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篇一 : 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析第
1頁：前言：PC電源知多少 個(gè)人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關(guān)模式”的技術(shù)，所以我們經(jīng)常會(huì)將個(gè)人PC電源稱之為——開關(guān)電源（SwitchingModePowerSupplies，簡(jiǎn)稱SMPS），它還有一個(gè)綽號(hào)——DC-DC轉(zhuǎn)化器。［www.t262.com)本次文章我們將會(huì)為您解讀開關(guān)電源的工作模式和原理、開關(guān)電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。 ●線性電源知多少 目前主要包括兩種電源類型：線性電源（linear）和開關(guān)電源（switching）。線性電源的工作原理是首先將127V或者220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過一系列的二極管進(jìn)行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓（配圖1和2中的“3”）；下一步需要對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)（這種電壓波動(dòng)就是我們常說的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進(jìn)行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”） 配圖1：標(biāo)準(zhǔn)的線性電源設(shè)計(jì)圖 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
配圖2：線性電源的波形 盡管說線性電源非常適合為低功耗設(shè)備供電，比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機(jī)等等，但是對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會(huì)力不從心。（www.t262.com) 對(duì)于線性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時(shí)，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當(dāng)前一直采用的是60Hz（有些國(guó)家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個(gè)相對(duì)較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個(gè)頭往往都相對(duì)比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個(gè)頭就越大。 由此可見，對(duì)于個(gè)人PC領(lǐng)域而言，制造一臺(tái)線性電源將會(huì)是一件瘋狂的舉動(dòng)，因?yàn)樗捏w積將會(huì)非常大、重量也會(huì)非常的重。所以說個(gè)人PC用戶并不適合用線性電源。 ●開關(guān)電源知多少 AC輸入電壓可以在進(jìn)入變壓開關(guān)電源可以通過高頻開關(guān)模式很好的解決這一問題。對(duì)于高頻開關(guān)電源而言， 器之前升壓（升壓前一般是50-60KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個(gè)頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關(guān)電源正是我們的個(gè)人PC以及像VCR錄像機(jī)這樣的設(shè)備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關(guān)電源”其實(shí)是“高頻開關(guān)電源”的縮寫形式，和電源本身的關(guān)閉和開啟式?jīng)]有任何關(guān)系的。 事實(shí)上，終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closedloopsystem）——負(fù)責(zé)控制開關(guān)管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號(hào)，然后根據(jù)PC的功耗來增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應(yīng)電源的變壓器（這個(gè)方法稱作PWM，PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）。所以說，開關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗的大小來自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。 反觀線性電源，它的設(shè)計(jì)理念就是功率至上，即便負(fù)載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時(shí)候也工作在滿負(fù)荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。 第2頁：看圖說話：圖解開關(guān)電源 下圖3和4描述的是開關(guān)電源的PWM反饋機(jī)制。圖3描述的是沒有PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)電路的廉價(jià)電源，圖4描述的是采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的中高端電源。 圖3：沒有PFC電路的電源 圖4：有PFC電路的電源 通過圖3和圖4的對(duì)比我們可以看出兩者的不同之處：一個(gè)具備主動(dòng)式PFC電路而另一個(gè)不具備，前者沒有110/220V轉(zhuǎn)換器，而且也沒有電壓倍壓電路。下文我們的重點(diǎn)將會(huì)是主動(dòng)式PFC電源的講解。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非常基本的圖解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說短路保護(hù)、待機(jī)電路以及PG信號(hào)發(fā)生器等等。[www.t262.com）當(dāng)然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請(qǐng)看圖5。如果看不懂也沒關(guān)系，因?yàn)檫@張圖本來就是為那些專業(yè)電源設(shè)計(jì)人員看的。 圖5：典型的低端ATX電源設(shè)計(jì)圖 你可能會(huì)問，圖5設(shè)計(jì)圖中為什么沒有電壓整流電路？事實(shí)上，PWM電路已經(jīng)肩負(fù)起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關(guān)管之前將會(huì)再次校正，而且進(jìn)入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波形也是方形波，而不是正弦波。由于此時(shí)波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為DC直流電壓。也就是說，當(dāng)電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時(shí)候開關(guān)電源經(jīng)常會(huì)被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。 