ATX电源滤波电路和保护电路图解说明
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ATX 电源电路结构较复杂,各部分电路不但在功能上相互配合、 相互渗透,且各电路参数设置非 常严格,稍有不当则电路不能正常工作。
下面以市面上使用较多的银河、世纪之星 ATX 电源为例, 讲述ATX 电源的工作原理、使用与维修。
其主电路整机原理图见图 13-10,从图中可以看出,整个电路可以分成两大部分:一部分为从电源输入到开关变压器 T3之前的电路(包括辅助电源的原边电路), 该部分电路和交流220V 电压直接相连,触及会受到电击,称为高压侧电路;另一部分为开关变压器 T3以后的电路,不和交流220V 直接相连,称为低压侧电路。
二者通过 C2、C3高压瓷片电容构成 回路,以消除静电干扰。
其原理方框图见图 13-1,从图中可以看出整机电路由交流输入回路与整流 滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、 PWM 脉宽调制及推动电路、PS-ON 控制电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路和PW-OK 信号形成电路组成。
弄清各部分电路的工作原 理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的,下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。
主机电源方框原理图 1、交流输入、整流、滤波与开关电源电路交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。
输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压 保护及限流电路;抗干扰电路有两方面的作用:一是指电脑电源对通过电网进入的干扰信号的抑制能 力:二是指开关电源的振荡高次谐波进入电网对其它设备及显示器的干扰和对电脑本身的干扰。
通常 要求电脑对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强,通过电网对其它电脑等设备的干扰要小。
推挽开关电路由Q1、Q2、C7及T3,组成推挽电路。
推挽开关电路是 ATX 开关电源的主要部分, 它把直流电压变换成高频交流电压, 并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。
推挽开关管是该部 分电路的核心元件,受脉宽调制电路输送的信号作激励驱动信号, 当脉宽调制电路因保护电路动作或 因本身故障不工作时,推挽开关管因基级无驱动脉冲故不工作,电路处于关闭状态,这种工作方式称 作他激工作方式。
用TL494制作的ATX开关电源控制电路图过流,过压,欠压保护详解本开头电源控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)。494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V。它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路ATX电源的控制电路见图1。控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)。494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V。它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定。{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号。本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接。比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端。比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平。494内的比较放大器有四个,为叙述方便,在图1中用小写字母a、b、c、d来表示。其中a是死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生,494设置了死区时间比较器a。从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接494的{4}脚。A比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路。死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494输出的脉冲就变窄了,若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了。494内部还有3个二输入端与门(用1、2、3表示)、两个二输入端与非门、反相器、T触发器等电路。与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平。比较器、与门、反相器、T触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚、{11}脚输出的波形见图2。339是四比较过流保护过压保护一、产生PW-OK信号PC主机要求各路电源稳定之后才工作,以保护各元器件不致因电压不稳而损坏,故设置了PW-OK信号(约的C比较器的输出端{14}脚为零电平。另外,339的{1}脚低电平信号因D34的钳位作用,也使{14}脚为低电平,经R50和R63使{11}脚亦为低电平。因此D比较器的输出端{13}脚为低电平,也就是PW-OK信号为低电平,主机不会工作。开启主机时,通过人工或遥控操作闭合了与PS-ON相关的开关,PS-ON呈低电平,经R37使339的反相端{6}脚为低电平,B比较器{1}脚输出高电平,D35、D36反偏截止,A比较器的输出电平则由{5}脚与{4}脚的电平决定。正常工作时,{5}脚电平低于{4}脚电平,{2}脚输出低电平,经R41送到494的{4}脚,使{4}脚的电平变为低电平,锯齿波振荡信号可以从死区时间比较器a输出脉冲信号,另一方面,振荡信号送到了PWM比较器b 的同相输入端,PWM比较器输出的脉冲信号的宽度,则是由494的{1}脚的电平(也就是负载的大小)与{16}脚的电平来决定。PWM比较器输出的脉冲信号,最后经缓冲放大器放大后,从{8}、{11}脚输出脉冲信号,ATX电源向主机输出±5V、±12V、+3.3V电源。此过程因C35的充电有数百毫秒的延时,但对主机开机并无影响。