ATX电源基础知识

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PC电源基础培训
培训人:**** 培训时间:2H
PC电源原理
PC主机开关电源的基本作用就是将交流电网的电能转换为适合各个配件使用的低压直流电供给整 机使用。输入电压为AC220v,50Hz的交流电,经过EMI滤波,再由整流桥整流后变为300V左右的高压直 流电,然后通过功率开关管的导通与截止将直流电压变成连续的脉冲,再经变压器隔离降压及输出滤波 后变为+5V、-5V、+12V、-12V、3.3V、5VSB低压的直流电。开关管的导通与截止由PWM(脉冲宽度调 制)控制电路发出的驱动信号控制。
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整流滤波后300V电压接入功率管 波形:VCE=312V
主变压器12V输出波形:在两个开关 管轮流导通时,主变压器将大电容 300V电压转换成 12V电压输出
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4.ps-on和pw-ok、脉宽调制电路 ps-on信号控制IC2 AZ7500EP的4脚死区电压,待机时,主板启闭控制电路的电子 开关断开,ps-on信号高电平3.6v,通过R45\D18的ur电位上升,uk电位下降,Q7导通, 稳压5v通过Q7的e、c极,R80、d25和d40送入IC1的4脚,当4脚电压超过3v时,封锁 8、11脚的调制脉宽输出,使T2推动变压器、T1主电源开关变压器停振,停止提供 +3.3v、±5v、±12v的输出电压。受控启动后,ps-on信号由主板启闭控制电路的电子 开关接地,IC10的ur为零电位,uk电位升至+5v,Q7截止,c极为零电位,IC1的4脚低 电平,允许8、11脚输出脉宽调制信号。IC1的输出方式控制端13脚接稳压5v,脉宽调 制器为并联推挽式输出,8、11脚输出相位差180度的脉宽调制控制信号,输出频率为 IC1的5、6脚外接定时阻容元件的振荡频率的一半,控制Q3、Q4的c极所接T2推动变 压器初级绕组的激励振荡,T2次级它激振荡产生的感应电势作用于T1主电源开关变压 器的一次绕组,二次绕组的感应电势经整流形成+3.3v、±5v、±12v的输出电压。 推动管Q3、Q4发射极所接的d17、d18以及c17用于抬高Q3、Q4发射极电平,使Q3、 Q4基极Q有低电平脉冲时能可靠截止。c31用于通电瞬间封锁IC1的8、11脚输出脉冲, ATX电源带电瞬间,由于c31两端电压不能突变,IC1的4脚出现高电平,8、11脚无驱 动脉冲输出。随着c31的充电,IC1的启动由ps-on信号控制。 pw-ok产生电路由IC5电压比较器LM393、Q21、c60及其周边元件构成。 待机时 IC1的反馈控制端3脚为低电平,Q21饱和导通,IC5的3脚正端输入低电位,小于2脚负 端输入的固定分压比,1脚低电位,pw-ok向主机输出零电平的电源自检信号,主机停 止工作处于待命休闲状态。
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受控启动后IC1的3脚电位上升,Q21由饱和导通进入放大状态,e极电位由稳压5v经 R104对c60充电来建立,随着c60充电的逐渐进行,IC5的3脚控制电平逐渐上升,一旦 IC5的3脚电位大于2脚的固定分压比,经正反馈的迟滞比较器,1脚输出高电平的pwok信号。该信号相当于AT电源的pg信号,在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒 由零电平起跳到+5v,主机检测到pw-ok电源完好的信号后启动系统。在主机运行过程 中若遇市电掉电或用户关机时,ATX开关电源+5v输出端电压必下跌,这种幅值变小的 反馈信号被送到IC1组件的电压取样放大器同相端1脚后,将引起如下的连锁反应:使 ic1的反馈控制端3脚电位下降,经R63耦合到Q21的基极,随着Q21基极电位下降,一 旦Q21的e、b极电位达到0.7v,Q21饱和导通,IC5的3脚电位迅速下降,当3脚电位小 于2脚的固定分压电平时,IC5的输出端1脚将立即从5v下跳到零电平,关机时pw-ok输 出信号比ATX开关电源+5v输出电压提前几百毫秒消失,通知主机触发系统在电源断电 前自动关闭,防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。