饋送PWM控制電路的回路負(fù)責(zé)所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯(cuò)誤時(shí)，PWM控制電路就會(huì)改變工作周期的控制信號(hào)以適應(yīng)變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會(huì)發(fā)生在PC功耗升高的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于上升。 在看下一頁是，我們有必要了解一下以下信息： ★在變壓器之前的所有電路及模塊稱為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”（二次側(cè)）； ★采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的電源不具備110V/220V轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也沒有電壓倍壓器； ★對(duì)于沒有PFC電路的電源而言，如果110V/220V被設(shè)定為110V時(shí)，電流在進(jìn)入整流橋之前，電源本身將會(huì)利用電壓倍壓器將110V提升至220V左右； ★PC電源上的開關(guān)管由一對(duì)功率MOSFET管構(gòu)成，當(dāng)然也有其他的組合方式，之后我們將會(huì)詳解； ★變壓器所需波形為方形波，所以通過變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波； ★PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過一個(gè)小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時(shí)候也可能是通過耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離； PWM★PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來控制電源的開關(guān)管的閉合的。如果輸出電壓過高或者過低時(shí)， 控制電路將會(huì)改變電壓的波形以適應(yīng)開關(guān)管，從而達(dá)到?！镎敵鲭妷旱哪康?； 下一頁我們將通過圖片來研究電源的每一個(gè)模塊和電路，通過實(shí)物圖形象的告訴你在電源中何處能找到它們。第3頁：看圖說話：電源內(nèi)部揭秘 當(dāng)你第一次打開一臺(tái)電源后（確保電源線沒有和市電連接，否則會(huì)被電到），你可能會(huì)被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得暈頭轉(zhuǎn)向，但是有兩樣?xùn)|西你肯定認(rèn)識(shí)：電源風(fēng)扇和散熱片。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
開關(guān)電源內(nèi)部 但是您應(yīng)該很容易就能分辨出電源內(nèi)部哪些元器件屬于一次側(cè)，哪些屬于二次側(cè)。[www.t262.com)一般來講，如果你看到一個(gè)（采用主動(dòng)式PFC電路的電源）或者兩個(gè)（無PFC電路的電源）很大的濾波電容的話，那一側(cè)就是一次側(cè)。 一般情況下，再電源的兩個(gè)散熱片之間都會(huì)安排3個(gè)變壓器，比如說圖7所示，主變壓器是最大個(gè)的那顆；中等“體型”的那顆往往負(fù)責(zé)+5VSB輸出，而最小的那顆一般用于PWM控制電路，主要用于隔離一次側(cè)和二次側(cè)部分（這也是為什么在上文圖3和圖4中的變壓器上貼著“隔離器”的標(biāo)簽）。有些電源并不把變壓器當(dāng)“隔離器”來用，而是采用一顆或者多顆光耦（看起來像是IC整合芯片），也即說采用這種設(shè)計(jì)方案的電源只有兩個(gè)變壓器——主變壓器和輔變壓器。 電源內(nèi)部一般都有兩個(gè)散熱片，一個(gè)屬于一次側(cè)，另一個(gè)屬于二次側(cè)。如果是一臺(tái)主動(dòng)式PFC電源，那么它的在一次側(cè)的散熱片上，你可以看到開關(guān)管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對(duì)的，因?yàn)橐灿行S商可能會(huì)選擇將主動(dòng)式PFC組件安裝到獨(dú)立的散熱片上，此時(shí)在一次側(cè)會(huì)有兩個(gè)散熱片。 在二次側(cè)的散熱片上，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些整流器，它們看起來和三極管有點(diǎn)像，但事實(shí)上，它們都是有兩顆功率二極管組合而成的。 在二次側(cè)的散熱片旁邊，你還會(huì)看到很多電容和電感線圈，共同共同組成了低壓濾波模塊——找到它們也就找到了二次側(cè)。 區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)更簡(jiǎn)單的方法就是跟著電源的線走。一般來講，與輸出線相連的往往是二次側(cè)，而與輸入線相連的是一次側(cè)（從市電接入的輸入線）。如圖7所示。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè) 以上我們從宏觀的角度大致介紹了一下一臺(tái)電源內(nèi)部的各個(gè)模塊。[www.t262.com)下面我們細(xì)化一下，將話題轉(zhuǎn)移到電源各個(gè)模塊的元器件上來…… 第4頁：瞬變?yōu)V波電路解析 市電接入PC開關(guān)電源之后，首先進(jìn)入瞬變?yōu)V波電路（TransientFiltering），也就是我們常說的EMI電路。下圖8描述的是一臺(tái)PC電源的“推薦的”的瞬變?yōu)V波電路的電路圖。 瞬變?yōu)V波電路的電路圖 為什么要強(qiáng)調(diào)是“推薦的”的呢？因?yàn)槭忻嫔虾芏嚯娫?，尤其是低端電源，往往?huì)省去圖8中的一些元器件。所以說通過檢查EMI電路是否有縮水就可以來判斷你的電源品質(zhì)的優(yōu)劣。 EMI電路電路的主要部件是MOV(lOxideVaristor，金屬氧化物壓敏電阻)，或者壓敏電阻（圖8中RV1所示），負(fù)責(zé)抑制市電瞬變中的尖峰。MOV元件同樣被用在浪涌抑制器上（surgesuppressors）。盡管如此，許多低端電源為了節(jié)省成本往往會(huì)砍掉重要的MOV元件。對(duì)于配備MOV元件電源而言，有無浪涌抑制器已經(jīng)不重要了，因?yàn)殡娫匆呀?jīng)有了抑制浪涌的功能。 圖8中的L1andL2是鐵素體線圈；C1andC2為圓盤電容，通常是藍(lán)色的，這些電容通常也叫“Y”電容；C3是金屬化聚酯電容，通常容量為100nF、470nF或680nF，也叫“X”電容；有些電源配備了兩顆X電容，和市 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
電并聯(lián)相接，如圖8RV1所示。[www.t262.com） X電容可以任何一種和市電并聯(lián)的電容；Y電容一般都是兩兩配對(duì)，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個(gè)電容的中點(diǎn)通過機(jī)箱接地。也就是說，它們是和市電并聯(lián)的。 瞬變?yōu)V波電路不僅可以起到給市電濾波的作用，而且可以阻止開關(guān)管產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設(shè)備。 一起來看幾個(gè)實(shí)際的例子。如圖9所示，你能看到一些奇怪之處嗎？這個(gè)電源居然沒有瞬變?yōu)V波電路！這是一款低廉的“山寨”電源。請(qǐng)注意，看看電路板上的標(biāo)記，瞬變?yōu)V波電路本來應(yīng)該有才對(duì)，但是卻被喪失良知的黑心JS們帶到了市場(chǎng)里。 這款低廉的“山寨”電源沒有瞬變?yōu)V波電路 再看圖10實(shí)物所示，這是一款具備瞬變?yōu)V波電路的低端電源，但是正如我們看到的那樣，這款電源的瞬變?yōu)V波電路省去了重要的MOV壓敏電阻，而且只有一個(gè)鐵素體線圈；不過這款電源配備了一個(gè)額外的X電容。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