494的{1}脚从+5V、+12V经取样电阻R15、R16得到电压,其电平略高于{2}脚电平,{3}脚输出高电平,经R48使339的{9}脚得到高电平,其电平高于{8}脚电平,因而{14}脚输出高电平,此电平经R50与基准+5V电源经R64共同对C39充电,经数百毫秒后,{11}脚电平升到高于{10}脚电平时,D比较器{13}脚输出高电平,此电平经R49反馈至{11}脚,维持{11}脚处于高电平状态,故{13}脚输出稳定的高电平PW-OK信号,主机检测到此信号后即开始正常工作。关机时,主机内开关使PS-ON呈高电平,此时339的{6}脚电平高于{7}脚,{1}脚输出低电平,因二极管D34的钳位作用,{14}脚呈低电平,C39对C比较器及B比较器放电,很快{11}脚呈低电平,{13}脚输出低电平,即PW-OK信号呈低电平。在339的{1}脚为低电平时,经D36使{4}臆脚为低电平,{2}脚输出高电平,经R41传送到494的{4}脚,但因C35电位不能突变,经数百毫秒的放电后方使494的{4}脚转为高电平,从而封锁正负脉冲的输出,主机进入待机状态。上述的过程中,关机时C39和C35都要放电,但因放电时间常数不同,C39放电较快,故PW-OK信号先于各电源变成低电平,满足了主机关机的需要。此外,关机时因各路输出电源的电解电容放电需要时间,也使PW-OK信号先于各电源回到低电平。二、稳压494的{2}脚经R47与基准电压+5V相连,维持较好的稳定电压,而{1}脚则与取样电阻R15、R16与+5V、+12V相连接,正常的情况下,{1}脚电平与{2}脚电平相等或略高。当输出电压升高时(无论+5V或+12V),{1}脚电平高于{2}脚电平,c比较器输出误差电压与锯齿波振荡脉冲在PWM比较器b进行比较使输出脉冲宽度变窄,输出电压回落到标准值,反之则促使振荡脉冲宽度增加,输出电压回升。由于494内的放大器增益很高,故稳压精度很好。从稳压的原理,我们可以得到ATX电源输出电压偏高或偏低的维修方法。如果输出电压偏低,可在494的{1}脚对地并联电阻,或是把R47的电阻增大。要是电源的输出偏高,则可在{2}脚对地并联电阻,也可以用增大R33或取下R69、R35来降低输出电压。三、过流保护过流保护的原理是基于负载愈大,Q3、Q4集电极的脉冲电压也愈高,也即是R13(1.5kΩ)上的电压也愈高,从这里采样经D14整流和C36滤波,再经R54、R55并联电阻与R51、R56、R58等组成的分压电路送到494的{16}脚。随着负载的加重,{16}脚的电平也随之上升,当超过{15}脚的电平时,误差放大器输出的误差电压促使调制脉冲的宽度变窄从而使负载电流减小。另外,从R56、R58并联电阻获得的分压再经R52送到339的{5}脚,当{5}脚的电平超过{4}脚时,{2}脚即输出高电平送到494的{4}脚,494停止输出脉冲信号,终止±5V、±12V、+3.3V 电源的输出,达到过流及短路保护的目的。需要说明的是:494的{16}脚电平的高低只能改变输出脉冲的宽度,但不影响494的{4}脚电平状态,而339的{5}脚电平一旦超过{4}脚的电平,339的{2}脚就送出高电平去封锁449的脉冲输出,终止±5V、±12V、+3.3V电源的输出,同时{2}脚的高电平经R59和二极管D39反馈到{5}脚,维持{5}脚处于高电平状态,此时若过载或短路状态消失,494的{4}脚仍维持高电平,±5V与±12V、+3.3V电源仍不能输出,只有切断交流市电的输入,再重新接通交流电,方可再次开机。四、过压保护过电压保护由R17和稳压管Z02并联电路从+5V采样,经D37送到339的{5}脚。若+5V电源由于某种原因升高,339的{5}脚电平也会随之升高,当超过{4}脚电平时,{2}脚即送出高电平去494的{4}脚,封锁±5V、±12V、+3.3V电源的输出,达到过电压保护的目的。正常工作时,R17上的压降不大,Z02截止送到{5}脚的电压较低,若+5V电源的电压上升,使R17上的压降超过Z02的稳压值,Z02导通,+5V电源上升后的电压值全部加到339的{5}脚上,促使其快速封锁494脉冲的输出,以保护电源五、欠压保护欠压保护从-5V的D32及-12V处的R14取样,经R34和D37送到339的{5}脚。若因某种原因使输出电压过低时,-12V及-5V电压的负值也会随之减小,也就是电压值上升,经R34及D37送往339的{5}脚使电平上升,339的{2}脚送出高电平到494的{4}脚,从而封锁449脉冲的输出,实现欠压保护。二极管D32在导通时,其电压降与通过的电流基本无关,保持在0.6V~0.7V,于是-5V电压的减少量会全部传送到D32的负端,提高了欠压保护的灵敏度。六、电源保护电路故障的维修从上面的叙述中可以了解到,各种保护电路最终都是通过控制339的{5}脚电平来控制494的{4}脚电平实现的。正常工作时,339的{5}脚电平低于339的{4}脚电平,339的{2}脚输出低电平,使494的{4}脚呈低电平状态(约为0.25V)。若339的{5}脚电平高于339的{4}脚电平,339的{2}脚输出高电平,于是494的{4}脚变为高电平,电源就进入了保护状态,终止各路电源的输出。因此ATX电源出了故障,若电源的整流、滤波、逆变以及辅助电源均完好,则要检查339的{4}、{5}脚的电平。若是{5}脚电平高于{4}脚的电平,表示电源进入了保护状态。下一步则找出是什么原因使电源进入了保护状态。可检查与339的{5}脚相连各支路另一端的电压是不是比{5}脚电压高,高出{5}脚电压的支路就是故障所在的支路。另外,也可以用断开与{5}脚相连的一个个支路,若是断开某一条支路后{5}脚的电平正常了,那么故障就出在这一条支路上。再沿着这条支路往下查,很快就可以把故障排除。下面通过两个实例来加以说明。1.一台SLPS-250ATXC电源的输出电压偏低。空载下,+5V电源的电压只有+1.8V,其他各路电压也按比例同样下降。电源是采用TL494及LM339集成电路的典型ATX电路。检查494的{4}脚电压为+2.6V。电路似乎处于保护状态。但保护状态时各路输出的电压均应为零,而现在却是正常电压的三分之一,令人费解。试着把494的第{4}脚接地,电源立即输出正常。{4}脚接地就正常工作,说明494并未损坏,问题可能出在339以及有关的电路。用万用表查339管脚的电压,当查到第{4}脚及{7}脚时,各路电源均正常了。甚至只用一条表笔去碰{7}脚或{4}脚,也可使电源恢复正常工作。这等于在{4}脚或{7}脚上加了一条“天线”,天线接收了外来信号电源就工作正常了!我试了试天线的长度,40厘米以下对电源不起作用,长度增加了,输出电压也随着增加,达到1米左右时,输出电压就正常了,494的{4}脚电压也恢复到0V。但电源要用“天线”才能工作,说明还有故障未找到。再检查339的{4}脚与{5}脚的电压,{5}脚电压为2.4V,{4}脚的电压为1.2V,输出端{2}脚的电压为2.9V。(这部分电路见图3)。但是339的{2}脚高电位,必须由{5}脚电位高于{4}脚的电位时才能产生,那{5}脚最初的高电位是怎么来的?把与{5}脚相连的各支路断开试一试。在断开c支路以后,电源就正常了。沿着D2往下找,最后在+3.3V电源处对地接一个1000μF的电容时,电源就正常了。