ATX开关电源的原理.pdf

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1、上图工作原理简述：220V交流电经过第一、二级EMI滤波后变成较纯净的50Hz交流电，经全桥整流和滤波后输出300V的直流电压。300V直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出，上图中的-12V至+3.3V，5组电压均没电压输出。但我们同时注意到，300V直流电加到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，由于待机电源开关管被设计成自激式振荡方式，待机电源开关管立即开始工作，在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，经整流滤波后，输出+5VSB和+22V电压，+22V电压是专门为

2、主控IC供电的。+5VSB加到主板上作为待机电压。当用户按动机箱的Power启动按键后，（绿）色线处于低电平，主控IC内部的振荡电路立即启动，产生脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极，使主开关管工作在高频开关状态。主开关变压器输出各组电压，经整流和滤波后得到各组直流电压，输出到主板。但此时主板上的CPU仍未启动，必须等+5V的电压从零上升到95%后，IC检测到+5V上升到4.75V时，IC发出P.G信号，使CPU启动，电脑正常工作。当用户关机时，绿色线处于高电平，IC内部立即停止振荡，主开关管因没有脉冲信号而停止工作。-12至+3.3的各组电压降至为零。电源处于待

3、机状态。输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。由高压直流到低压多路直流的这一过程也可称DC-DC变换，是开关电源的核心技术。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的PC电源效率为70—75%，而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。保护电路的工作原理：在正常使用过程中，当IC检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC内部发出信号，使内部的振荡停止，主开关管因没有脉冲信而停止工作。从而达到保护电源的目的。由上述原理可知，即使我们关了电脑后，如果不切断交流输入端，待机电源是一直工作的，电源仍有5到10瓦的功耗。内部电路结构电源的内

4、部电路分为抗干扰电路、整流滤波电路、开关电路、保护电路、输出电路等。抗干扰电路电源的抗干扰电路位于电源输入插座后，由线圈和电容组成一个滤波电路（如图1），它可以滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。由于这部分电路不影响电源的正常工作，很多便宜的电源会把它省略。随着3C认证制度的实施，在这部分开始增加PFC（功率因数校正）电路，凡是3C认证的电脑电源，必须增加PFC电路。PFC电路可以减少对电网的谐波污染和干扰。PFC电路有两种：有源PFC和无源PFC。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，有源PFC由电感电容及

5、电子元器件组成，能够获得更高的功率因数，但成本也相对较高。有源PFC电路具有低损耗和高可靠性等优点，可获得高度稳定的输出电压，因此，有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。PFC电路是面已经提到PFC，PFC电路称为功率因素校正电路，功率因素越高，电能利用率就越大，目前PFC电路有两种方式：无源PFC（对称作被动式PFC）和有源PFC（主动式PFC）。无源PFC无源PFC：通过一个笨重的工频电感来补尝交流输入的基波电流与电压的相位差，强逼电流与电压相位一致。无源PFC效率较低，一般只有65%—70%，且所用工频电感又大又笨重，但由于其成本低，许多ATX电源都采用这种方式（参见上图）。有

6、源PFC有源PFC：有源PFC由电子元器件组成，体积小重量轻，通过专通的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上。采用有源PFC的电源通常输入端只有一只高压滤波电容，同时由于有源PFC本身可作辅助电源，因而可省去待机电源，而且采用有源PFC的电源输出电压纹波极小。但由于有源PFC成本较高，所以通常只有在高级应用场合才能见到。如下图所示：实物图如下图所示：EMI滤波电路EMI滤波器主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰。实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz左右的交流电可以顺利通过滤波器，但高于50Hz以上的高频干扰杂波被滤

7、波器滤除，所以它又有另外一种名称，将EMI滤波器称为低通滤波器（彩电上的称法），其意义为，低频可以通过，而高频则被滤除。下面是EMI滤波电路的线路图：上图中的C1和L1组成第一级EMI滤波，C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。实物图如下图所示：一级EMI滤波电路二级EMI滤波电路两道EMI滤波电路都做在PCB板上的[下图]在优质电源中，都有两道EMI滤波电路，其中一路在电源插座处，另外一路在电源的PCB板上