低端電源的EMI電路 瞬變?yōu)V波電路分為一級(jí)EMI和二級(jí)EMI，很多電源的一級(jí)EMI往往會(huì)被安置在一個(gè)獨(dú)立的PCB板上，靠近市電接口部分，二級(jí)EMI則被安置在電源的主PCB板上，如下圖11和12所示。［www.t262.com] 一級(jí)EMI配備了一個(gè)X電容和一個(gè)鐵素體電感 再看這款電源的二級(jí)EMI。在這里我們能看到MOV壓敏電阻，盡管它的安置位置有點(diǎn)奇怪，位于第二個(gè)鐵素體的后面。總體而言，應(yīng)該說這款電源的EMI電路是非常完整的。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
完整的二級(jí)EMI 值得一提的是，以上這款電源的MOV壓敏電阻是黃色的，但是事實(shí)上大部分MOV都是深藍(lán)色的。［www.t262.com] 此外，這款電源的瞬變?yōu)V波電路還配備了保險(xiǎn)管（圖8中F1所示）。需要注意了，如果你發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)管內(nèi)的保險(xiǎn)絲已經(jīng)燒斷了，那么可以肯定的是，電源內(nèi)部的某個(gè)或者某些元器件是存在缺陷的。如果此時(shí)更換保險(xiǎn)管的話是沒有用的，當(dāng)你開機(jī)之后很可能再次被燒斷。 第5頁：倍壓器和一次側(cè)整流電路 ●倍壓器和一次側(cè)整流電路 上文已經(jīng)說過，開關(guān)電源主要包括主動(dòng)式PFC電源和被動(dòng)式PFC電源，后者沒有PFC電路，但是配備了倍壓器（voltagedoubler）。倍壓器采用兩顆巨大的電解電容，也就是說，如果你在電源內(nèi)部看到兩顆大號(hào)電容的話，那基本可以判斷出這就是電源的倍壓器。前面我們已經(jīng)提到，倍壓器只適合于127V電壓的地區(qū)。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
兩顆巨大的電解電容組成的倍壓器 拆下來看看 在倍壓器的一側(cè)可以看到整流橋。[www.t262.com］整流橋可以是由4顆二極管組成，也可以是有單個(gè)元器件組成，如圖15所示。高端電源的整流橋一般都會(huì)安置在專門的散熱片上。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
整流橋 NTC熱敏在一次側(cè)部分通常還會(huì)配備一個(gè)NTC熱敏電阻——一種可以根據(jù)溫度的變化改變電阻值的電阻器。（www.t262.com］ 電阻是NegativeTemperatureCoefficient的縮寫形式。它的作用主要是用來當(dāng)溫度很低或者很高時(shí)重新匹配供電，和陶瓷圓盤電容比較相似，通常是橄欖色。 第6頁：主動(dòng)式PFC電路 ●主動(dòng)式PFC電路 毫無疑問，這種電路僅可以在配有主動(dòng)PFC電路的電源中才能看到。圖16描述的正是典型的PFC電路： 主動(dòng)式PFC電路圖 主動(dòng)式PFC電路通常使用兩個(gè)功率MOSFET開關(guān)管。這些開關(guān)管一般都會(huì)安置在一次側(cè)的散熱片上。為了易于理解，我們用在字母標(biāo)記了每一顆MOSFET開關(guān)管：S表示源極（Source）、D表示漏極（Drain）、G表示柵極（Gate）。 PFC二極管是一顆功率二極管，通常采用的是和功率晶體管類似的封裝技術(shù)，兩者長(zhǎng)的很像，同樣被安置在一次側(cè)的散熱片上，不過PFC二極管只有兩根針腳。 PFC電路中的電感是電源中最大的電感；一次側(cè)的濾波電容是主動(dòng)式PFC電源一次側(cè)部分最大的電解電容。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
圖16中的電阻器是一顆NTC熱敏電阻，可以更加溫度的變化而改變電阻值，和二級(jí)EMI的NTC熱敏電阻起相同的作用。[www.t262.com］ 主動(dòng)式PFC控制電路通?；谝活wIC整合電路，有時(shí)候這種整合電路同時(shí)會(huì)負(fù)責(zé)控制PWM電路（用于控制開關(guān)管的閉合）。這種整合電路通常被稱為“PFC/PWMcombo”. 照舊，先看一些實(shí)例。在圖17中，我們將一次側(cè)的散熱片去除之后可以更好的看到元器件。左側(cè)是瞬變?yōu)V波電路的二級(jí)EMI電路，上文已經(jīng)詳細(xì)介紹過；再看左側(cè)，全部都是主動(dòng)式PFC電路的組件。由于我們已經(jīng)將散熱片去除，所以在圖片上已經(jīng)看不到PFC晶體管以及PFC二極管了。此外，稍加留意的話可以看到，在整流橋和主動(dòng)式PFC電路之間有一個(gè)X電容（整流橋散熱片底部的棕色元件）。通常情況下，外形酷似陶制圓盤電容的橄欖色熱敏電阻都會(huì)有橡膠皮包裹。 主動(dòng)式PFC元器件 圖18是一次側(cè)散熱片上的元件。這款電源配備了兩個(gè)MOSFET開關(guān)管和主動(dòng)式PFC電路的功率二極管： 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
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單端正激（Single-transistorforwardconfiguration）雙管正激（Two-transistorforwardconfiguration） 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
半橋（Halfbridgeconfiguration）全橋（Fullbridgeconfiguration） 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
推挽（Push-pullconfiguration） 第8頁：變壓器和PWM控制電路 ●變壓器和PWM控制電路 先前我們已經(jīng)提到，一太PC電源一般都會(huì)配備3個(gè)變壓器：個(gè)頭最大的那顆是之前圖3、4和圖19-23上標(biāo)示出來的主變壓器，它的一次側(cè)與開關(guān)管相連，二次側(cè)與整流電路與濾波電路相連，可以提供電源的低壓直流輸出（+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V）。(www.t262.com) 最小的那顆變壓器負(fù)載+5VSB輸出，通常也成為待機(jī)變壓器，隨時(shí)處于“待命狀態(tài)”，因?yàn)檫@部分輸出始終是開啟的，即便是PC電源處于關(guān)閉狀態(tài)也是如此。 第三個(gè)變壓器室隔離器，將PWM控制電路和開關(guān)管相連。并不是所有的電源都會(huì)裝備這個(gè)變壓器，因?yàn)橛行╇娫赐鶗?huì)配備具備相同功能的光耦整合電路。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
變壓器 這臺(tái)電源采用的是光耦整合電路，而不是變壓器 PWM控制電路基于一塊整合電路。［www.t262.com］一般情況下，沒有裝備主動(dòng)式PFC的電源都會(huì)采用TL494整合電路（下圖26中采用的是可兼容的DBL494整合芯片）。具備主動(dòng)式PFC電路的電源里，有時(shí)候也會(huì)采用一種用來取代PWM芯片和PFC控制電路的芯片。CM6800芯片就是一個(gè)很好的例子，它可以很好的集成PWM芯片和PFC控制電路的所有功能。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
PWM控制電路 第9頁：二次側(cè)（一） ●二次側(cè) 最后要介紹的是二次側(cè)。[www.t262.com］在二次側(cè)部分，主變壓器的輸出將會(huì)被整流和過濾，然后輸出PC所需要的電壓。-5V和–12V的整流是只需要有普通的二極管就能完成，因?yàn)樗麄儾恍枰吖β屎痛箅娏?。不過+3.3V,+5V以及+12V等正壓的整流任務(wù)需要由大功率肖特基整流橋才行。這種肖特基有三個(gè)針腳，外形和功率二極管比較相似，但是它們的內(nèi)部集成了兩個(gè)大功率二極管。二次側(cè)整流工作能否完成是由電源電路結(jié)構(gòu)決定，一般有可能會(huì)有兩種整流電路結(jié)構(gòu)，如圖27所示： 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
