足电源的安规需求而配置的。其与普通电容最大的区别在于,普通电容在充电后,电荷可以保留很久,即便是断电并放置一段时间后,用手触摸电容的引脚也仍然会有触电的感觉;而安规电容则不存在这样的问题,它们在断电后会迅速放电,即便用手触摸也不会有触电感,安全性很高。 正因为两者存在这样的差别,所以安规电容与普通电容是不能相互代替使用的。
PC电源中的安规电容有X电容和Y电容两种,基本上都用在了EMI抑制电路上,其中X电容是跨接在电力线两线之间的电容,一般选用uF级的金属薄膜电容,用于抑制差模干扰;Y电容是跨接在电力线两线和地线之间的电容,一般选用nF级电容,基本上是成对出现,用于抑制共模干扰。由于它们对电源性能影响极小,即便不做配置,短时间里也不会出现问题,因此劣质电源大都会省略安规电,但这种做法会让电源的EMI抑制能力大幅度削弱,存在损坏其它硬件的风险,除了成本更低并无其它好处。
PFC主电容:承担PFC的高压电流
如果说安规电容对电源的性能影响很小,那么接下来要说的电容就与电源性能息息相关了。首先我们来看看PFC电容,也就是我们常说的主电容,基本上也是电源里体积最大的电容。主电容的作用是储能和滤波,其身上三个参数重要参数,分别是耐压、耐温和容量。其中耐压值指的是电容可以承受的电压上限,主电容是整个电源中承受电压最高的电容,因为其需要面对PFC电路输出的高压电流。
目前主流的PC电源基本上都已经用上了主动式PFC电路,这实际上是一套升压整流电路,可以将输入交流市电转变为电压更高的脉冲直流电,其最高电压往往超过300V甚至达到380V的水平,因此PFC电容必须拥有较高的耐压值,一般来说都需要用到耐压400V的产品,高端电源则会用上420V甚至是450V耐压的主电容,有更高的冗余量和安全度。