開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)及基本原理課程課件

開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原理開(kāi)關(guān)電源工作原理通過(guò)高頻開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的中心思想：用提高工作頻率等手段來(lái)提高電源的功率密度，進(jìn)而達(dá)到減少變壓器的體積和重量的目的。采用開(kāi)關(guān)變換的顯著優(yōu)點(diǎn)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(duì)脈沖寬度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM。開(kāi)關(guān)電源工作流程當(dāng)市電進(jìn)入電源后，先經(jīng)過(guò)扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)整流和濾波得到高壓直流電。接著通過(guò)開(kāi)關(guān)電路把直流電轉(zhuǎn)為高頻脈動(dòng)直流電，再送高頻開(kāi)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(duì)純凈的低壓直流電。框圖一個(gè)典型的半橋式開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)流程圖EMI器件功率輸出PWM主變壓器整流濾波驅(qū)動(dòng)變壓器開(kāi)關(guān)管AC輸入SB器件輔助變壓器SB輸出取樣供電控制VCC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控制器電路圖一個(gè)典型的電路圖開(kāi)關(guān)電源原理示意圖1經(jīng)過(guò)了EMI濾波電路以及PFC電路的交流電波形2整流濾波電路后的波形輸出3從高壓濾波波電容出來(lái)來(lái)的電壓波波形4經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管管后的波形形5經(jīng)過(guò)變壓后后的波形6低壓整流后后的波形7終于得到了了最終需要要的電壓抗干擾電路路（EMI）由一個(gè)線圈圈和兩個(gè)電電容組成，，通常有兩兩級(jí)EMI。功能：濾除除由電網(wǎng)進(jìn)進(jìn)來(lái)的各種種干擾信號(hào)號(hào)，防止電電源開(kāi)關(guān)電電路形成的的高頻擾竄竄電網(wǎng)?？垢蓴_電路路（EMI）整流濾波電電路開(kāi)關(guān)電路PFC電路保護(hù)電路電路結(jié)構(gòu)PFC電路PFC（PowerFactorCorrection）即“功率因因數(shù)校正””，主要用用來(lái)表征電電子產(chǎn)品對(duì)對(duì)電能的利利用效率。。功率因數(shù)數(shù)越高，說(shuō)說(shuō)明電能的的利用效率率越高。通通過(guò)CCC認(rèn)證的電腦腦電源，都都必須增加加PFC電路。PC電源采用傳傳統(tǒng)的橋式式整流、電電容濾波電電路會(huì)使AC輸入電流產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的的波形畸變變，向電網(wǎng)網(wǎng)注入大量量的高次諧諧波，因此此網(wǎng)側(cè)的功功率因數(shù)不不高，僅有有0.6左右，并對(duì)對(duì)電網(wǎng)和其其它電氣設(shè)設(shè)備造成嚴(yán)嚴(yán)重諧波污污染與干擾擾。PFC有兩種，一一種是無(wú)源源PFC（也稱被動(dòng)式式PFC），一種是有源源PFC（也稱主動(dòng)式式PFC）。無(wú)源PFC無(wú)源PFC一般采用電電感補(bǔ)償方方法，通過(guò)過(guò)使交流輸輸入的基波波電流與電電壓之間相相位差減小小來(lái)提高功功率因數(shù)，，但無(wú)源PFC的功率因數(shù)數(shù)不是很高高，只能達(dá)達(dá)到0.7~0.8。位置在第二二層濾波之之后，全橋橋整流電路路之前。有源PFC輸入電壓可可以從90V到270V；高于0.99的線路功率率因數(shù)，并并具有低損損耗和高可可靠等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)；有源PFC電路可用作作輔助電源源，而不再再需要輔助助電源變壓壓器；輸出不隨輸輸入電壓波波動(dòng)變化，，因此可獲獲得高度穩(wěn)穩(wěn)定的輸出出電壓；有源PFC輸出DC電壓紋波很很小，且呈呈100Hz/120Hz（工頻2倍）的正弦弦波，因此此采用有源源PFC的電源不需需要采用很很大容量的的濾波電容容。