整流模式 模式A更多的會(huì)被用于低端入門級(jí)電源中，這種模式需要從變壓器引出三個(gè)針腳。［www.t262.com］模式B則多用于高端電源中，這種模式一般只需要配備兩個(gè)變壓器，但是鐵素體電感必須夠大才行，所以這種模式成本較高，這也是為什么低端電源不采用這種模式的主要原因。 此外，對(duì)于高端電源而言，為了提升最大電流輸出能力，這些電源往往會(huì)采用兩顆二極管串聯(lián)的方式將整流電路的最大電流輸出提升一倍。 無論是高端還是低端電源，其+12V和+5V的輸出都配備了完整的整流電路和濾波電路，所以所有的電源至少都需要2組圖27所示的整流電路。 對(duì)于3.3V輸出而言，有三種選項(xiàng)可供選擇： ☆在+5V輸出部分增加一個(gè)3.3V的電壓穩(wěn)壓器，很多低端電源都是采用的這種設(shè)計(jì)方案； ☆為3.3V輸出增加一個(gè)像圖27所示的完整的整流電路和濾波電路，但是需要和5V整流電路共享一個(gè)變壓器。這是高端電源比較普通的一種設(shè)計(jì)方案。 ☆采用一個(gè)完整的獨(dú)立的3.3V整流電路和濾波電路。這種方案非常罕見，僅在少數(shù)發(fā)燒級(jí)頂級(jí)電源中才可能出現(xiàn)，比如說安耐美的銀河1000W。 由于3.3V輸出通常是完全公用5V整流電路（常見于低端電源）或者部分共用（常見于高端電源中），所以說 3.3V輸出往往會(huì)受到5V輸出的限制。這就是為什么很多電源要在銘牌中著名“3.3V和5V聯(lián)合輸出”。 下圖28是一臺(tái)低端電源的二次側(cè)。這里我們可以看到負(fù)責(zé)產(chǎn)生PG信號(hào)的整合電路。通常情況下，低端電源都會(huì)采用LM339整合電路。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
二次側(cè)
此外，我們還可以看到一些電解電容（這些電容的個(gè)頭和倍壓器或者主動(dòng)式PFC電路的電容相比要小的多）和電感，這些元件主要是負(fù)責(zé)濾波功能。(www.t262.com] 為了更清晰的觀察這款電源，我們將電源上的飛線以及濾波線圈全部移除，如圖29所示。在這里我們能看到一些小的二極管，主要用于-12Vand–5V的整流，通過的電流非常?。ㄟ@款電源只要0.5A）。其他的電壓輸出的電流至少要1A，這需要功率二極管負(fù)責(zé)整流。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
–12V以及–5V負(fù)壓電路的整流二極管 第10頁：二次側(cè)（二） ●二次側(cè)（2） 下圖30描述的是低端電源二次側(cè)散熱片上的元器件： 二次側(cè)散熱片上的元器件 從左至右以此為： ☆穩(wěn)壓器IC芯片——盡管它有三個(gè)針腳而且看起來和三極管非常相似，但是它卻是可IC芯片。[www.t262.com］這款電源采用的是7805穩(wěn)壓器（5V穩(wěn)壓器），負(fù)責(zé)+5VSB的穩(wěn)壓。之前我們已經(jīng)提到過，+5VSB采用的是獨(dú)立的輸出電路，因?yàn)樗幢闶窃赑C處于斷電狀態(tài)時(shí)依然需要向+5VSB提供+5V輸出。這就是為什么+5VSB輸出也通常會(huì)被稱之為“待機(jī)輸出”。7805IC最大可以提供1A的電流輸出。 ☆功率MOSFET晶體管，主要負(fù)責(zé)3.3V輸出。這款電源的MOSFET型號(hào)為PHP45N03LT，最大可允許45A的電流通過。上一頁我們已經(jīng)提到，只有低端電源才會(huì)采用和5V共享的3.3V穩(wěn)壓器。 ☆功率肖特基整流器，由兩個(gè)二極管整合而成。這款電源的肖特基型號(hào)為STPR1620CT，它的每顆二極管最大可允許8A的電流通過（總共為16A）。這種功率肖特基整流器通常被用于12V輸出。 ☆另一顆功率肖特基整流器。這款電源采用的型號(hào)是E83-004，最大可允許60A電流通過。這種功率整流器常被用于+5V和+3.3V輸出。因?yàn)?5V和+3.3V輸出采用的是同一個(gè)整流器，所以它們的總和不能超過整流器的電流限制。這就是我們常說的聯(lián)合輸出的概念。換句話說就是3.3V輸出來自5V輸出。和其他各路輸出不同，變壓器沒有3.3V輸出。這種設(shè)計(jì)常用于低端電源。高端電源一般都會(huì)采用獨(dú)立的+3.3V和+5V輸出。 下面來看看高端電源的二次側(cè)主要元件： 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
高端電源二次側(cè)的元件 高端電源二次側(cè)的元件 這里我們可以看到： 兩顆并聯(lián)的負(fù)責(zé)12V輸出的功率肖特基整流器。［www.t262.com]低端電源往往只有一顆這樣的整流器。這種設(shè)計(jì)自然讓整流器的最大電流輸出翻了一倍。這款電源采用的是兩顆STPS6045CW肖特基整流器，每顆最大可運(yùn)行60A電流通過。 ☆一顆負(fù)責(zé)5V輸出的肖特基整流器。這款電源采用的是STPS60L30CW整流器，最大可允許60A電流通過。 開關(guān)電源工作原理 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析 ☆一顆負(fù)責(zé)3.3V輸出的肖特基整流器，這是高端電源和低端電源的主要區(qū)別（低端電源往往沒有單獨(dú)的3.3V輸出）。［www.t262.com］這款電源采用的是STPS30L30CT肖特基，最大可允許30A電流通過。 ☆一顆電源保護(hù)電路的穩(wěn)壓器。這也是高端電源的象征。 主要指出的是，以上我們所說的最大電流輸出是僅僅是相對(duì)于單個(gè)元器件而言的。一款電源的最大電流輸出實(shí)際上要取決于與之相連的很多元器件的品質(zhì)，比如說線圈電感、變壓器、線材的粗細(xì)以及PCB電路板的寬窄等等。我們可以通過整流器的最大電流和輸出的電壓相乘得出電源理論上的最大功率。比如說，圖30中的電源的12V輸出最大功率應(yīng)該為16A*12V=192W。 篇二 : 開關(guān)電源工作原理認(rèn)知 每個(gè)建筑都離不開開關(guān)電源，沒有了開關(guān)電源，那么這個(gè)建筑在夜晚就失去了光明。（www.t262.com］開關(guān)電源除了運(yùn)用在電路中，還涉及自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、通訊照明、電力工程、數(shù)碼產(chǎn)品等等很多方面。所以，掌握開關(guān)電源工作原理很有必要。 ▽最新資訊文章▽ ◇ ▏梔子花的養(yǎng)殖方法 ▏歐洲皇室十字繡 ▏文竹葉子發(fā)黃怎么辦 ▏現(xiàn)代抽象畫 ▏◇ 篇三 : 創(chuàng)維32L05HR液晶彩電副開關(guān)電源工作原理 創(chuàng)維32L05HR液晶彩電副開關(guān)電源采用STR-A6259H芯片，見附圖，其工作原理如下。[www.t262.com］
篇四 : 開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析
開關(guān)電源入門必讀：開關(guān)電源工作原理超詳細(xì)解析第
1頁：前言：PC電源知多少 個(gè)人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關(guān)模式”的技術(shù)，所以我們經(jīng)常會(huì)將個(gè)人PC電源稱之為——開關(guān)電源（SwitchingModePowerSupplies，簡(jiǎn)稱SMPS），它還有一個(gè)綽號(hào)——DC-DC轉(zhuǎn)化器。本次文章我們將 會(huì)為您解讀開關(guān)電源的工作模式和原理、開關(guān)電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。 ●線性電源知多少 目前主要包括兩種電源類型：線性電源（linear）和開關(guān)電源（switching）。線性電源的工作原理是首先將127V或者220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過一系列的二極管進(jìn)行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)電壓（配圖1和2中的“3”）；下一步需要對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時(shí)得到的低壓直流電依然不夠純凈，會(huì)有一定的波動(dòng)（這種電壓波動(dòng)就是我們常說的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進(jìn)行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”） 配圖1：標(biāo)準(zhǔn)的線性電源設(shè)計(jì)圖