再检查+3.3V电源原来的滤波电容,发现已经失效。更换电容后494的{4}脚电压恢复正常,用表笔去碰触339的{4}脚或{7}脚也不起作用,问题得到了解决。为什么+3.3V电源的滤波电容失效会造成输出电压偏低?+3.3V电源在没有电容滤波时,输出的直流电源中含有很强的由逆变功率管输出的脉冲成分,通过D3及D2送到LM339的{5}脚,使{5}脚的电平高于{4}脚的电平,电源进入了保护状态。从+20V 电源经R3、D1、R2和三个并联电阻到接地的支路中,三个电阻并联后的电阻值是2.43kΩ,再略去其他支路的影响,可以估算出{5}脚的电压大约是2.3V,因二极管D1的钳位作用,{2}脚输出电压只能在2.9V左右,经R1送到TL494的{4}脚,减去电阻R1的降压,494的{4}脚电压就是2.6V了。在此电压下,494会输出较窄的脉冲,于是在空载下,+5V电源有约1.8V的电压输出。解决的办法可在d支路中串联一个47kΩ的电阻,并把R2由3.9kΩ换成100kΩ就行了。经这样处理后,不论是正常工作或是保护状态,各路电源的输出电压和各管脚的电压均正常了。而R2电阻的改动,也不会影响电源的过载保护性能。至此,电源的故障才完全得到了解决(爱好者手中若有SLPS-250ATXC电源,可参考此例加一个47kΩ电阻以提高电源的保护性能)。为什么339的{4}脚加了天线会正常工作呢?这是{2}脚经D1反馈到{5}脚后,产生了轻微的高频寄生振荡。{4}脚或{7}脚接了天线以后,破坏了电路的振荡条件,使{4}脚的电压升高,当超过{5}脚的电压时,{2}脚送出0V的低电平信号到494的{4}脚,电源就工作正常了。同样,在D1支路中串联了47kΩ电阻后,增加了阻尼因数,破坏了电路的振荡条件,电源也就正常了。此时若取下+3.3V电源处新加的电解电容,通电后,电源会立即进入保护状态,各路电源都没有输出。2.一台新时代HY-ATX300电源,空载时输出电压正常,但不能带动负载。检查494各个管脚的电压,发现{12}脚的电压只有10V,这是造成不能带动负载的原因。在辅助电源逆变变压器T3的初级线圈1加上16.5V的高频电压,测得次级+5VSB挡线圈3的电压是0.9V,向494集成电路{12}脚供电线圈4的电压为1.5V,约是+5VSB挡线圈电压的 1.7倍。电源的+5VSB电源是直接从线圈3经整流和滤波后得到,+5VSB电源的稳压则是借助WD431稳压集成电路和光电耦合器反馈回逆变三极管得到的,如图4所示。由此可以算出线圈4的电压为5×1.7=8.5V,因负载较轻,经电容滤波后的电压就是10V左右了。由此说明T3脉冲变压器线圈4的匝数少了。拆开T3变压器,得到各绕组的匝数为:初级2×110匝;反馈绕组10匝;+5VSB绕组12匝;绕组4的匝数是8匝。重新绕制绕组4,把匝数由原来的8匝增加到20匝,其余绕组的匝数不变。绕好后上机实验,494集成电路{12}脚的电压上升到17V,电源的输入功率可达130W,故障排除。从故障现象看,可能是工厂生产时将变压器装错了。。
电脑ATX电源实列解析(一)现在社会台式计算机应用广泛,其ATX电源在台式计算机中地位非常重要,本文通过实绘航嘉HK280-22GP型ATX电源电路,分功能介绍其工作原理,起到举一反三,抛转引玉的作用,使读者能掌握类似的ATX电源工作原理。
图1航嘉HK280-22GP电源工作原理简图如图1所示,此款电源采用KA7500B+LM339方案,DL0165R为辅助电源电路芯片,KA7500B为PWM主控芯片,220VAC经过整流滤波电路产生310V 左右直流电压供给辅助电源,辅助电源利用DL0165R电源芯片产生+5V和+18V左右直流电压,+18V是供给KA7500B的工作电压,+5V供给LM339的工作电压。
只要有交流电输入,ATX电源无论是否开启,辅助电源一直在工作,辅助电源产生的+5V工作电压,使LM339处于待机工作状态。
KA7500B工作电压受LM339控制,待机时KA7500B无工作电压,芯片不工作,无+3.3V、+5V、±12V等电压输出,当开机后KA7500B的第12脚才有VCC工作电压,KA7500B工作,产生所需+3.3V、+5V和±12V等电压。
输出检测电路负责输出信号的检测,开机后,如果输出有严重的故障,LM339及周边电路控制KA7500B的4脚为高电平,KA7500B从而停止输出PWM信号,进而使ATX电源停止输出+3.3V、+5V和±12V等电压,达到保护的目的,如果输出离标准值偏差不太多,输出检测电路控制KA7500B调节输出PWM的占空比,从而调节输出的目的。
1 、PS-ON电路原理分析PC电源与电脑主板的时序是这样的:当PC电源通电后,就有一个+5VSB待机电压输出,不管其它几组主路电压有没有输出,+5VSB电压一直存在着,并处于待命状态,+5VSB不仅供PC电源内部的部分电路工作起来,还通过20PIN 或者24PIN端子的紫色线,送给电脑主板,让主板的一部分电路也先工作起来,处于待命状态,便于主板给PC电源提出启动系统的开机命令,或者关闭系统的关机命令。
前言:千万不要看不起躲在机箱内部角落里那块方方正正乌漆麻黑不起眼的电源哦,劣质的电源可能会引起许许多多莫名其妙的问题,譬如无故重启,黑屏,死机,蓝屏,甚至烧毁主板CPU(7年前夏天有个远房亲戚就是电源引起的烧毁主板CPU,当然他的电脑不是我配的。
)。
现在时代不同了,玩家们不仅要求电源有各种过载过流过压短路防雷击等等功能,而且还要求:外在的电源配色,LED灯,线材长度(能否背线),是否模组,线材数量和接口是否丰富(组SLI,RAID),是否扁线,线材软硬度(甚至要做定制线),风扇噪音,是否啸叫等等。
而内在方面还要求电源的转换效率,线材输出端电压稳定性,电压偏离和跌落值,满载纹波,动态响应重建时间,交叉负载等等。
时代进步了,我们一定要与时俱进,千万表止步不前哦。
直接进入正题吧,了解电源的工作原理,解析电源内部的做工用料和结构方案。
如有不足之处,请各位大虾指正。
本文分五个部分叙述。
第一部分:电源的工作原理:当220伏市电交流电进入电源后,依次通过:输入端EMI滤波,使电压波形稳定。
整流电路:使交流电变为直流电。
主动PFC:校正电压,功率因素。
开关管+驱动变压器:根据电源输出端PWM芯片信息,调整初级电压,以达到调整输出功率。
变压器:调整得到需要的电压。
输出端整流滤波:进一步滤去杂讯,从而得到稳定的CPU,显卡,硬盘,主板等部件工作所需的直流电。
第二部分:电源内部做工用料:上图两个蓝色的是Y电容,连接火线和地线之间,以及零线和地线之间。
负责滤除共模干扰。
上图黄色的,块头比Y电容大的多的是X电容,X电容并接在火线和零线之间,负责滤除差模干扰。
上图两个绕组线圈,是共模电感,用来抑制市电的共模干扰,同时也抑制电源本身的共模干扰对外泄漏。
上图黄色的也是X电容,用来抑制线路之间的差模干扰。
被热缩套包裹的元件我们称之为MOV,金属氧化物压敏电阻,目的是抑制市电尖峰,比如市电电压不稳,雷电交加的时候这个小东东就派上用场。