EMI電路整流濾波電電路高壓整流濾濾波電路由由一個(gè)全橋橋（由四個(gè)個(gè)二極管組組成）和兩兩個(gè)高壓電電解電容組組成。把220V交流市電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成300V直流電。低壓整流濾濾波電路由由二極管和和電解電容容組成(12V使用快恢復(fù)復(fù)管，5V和3.3V使用肖特基基管)，如圖。關(guān)鍵元件：：輔助電源源開(kāi)關(guān)管、、輔助電源源變壓器、、三端穩(wěn)壓器器300V直流電通過(guò)過(guò)輔助電源源開(kāi)關(guān)管成成為脈沖電電流，通過(guò)過(guò)輔助電源源變壓器輸輸出二組交交流電壓，，一路經(jīng)整流流、三端穩(wěn)壓器器穩(wěn)壓，輸輸出+5VSB，加到主板上上作為待機(jī)機(jī)電壓；另一路經(jīng)經(jīng)整流濾波波，輸出輔輔助+12V電源，供給給PWM等芯片工作作。輔助電源電電路開(kāi)關(guān)電路——核心部分關(guān)鍵元件：：PS-ON、精密穩(wěn)壓電電路、PWM控制芯片、推動(dòng)管（由由兩個(gè)三極極管組成））、驅(qū)動(dòng)變變壓器、主主開(kāi)關(guān)變壓壓器原理：由推推動(dòng)管和PWM（PulseWidthModulation）控制芯片構(gòu)構(gòu)成振蕩電電路，產(chǎn)生生高頻脈沖沖待機(jī)時(shí)，主主板啟閉控控制電路的的電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷開(kāi)，PWM控制芯片封封鎖調(diào)制脈脈寬輸出，，使T2推動(dòng)變壓器器，T1主電源開(kāi)關(guān)關(guān)變壓器停停振，停止止提供輸出出電壓。受控啟動(dòng)后后，主板啟啟閉電子開(kāi)開(kāi)關(guān)接地。。PWM控制芯片輸輸出脈寬調(diào)調(diào)制信號(hào)并并控制Q3、Q4的c極所接T2推動(dòng)變壓器器初級(jí)繞組組的激勵(lì)振振蕩，T2次級(jí)它激振振蕩產(chǎn)生的的感應(yīng)電勢(shì)勢(shì)作用于T1主電源開(kāi)關(guān)關(guān)變壓器的的一次繞組組，二次繞繞組的感應(yīng)應(yīng)電勢(shì)經(jīng)整整流形成＋＋33V，±5V，±12V的輸出電壓壓。電壓比較器器PWM控制芯片PW-OK電路重要元件：：電壓比較較器。待機(jī)時(shí)PW-OK向主機(jī)輸出出零電平的的電源自檢檢信號(hào)，主主機(jī)停止工工作處于待待命狀態(tài)。。受控啟動(dòng)后后，PW-OK在開(kāi)關(guān)電源源輸出電壓壓穩(wěn)定后再再延遲幾百百毫秒由0電平起跳到到＋5V，向主機(jī)輸出出高電平的的信號(hào)。該該信號(hào)相當(dāng)當(dāng)于AT電源的PG信號(hào)。主機(jī)檢檢測(cè)到PW-OK電源完好的信信號(hào)后啟動(dòng)系系統(tǒng)。在主機(jī)運(yùn)行過(guò)過(guò)程中若遇市市電掉電或關(guān)關(guān)機(jī)時(shí)，PW-OK輸出信號(hào)比ATX開(kāi)關(guān)電源＋5V輸出電壓提前前幾百毫秒消消失，通知主主機(jī)觸發(fā)系統(tǒng)統(tǒng)在電源斷電電前自動(dòng)關(guān)閉閉，防止突然然掉電時(shí)硬盤(pán)盤(pán)磁頭來(lái)不及及移至著陸區(qū)區(qū)而劃傷硬盤(pán)盤(pán)。保護(hù)電路——七重保護(hù)1、輸入端過(guò)壓壓保護(hù)：耐壓壓值為270V的壓敏電阻2、輸入端過(guò)流流保護(hù)：保險(xiǎn)險(xiǎn)絲3、輸出端過(guò)流流保護(hù)：通過(guò)過(guò)導(dǎo)線反饋，，驅(qū)動(dòng)變壓器器就會(huì)相應(yīng)動(dòng)動(dòng)作，關(guān)斷電電源的輸出。。4、輸出端過(guò)壓壓保護(hù)：當(dāng)比比較器檢測(cè)到到的輸出電壓壓與基準(zhǔn)電壓壓偏差較大時(shí)時(shí)，穩(wěn)壓管就就會(huì)對(duì)電壓進(jìn)進(jìn)行調(diào)整。5、輸出端過(guò)載載保護(hù)：過(guò)載載保護(hù)的機(jī)理理與過(guò)流保護(hù)護(hù)一樣，也是是由控制電路路和驅(qū)動(dòng)變壓壓器進(jìn)行的。。6、輸出端短路路保護(hù)：輸出出端短路時(shí)，，比較器會(huì)偵偵測(cè)到電流的的變化，并通通過(guò)驅(qū)動(dòng)