配圖2：線性電源的波形 盡管說線性電源非常適合為低功耗設(shè)備供電，比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機(jī)等等，但是對(duì)于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會(huì)力不從心。 對(duì)于線性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時(shí)，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當(dāng)前一直采用的是60Hz（有些國(guó)家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個(gè)相對(duì)較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個(gè)頭往往都相對(duì)比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個(gè)頭就越大。 由此可見，對(duì)于個(gè)人PC領(lǐng)域而言，制造一臺(tái)線性電源將會(huì)是一件瘋狂的舉動(dòng)，因?yàn)樗捏w積將會(huì)非常大、重量也會(huì)非常的重。所以說個(gè)人PC用戶并不適合用線性電源。 ●開關(guān)電源知多少 AC輸入電壓可以在進(jìn)入變壓開關(guān)電源可以通過高頻開關(guān)模式很好的解決這一問題。對(duì)于高頻開關(guān)電源而言， 器之前升壓（升壓前一般是50-60KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個(gè)頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關(guān)電源正是我們的個(gè)人PC以及像VCR錄像機(jī)這樣的設(shè)備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關(guān)電源”其實(shí)是“高頻開關(guān)電源”的縮寫形式，和電源本身的關(guān)閉和開啟式?jīng)]有任何關(guān)系的。 事實(shí)上，終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closedloopsystem）——負(fù)責(zé)控制開關(guān)管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號(hào)，然后根據(jù)PC的功耗來增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應(yīng)電源的變壓器（這個(gè)方法稱作PWM，PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）。所以說，開關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗的大小來自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。 反觀線性電源，它的設(shè)計(jì)理念就是功率至上，即便負(fù)載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時(shí)候也工作在滿負(fù)荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。 第2頁：看圖說話：圖解開關(guān)電源 下圖3和4描述的是開關(guān)電源的PWM反饋機(jī)制。圖3描述的是沒有PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)電路的廉價(jià)電源，圖4描述的是采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的中高端電源。 圖3：沒有PFC電路的電源 圖4：有PFC電路的電源 通過圖3和圖4的對(duì)比我們可以看出兩者的不同之處：一個(gè)具備主動(dòng)式PFC電路而另一個(gè)不具備，前者沒有110/220V轉(zhuǎn)換器，而且也沒有電壓倍壓電路。下文我們的重點(diǎn)將會(huì)是主動(dòng)式PFC電源的講解。
為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非?；镜膱D解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說短路保護(hù)、待機(jī)電路以及PG信號(hào)發(fā)生器等等。當(dāng)然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請(qǐng)看圖5。如果看不懂也沒關(guān)系，因?yàn)檫@張圖本來就是為那些專業(yè)電源設(shè)計(jì)人員看的。 圖5：典型的低端ATX電源設(shè)計(jì)圖 你可能會(huì)問，圖5設(shè)計(jì)圖中為什么沒有電壓整流電路？事實(shí)上，PWM電路已經(jīng)肩負(fù)起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關(guān)管之前將會(huì)再次校正，而且進(jìn)入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波 形也是方形波，而不是正弦波。由于此時(shí)波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為DC直流電壓。也就是說，當(dāng)電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時(shí)候開關(guān)電源經(jīng)常會(huì)被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。 饋送PWM控制電路的回路負(fù)責(zé)所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯(cuò)誤時(shí)，PWM控制電路就會(huì)改變工作周期的控制信號(hào)以適應(yīng)變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會(huì)發(fā)生在PC功耗升高的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時(shí)，此時(shí)輸出電壓趨于上升。 