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方正电脑ATX电源工作原理分析

方正电脑ATX电源工作原理分析

点击数:7283 次   录入时间:03-04 11:36:20   整理:http://www.55dianzi.com   稳压-电源电路

  方正Xk09-104-1001型电脑主机电源采用FSPGROUPINC公司新生产的FSP145-60SP型ATX开关电源。它由主电源、辅助电源(副电源)及保护电路构成。辅助电源主要用来给微机主板“电源监控”电路、脉宽调制芯片及推动组件供电;主电源用来给微机主板其它电路供电。主电源受控于辅助电源,只有在辅助电源工作正常的情况下,主电源才能工作。

  一、交流输入及整流滤波电路
  
  根据实物绘出开关稳压电源的原理图。当接通电源时,220V或110V交流市电经CX1~2、CY1~2、L1等组成的抗干扰电路,将交流供电网中高频杂波滤除后,送入BD1构成的整流电路(220V时为桥式整流;110V时为半波倍压整流),经整流后,在C1、C2及R2、R3均压电阻上得到300V左右的直流电压,作为主电源电路及辅助电源电路的工作电压。负温度系数热敏电阻TH1限制开机瞬间因C1、C2充电产生的冲击大电流。M1、M2为压敏电阻,其作用有两个方面:一是SA1误切换防护,当输入电压220V时,如果SA1开关误拨在110V~侧,则因整流滤波电路处于倍压工作状态,会引起整流滤波电路的输出电压过高(600V)而损坏开关电路,甚至损坏主机。

  加入压敏电阻以后,当SA1误动作时,压敏电阻承受的电压高于其标称电压而短路,并引起保险管F1断路,从而切断交流电源输入,保护设备和电源本身:二是用来防止市电过高带来的危害。

  二、辅助电源
  
  (1)1H0165R芯片简介
  
  1H0165R是一种新型的四端离线式单片电源集成电路。它内含振荡器、复位电路、脉宽调制电路及MOS-FET场效应管,并具有过压、欠压、过流等保护功能。其引脚功能与实测数据见附表。

  (2)工作原理
  
  300V左右的直流电压,一路经过开关变压器T3的①-②绕组,加至电源厚膜块Q3(1H0165R)的②脚,为电源电路提供工作电源;另一路经过启动电阻R4届,对C28充电,当C28两端的电压达到1.5V时,Q3内部的振荡电路开始工作,输出可控脉宽的PWM脉冲信号,使Q3内部的功率开关管工作在开关状态,T3的初级绕组上就有脉冲电流流过。根据电磁感应原理,T3的③-④绕组便会产生感应脉冲电压。该电压经D5控流C28滤波后得到约16.5V的直流电压,并加至Q3③脚给Q3提供正常工作所需的工作电压。

  (3)稳压控制电路
  
  稳压控制电路由误差取样电路IC2、光电耦合器IC1、Q3的④脚内部电路及其外围元件组成。

  稳压取样输入信号,直接从D11、L8、C10、L7、c30整流滤波所产生的非受控+5SB电压上进行取样,经IC2内部比较电路处理后,从IC2的K端输出控制信号,去控制IC1中发光二极管发光强度,使之随+5sB电压的变化而变化,并作用于光敏管以改变其导通程度,通过脉宽调制电路来控制开关管的导通时间,从而获得稳定的直流电压输出。

  (4)保护电路
  
该机中的D1、D2构成了尖峰吸收回路。其作用是在Q3内部开关管由导通转为截止时,将开关变压器T3初级绕组所产生的反向高压吸收,以免其叠加在+300V电压上,使Q3内部的开关管击穿损坏。过压、欠压、过流等保护功能由1H0165R内部电路完成。

  (5)输出电路

  该机辅助电源二次回路共提供3组电压。其中⑤-⑦绕组上产生的高频感应电压经D12整流、C7滤波后得到约28V电压,为开关电源智能控制电路及推动电路(由q1、q2、C1、R11等组成)提供工作电压。⑤-⑥绕组上产生的高频感应电压经D11整流,C9、L8、C10、L7滤波获得+5VSB电压,为微机主板“电源监控”电路提供工作电源。若该电源异常,当采用键盘、鼠标、网络远程方式开机或按下机箱面板启动按钮时,ATX开关电源无法受控启动输出多路直流稳压电源。



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  R6、R7分压值设定死区控制端脚的电位,限定最大导通占空比。脚电位越高,死区时间越长,输出脉宽越窄。C7是缓启动电容,刚接通电源时,因电容两端电压不能突变,故C7两端电压为零,脚的电位近似为+5V,输出脉冲占空比为零。随着C7的充电,脚电压逐渐降低,导通占空比逐渐增大,输出电压逐渐受控,从而避免开机瞬间稳压控制电路未及时工作,导致开关管Q1、Q2损坏。当C7两端的充电电压达到一定值后,软启动作用结束。D3、D4是两只钳位二极管,保护推动管q1、q2。D1、D2及C1用于抬高推动管q1、q2发射极电平,保证q1、q2基极的有效低电平脉冲出现时能可靠地截止。

