计算机开关电源工作原理

发布 2019-06-22 17:17:15 阅读 1779

由于atx电源品牌繁多,电路各有千秋,但基本原理还是一致的,大同小异,只要弄明白一种,就能懂得其他各种基本原理,举一反三迎刃而解。现以300w atx电源为例,分十个部分进行讲解。

220v交流输入电路和高压整流滤波电路。

220v交流输入电路主要由保护电路和抗干扰电路两部分组成。保护电路由保险f1、热敏电阻ntcr1、过流保护器组成,主要起过流过压保护和限流作用。抗干扰电路由c1、c2、r1、扼流圈t1、差模扼流圈t5组成,,防止电网干扰对atx电源的影响和atx电源的振荡谐波通过电网反输出对临近计算机和显示器等设备干扰。

高压整流滤波电路由整流二极管d21—d24当电网电压l为正时d22、d23导通,当n为正时d24、d21导通,输出脉动的直流电压,通过扼流圈t和c5、c6组成的l型滤波电路后输出较平滑的300v直流电压,同时t还是功率因素校正线圈,用来提高电能的利用率,r2、r3为半桥交换电路的均压电阻。

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计算机atx电源工作原理(三)

作者:何家祯。

辅助电源工作原理。

辅助电源本身也是一个完整的变压器耦合并联型开关电源,输出+5vsb电源,为主板待机供电。同时也为保护电路,控制电路等供电。只要有交流电输入,atx开关电源无论是否开启,其辅助电源一直在工作,都在为开关电源控制电路提供工作电压。

当电源接通市电,高压整流电路就有300v直流电压输出,一路往r55、r56至开关管q12基极,另一路经开关变压器t6的初级线圈l1加到q12集电极,使q12导通。q12导通后,其集电极电流在t6的l1上产生上正下负的自感电动势,同时在正反馈绕组l2上产生上正下负的互感电动势,此互感电动势通过c31、r56加到q12基极使q12迅速饱和导通。在q12饱和导通期间,由于t6的次级l3、l4与初级l1极性相反,次级l3、l4的互感电动势为上负下正,所以整流管d29、d30均为反向截止无输出,l3、l4的互感电动势就以磁能的形式储存**圈内。

同时反馈绕组l2的互感电流通过r56、q12的be结电阻对c31充电,随着c31充电不断进行,其两端电位差不断升高,流经q12基极电流不断下降,使q12退出饱和状态。其q12的be结电阻不断增大,导致q12的集电极电流进一步下降,从而使t6的初级绕组的自感、互感电动势均反向。此时正反馈绕组l2的负脉冲电压与定时电容c31所充的电压叠加后经r56加到q12基极,使q12迅速截止。

此时正反馈绕组l2通过d28给c19充电,使c19充得下正上负的电压,这一负电压加到稳压二极管zd2的正极,使q12基极被箝位在比c19负电位高约9v的负电位上。c19充电结束后又通过r57放电,把电能以热能的方式释放出来。随着c19放电电流的不断减小,q12基极电位不断上升,当q12基极上升到超过门坎电压时,q12再次导通进入自激振荡状态。

电路中的d31、d32和r58构成反峰电压吸收电路,用以保护q12安全。在q12由饱和导通转向截止期间,t6的各绕组的电动势方向均反相,l3、l4两次级变为上正下负存储的磁能转换为电能经d29、d30整流输出,其中d30整流输出12v电压供给脉宽调制集成块tl494的12脚,电源端和驱动电路。d29整流输出的直流电压通过la7805三端稳压电路后输出+5vsb电压供给atx电源和计算机主板内的网络通讯,电源监控管理电路,系统时钟芯片等电路,在正常开关后只要电源插头不取仍保持工作。

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作者:何家祯。

pwm脉宽调制控制电路和驱动电路。

主要由tl494集成电路及外围元件组成:1脚为误差放大的同相端由电源的输出端+12v +5v的反馈电阻r25、r26与r20、r21的并联电阻分压后送入1脚用于自动比较稳压控制。2脚为误差放大器的反相端,由14脚输出+5v基准电压经r24、r19分压得到约4v的电压输入到2脚与1脚内的电压进行比较。