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1. PWR_OK(PG)信号是一个5V的TTL信号。开机后在各路直流输出电压达到最低检测电平 时,经过100-500mS的延时, PWR_OK信号为高电平;当有直流输出低于最低检测电平时, PWR_OK信号为低电平。 PS_ON# 信号是TTL兼容信号, 主板通过PS_ON#信号来控制电源的开关。当PS_ON#信号 是低电平时,电源开机,当PS_ON#信号是高电平时,电源关机。
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AC交流输入
整流滤波后变成300V左右的直流电压
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2、高压尖峰吸收电路 如图所示,D6、R12和C8组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q1截止后,T3将产生一 个很大的反极性尖峰电压,其峰值幅度超过Q1的C极电压很多倍,此尖峰电压的功率 经D6储存于C8中,然后在电阻R12上消耗掉,从而降低了Q1的C极尖峰电压,使Q1免 遭损坏。
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ATX开关电源,电路按其组成功能分为: 输入整流滤波电路、 高压反峰吸收电路、 辅助电源电路、 脉宽调制控制电路、 PS信号和PG信号产生电路、 主电源电路及多路直流稳压输出电路、 自动稳压稳流 保护控制电路
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1、输入EMI整流滤波电路 交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器NF1,PFC电感CON2、经BD1— BD4整流、C1和C2滤波,输出300V左右直流脉动电压。CX1为尖峰吸收电பைடு நூலகம்,防止交 流电突变瞬间对电路造成影响。TH1为负温度系数热敏电阻,起防雷击和防止浪涌电 流冲击的作用。NF1、R0和CX2组成Π型滤波器,滤除市电电网中的高频干扰(传 导)。CY1和CY2为高频辐射吸收电容,防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射 干扰。R1和R2为隔离平衡电阻,在电路中对C5和C6起平均分配电压作用,且在关机 后,与地形成回路,快速泄放C5、C6上储存的电荷,从而避免电击。
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4.PS信号和PG信号产生电路以及脉宽调制控制电路 PC电源不仅输出电压,还要与主板有信号联系,两者在时间次序上有一定的关系, 这就叫做时序。时序是电源与主板良好配合的重要条件,也是导致电脑无法正常开关 机以及电源与主板不兼容问题的最常见的原因。时序中最重要的是电源输出电压(通 常以+5V为代表)与P.G信号和PS_ON#信号之间的关系。P.G信号由电源控制,代表电 源是否已经准备好,PS_ON#信号则由主板控制,表示是否要开机。 主机在通电的瞬间,主机电源会向主板发送一个Power Good(简称PG)信号,如果 主机电源的输入电压在额定范围之内,输出电压也达到最低检测电平(+5V输出为 4.75V以上),并且让时间延迟约100ms~500ms后(目的是让电源电压变得更加稳 定),PG电路就会发出“电源正常”的信号,接着CPU会产生一个复位信号,执行 BIOS中的自检,主机才能正常启动。
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D12、D13以及C40用于抬高推动管Q3、Q4的e极电平,使Q3、Q4的b极有低电平脉 冲时能可靠截止。C35用于通电瞬间关闭IC2的⑧、11脚输出脉宽调制信号脉冲。ATX 电源通电瞬间,由于C35两端电压不能突变,IC2的④脚输出高电平,⑧、11脚无驱动 脉冲信号输出。随着C35的充电,IC2的启动由PS信号电平高低来加以控制,PS信号 电平为高电平时IC2关闭,为低电平时IC2启动并开始工作。 PG产生电路由IC1(电压比较器LM339N)、R48、C38及其周围元件构成。待机时 IC2的③脚(反馈控制端)为零电平,经R48使 IC1的⑨脚正端输入低电位,小于11脚 负端输入的固定分压比,IC113脚(PG信号输出端)输出低电位,PG向主机输出零电 平的电源自检信号,主机停止工作处于待机状态。