在看下一頁是，我們有必要了解一下以下信息： ★在變壓器之前的所有電路及模塊稱為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”（二次側(cè)）； ★采用主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)的電源不具備110V/220V轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也沒有電壓倍壓器； ★對(duì)于沒有PFC電路的電源而言，如果110V/220V被設(shè)定為110V時(shí)，電流在進(jìn)入整流橋之前，電源本身將會(huì)利用電壓倍壓器將110V提升至220V左右； ★PC電源上的開關(guān)管由一對(duì)功率MOSFET管構(gòu)成，當(dāng)然也有其他的組合方式，之后我們將會(huì)詳解； ★變壓器所需波形為方形波，所以通過變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波； ★PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過一個(gè)小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時(shí)候也可能是通過耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離； PWM★PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負(fù)載情況來控制電源的開關(guān)管的閉合的。如果輸出電壓過高或者過低時(shí)， 控制電路將會(huì)改變電壓的波形以適應(yīng)開關(guān)管，從而達(dá)到?！镎敵鲭妷旱哪康模?/p> 下一頁我們將通過圖片來研究電源的每一個(gè)模塊和電路，通過實(shí)物圖形象的告訴你在電源中何處能找到它們。第3頁：看圖說話：電源內(nèi)部揭秘 當(dāng)你第一次打開一臺(tái)電源后（確保電源線沒有和市電連接，否則會(huì)被電到），你可能會(huì)被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得暈頭轉(zhuǎn)向，但是有兩樣?xùn)|西你肯定認(rèn)識(shí)：電源風(fēng)扇和散熱片。
開關(guān)電源內(nèi)部 但是您應(yīng)該很容易就能分辨出電源內(nèi)部哪些元器件屬于一次側(cè)，哪些屬于二次側(cè)。一般來講，如果你看到一個(gè)（采用主動(dòng)式PFC電路的電源）或者兩個(gè)（無PFC電路的電源）很大的濾波電容的話，那一側(cè)就是一次側(cè)。 一般情況下，再電源的兩個(gè)散熱片之間都會(huì)安排3個(gè)變壓器，比如說圖7所示，主變壓器是最大個(gè)的那顆；中等“體型”的那顆往往負(fù)責(zé)+5VSB輸出，而最小的那顆一般用于PWM控制電路，主要用于隔離一次側(cè)和二次側(cè)部分（這也是為什么在上文圖3和圖4中的變壓器上貼著“隔離器”的標(biāo)簽）。有些電源并不把變壓器當(dāng)“隔離器”來用，而是采用一顆或者多顆光耦（看起來像是IC整合芯片），也即說采用這種設(shè)計(jì)方案的電源只有兩個(gè)變壓器——主變壓器和輔變壓器。 電源內(nèi)部一般都有兩個(gè)散熱片，一個(gè)屬于一次側(cè)，另一個(gè)屬于二次側(cè)。如果是一臺(tái)主動(dòng)式PFC電源，那么它的在一次側(cè)的散熱片上，你可以看到開關(guān)管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對(duì)的，因?yàn)橐灿行S商可能會(huì)選擇將主動(dòng)式PFC組件安裝到獨(dú)立的散熱片上，此時(shí)在一次側(cè)會(huì)有兩個(gè)散熱片。 在二次側(cè)的散熱片上，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些整流器，它們看起來和三極管有點(diǎn)像，但事實(shí)上，它們都是有兩顆功率二極管組合而成的。 在二次側(cè)的散熱片旁邊，你還會(huì)看到很多電容和電感線圈，共同共同組成了低壓濾波模塊——找到它們也就找到了二次側(cè)。 區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)更簡(jiǎn)單的方法就是跟著電源的線走。一般來講，與輸出線相連的往往是二次側(cè)，而與輸入線相連的是一次側(cè)（從市電接入的 輸入線）。如圖7所示。
區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè) 以上我們從宏觀的角度大致介紹了一下一臺(tái)電源內(nèi)部的各個(gè)模塊。下面我們細(xì)化一下，將話題轉(zhuǎn)移到電源各個(gè)模塊的元器件上來…… 第4頁：瞬變?yōu)V波電路解析 市電接入PC開關(guān)電源之后，首先進(jìn)入瞬變?yōu)V波電路（TransientFiltering），也就是我們常說的EMI電路。下圖8描述的是一臺(tái)PC電源的“推薦的”的瞬變?yōu)V波電路的電路圖。 瞬變?yōu)V波電路的電路圖 為什么要強(qiáng)調(diào)是“推薦的”的呢？因?yàn)槭忻嫔虾芏嚯娫?，尤其是低端電源，往往?huì)省去圖8中的一些元器件。所以說通過檢查EMI電路是否有縮水就可以來判斷你的電源品質(zhì)的優(yōu)劣。 EMI電路電路的主要部件是MOV(lOxideVaristor，金屬氧化物壓敏電阻)，或者壓敏電阻（圖8中RV1所示），負(fù)責(zé)抑制市電瞬變中的尖峰。MOV元件同樣被用在浪涌抑制器上（surgesuppressors）。盡管如此，許多低端電源為了節(jié)省成本往往會(huì)砍掉重要的MOV元件。對(duì)于配備MOV元件電源而言，有無浪涌抑制器已經(jīng)不重要了，因?yàn)殡娫匆呀?jīng)有了抑制浪涌的功能。 圖http://www.t262.com8中的L1andL2是鐵素體線圈；C1andC2為圓盤電容，通常是藍(lán)色的，這些電容通常也叫“Y”電容；C3是金屬化聚酯電容，通常容量為100nF、470nF或680nF，也叫“X”電容；有些電源配備了兩顆X電容，和市
電并聯(lián)相接，如圖8RV1所示。 X電容可以任何一種和市電并聯(lián)的電容；Y電容一般都是兩兩配對(duì)，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個(gè)電容的中點(diǎn)通過機(jī)箱接地。也就是說，它們是和 市電并聯(lián)的。 瞬變?yōu)V波電路不僅可以起到給市電濾波的作用，而且可以阻止開關(guān)管產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設(shè)備。 一起來看幾個(gè)實(shí)際的例子。如圖9所示，你能看到一些奇怪之處嗎？這個(gè)電源居然沒有瞬變?yōu)V波電路！這是一款低廉的“山寨”電源。請(qǐng)注意，看看電路板上的標(biāo)記，瞬變?yōu)V波電路本來應(yīng)該有才對(duì)，但是卻被喪失良知的黑心JS們帶到了市場(chǎng)里。 這款低廉的“山寨”電源沒有瞬變?yōu)V波電路 再看圖10實(shí)物所示，這是一款具備瞬變?yōu)V波電路的低端電源，但是正如我們看到的那樣，這款電源的瞬變?yōu)V波電路省去了重要的MOV壓敏電阻，而且只有一個(gè)鐵素體線圈；不過這款電源配備了一個(gè)額外的X電容。
低端電源的EMI電路 瞬變?yōu)V波電路分為一級(jí)EMI和二級(jí)EMI，很多電源的一級(jí) EMI往往會(huì)被安置在一個(gè)獨(dú)立的PCB板上，靠近市電接口部分，二級(jí)EMI則被安置在電源的主PCB板上，如下圖11和12所示。 一級(jí)EMI配備了一個(gè)X電容和一個(gè)鐵素體電感 再看這款電源的二級(jí)EMI。在這里我們能看到MOV壓敏電阻，盡管它的安置位置有點(diǎn)奇怪，位于第二個(gè)鐵素體的后面。總體而言，應(yīng)該說這款電源的EMI電路是非常完整的。 篇五 : ATX開關(guān)電源工作原理淺析 由于ATX開關(guān)電源品牌繁多，電路各有千秋，但基本原理還是一致的，大同小異。只要弄明白其中的一種，就可觸類旁通，舉一反三，使問題迎刃而解。ATX開關(guān)電源整機(jī)電路，由220V交流輸入回路、整流濾波電路、PWM脈寬調(diào)制控制電路、推挽驅(qū)動(dòng)電路、半橋開關(guān)變換電路、輔助開關(guān)電源、PS-ON和PW-OK產(chǎn)生電路、+3.3V電壓穩(wěn)壓控制電路、多路直流輸出電路和穩(wěn)壓保護(hù)電路組成。如圖所示。 一、220V交流輸入電路 220V交流輸入電路主要包括保護(hù)電路和抗干擾電路。保護(hù)電路由F1、NTCR1、Z1、Z2組成，主要起到過流、過壓保護(hù)和限流作用；抗干擾電路由C1、C4、R1、扼流圈T1、差模扼流圈T5組成，主要對(duì)由電網(wǎng)進(jìn)入的干擾信號(hào)和由開關(guān)電源返出的干擾信號(hào)進(jìn)行抑制。