3脚为误差放大器的输出端外接c10、r18组成的校正网络防止自激产生。4脚为死区控制端改变4脚电压可改变死区时间长短。4脚为高电平时封锁8和11脚输出脉冲调制信号。

由13脚接+5v基准电压脉宽调制在集成块内部为并联推挽输出。在8脚11脚输出相位差180度的一对脉宽调制信号其频率由脚外接的阻容元件参数决定(c11和r16),同时4脚电压从0~5v变化时,死区时间成比例增大。因此利用此功能4脚又被设置为开关电源输出电压的过压保护端,若过压时自动封锁脚的输出使驱动电压停止工作,7脚为接地端脚为tl494内部两路输出放大管的集电极q3、q4以推挽方式工作于甲乙类,它们的集电极分别与t2初级线圈l1、l2相接。

在q3、q4交替导通时,分别在l1、l2上产生自感电动势,同时在l3、l4、l5次级线圈中产生互感电流,驱动半桥变换电路q1、q2工作。13脚为输出控制端,若13脚接地时为并联单端输出方式。若13脚与14脚相接时为推挽输出方式(本电路采用接14脚)14脚为+5v基准电压端输出电流可达10ma脚为第二误差放大器的反相端和同相端。

由于15脚接基准电压+5v,16脚接地,第二误差放大器输出为低电平对脉冲宽度控制不产生作用。9脚、10脚为tl494推挽管的发射极接地端。驱动管q3、q4的发射极接d7、d8和c23用于抬高q3、q4发射极电平,使q3、q4基极在低电平脉冲时就可*截止。

c22使驱动脉冲进入零电位。电路中的d5、d6和r13、r14为q3、q4的保护二极管和基极电阻。12脚为电源输入端,该集成块适应电压范围较宽,允许输入8~40v的电压(本电路为+12v),因此由辅助电源直接为12脚提供启动电压,待开关电源启动稳定后,由开关电源输出的+12v电压经d、r46、d14、d15向12脚供电。

由于在设计时辅助电源d30整流输出电压要低于12v,d30截止,启动电压自动退出电路。

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计算机atx电源工作原理(五)

作者:何家祯。

半桥式开关变换电路。

它由开关管q1、q2快恢复阻尼二极管d1、d2 高压滤波电容c5、c6和驱支变压器t2功率变压器t3等元件组成。

其工作原理:从图中可以看出开关管q1、q2是串接在+300v的整流电压回路中,q1、q2在交替工作时实际上是由c5、c6滤波电容将+300v分压供给q1、q2的集电极,也就是说q1、q2在交替工作时集电极电压是150v,当脉宽调制集成块tl494的脚输出相位差为180度的脉宽调制信号送入驱动管q3、q4的基极使q3、q4交替导通使驱支变压器t2的初级l1、l2中交替的产生自感电动势,同时在t2的l4、l5两次级绕组中产生互感电动势,并按不同时序输出正脉冲交替送入q1、q2的基极使q1、q2交替饱和导通。当推动管q3导通时在t2的初级线圈中产生右正左负的自感电动势,而在t2的次级线圈l5中产生左正右负的互感电动势,此正脉冲经过d3、r7、c9、r6使开关管q1饱和导通,c5两端电压经q1的ce结,导通电流经t2次级l3和功率变压器t3初级再经耦合电容c7回到滤波电容c5的负端,当驱支变压器初级绕组流经的正脉冲下降到阀门值时开关管q1截止,经过死区时间后,驱动管q4导通在t2的初级l2中产生左正右负的自感电动势同时在t2的次级l4中产生互感电动势,输出的正脉冲经d4、r11、c10、r10使开关管q2饱和导通,高压滤波电容c6上的电压经耦合电容c7功率变压器t3初级和t2的l3再经q2的ce结放电形成回路,当t2的l2绕组正脉冲下降到阀门值时q2截止。

这样q1、q2轮流导通截止,在功率变压器t3的初级绕组中形成至下而上和至上而下的交变的准矩形波脉冲电流,这个电流在t3的初级绕组形成自感电动势同时在t3的次级各绕组中形成互感电动势,这些互感电动势分别经各整流滤波电路后得到各路直流电压输出。

