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超详细!!!电脑ATX电源原理与电路分析

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1051295114 发表于 2014-1-18 18:16:24 | 只看该作者 |只看大图 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
本帖最后由 1051295114 于 2014-1-18 18:17 编辑

《长城ATX300P4PFC》电路可划分为9个部分,分别是抗干扰电路、整流滤波电路、辅助电源电路、振荡和脉冲控制电路、推挽驱动和开关驱动电路、输出整流滤波电路、稳压和保护电路、开关机控制电路和Power Good产生电路。
1.        抗干扰电路
输入的220V电路首先经过抗干扰电路。抗干扰电路由C1,L1,C2,C3和C4,L2,C5,C6,C7组成的两级π型LC滤波器构成。这两级滤波器具有带通的特性,只允许工频的交流电通过,阻止其他频率的干扰信号通过,这样,一方面可以阻止电源线上外界的干扰进入电源,另一方面也可阻止电源本身产生的杂波干扰同一电源线路中的其他用电器,达到相互隔离的效果。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image001.jpg
2.      整流和滤波电路

220V交流电再经过无源PFC电感L3进行功率因数校正,送入全桥ZL1进行桥式整流,然后给串联的C8,C9充电,起到交流滤波的作用,C8和C9在静态时被充电到150V左右,可供开关驱动管使用。
3.        辅助电源电路

辅助电源的作用是为主机提供5VSB供电,同时还要为电源中的其他组件供电。5VSB是辅助5V电源,在主机中起到待机供电的作用,而且在需要时由它唤醒主电源,主电源在唤醒后,才有±5V,±12V和+3.3V的供电输出。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image002.jpg
辅助电源实质上就是一只开关稳压电源,主要由Q3,Q4,U3,WD1等组成。整流后的300V直流电压经B2绕组加到Q3 c极,另一路经启动电阻R14加到Q3 b极,因此Q3导通,其c极电流开始增加,经B2的绕组互感,另一绕组感生电压经R11,C29注入Q3 b极,加速了Q3的饱和进程。当B2绕组电流达到最大值后,感生电压反向,又加速了Q3的截止进程。B2次级感生电压经D22整流,C24,L4,C25滤波为主机负载提供5VSB供电,另一路经D21整流,C26滤波产生12V电压,为本电源的其他电路如U1,Q5,Q6等供电,而U1的12脚Vcc得电后,从14脚(RE)输出5V电压为开关机控制电路,U2等组件供电。
辅助电源的稳压部分由以WD1,U3,Q4为核心的元件组成。5VSB电压从D22负极取样,经R20,R22分压后加到WD1(三端比较器TL431)的G极,当5VSB电压升高时,WD1的K极电压下降,光电耦合器U3内的发光二极管发光程度增强,光电管内阻变小,使Q4导通增强,给Q3 b极的分流增强,加速了Q3的截止进程,从而降低了输出电压,通过这个负反馈达到稳压的目的。
4.        振荡电路

这部分电路主要由以U1(TL494)为核心的电路组成。U1是一块集振荡和脉冲控制为一体的集成电路,其5脚(RT),6脚(CT)外接的RC元件可以控制内部振荡电路的振荡频率,f=1.1/RC。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image003.jpg
5.        推挽驱动和开关驱动电路

U1的振荡信号分别从8脚(C1)和11脚(C2)输出,加到推挽驱动管Q5,Q6的b 极,使之交替导通,而两管的供电取自辅助电源的12V,经D33,R61整流和B3初级绕组分别加到两管c极。而B3初级的感生电压经D32,R57,R58分压送入U1的1脚(IN2+),经内部电路的调整,控制脉冲电压的稳定。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image004.jpg
B3次级的感生电压分别经D1,R4,R6加到Q1(MJE13009),经D2,R5,R7加到Q2(MJE13009)的b极,使之交替导通。在Q1导通时,C8上电压经Q1 c-e,B1绕组,B1初级绕组,C01而放电,在Q2导通时,C9上的充电电压经C01,B1的初级绕组,B3的初级绕组,Q2的c-e而放电。
C10,D1,R4和C11,D2,R5分别组成加速电路,加快Q1,Q2的导通和截止,降低管子的功耗。
6.        输出整流滤波电路

B1的次级绕组在初级交变电流的作用下而感生出电压,一部分绕组的感生电压经D14(S20SC4M双二极管)全波整流,L7,L8,C18,C19滤波后,为主电源提供5V电源。这部分绕组再经D16,D17全波整流,L9,L10,C22滤波为主电源提供-5V电源,这部分绕组还经D15(MBR2045CT双二极管)整流,L14,C20,L15,C21滤波产生+3.3V电压。由于+5V,+12V和+3.3V要输出较大的电流,因此采用了较大的滤波电容。
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7.         稳压电路和保护电路

