開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原.ppt

1、a,1,開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原理,a,2,開關(guān)電源工作原理,通過高頻開關(guān)技術(shù)將輸入的較高的交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為PC電腦工作所需要的較低的直流電壓(DC,開關(guān)電源的中心思想：用提高工作頻率等手段來提高電源的功率密度，進而達到減少變壓器的體積和重量的目的。采用開關(guān)變換的顯著優(yōu)點是大大提高了電能的轉(zhuǎn)換效率，典型的PC電源效率為70%-75%，而相應(yīng)的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有50%左右,輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM,a,3,開關(guān)電源工作流程,當市電進入電源后，先經(jīng)過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號，然后經(jīng)過整流和濾波得到高壓直流電,接著通過開關(guān)電路把直流

2、電轉(zhuǎn)為高頻脈動直流電，再送高頻開關(guān)變壓器降壓,然后濾除高頻交流部分，這樣最后輸出供電腦使用相對純凈的低壓直流電,a,4,框圖,一個典型的半橋式開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)流程圖,a,5,EMI器件,功率輸出,PWM,主變壓器,整流濾波,驅(qū)動變壓器,開關(guān)管,AC輸入,SB器件,輔助變壓器,SB輸出,取樣,供電,控制,VCC,a,6,常用元器件性能及主要參數(shù)介紹,電阻 電容 電感 二極管 三極管 變壓器 比較器 PWM控制器,a,7,電路圖,一個典型的電路圖,a,8,開關(guān)電源原理示意圖,a,9,1經(jīng)過了EMI濾波電路以及PFC電路的交流電波形,a,10,2整流濾波電路后的波形輸出,a,11,3從高壓濾波電容出來

3、的電壓波形,a,12,4經(jīng)過開關(guān)管后的波形,a,13,5經(jīng)過變壓后的波形,a,14,6低壓整流后的波形,a,15,7終于得到了最終需要的電壓,a,16,a,17,抗干擾電路（EMI） 由一個線圈和兩個電容組成，通常有兩級EMI。 功能：濾除由電網(wǎng)進來的各種干擾信號，防止電源開關(guān)電路形成的高頻擾竄電網(wǎng),a,18,抗干擾電路（EMI） 整流濾波電路 開關(guān)電路 PFC電路 保護電路,電路結(jié)構(gòu),a,19,PFC電路 PFC（Power Factor Correction）即“功率因數(shù)校正”，主要用來表征電子產(chǎn)品對電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。通過CCC認證的電腦電源，都必須增加

4、PFC電路。 PC電源采用傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路會使AC輸入電流產(chǎn)生嚴重的波形畸變，向電網(wǎng)注入大量的高次諧波，因此網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)不高，僅有0.6左右，并對電網(wǎng)和其它電氣設(shè)備造成嚴重諧波污染與干擾。PFC有兩種，一種是無源PFC（也稱被動式PFC），一種是有源PFC（也稱主動式PFC,a,20,無源PFC 無源PFC一般采用電感補償方法，通過使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)，但無源PFC的功率因數(shù)不是很高，只能達到0.70.8。 位置在第二層濾波之后，全橋整流電路之前,a,21,有源PFC 輸入電壓可以從90V到270V； 高于0.99的線路功率因數(shù)，并具有低損耗和高

5、可靠等優(yōu)點； 有源PFC電路可用作輔助電源，而不再需要輔助電源變壓器； 輸出不隨輸入電壓波動變化，因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓； 有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz（工頻2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容,a,22,EMI電路,a,23,整流濾波電路 高壓整流濾波電路由一個全橋（由四個二極管組成）和兩個高壓電解電容組成。把220V交流市電轉(zhuǎn)換成300V直流電。 低壓整流濾波電路由二極管和電解電容組成(12V使用快恢復(fù)管，5V和3.3V使用肖特基管 )，如圖,a,24,關(guān)鍵元件：輔助電源開關(guān)管、輔助電源變壓器、三端穩(wěn)壓器 300V直流電通

6、過輔助電源開關(guān)管成為脈沖電流，通過輔助電源變壓器輸出二組交流電壓，一路經(jīng)整流 、三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，輸出+5VSB，加到主板上作為待機電壓；另一路經(jīng)整流濾波，輸出輔助+12V電源，供給PWM等芯片工作,輔助電源電路,a,25,開關(guān)電路核心部分 關(guān)鍵元件：PS-ON、精密穩(wěn)壓電路 、 PWM 控制芯片、推動管（由兩個三極管組成）、驅(qū)動變壓器、主開關(guān)變壓器 原理：由推動管和PWM （Pulse Width Modulation）控制芯片構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生高頻脈沖 待機時，主板啟閉控制電路的電子開關(guān)斷開， PWM 控制芯片封鎖調(diào)制脈寬輸出，使T2推動變壓器，T1主電源開關(guān)變壓器停振，停止提供輸出電壓。

7、受控啟動后，主板啟閉電子開關(guān)接地。 PWM 控制芯片輸出脈寬調(diào)制信號并控制Q3、Q4的c極所接T2推動變壓器初級繞組的激勵振蕩，T2次級它激振蕩產(chǎn)生的感應(yīng)電勢作用于T1主電源開關(guān)變壓器的一次繞組，二次繞組的感應(yīng)電勢經(jīng)整流形成33V，5V，12V的輸出電壓,a,26,電壓比較器,PWM 控制芯片,a,27,PW-OK電路 重要元件：電壓比較器。 待機時PW-OK向主機輸出零電平的電源自檢信號，主機停止工作處于待命狀態(tài)。 受控啟動后，PW-OK在開關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定后再延遲幾百毫秒由0電平起跳到5V，向主機輸出高電平的信號。該信號相當于AT電源的PG信號。主機檢測到PW-OK電源完好的信號后啟動系

8、統(tǒng)。 在主機運行過程中若遇市電掉電或關(guān)機時，PW-OK輸出信號比ATX開 關(guān)電源5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機觸發(fā)系統(tǒng)在電源斷電前自動關(guān)閉，防止突然掉電時硬盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷硬盤。,a,28,保護電路七重保護 1、輸入端過壓保護：耐壓值為270V的壓敏電阻 2、輸入端過流保護：保險絲 3、輸出端過流保護：通過導(dǎo)線反饋，驅(qū)動變壓器就會相應(yīng)動作，關(guān)斷電源的輸出。 4、輸出端過壓保護：當比較器檢測到的輸出電壓與基準電壓偏差較大時，穩(wěn)壓管就會對電壓進行調(diào)整。 5、輸出端過載保護：過載保護的機理與過流保護一樣，也是由控制電路和驅(qū)動變壓器進行的。 6、輸出端短路保護：輸出端短路時，比較器會偵測到電流的變化，并通過驅(qū)動變壓器、PWM關(guān)斷開關(guān)管的輸出。 7、溫度控