达硕ATX-300WB P4型开关电源工作原理根据其实物测绘出开关电源原理图(如图所示)。
其电源电路分析如下:1.电源输入电路AC220V市电经热敏电阻THR1、交流保险管及由电容CY1、CY2组成的共模滤波电路后,再经Bl- B4整流,在Cl、C2串联滤波电容上建立起300V左右的直流电压,作为半桥功率变换电路及辅助电源电路的工作电压。
2.辅助电源电路(1)开关振荡电路的工作过程由整流滤波电路输出的300V直流电压分两路输出给开关振荡电路:一路经T3初级nl 绕组加至开关管Q3的漏极;另一路经启动电阻R8、R9、Rll加至Q3的栅极,使Q3开始导通。
Q3导通后,其漏极电流在T3的nl绕组上产生上正下负的感应电动势,由于绕组间的电磁耦合,使n2绕组也产生上正下负的感应电动势,经C8、Rll、R12反馈到Q3的栅极,使之迅速进入饱和状态。
在Q3饱和期间,正反馈绕组上的感应电动势对C8继续充电,Q3栅极电位不断下降.Q3退出饱和而进入放大状态,漏极电流开始减小,nl、n2绕组感应电动势反相,其中n2绕组上端的负脉冲电压也反馈到Q3的栅极,使Q3的栅极电压进一步下降,最终使Q3迅速退出放大状态进入截止状态。
Q3截止后,C8通过T3的n2绕组、电源地、R16、R13、R12、Rll放电。
同时直流高压通过启动电阻R8、R9给C8充电,Q3栅极电压回升,当栅极电压上升到一定值时。
Q3又重新导通。
,以匕过程周而复始,从而形成自激振荡过程。
考虑到场效应管的G、S极输入阻抗很高,输入电流小,电路中设立电阻R13为反馈回路提供通道,保证反馈电容C8有一定充放电流。
(2)稳压控制电路开关电源的稳压控制电路由脉宽调整管Q4、光耦U2、精密取样集成电路U4及取样电阻R23、R24等组成,对D8、C14整流滤波所产生的非受控+5v直流电压上进行取样,经U4比较后,从K端输出误差电压,去控制光电耦合器U2中发光二极管发光强度,使之随+ 5v的变化而变化,并作用于光敏管以改变其导通程度,进而控制开关管导通时间,从而获得稳定的直流电压输出。
一、滤波电路1、电磁干扰电脑电源是把工频交流整流为直流,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声,噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声,在输出端泄漏出去就表现为纹波。
辐射噪声频率高于30MHZ,会传播到空间中;传导噪声频率在30MHZ以下,主要干扰音频设备,通过电源线传播到电网中。
外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行,而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部,因此,电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。
在电脑电源的输入端,需要有由电容和电感构成的滤波器,用于抑制交流电产生的EMI。
在电源的输出端,工频电源的整流波形畸变引起的噪声,以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波,因此在输出端也需要接入滤波器,用于抑制直流电产生的EMI。
2、输入端第一道EMI滤波电路第一道EMI滤波电容是由X电容(白盒子)、线圈型电感和两个Y电容构成的,用来抑制输入端的高频干扰,以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。
3、第二道EMI滤波电路为保证输入到整流电路中的电流的纯净,还需要进行第二道滤波。
此滤波电路是由X电容、Y电容和变压器型电感组成。
4、高压滤波电路高压整流滤波电路把220V的交流市电转换为300V的高压直流电压,一路输到开关电路,一路输到辅助电源电路。
高压滤波电容的容量对输出端的稳定性有很大影响,纹波输出的控制也是基于滤波电容的容量。
纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量,一般为输出电压的0.5%以内。
5、低压滤波电路当高频噪声泄漏到负载侧时,可能使电脑配件产生故障,同时,高频噪声也会向空间辐射。
低压端采用的直流线路EMI滤波器。
直流线路EMI滤波器比较复杂。
电源的直流有5V、12V和3.3V电压,对于每路电压,都需要进行滤波。
低压端通常有两个大的扼流线圈,其中稍大的对+ 5V和+12V进行滤波,稍小的对+3.3V进行滤波。
长城ATX300P4 PFC电路图完全分析作者:南门二饼文本错误难免仅供参考长城ATX300P4 PFC 这张电路图记得在一年前刚看到时,眼前几乎一片漆黑,瞪大眼睛也看不懂几个地方。
经过不断的积累,这张图的主体部分基本已能读懂了。
现在把我的理解发出来,一方面供铮新的手学习,半新的手参考,另一方面恳请老鸟们加以指导。
文中一定会有很多错误,包括一些会误人子弟的严重错误,欢迎大家拍砖,讨论。
见图1,这部分比较简单,主要是EMI(Electric Magnetic Interference)、PFC和整流桥。
C1,C4及C7是X电容(方块形的),又叫跨接线路滤波电容(出自yzz163老大写的贴),其功能是滤除火线与中性线(零线)之间的电磁干扰(常态噪声)。
至于为什么C1、C7的容量就定在0.22uF而放在中间位置的C4就用0.1uF的,类似这样的问题我想修理工要想理解就有一定的难度了,我曾看过一篇讲解其中理论的文章,结果是望着一串串以上下被拉升了的S打头的式子一个劲儿的蛋疼,心理纳闷儿当初高数是怎么考过的,最终放弃。
看来电气工程师和修理工不是一个东西。
不过我也不是贬低我们做维修的,话反过来说,你让一个搞设计的一晚上把一堆杂七杂八的的电源全都修好,他也一样翻。
C2、C3、C5、C6是Y电容(圆饼形的),又叫线路旁通电容,其功能是滤除火线与地、中性线与地之间的电磁干扰(共态噪声)。
L1、L2是互感滤波器(共态扼流圈),其功能是用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。
保险丝不说了。
R1猜测是拨掉电源时放电用的。
L3是PFC(Power Factor Correction 功率因数校正)线圈,当然属于被动式PFC,其功能是提高电源对电网电能的利用效率。
我以前一直以为不装这个会浪费电,会多交电费的。
其实,是浪费电,但浪费的不是你家交费的电,这部分电被电源“反弹”回电网,其中一小部分消耗在电网的电线上了。
ZL1是整流桥,220的交流电过了它变为300V脉动直流电。
前言:千万不要看不起躲在机箱内部角落里那块方方正正乌漆麻黑不起眼的电源哦,劣质的电源可能会引起许许多多莫名其妙的问题,譬如无故重启,黑屏,死机,蓝屏,甚至烧毁主板CPU(7年前夏天有个远房亲戚就是电源引起的烧毁主板CPU,当然他的电脑不是我配的。
)。
现在时代不同了,玩家们不仅要求电源有各种过载过流过压短路防雷击等等功能,而且还要求:外在的电源配色,LED 灯,线材长度(能否背线),是否模组,线材数量和接口是否丰富(组SLI,RAID),是否扁线,线材软硬度(甚至要做定制线),风扇噪音,是否啸叫等等。
