台式机电源原理

方正科技集团股份有限公司
3.主变换电路 以半桥变换电路为例，主变换电路由开关三极管和开关变压器组成：开关电源顾 名思义其核心就是开关二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部 件，通过自激式或他激式使开关管工作在饱和、截止（即开、关）状态，从 而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压，再经过整流、滤波和稳压后输 出各种直流电压。开关三极管和开关变压器是ATX电源的核心部件，其质量直 接影响电源的好坏和使用寿命，尤其是开关三极管，工作在高反压状态下， 没有足够的保护电路，很容易击穿烧毁。开关管的品质直接决定了电源的稳 定性，它也是电源中主要的发热元件，拆开电源后看到的主散热片上的两个 晶体管就是开关管。 除主变压器外，一般电源内还应有两个小变压器，其中一个将开关电路控制信 号进行放大以驱动开关管进行工作，同时还可以将开关管工作的高压区和集 成电路工作的低压区进行物理隔离。另外一个完全是一套独立的小型开关电 源，这就是我们所说的待机电路，其输出的电压为电源的主电路供电，同时 通过+5V StandBy端输出到主板来实现唤醒功能。主变换电路是开关电源的主 要部分，它把高压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。
方正科技集团股份有限公司
1、ATX电源简介 :
我们现在使用的电源以ATX电源为主，早期的AT电源在286到早期的586期间应 用，现已退出市场；而Micro ATX是在ATX电源的基础上改进的标准电源，最显著 的变化就是体积减小、功率降低，该电源大都在一些品牌机和OEM产品中使用，零 售市场上很少看到。 Intel在1997年推出了流行的ATX2.01电源标准，ATX电源从推出到现在经历了 多个发展的版本，现在以ATX2.03和ATX12V这两个标准居多，ATX2.03版的ATX电源 输出电压有+3.3V、+5V、-5V、+12V、-12V、+5VSB和PS-ON、PG信号线（多数厂家 已将-5V去掉）。+5VSB辅助输出正电压，只要接通220V交流电就会有+5V电压输出 。而PS—ON信号是主板向电源提供的电平信号，低电平时电源启动，高电平时电 源关闭。利用+5VSB和PS—ON信号，就可能实现软件开关机、键盘开机、网络唤醒 等功能。换句话讲，使用ATX电源的主板只要向PS—ON发送一个低电平信号就可以 开机了，而主板向PS—ON发送一个高电平信号就又可以实现关机。输出接口如下 备注：ATX12V在ATX2.03版本的基础上加强了+12VDC端的电流输出能力，对 +12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定。加 强了+5VSB的电流输出能力，改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。采用新 增加的4芯电源连接器为P4处理器供电，供电电压为+12V，见下图。
方正科技集团股份有限公司
2.输入整流滤波电路 经过EMI滤波后的市电，再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将 输入端的交流电转变为脉冲直流电，目前全桥有两种形式，一种把四个二极管封 装在一起，一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路，作用相同，效果也一样 。 一般说来，在全桥附近应该有两个或更多的高大桶状元件，即高压电解电容，其 作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电。高压电解电容的 使用与开关电路的设计有密切关系，其容量往往是以往电源评测时的焦点，但实 际上它的容量和电源的功率毫无关系，不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰 ，提高电源的电流输出质量。 在整流桥到变压器间会有一PFC电路：PFC电路称为功率因素校正或补偿电路，功 率因素越高，电能利用率就越大。 目前PFC电路有两种方式，一种是无源式PFC，又称被动式PFC，一种是有源式PFC ，又称主动式PFC。无源式PFC是通过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与 电压的相位差，迫使电流与电压相位一致，无源PFC效率较低，一般只有65%-70% ，且所用的工频电感又大又笨重，但由于成本低，仍有许多 ATX电源采用这种方 式。有源PFC是由电子元器件组成的，体积小，重量轻，通过专用的IC去调整电流 波形的相位，效率大大提高，达95%以上，但由于成本较高，通常只能在高级应用 场合才能看到。
方正科技集团股份有限公司
各块所要实现的功能
1.输入电网滤波电路或称EMI电路，它是电源中的抗干扰电路，具有两层意思：一 是指微机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微机本身的干扰。通常要求微机 对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它微机等设备的干扰要 小，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立 的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低 通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源内部的干扰信 号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。 二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容 组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤 波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件 ，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件 的电流冲击。
ATX电源工作原理 ATX开关电源的工作类似如下的流程：市电经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约300V 的直流电压，该300V直流电压作为电压源供给由开关管和 高频变压器组成的开关功率变换电路，开关管由PWM（脉 冲宽度调制）控制电路发出的驱动脉冲信号触发，通过开 关管的导通与截止，将直流电压变换成较高频率的矩形波 电压，经高频变压器将此电压降低到各档需要的电压值， 然后经高频二极管整流以及 L 、 C 平滑滤波后送至负载 。
Hale Waihona Puke 方正科技集团股份有限公司1、ATX电源简介 :
方正科技集团股份有限公司
2、 ATX电源的组成:
ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路，桥式整流器和高压滤波，PFC电路，开 关管与开关变压器，低压整流滤波电路，稳压和保护电路，还有+5V SB输出， PS—ON信号，PG信号。
方正科技集团股份有限公司
方正科技集团股份有限公司
5.反馈和控制电路 通常是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较，比较出的差 值经过放大后去驱动开关三极管，调节开关管的占空比，从而达到电压的稳定。 保护电路的作用是通过检测各端输出电压或电流的变化，当输出端发生短路、过 压、过流、过载、欠压等到现象时，保护电路动作，切断开关管的激励信号，使 开关管停振，输出电压和电流为零，起到保护作用。 6.辅助电源 本身也是一个完整的开关电源，输出+5V SB电源，为主板待机电路供电。同时也 为保护电路、控制电路等电路供电。 7.PS-ON控制电路： ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是 采用“＋5VSB、PS－ON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PS－ON” 信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。当“PS－ON”小于1V伏时开启电 源，大于4.5伏时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关)控制主板的 “电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出， 如在平台下，发出关机指令，使“PS－ON”变为＋5V，ATX电源就自动关闭。
方正科技集团股份有限公司
4.二次整流、滤波、稳压、输出电路， 经过高频开头变压器降压后的脉动电压同样要使用二极管和电容进行整流和滤波 ，只是此时整流时的工作频率很高，必须使用具有快速恢复功能的肖特基整流二 极管，普通的整流二极管难当此任，而整流部分使用的电容也不能有太大的交流 阻抗，否则就无法滤除其中的高频交流成分，因此选择的电容不但容量要大，还 要有较低的交流电阻才行，此外还能见到1、2个体积硕大的带磁心的电感线圈， 与滤波电容一起滤除高频的交流成分，保证输出纯净的直流电。输出整流滤波电 路将变换器输出的高频交流电压进行整流滤波，得到需要的直流电压，同时防止 高频噪声对负载的干扰。 由于低压整流端需要输出很大的电流，所以整流二极管同样会产生大量的热量， 这些二极管与前面的开关管都需要单独的散热片进行散热，电源中另一个散热片 上所固定的就是这些元件。从这些元件输出的就是各种不同电压的输出电流了。