  (3)半桥功率变换电路
  
  ATX电源受控启动后,半桥变换输出管Q1、Q2,其基极在驱动脉冲的作用下,两管轮流导通或截止。当Q1导通而Q2截止时,300V直流电压和C2放电电流经Q1c/e极→T2N5绕组→②-①绕组→C3→C1形成放电回路。该电流在T1②-①绕组上产生②+、①-的感应电势;当Q2导通而Q1截止时,储存在C1电容上的150V直流电压由C1→C3→T1初级绕组→T2N5绕组→Q2c/e极→C1形成放电回路。该回路还包括300V直流电压对C2形成的充电电流,充放电流在T1初级绕组上产生①+、②-的感应电势。由此可见,无论是Q1导通还是Q2导通,T1初级组中均有电流流过,且两电流大小相等,方向相反。因此,开关变压器T1次级各绕组中将会产生大小相等,方向相反的双向感应电压,分别经整流滤波后,向微机主板提供各种直流工作电源。

  D3、D4分别是Q2和Q1的反向击穿保护二极管。D6与R6、D7与R8分别为C4和C5提供能量泄放回路,为Q1、Q2下一个周期饱和导通作好准备。C6、R35为尖峰吸取网络。C3为T1的防偏磁电容。

  (4)PS-ON控制电路
  
  ATX电源待机状态,ATX主板启闭控制电路的电子开关断开,开关电源智能控制芯片U1⑥脚输出高电平PS-ON控制信号。

  ATX电源受控启动,PS-ON控制端被PC机主板启闭控制电路的电子开关接地,U1内部的PWM控制电路开始工作,通过其(22)脚和(24)脚向外输出相位相差180°的控制脉冲,去控制T2初级绕组的激励振荡,并在T2次级感应电势,使Q1、Q2轮流导通或截止,T1次级各绕组将感应出脉冲电压,分别经整流滤波后,向微机提供+3.3V、+5V、+12V、-5V、-12V直流稳压电源。

  (5)P、G信号形成电路
  
  该机P、G信号形成电路由KA3511D组件⑩脚和(11)脚及其外围元件共同构成。C5是缓启动电容,当用户在刚启动电源时,因C5两端电压不能突变,使(11)脚输出零电平P.G信号。

  随着C5充电,大约100ms~500ms后,使得KA3511D的(11)脚所输出的P.G信号由0V跳到+5V。主机检测到P.G电源完好的信号后,进入系统初始化操作和自举启动的运行。

  (6)自动稳压控制电路
  
1)+3.3V、+5V、+12V自动稳压控制电路本电路为多取样稳压电路(+3.3V、+5V、和+12V),`?‘通过③、④脚的误差放大电路来实现的。图中R3、C2组成误差放大器负反馈回路。当+3.3V、+5V或+12V输出电压升高时,由VR1、R24取得采样电压送到U1④脚与③脚电压比较,产生误差电压控制信号,使(22)、(24)脚输出脉宽变窄,开关管Q1、Q2导通时间缩短,将导致直流输出电压回落至标准值,反之亦然。

  2)+3.3V自动二次稳压控制电路+3.3V自动稳压控制电路由VR2、IC5、Q4、D16、L3等组成。其作用就是取样电路将电源输出的直流电压变化检测出来,通过控制电路来改变电感线圈可变感抗,从而保持输出电压精确稳定。若某种原因使输出电压上升,经VR2分压以后,送到控制极R的电位也随着上升,IC5阴极K的电位下降,Q4饱和导通,向L3注入的反向电流使L3可变感抗增大,导致BD2整流输出电压降低。反之,Q4导通程度减弱,注入L3的反向电流使L3可变感抗减小,BD2整流输出电压上升。

  (7)自动保护控制电路
  
  1)过流、短路保护控制电路当负截短路或其他原因引起开关变压器T1的初级绕组中的电流过大时,将使与其串联的12的N5绕组电流过大,由于互感使N1、N2线圈压降增大,q1、q2集电极截止电压升高。该电压经D9、R14、R15、VR3、C10整流、滤波和分压,将使KA3511D的(18)脚电压升高,其内部保护电路启动,关断(22)、(24)脚调制脉宽输出,迫使电源进入自动保护停机状态。

  另外,可控硅VS1也具有过流保护功能。

  2)3.3V、+5V、+12V过压/欠压保护若开关电源的稳压控制电路异常,引起KA3511D(15)脚(3.3V过压/欠压保护检测)、(16)脚(5V过压/欠压保护检测)、(17)脚(12V过压次压保护检测)的输入电压达到过压或低于欠压保护电路动作的阂值时,KA3511D内的过压/欠压保护电路动作,使KA3511D(22)脚、(24)脚没有脉冲输出,开关管停止工作,实现过压欠压保护。




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