而内在方面还要求电源的转换效率,线材输出端电压稳定性,电压偏离和跌落值,满载纹波,动态响应重建时间,交叉负载等等。
时代进步了,我们一定要与时俱进,千万表止步不前哦。
直接进入正题吧,了解电源的工作原理,解析电源内部的做工用料和结构方案。
如有不足之处,请各位大虾指正。
本文分五个部分叙述。
第一部分:电源的工作原理:当220伏市电交流电进入电源后,依次通过:输入端EMI滤波,使电压波形稳定。
第 1 页整流电路:使交流电变为直流电。
主动PFC:校正电压,功率因素。
开关管+驱动变压器:根据电源输出端PWM芯片信息,调整初级电压,以达到调整输出功率。
变压器:调整得到需要的电压。
输出端整流滤波:进一步滤去杂讯,从而得到稳定的CPU,显卡,硬盘,主板等部件工作所需的直流电。
第二部分:电源内部做工用料:第 2 页上图两个蓝色的是Y电容,连接火线和地线之间,以及零线和地线之间。
负责滤除共模干扰。
第 3 页上图黄色的,块头比Y电容大的多的是X电容,X电容并接在火线和零线之间,负责滤除差模干扰。
第 4 页上图两个绕组线圈,是共模电感,用来抑制市电的共模干扰,同时也抑制电源本身的共模干扰对外泄漏。
第 5 页上图黄色的也是X电容,用来抑制线路之间的差模干扰。
被热缩套包裹的元件我们称之为MOV,金属氧化物压敏电阻,目的是抑制市电尖峰,比如市电电压不稳,雷电交加的时候这个小东东就派上用场。
ATX电源电路图解说明2009年05月20日星期三 21:28一、滤波电路1、电磁干扰电脑电源是把工频交流整流为直流,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声,噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声,在输出端泄漏出去就表现为纹波。
辐射噪声频率高于30MHZ,会传播到空间中;传导噪声频率在30MHZ以下,主要干扰音频设备,通过电源线传播到电网中。
外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行,而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部,因此,电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。
在电脑电源的输入端,需要有由电容和电感构成的滤波器,用于抑制交流电产生的EMI。
在电源的输出端,工频电源的整流波形畸变引起的噪声,以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波,因此在输出端也需要接入滤波器,用于抑制直流电产生的EMI。
2、输入端第一道EMI滤波电路第一道EMI滤波电容是由X电容(白盒子)、线圈型电感和两个Y电容构成的,用来抑制输入端的高频干扰,以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。
3、第二道EMI滤波电路为保证输入到整流电路中的电流的纯净,还需要进行第二道滤波。
此滤波电路是由X电容、Y电容和变压器型电感组成。
4、高压滤波电路高压整流滤波电路把220V的交流市电转换为300V的高压直流电压,一路输到开关电路,一路输到辅助电源电路。
高压滤波电容的容量对输出端的稳定性有很大影响,纹波输出的控制也是基于滤波电容的容量。
纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量,一般为输出电压的0.5%以内。
5、低压滤波电路当高频噪声泄漏到负载侧时,可能使电脑配件产生故障,同时,高频噪声也会向空间辐射。
低压端采用的直流线路EMI滤波器。
直流线路EMI滤波器比较复杂。
电源的直流有5V、12V和3.3V电压,对于每路电压,都需要进行滤波。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ATX电源用TL494制作的ATX开关电源控制电路图过流,过压,欠压保护详解用 TL494 制作的 ATX 开关电源控制电路图过流,过压,欠压保护详解本开头电源控制电路采用 TL494(有的电源采用 KA7500B,其管脚功能与 TL494 相同,可互换)及 LM339 集成电路(以下简称494 和 339)?494 是双排 16 脚集成电路,工作电压 7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V 基准电源,输出电压为+5V(± 0.05V),最大输出电流 250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路ATX 电源的控制电路见图 1?控制电路采用 TL494(有的电源采用 KA7500B,其管脚功能与TL494 相同,可互换)及LM339 集成电路(以下简称494 和339)?494 是双排 16 脚集成电路,工作电压 7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V 基准电源,输出电压为+5V(± 0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定?{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号?本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接?比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端? 比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平?494 内的比较放大器有四个, 为叙述方便,在图 1 中用小写字母 a?b?c?d 来表示?其中 a 是死区时间比较器?因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V 的直流电源上,若两个三极1/ 12管同时导通,就会形成对直流电源的短路?两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候?因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路? 为防止这样的事情发生,494 设置了死区时间比较器 a?从图 1 可以看出,在比较器 a 的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接 494 的{4}脚?A 比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494 没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路?