共模高壓瓷片濾波電容C2、C3通過中點(diǎn)接地，消除靜電干擾。 二、整流濾波電路 整流濾波電路由整流二極管D21~D24、高壓濾波電容C5、C6組成。220V交流電經(jīng)整流濾波后，為輔助開關(guān)電源和半橋開關(guān)變換電路，提供波紋較小的300V左右的直流電壓。R2、R3為均壓電阻。T為PFC功率因數(shù)校正線圈，用于提高電能利用率。 三、輔助開關(guān)電源 輔助開關(guān)電源為變壓器耦合、并聯(lián)型開關(guān)電路。只要一上電，它就開始工作。分析如下： 從整流濾波電路引來的300V左右直流電壓，一路經(jīng)R55、R56至開關(guān)管Q12基極，另一路經(jīng)T6開關(guān)變壓器初級(jí)繞組加到Q12集電極，使Q12導(dǎo)通。 開關(guān)管Q12導(dǎo)通后，其集電極電流在T6初級(jí)繞組上產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，正反饋繞組也相應(yīng)產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。于是，T6反饋繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過反饋支路C3、R56加到Q12的基極，使其迅速飽和導(dǎo)通。 在開關(guān)管Q12飽和導(dǎo)通期間，T6次級(jí)繞組所接的整流濾波電路因感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反相而截止，電能以磁能的方式存儲(chǔ)在繞組內(nèi)。同時(shí)，T6正反饋繞組的感應(yīng)電壓，通過R56、Q12的be結(jié)對(duì)電容C31（圖中錯(cuò)標(biāo)為C3）充電。隨著C3充電過程的不斷進(jìn)行，其兩端電位差升高，流經(jīng)Q12基極電流不斷減小，使Q12退出飽和狀態(tài)，其內(nèi)阻不斷加大，導(dǎo)致集電極電流進(jìn)一步下降，從而使T6各繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反相（上負(fù)下正），正反饋繞組負(fù)的脈沖電壓與定時(shí)電容C31所充電壓疊加，經(jīng)R56加至Q12基極，使其迅速截止。同時(shí)，正反饋繞組通過D28給C19充電，C19負(fù)端得負(fù)電位，通過ZD2使Q12基極被箝位在比C19負(fù)電位高約9V的負(fù)電位上。C19充電結(jié)束后，又通過R57放電，把電能以熱能的方式釋放出去。 在開關(guān)管Q12截止期間，C3的充電電壓經(jīng)T6反饋繞組、Q12的be結(jié)、R56形成放電回路，以便為下一個(gè)正反饋電壓脈沖提供通道，保證開關(guān)管Q12能夠再次進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。隨著C19放電電流的不斷減小，Q12基極電位不斷上升，當(dāng)上升到Q12的be結(jié)開啟電壓時(shí)，Q12再次導(dǎo)通，進(jìn)入了自激振蕩狀態(tài)。電路中的D31、C32和R58構(gòu)成反峰電壓吸收電路，以保護(hù)開關(guān)管的安全。 當(dāng)Q12由飽和轉(zhuǎn)向截止時(shí)，T6次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反相，存儲(chǔ)在繞組中的磁能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)D28、D30整流輸出。其中D30整流輸出電壓供給脈寬調(diào)制控制TL494的12腳電源端和驅(qū)動(dòng)電路，作為IC1的啟動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電路的工作電壓。TL494啟動(dòng)后，14腳輸出穩(wěn)定的+5V基準(zhǔn)電壓，供給外圍電路、過壓保護(hù)電路、PS-ON和PW-OK電路。D28整流濾波電壓經(jīng)IC3三端穩(wěn)壓，輸出+5VSB，并為PS-ON電路提供停機(jī)高電平，為PW-OK電路提供比較電壓。+5VSB供給ATX主板內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通信接、電源監(jiān)控管理電路、系統(tǒng)時(shí)鐘等芯片，在正常關(guān)機(jī)后仍保持工作。 四、PWM脈寬調(diào)制控制電路、PS-ON控制電路和PW-OK產(chǎn)生電路 1、PWM脈寬調(diào)制控制電路和驅(qū)動(dòng)電路 主要由IC1 集成電路TL494及周圍元件組成。1腳為誤差放大器I的同相端，由電源輸出電壓+12V、+5V的反饋電阻R25、R26與R20、R21的并聯(lián)電阻分壓后送入1腳，用于自動(dòng)穩(wěn)壓控制。2腳為誤差放大器I的反相端，由14腳輸出5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R24、R19分壓，得到約4V的電壓輸入2腳，在IC內(nèi)與1腳電壓進(jìn)行比較。3腳為誤差放大器I的輸出引出端，外接C10（圖中錯(cuò)標(biāo)為C1）和R18組成的校正網(wǎng)絡(luò)，防止自激的產(chǎn)生。4腳為死區(qū)控制端，改變4腳電壓，可改變死區(qū)時(shí)間。4腳為高電平時(shí)，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，使驅(qū)動(dòng)電路、半橋開關(guān)變換電路停振而無輸出；4腳為低電平時(shí)，允許8、11腳輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。由于13腳接5V基準(zhǔn)電壓，脈寬調(diào)制為并聯(lián)推挽式輸出，8、11腳輸出相位差180度的脈寬調(diào)制信號(hào)，頻率由5、6腳外接的阻容元件決定。同時(shí)，4腳電壓從0~5V變化時(shí)，死區(qū)時(shí)間成比例增大，因此，利用此功能，4腳又被設(shè)置成開關(guān)電源輸出電壓過壓保護(hù)端。5腳外接定時(shí)電容C11，6腳外接定時(shí)電阻R16，其RC值決定TL494輸出脈沖的頻率。7腳為接地端。8、11腳為兩路輸出放大管的集電極，其輸出脈沖送入驅(qū)動(dòng)電路的Q3、Q4基極。Q3、Q4以推挽方式工作，它們集電極所接T2初級(jí)繞組產(chǎn)生的激勵(lì)振蕩電流，使T2次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，推動(dòng)半橋開關(guān)變換器的兩只開關(guān)管工作。驅(qū)動(dòng)管Q3、Q4發(fā)射極所接的D7、D8和C11用于抬高Q3、Q4發(fā)射極電平，使Q3、Q4基極在低電平脈沖時(shí)就可靠截止。C22使驅(qū)動(dòng)脈沖送入零電位。D5、D6和R13、R14為Q3、Q4的保護(hù)二極管和基極電阻。9、10腳為IC內(nèi)兩路放大器的發(fā)射極，接地。12腳為電源輸入端，范圍較寬，允許輸入8~40V的電壓，因此，由輔助電源D30整流、C21濾波得到的約10V電壓無需穩(wěn)壓，直接為12腳提供啟動(dòng)電壓。開關(guān)電源啟動(dòng)穩(wěn)定后，12V電壓經(jīng)D、R46、D14、D15向12腳供電。由于D30整流輸出電壓低于12V，D30截止，啟動(dòng)電壓退出電路。13腳為輸出控制端，接地時(shí)為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳5V時(shí)為推挽輸出方式。14腳為+5V基準(zhǔn)電壓端，輸出電流可達(dá)10毫安。15、16腳為誤差放大器II的反相端和同相端，由于15腳接5V基準(zhǔn)電壓，16腳接地，誤差放大器II輸出低電平，對(duì)脈寬控制不產(chǎn)生作用。 2、PS-ON控制電路 PS-ON控制電路主要控制TL494的4腳死區(qū)電壓，由Q10、Q11（圖中錯(cuò)標(biāo)為Q1）等元件組成。