受控启动后IC2的③脚电位上升, IC1的⑨脚控制电平也逐渐上升,一旦IC1的⑨脚电位大于11脚的固定分压比,经正反 馈的迟滞比较器,13脚输出的PG信号在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由零 电平起跳到+5V,主机检测到PG电源完好的信号后启动系统,在主机运行过程中若遇 市电停电或用户执行关机操作时,ATX开关电源+5V输出电压必然下跌,这种幅值变小 的反馈信号被送到IC2的①脚(电压取样比较器同相输入端),使IC2的③脚电位下降, 经R48使IC1的⑨脚电位迅速下降,当⑨脚电位小于11脚的固定分压电平时,IC1的13 脚将立即从+5V下跳到零电平,关机时PG输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提前 几百毫秒消失,通知主机触发系统在电源断电前自动关闭,防止突然掉电时硬盘的磁 头来不及归位而划伤硬盘。
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5、主电源电路及多路直流稳压输出电路 如图8所示,微机受控启动后,PS信号由主板启动控制电路的电子开关接地,允许IC2 的⑧、11脚输出脉宽调制信号,去控制与推动三极管Q3、Q4的c极相连接的T2推动变 压器次级绕组产生的激励振荡脉冲。T2的初级绕组由它激振荡产生的感应电动势作用 于T1主电源开关变压器的初级绕组,从T1次级①②绕组产生的感应电动势经D20、 D28整流、L2(功率因素校正变压器,也称低电压扼流线圈。以它为主来构成功率因 素校正电路,简称PFC电路,起自动调节负载功率大小的作用。当负载要求功率很大 时,则PFC电路就经过L2来校正功率大小,为负载输送较大的功率;当负载处于节能 状态时,要求的功率很小,PFC电路通过L2校正后为负载送出较小的功率,从而达到 节能的作用。)第④绕组以及C23滤波后输出—12V电压;从T1次级③④⑤绕组产生的 感应电动势经D24、D27整流、L2第①绕组及C24滤波后输出—5V电压;从T1次级③ ④⑤绕组产生的感应电动势经D21、L2第②③绕组以及C25、C26、C27滤波后输出 +5V电压;从T1次级③⑤绕组产生的感应电动势经L6、L7、D23、L1以及C28滤波后 输出+3.3V电压;从T1次级⑥⑦绕组产生的感应电动势经D22、L2第⑤绕组以及C29滤 波后输出+12V电压。其中,每两个绕组之间的R(5Ω/1/2W )、C(103)组成尖峰消除网 络,以降低绕组之间的反峰电压,保证电路能够持续稳定地工作。 看文章
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3、辅助电源电路 NCP1014 是待机供电的震荡集成IC,1脚是电源Vcc,2脚空,378脚地线,4脚反馈, 5脚输出脚,5脚输出电压到辅助变压器变压后,有两路输出,一路经过D10\L1、 C11\C12整流滤波后输出待机5V电压,一路通过D9给IC AZ7500EP供电。 其中R17\R18\IC1 TL431\ U1光耦构成反馈回路,将R17\R18采样的5VSB电压通过与 IC TL431基准电压对比,通过U1光耦反馈到NCP1014 的反馈4脚进行调整而输出稳 定的电压
2.
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微机通电后,由主板送来的PS信号控制IC2的④脚(脉宽调制控制端)电压。 待机时,主板启动控制电路的电子开关断开,PS信号输出高电平3.6V,经R49到达IC3(电压 比较器LM339N)的⑥脚(启动端),由内部经IC3的①脚输出低电平,使D25截止;同时,IC3的 ②脚一路经R60送出一个比较电压对C22进行充电,另一路经D26送出一个比较电压给IC2的④脚, IC2的④脚电压由零电位开始逐渐上升,当上升的电压超过3V时,关闭IC2⑧、11脚的调制脉宽电 压输出,使T2驱动变压器、T1主电源开关变压器停振,从而停止提供+3.3V、±5V、±12V等各路 输出电压,电源处于待机状态。 受控启动后,PS信号由主板启动控制电路的电子开关接地,IC3的⑥脚为低电平(0V),IC2的 ④脚变为低电平(0V),此时允许⑧、11脚输出脉宽调制信号。IC2的13脚(输出方式控制端)接 稳压+5V (由IC2内部14脚稳压输出+5V电压),脉宽调制器为并联推挽式输出,⑧、11脚输出相位 差180度的脉宽调制信号,输出频率为IC2的⑤、⑥脚外接定时阻容元件R33、C18的振荡频率的一半, 控制推动三极管Q5、Q6的c极相连接的T2次级绕组的激励振荡。T2初级它激振荡产生的感应电动 势作用于T1主电源开关变压器的初级绕组,从T1次级绕组的感应电动势整流输出+3.3V、±5V、 ±12V等各路输出电压。
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