死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494 输出的脉冲就变窄了,若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494 就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了?494 内部还有 3 个二输入端与门(用1?2?3 表示)?两个二输入端与非门?反相器?T 触发器等电路?与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平?反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出?与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合?T 触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次?如输出端 Q 为低电平,输入一个脉冲后,Q 变为高电平,再输入一个脉冲,Q 又回到低电平?比较器?与门?反相器?T 触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚?{11}脚输出的波形见图 2?339 是四比较器---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 集成电路?按管脚的顺序把内部四个比较器设为 A?B ?C ?D 比较器?494 和 339 再配合其他电路,共同完成 ATX 电源的稳压,产生PW-OK 信号及各种保护功能?过流保护过压保护一?产生 PW-OK 信号PC 主机要求各路电源稳定之后才工作,以保护各元器件不致因电压不稳而损坏,故设置了 PW-OK 信号(约 +5V),主机在获得此信号后才开始工作?接通电源时,要求 PW-OK 信号比± 5V?± 12V?+3.3V 电源延迟数百毫秒才产生,关机时 PW-OK 信号应比直流电源先消失数百毫秒,以便主机先停止工作,硬盘的磁头回复到着陆区,以保护硬盘? ATX 电源接通市电后,辅助电源立即工作?一方面输出+5VSB 电源,同时向 494 的{12}脚提供十几伏到二十多伏的直流电源?494 从{14}脚输出+5V 基准电源,锯齿波振荡器也开始起振工作?若主机未开机,PS-ON 信号为高电平,经 R37 使 339 的 B 比较器{6}脚亦为高电平,因电阻 R37 小于 R44,{6}脚电平高于{7}脚电平,B 比较器输出端{1}脚输出低电平,经 D36 的钳位作用,A 比较器的反相端{4}脚亦为低电平,其电平低于同相端{5}脚的电平,输出端{2}脚呈高电平,经 R41 使 494 的{4}脚为高电平,故 494 内部的死区时间比较器 a 输出低电平,与门 1 也因此输出低电平并进而使与门 2 和与门 3 输出低电平,封锁了振荡器的输出,{8}脚?{11}脚无脉冲输出,ATX 电源无± 5V?± 12V?+3.3V 电源输出,主机处于待机状态?因+5V?+12V 电源输出为零,经电阻 R15?R16 使 494 的{1} 脚电平亦为零,494 的 c 比较器的输出端{3}脚输出亦为零,经 R48 使 339 的{9}脚亦3/ 12为零电平,故 339 的 C 比较---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------器的输出端{14}脚为零电平?另外,339 的{1}脚低电平信号因 D34 的钳位作用,也使{14}脚为低电平,经 R50 和 R63 使{11}脚亦为低电平?因此 D 比较器的输出端{13}脚为低电平,也就是 PW-OK 信号为低电平,主机不会工作?开启主机时,通过人工或遥控操作闭合了与 PS-ON 相关的开关,PS-ON 呈低电平,经 R37 使 339 的反相端{6} 脚为低电平,B 比较器{1}脚输出高电平,D35?D36 反偏截止,A 比较器的输出电平则由{5}脚与{4}脚的电平决定? 正常工作时,{5}脚电平低于{4}脚电平,{2}脚输出低电平,经 R41 送到 494 的{4}脚,使{4}脚的电平变为低电平,锯齿波振荡信号可以从死区时间比较器 a 输出脉冲信号,另一方面,振荡信号送到了 PWM 比较器 b 的同相输入端,PWM 比较器输出的脉冲信号的宽度,则是由 494 的{1}脚的电平(也就是负载的大小)与{16}脚的电平来决定 ?PWM 比较器输出的脉冲信号,最后经缓冲放大器放大后,从{8}?{11}脚输出脉冲信号,ATX 电源向主机输出± 5V ?± 12V?+3.3V 电源?此过程因 C35 的充电有数百毫秒的延时,但对主机开机并无影响?494 的{1}脚从+5V?+12V 经取样电阻 R15?R16 得到电压,其电平略高于{2}脚电平,{3}脚输出高电平,经 R48 使 339 的{9}脚得到高电平, 其电平高于{8}脚电平,因而{14}脚输出高电平,此电平经 R50 与基准+5V 电源经 R64 共同对 C39 充电,经数百毫秒后,{11}脚电平升到高于{10}脚电平时,D 比较器{13}脚输出高电平,此电平经 R49 反馈至{11}脚,维持{11}脚处于高电平状态,故{13}脚输出稳定的高电平5/ 12PW-OK 信号,主机检测到此信号后即开始正常工作? 关机时,主机内开关使 PS-ON 呈高电平,此时 339 的{6}脚电平高于{7}脚,{1}脚输出低电平,因二极管 D34 的钳位作用,{14}脚呈低电平,C39 对 C 比较器及 B 比较器放电,很快{11}脚呈低电平,{13}脚输出低电平,即PW-OK 信号呈低电平?在 339 的{1}脚为低电平时,经 D36 使{4}臆脚为低电平,{2}脚输出高电平,经 R41 传送到 494 的{4}脚,但因C35 电位不能突变,经数百毫秒的放电后方使 494 的{4}脚转为高电平,从而封锁正负脉冲的输出 ,主机进入待机状态?上述的过程中,关机时 C39 和 C35 都要放电,但因放电时间常数不同,C39 放电较快,故 PW-OK 信号先于各电源变成低电平,满足了主机关机的需要?此外,关机时因各路输出电源的电解电容放电需要时间,也使 PW-OK 信号先于各电源回到低电平? 二?稳压 494 的{2}脚经 R47 与基准电压+5V 相连,维持较好的稳定电压,而{1}脚则与取样电阻 R15?R16 与+5V? +12V 相连接,正常的情况下,{1}脚电平与{2}脚电平相等或略高?当输出电压升高时(无论+5V 或+12V),{1}脚电平高于{2}脚电平,c 比较器输出误差电压与锯齿波振荡脉冲在 PWM 比较器 b 进行比较使输出脉冲宽度变窄, 输出电压回落到标准值,反之则促使振荡脉冲宽度增加,输出电压回升?由于 494 内的放大器增益很高,故稳压精度很好?从稳压的原理,我们可以得到 ATX 电源输出电压偏高或偏低的维修方法?