在电路中d1、d2为快恢复二极管

c8、r4为尖峰脉冲吸收回路用于减少q1、q2的开关损耗

c7为耦合电容用于防止t3产生磁饱和

c9、c10用于在正脉冲到末时使开关管迅速导通

d3、d4两二极管用于正脉冲减小到阀门时间分别使q1、q2迅速截止。

r7、r11为q1、q2的截止期间电容c9、c10的放电吸收电阻。

r6、r10、r8、r12为q1、q2的基极电阻和偏置电阻,确保工作于甲乙类。

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作者:何家祯。

电源监控电路(ps—on控制电路)

ps—on控制电路主要是控制脉宽调制集成块tl494的4脚死区电压,主要由q10、q11等元件组成。

当计算机待机时主板的电源管理控制电路的电子开关断开(与接地点断开),由辅助电源的三端稳压la7805输出的+5vsb电压一路直接送主板,另一路经r23、r31使q10导通,q10导通期间其集电极电位会随之降低,低电位会通过r36促使q11导通,在q11导通期电流会在r17上端产生电压降形成高电平,r17上端与tl494的4脚直接相连,因此使tl494的4脚呈现高电平,从而封锁tl494的8脚11脚的正负调制脉冲输出,使半桥主要变换电路截止,各路直流电压均无输出。

当计算机受控启动后,主板的的电源管理控制电路的电子开关接通接地点,使ps—on端口为零电位也就是q10基极电位为零,因此q10、q11均截止,此时tl494的4脚电位被r17拉成低电平,使tl494的8脚11脚打开封锁,永许输出电位差为180度的脉宽调制脉冲去控制驱支电路q3、q4交替工作同时在t2次级产生互感电动势推动半桥主要变换电路的q1、q2也交替饱和导通,在q1、q2交替导通时在t3初级产生自感电动势,同时在t3各次级产生互感电动势,同时整流输出各种直流电压,使整个系统处理正常工作。

电路中的r15、c15用于初开机一瞬间使tl494的4脚出现高电平,短时间封锁脚以防主板误动作,随着c15的充电,tl494的4脚由ps—on信号控制。

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作者:何家祯。

atx电源输出电压保护电路。

输出电压保护电路主要由q5、q6、q7及其外围元件组成。当输出电压+12v过压时,通过二极管d、r46、d14、d15、r44使三极管q7和q5导通。q5导通时将来自tl494的14脚的+5v基准电压经q5的ce结,二极管d11使tl494的4脚变成高电平,而封锁8脚11脚的调制脉冲输出使主电源停止工作。

当输出电压+5v、+3.3v过压时稳压二极管zd1、zd3反向击穿导通经d27使三极管q6、q5导通,tl494的14脚+5v基准电压经q5的ce结,二极管d11使tl494的4脚变成高电平封锁8脚、11脚调制脉冲输出,主开关电源停止工作。当输出电压—12v、—5v过压时,一并经r28和r27送来的+5v电压汇合(正常时应正负相等d9正端处于零电位)只要—12v或—5v电压任一路过压都会破坏d9正端的零电位,使d9正向导通,从而引发q6、q5导通,使开关电源停止工作。

二极管d12和d13的作用是在待机时为ps—on电源监控电路的q10提高集电极电压。二极管d14还担负着在输出电压正常期由+12v通过二极管d、r46、d14经过t2初级绕组为驱支管q3、q4的集电极提供+12v电压,而取代辅助电源送来的+10v为q3、q4提供的初始工作电压。

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作者:何家祯。

pw—ok电路(电源检测电路)

电源检测电路(pw—ok电路)主要由电压比较集成电路lm393及周围元件组成。

其工作原理:

一.待机时。

由辅助电源la7805三端稳压输出的+5vsb电压经r23送入的高电平,经r37送入lm393的6脚电压比较器“ii”的反相端大于5脚同相端的固定电压比,7脚低电位,经r40使3脚电压比较器“i”的同相端输入低电平小于2脚反相端的固定电压比,1呈低电位,导致1脚pw—ok信号为零电平电源自控信号处于待命休闲状态。

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