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先说+3.3V稳压电路,+3.3V电压由原+5V的绕组整流、滤波后产生,由于3.3V比5V低,在整流前加了一只电感线圈,同时另增设了稳压电路。从图上看,当B1次级感生电压为上正下负时,感生电流经D15上管,L14,R39,Q9的e-c,R38,D24入地,另一路经D23,L13,B1绕组而入地,当B1次级电压为上负下正时,B1次级电流经L13,D15下管整流为负载供电,由于L13存在自感,将降低输出的直流电压。通过调节L13内流过的电流来改变自感量,可调节输出电压。如果3.3V电压升高,则经R34,R33分压后加到WD2(TL431)G极的电压上升,其K极电压下降,使Q9 b极电压下降,导通增强,Ic增大,使流过L13的电流增大而使输出电压下降,从而通过这个负反馈环路稳定3.3V电压。
再说其他稳压电路。从+12V,+5V输出端A,B进行电压取样,如12V经R76,+5V经R78把取样电压加到TL494的1脚(IN1+),而2脚(IN2-)为从固定电阻分压获得的固定电压,当12V或5V电压上升时,反馈回来的电压也上升,当1脚电压高于2脚电压时,经TL494内部脉冲宽度调整电路PWM的调整,使输出脉冲宽度减小,从而降低输出电压,以稳定输出电压。
当5V,12V电压过高时,12V电压会击穿WD4,经D34,R80,D37,R83把过电压加到U2(LM339)的5脚(同相输入),其反相输入4脚有固定电压,如果5脚比4脚电压高,两者比较后从输出端2输出高电平,这个高电平加到U1的4脚(死区控制),当4脚为高电平时,U1会关闭8和11脚的输出脉冲,只有4脚为低电平时才会继续有正常脉冲输出。这样就可以防止输出电压过高而烧毁电脑主机的部件。
另外,如果由于电路异常使辅助电源电压过高时,经D21整流获得的直流电压经R62,R56分压,再经R55送入U2的7脚(同相输入),与反相输入6脚的固定电压比较后,从1脚输出高电平,经D30送入5脚,从2脚输出高电平经D262送入U1的4脚,关闭主电源输出。
当+3.3V电压过高或-5V,-12V电压过低时,从C,D,E取样获得的电压经电阻,二极管等再经D36,D37,R83送入U2的5脚,经内部运放比较后,使U1 的4脚上升为高电平而关闭输出电压。
电路设计了比较复杂的保护电路,可以尽可能地缩小电源出现故障时的损害范围,避免造成更大的损失。
8.        开关机控制电路

ATX电源通过控制主输出电压的的有无来控制电脑主机的开关机,当主机处于关机状态时,只有5VSB向主机提供电源,按下主机的启动按键后,主机给电源一个开机信号,使PS-ON为低电平(相当于PS-ON对地短路),这时唤醒电源开始工作,对外输出各路电压,同时接在+12V上的风扇转动帮助电源散热。关机时,主机再次输出信号,使PS-ON变为高电平,主电源则切断输出电压,风扇也停止转动。所以,PS-ON受控于主机,控制电源的各路电压的输出。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image007.jpg
开关机控制电路由以Q7,Q8为核心的电路组成。在关机状态,5V经R25,R27,R28分压加到Q8的b极,使之导通,c 极为低电平,经R29传递到Q7的b极使这之为低电平,Q7导通,c 极为高电平,经R24,D261加到U1的4脚,使U1关闭输出脉冲,反之,主机启动后,PS-ON变为高电平,使U1的4脚为低电平,主电源则产生各路电路输出。
9.PowerGood  产生电路
Power Good有的地方称为PW-OK(Power OK)信号,在开机瞬间,Power Good为低电平,便于主机复位,延时100~500ms后,Power Good变为高电平,复位结束,主机转入正常启动程序,而在关机瞬间,Power Good信号比主电源电压提早几毫秒消失,给主机一个警报,防止主机各组件的损坏。
在关机时,由于Q8导通,C37被放电,其正极为低电平,此低电平经R45加到U2的运放输入端,其反相输入端为5V分压获得的固定电压,结果使U+低于U-,输出端13脚为低电平,即PowerGood为低电平。在开机时,Q8截止,+5VR31C37充电,最终使Power Good上升为高电平。由于C37充电时间常数较大,所以Power Good就比主电源电压延迟一段时间才变成高电平。在关机时,由于Q8由截止变为导通,C37D27Q8放电,放电时间常数小,而主电源中存在着大容量的滤波电容和电感,结果使Power Good信号先于主电源降为低电平,可以提前给主机一个关机的警报。

输入滤波电路.jpg (18.44 KB, 下载次数: 46)

输入滤波电路.jpg
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2#
hw1999 发表于 2014-1-18 18:29:43 | 只看该作者
谢谢分享。。。。。。。。。。
3#
王栋春 发表于 2014-1-18 19:58:18 | 只看该作者
挺好的资料,虽然现在TL494/KA7500已不再是开关电源的主流IC,但是万变不离其宗。谢谢分享
4#
clodhopper 发表于 2014-1-18 20:09:12 | 只看该作者
谢谢分享。。。。。。。。。。
5#
靳春涛 发表于 2014-1-18 21:38:24 | 只看该作者
谢谢分享,有用的大家可以好好学习,其实还是很简单的
6#
hxrong 发表于 2014-1-18 21:51:19 | 只看该作者
谢谢分享,我认为,看着简单,其实里面的水很深
7#
1215 发表于 2014-1-18 22:23:49 | 只看该作者
最近在改ATX电源  谢谢楼主分享           
8#
木头风火轮 发表于 2014-1-18 22:26:54 | 只看该作者
好资料, 谢谢分享
9#
mrplplplpl 发表于 2014-1-19 13:10:45 | 只看该作者
谢谢楼主的帖子,学习了
10#
E网情深 发表于 2014-1-19 13:55:15 | 只看该作者
谢谢楼主的分享,学习了。
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