如果输出电压偏低,可在 494 的{1}脚对地并联电阻,或是把 R47 的电阻增大?要是电源的输出偏高,则可在{2}脚对地并联电阻,也可以用增大 R33 或取下 R69?R35 来降低输出电压?---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 三?过流保护过流保护的原理是基于负载愈大,Q3?Q4 集电极的脉冲电压也愈高,也即是R13(1.5kΩ)上的电压也愈高,从这里采样经D14 整流和 C36 滤波,再经 R54?R55 并联电阻与 R51?R56?R58 等组成的分压电路送到 494 的{16} 脚?随着负载的加重,{16}脚的电平也随之上升,当超过{15}脚的电平时,误差放大器输出的误差电压促使调制脉冲的宽度变窄从而使负载电流减小?另外,从 R56?R58 并联电阻获得的分压再经 R52 送到 339 的{5}脚,当{5} 脚的电平超过{4}脚时,{2}脚即输出高电平送到 494 的{4}脚,494 停止输出脉冲信号,终止± 5V?± 12V?+3.3V 电源的输出,达到过流及短路保护的目的?需要说明的是:494 的{16}脚电平的高低只能改变输出脉冲的宽度,但不影响 494 的{4}脚电平状态,而 339 的{5}脚电平一旦超过{4}脚的电平,339 的{2}脚就送出高电平去封锁 449 的脉冲输出,终止± 5V?± 12V?+3.3V 电源的输出,同时{2}脚的高电平经R59 和二极管 D39 反馈到{5}脚,维持{5}脚处7/ 12于高电平状态,此时若过载或短路状态消失,494 的{4}脚仍维持高电平,± 与± 5V 12V?+3.3V 电源仍不能输出,只有切断交流市电的输入,再重新接通交流电,方可再次开机? 四?过压保护过电压保护由R17 和稳压管 Z02 并联电路从+5V 采样,经 D37 送到 339 的{5}脚?若+5V 电源由于某种原因升高,339 的{5}脚电平也会随之升高,当超过{4}脚电平时,{2}脚即送出高电平去 494 的{4}脚,封锁± 5V?± 12V? +3.3V 电源的输出,达到过电压保护的目的?正常工作时,R17 上的压降不大,Z02 截止送到{5}脚的电压较低,若 +5V 电源的电压上升,使 R17 上的压降超过 Z02 的稳压值,Z02 导通,+5V 电源上升后的电压值全部加到 339 的 {5}脚上,促使其快速封锁 494 脉冲的输出,以保护电源五?欠压保护欠压保护从-5V 的 D32 及-12V 处的 R14 取样,经 R34 和 D37 送到 339 的{5}脚?若因某种原因使输出电压过低时,-12V 及-5V 电压的负值也会随之减小,也就是电压值上升,经R34 及D37 送往339 的{5}脚使电平上升,339 的{2}脚送出高电平到 494 的{4}脚,从而封锁 449 脉冲的输出,实现欠压保护?二极管 D32 在导通时,其电压降与通过的电流基本无关,保持在 0.6V~0.7V,于是-5V 电压的减少量会全部传送到D32 的负端,提高了欠压保护的灵敏度?六?电源保护电路故障的维修从上面的叙述中可以了解到,各种保护电路最终都是通过控制339 的{5}脚电平来控制 494 的{4}脚电平实现的?正常工作时,339 的{5}脚电平低于 339 的{4}脚电平,339 的{2}脚输出低电平,使494 的{4}脚呈低电平状态 (约为 0.25V)?若 339 的{5}脚电平高于---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 339 的{4}脚电平,339 的{2}脚输出高电平,于是 494 的{4}脚变为高电平, 电源就进入了保护状态,终止各路电源的输出?因此 ATX 电源出了故障,若电源的整流?滤波?逆变以及辅助电源均完好,则要检查 339 的{4}?{5}脚的电平?若是{5}脚电平高于{4}脚的电平,表示电源进入了保护状态?下一步则找出是什么原因使电源进入了保护状态?可检查与 339 的{5}脚相连各支路另一端的电压是不是比{5}脚电压高, 高出{5}脚电压的支路就是故障所在的支路?另外,也可以用断开与{5}脚相连的一个个支路,若是断开某一条支路后{5}脚的电平正常了,那么故障就出在这一条支路上?再沿着这条支路往下查,很快就可以把故障排除?下面通过两个实例来加以说明? 1.一台SLPS-250ATXC 电源的输出电压偏低?空载下,+5V 电源的电压只有+1.8V,其他各路电压也按比例同样下降?电源是采用 TL494 及LM339 集成电路的典型 ATX 电路?检查 494 的{4}脚电压为+2.6V?电路似乎处于保9/ 12护状态?但保护状态时各路输出的电压均应为零,而现在却是正常电压的三分之一,令人费解?试着把 494 的第{4} 脚接地,电源立即输出正常?{4}脚接地就正常工作,说明 494 并未损坏,问题可能出在339 以及有关的电路?用万用表查 339 管脚的电压,当查到第{4}脚及{7}脚时,各路电源均正常了?甚至只用一条表笔去碰{7}脚或{4}脚,也可使电源恢复正常工作?这等于在{4}脚或{7}脚上加了一条“天线”,天线接收了外来信号电源就工作正常了!我试了试天线的长度,40 厘米以下对电源不起作用,长度增加了,输出电压也随着增加,达到 1 米左右时,输出电压就正常了,494 的{4}脚电压也恢复到0V?但电源要用“天线”才能工作,说明还有故障未找到?再检查 339 的{4}脚与{5} 脚的电压,{5}脚电压为 2.4V,{4}脚的电压为 1.2V,输出端{2}脚的电压为 2.9V?(这部分电路见图 3)?但是 339 的 {2}脚高电位,必须由{5}脚电位高于{4}脚的电位时才能产生,那{5}脚最初的高电位是怎么来的?把与{5}脚相连的各支路断开试一试?在断开 c 支路以后,电源就正常了?沿着 D2 往下找,最后在+3.3V 电源处对地接一个1000μF 的电容时,电源就正常了?再检查+3.3V 电源原来的滤波电容,发现已经失效?更换电容后?494 的{4}脚电压恢复正常,用表笔去碰触 339 的{4}脚或{7}脚也不起作用,问题得到了解决?为什么+3.3V 电源的滤波电容失效会造成输出电压偏低?+3.3V 电源在没有电容滤波时,输出的直流电源中含有很强的由逆变功率管输出的脉冲成分,通过 D3 及 D2 送到 LM339 的{5}脚,使{5}脚的电平高于{4}脚的电平,电源进入了保护状态?从+20V 电源经---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------R3?D1 ?R2 和三个并联电阻到接地的支路中,三个电阻并联后的电阻值是 2.43kΩ,再略去其他支路的影响,可以估算出 {5}脚的电压大约是 2.3V,因二极管 D1 的钳位作用,{2}脚输出电压只能在 2.9V 左右,经 R1 送到 TL494 的{4}脚, 减去电阻 R1 的降压,494 的{4}脚电压就是 2.6V 了?在此电压下,494 会输出较窄的脉冲,于是在空载下,+5V 电源有约 1.8V 的电压输出?