待機(jī)時(shí)，主板電源管理控制電路的電子開關(guān)斷開，由輔助電源的IC3輸出的+5VSB，一路送往主板，另一路經(jīng)R23、R31使Q10導(dǎo)通，低電位又通過Q10的ec結(jié)、R36，使Q11導(dǎo)通，TL494的14腳5V電壓經(jīng)Q11的ec結(jié)，送入TL494的4腳，使4腳呈高電平，封鎖8、11腳無調(diào)制脈沖輸出。當(dāng)受控啟動(dòng)后，主板上的電源管理控制電路中的電子開關(guān)接地，PS-ON端為低電平，Q10、Q11截止，供給TL494的4腳高電平被截?cái)啵?腳電壓被R17下拉成低電平，允許8、11腳輸出相位差180度的脈寬調(diào)制脈沖，控制Q3、Q4工作，在T2驅(qū)動(dòng)繞組中產(chǎn)生激勵(lì)振蕩電流，次級(jí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)推動(dòng)半橋開關(guān)變換電路工作，輸出各路電壓。R15、C15用于開機(jī)瞬間使TL494的4腳出現(xiàn)高電平，封鎖8、11腳無調(diào)制脈沖輸出。隨著C15的充電，TL494的4腳由PS-ON信號(hào)控制。 3、PW-OK產(chǎn)生電路 PW-OK產(chǎn)生電路由IC2電壓比較器LM393及周圍元件組成。待機(jī)時(shí)，由輔助電源IC3的+5VSB經(jīng)R23輸出的高電平，通過R37送入LM393的6腳電壓比較器II的反相端，大于5腳同相端的固定電壓比，7腳低電位，經(jīng)R40使3腳電壓比較器I的同相端輸入低電位，小于2腳反相端的固定電壓比，1腳呈低電位，PW-OK向主機(jī)送出零電平的電源自控信號(hào)而處于待命休閑狀態(tài)。受控啟動(dòng)后，PS-ON控制端呈低電平，經(jīng)R37使LM393的6腳電壓比較器II的反相端為低電平，小于5腳同相端的固定電壓比，7腳高電位，經(jīng)R40使3腳電壓比較器I的同相端為高電位，大于2腳反相端的固定電壓比，1腳呈高電位，向主機(jī)送出PW-OK高電平的電源自控信號(hào)。這樣，在開關(guān)電源輸出穩(wěn)定后，PW-OK端經(jīng)幾百毫秒的延遲由低電平起跳到高電平，主機(jī)檢測(cè)到PW-OK信號(hào)后啟動(dòng)系統(tǒng)。若突然停電或關(guān)機(jī)時(shí)，開關(guān)電源的+5V輸出電壓必然下跌，經(jīng)R42、R41使LM393電壓比較器I的3腳同相端電位下降，當(dāng)3腳電位小于2腳的固定電壓比時(shí)，LM393的1腳立即從高電平跳變到低電平，比開關(guān)電源+5V提前幾百毫秒通知主機(jī)，在斷電前自動(dòng)關(guān)閉，防止因工作錯(cuò)誤及突然停電時(shí)，硬盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷盤片。 五、半橋式開關(guān)變換電路 半橋式開關(guān)變換電路的開關(guān)管Q1、Q2串接在+300V的整流電壓回路中。驅(qū)支變壓器T2的兩組次級(jí)繞組按不同的時(shí)序輸出正脈沖。當(dāng)T2的上部次級(jí)繞組輸出正脈沖時(shí)，經(jīng)過D3、R7、C9、R6使Q1導(dǎo)通，C5上的電壓經(jīng)Q1的ce結(jié)、T2的互感繞組、T3功率變壓器的初級(jí)繞組、C7，回到兩只高壓濾波電容的中點(diǎn)。當(dāng)T2的上部次級(jí)繞組輸出的正脈沖下降到閾值時(shí)，Q1截止。經(jīng)過死區(qū)時(shí)間后，T2的另一次級(jí)繞組輸出正脈沖，經(jīng)過D4、R11、C10、R10使Q2導(dǎo)通，C6上的電壓經(jīng)C7、T3功率變壓器的初級(jí)繞組、T2的互感繞組、Q2的ce結(jié)放電，當(dāng)T2的另一次級(jí)繞組輸出的正脈沖下降到閾值時(shí)，Q2截止。這樣，Q1、Q2輪流導(dǎo)通截止，在T3功率變壓器的初級(jí)繞組上形成了交變的準(zhǔn)矩形波，經(jīng)T3功率變壓器的次級(jí)各繞組整流濾波后，得到各路直流電壓輸出。 電路中的D1、D2為快恢復(fù)阻尼二極管。C8、R4為尖峰脈沖吸收電路，用于減少Q(mào)1、Q2的開關(guān)損耗。C7為耦合電容，用于防止T3磁飽和。C9、C10用于正脈沖到來時(shí)，使開關(guān)管迅速導(dǎo)通。D3、D4用于正脈沖減小到閾值時(shí)，開關(guān)管迅速截止。R7、R11為開關(guān)管截止期間，電容C9、C10放電吸收電阻。R5、R10為和R8、R12為開關(guān)管的基極電阻和偏置電阻。 六、多路直流輸出電路 T3次級(jí)各繞組輸出的準(zhǔn)矩形波，經(jīng)半橋整流和各線圈、電容濾波后，得到波紋較小的+3.3V、±5V、±12V直流電壓。由于各路直流電壓具有電壓低、電流大的特點(diǎn)，通常用低內(nèi)阻的肖特基二極管作半橋整流，用低內(nèi)阻的電解電容進(jìn)行濾波，以避免過大的損耗。在各路直流電壓的輸出端都接有負(fù)載電阻，再加上比較完善保護(hù)電路，使ATX開關(guān)電源可以脫機(jī)工作。 七、自動(dòng)穩(wěn)壓電路 自動(dòng)穩(wěn)壓電路主要由+12V、+5V反饋電阻R25、R26和TL494的1腳外接電阻R20、R21以及TL494內(nèi)部的誤差放大器I組成。當(dāng)+12V、+5V因某種原因升高時(shí)，通過反饋電阻R25、R26使TL494的1腳取樣電壓升高，當(dāng)此電壓超過4V時(shí)，TL494內(nèi)部的誤差放大器I輸出高電平，通過IC內(nèi)部比較器控制輸出脈寬減小，使輸出電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。反之亦反。 八、輸出電壓保護(hù)電路 輸出電壓保護(hù)電路主要由Q5、Q6、Q7及其外圍元件組成。當(dāng)+12V過壓時(shí)，通過D、R46、D14、D15、R44使Q7和Q5導(dǎo)通，TL494的14腳5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)Q5的ec結(jié)、D11，使TL494的4腳變成高電平，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，主開關(guān)電源停止工作。當(dāng)+5V、+3.3V出現(xiàn)過壓時(shí)，D1、D3擊穿導(dǎo)通，D27導(dǎo)通，使Q6和Q5導(dǎo)通，TL494的14腳5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)Q5的ec結(jié)、D11，使TL494的4腳變成高電平，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，主開關(guān)電源停止工作。-12V經(jīng)R29、-5V經(jīng)D10，再一并經(jīng)過R28，與+5V經(jīng)R27匯合，使D9正端被箝位在零電位。只要-12V、-5V電壓任一路過壓（向正的方向上升），都會(huì)破壞D9正端的零電位，使D9導(dǎo)通，引發(fā)過壓保護(hù)電路動(dòng)作，使主開關(guān)電源停止工作。D12、D13的作用，在待機(jī)時(shí)為PS-ON電路的Q10提供電壓。 九、+3.3V二次穩(wěn)壓電路 為確保主板正常運(yùn)行和安全，需要對(duì)+3.3V 電壓做進(jìn)一步的穩(wěn)壓。在+3.3V 電壓的輸出端，設(shè)有以TL431精密電壓基準(zhǔn)IC為核心的穩(wěn)壓電路。當(dāng)+3.3V 升高時(shí)，TL431的1端（R）電壓上升，3端（K）電位下降，經(jīng)R74使Q13導(dǎo)通，升高后的電壓通過R71、Q13的e、c極，使D32導(dǎo)通，破壞了+3.3V半橋整流的工作，而使整流輸出電壓降低，+3.3V電壓更加穩(wěn)定。 從以上分析可以看出，當(dāng)主機(jī)關(guān)閉后，ATX開關(guān)電源一直處于休眠待命狀態(tài)。所以，為防止電網(wǎng)電壓波動(dòng)而造成的危害，建議各位在不用主機(jī)時(shí)最好拔下電源插頭。 下面是電路圖： |
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