解决的办法可在 d 支路中串联一个47kΩ 的电阻,并把 R2 由 3.9kΩ 换成100kΩ 就行了?经这样处理后,不论是正常工作或是保护状态,各路电源的输出电压和各管脚的电压均正常了?而 R2 电阻的改动,也不会影响电源的过载保护性能?至此,电源的故障才完全得到了解决(爱好者手中若有SLPS-250ATXC 电源,可参考此例加一个47kΩ 电阻以提高电源的保护性能)? 为什么 339 的{4}脚加了天线会正常工作呢?这是{2}脚经D1 反馈到{5}脚后,产生了轻微的高频寄生振荡?{4}脚或{7}脚接了天线以后,破坏了电路的振荡条件,使{4}脚的电压升高,当超过{5}脚的电压时,{2}脚送出 0V 的低电平信号到 494 的{4}脚,电源就工作正常了?同样,在 D1 支路中串联了47kΩ 电阻后,增加了阻尼因数,破坏了电路的振荡条件,电源也就正常了?此时若取下+3.3V 电源处新加的电解电容,通电后,电源会立即进入保护状态,各路电源都没有输出?2.一台新时代 HY-ATX300 电源,空载时输出电压正常,但不能带动负载?检查 494 各个管脚的电压,发现{12}脚的电压只有 10V,这是造成不能带动负载的原因?在辅助电源逆变变压器 T311/ 12的初级线圈 1 加上 16.5V 的高频电压,测得次级+5VSB 挡线圈 3 的电压是 0.9V,向 494 集成电路{12}脚供电线圈 4 的电压为 1.5V,约是+5VSB 挡线圈电压的 1.7 倍?电源的+5VSB 电源是直接从线圈3 经整流和滤波后得到,+5VSB 电源的稳压则是借助 WD431 稳压集成电路和光电耦合器反馈回逆变三极管得到的,如图 4 所示?由此可以算出线圈 4 的电压为5×1.7=8.5V,因负载较轻,经电容滤波后的电压就是 10V 左右了?由此说明 T3 脉冲变压器线圈 4 的匝数少了? 拆开 T3 变压器,得到各绕组的匝数为:初级2×110 匝;反馈绕组10 匝;+5VSB 绕组 12 匝;绕组 4 的匝数是 8 匝? 重新绕制绕组 4,把匝数由原来的 8 匝增加到 20 匝,其余绕组的匝数不变?绕好后上机实验,494 集成电路{12} 脚的电压上升到 17V,电源的输入功率可达 130W,故障排除?从故障现象看,可能是工厂生产时将变压器装错了 ?。
ATX电源滤波电路和保护电路图解说明
一、滤波电路
1、电磁干扰
电脑电源是把工频交流整流为直流,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声,噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声,在输出端泄漏出去就表现为纹波。
辐射噪声频率高于30MHZ,会传播到空间中;传导噪声频率在30MHZ以下,主要干扰音频设备,通过电源线传播到电网中。
外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行,而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部,因此,电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。
在电脑电源的输入端,需要有由电容和电感构成的滤波器,用于抑制交流电产生的EMI。
在电源的输出端,工频电源的整流波形畸变引起的噪声,以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波,因此在输出端也需要接入滤波器,用于抑制直流电产生的EMI。
2、输入端第一道EMI滤波电路
第一道EMI滤波电容是由X电容(白盒子)、线圈型电感和两个Y电容构成的,用来抑制输入端的高频干扰,以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。
3、第二道EMI滤波电路
为保证输入到整流电路中的电流的纯净,还需要进行第二道滤波。
此滤波电路是由X电容、Y电容和变压器型电感组成。
4、高压滤波电路
高压整流滤波电路把220V的交流市电转换为300V的高压直流电压,一路输到开关电路,一路输到辅助电源电路。
高压滤波电容的容量对输出端的稳定性有很大影响,纹波输出的控制也是基于滤波电容的容量。
纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量,一般为输出电压的0.5%以内。
5、低压滤波电路
当高频噪声泄漏到负载侧时,可能使电脑配件产生故障,同时,高频噪声也会向空间辐射。
低压端采用的直流线路EMI滤波器。
直流线路EMI滤波器比较复杂。
电源的直流有5V、12V和3.3V电压,对于每路电压,都需要进行滤波。
低压端通常有两个大的扼流线圈,其中稍大的对+ 5V和+12V进行滤波,稍小的对+3.3V进行滤波。
另外,磐石355的低压大容量滤波电容和线圈型电感数目也较多,共有6个,5V、12V和3.3V 各使用2个滤波电容和1个线圈电感。
这样设计可以取得非常好的滤波效果。
如下图所示。
二、保护电路
一些电源具有四重保护电路,即过流、过压、过载和短路保护。
1、输入端过压保护
电源的高压滤波电路边上,有两个蓝色的压敏电阻,其耐压值为270V,当市电电压超过270V时,压敏电阻就会被击穿,从而保护电源其它电路以及电脑配件的安全。
2、输入端过流保护
第二道EMI滤波电容旁边,会有一根保险丝,当瞬间电流非常大时,保险丝就会熔断,从而保护电源和电脑。
3、输出端过流保护
过电流会损伤电源和配件。
在下图中,有两根细导线连接了控制电路部分和驱动变压器,当控制电路监测到输出端有过大的电流时,通过导线反馈到驱动变压器,驱动变压器就会相应动作,关断电源的输出。
4、输出端过压保护
输出端输出过高的电压,会对电脑配件造成致命的损害,因此防止输出过压是非常重要的功能,在磐石355的输出端的控制电路中,分布着一些稳压管,当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大时,稳压管就会对电压进行调整。
5、输出端过载保护
电源是能量的转换设备,而不是像电池是存储能量的设备,因此其输出不受额定功率的限制,比如额定150W 的电源,可以提供200W甚至更高的功率,但此时输出电压将出现很大的波动,跌出正常的5%的范围,并且产生的热量甚至可以烧毁电源,因此不设过载保护的电源是危险的。
过载保护的机理与过流保护一样,也是由控制电路和驱动变压器进行的。
6、输出端短路保护
输出端短路时,LM339N的比较器会侦测到电流的变化,并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。
7、温度控制
电脑电源的转换效率通常在70~80%之间,这就意味着相当一部分能量将转化为热量,热量积聚在电源中不能及时散发,会使电源局部温度过高,从而对电源造成伤害。
一些电源设计了温控电路,散热片附近的温度探头会检测电源内部温度,并智能调整风扇转速,对电源内部温度进行控制。