電腦開關(guān)電源原理及電路圖

2 1 輸入整流濾波電路 只要有交流電 AC220V 輸入 ATX 開關(guān)電源 無論是否開啟 其輔助電源就一直在工 作 直接為開關(guān)電源控制電路提供工作電壓 圖 1 中 交流電 AC220V 經(jīng)過保險(xiǎn)管 FUSE 電源互感濾波器 L0 經(jīng) BD1 BD4 整流 C5 和 C6 濾波 輸出 300V 左右直流脈 動(dòng)電壓 C1 為尖峰吸收電容 防止交流電突變瞬間對電路造成不良影響 TH1 為負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻 起過流保護(hù)和防雷擊的作用 L0 R1 和 C2 組成 型濾波器 濾除市電電網(wǎng) 中的高頻干擾 C3 和 C4 為高頻輻射吸收電容 防止交流電竄入后級直流電路造成高頻輻 射干擾 2 2 高壓尖峰吸收電路 D18 R004 和 C01 組成高壓尖峰吸收電路 當(dāng)開關(guān)管 Q03 截止后 T3 將產(chǎn)生一個(gè)很 大的反極性尖峰電壓 其峰值幅度超過 Q03 的 C 極電壓很多倍 此尖峰電壓的功率經(jīng) D18 儲存于 C01 中 然后在電阻 R004 上消耗掉 從而降低了 Q03 的 C 極尖峰電壓 使 Q03 免 遭損壞 2 3 輔助電源電路 整流器輸出的 300V 左右直流脈動(dòng)電壓 一路經(jīng) T3 開關(guān)變壓器的初級 繞組送往 輔助電源開關(guān)管 Q03 的 c 極 另一路經(jīng)啟動(dòng)電阻 R002 給 Q03 的 b 極提供正向偏置電壓和 啟動(dòng)電流 使 Q03 開始導(dǎo)通 Ic 流經(jīng) T3 初級 繞組 使 T3 反饋繞組產(chǎn)生感應(yīng)電 動(dòng)勢 上正下負(fù) 通過正反饋支路 C02 D8 R06 送往 Q03 的 b 極 使 Q03 迅速飽和導(dǎo)通 Q03 上的 Ic 電流增至最大 即電流變化率為零 此時(shí) D7 導(dǎo)通 通過電阻 R05 送出一個(gè)比 較電壓至 IC3 光電耦合器 Q817 的 腳 同時(shí) T3 次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D50 整 流濾波后一路經(jīng) R01 限流后送至 IC3 的 腳 另一路經(jīng) R02 送至 IC4 精密穩(wěn)壓電路 TL431 由于 Q03 飽和導(dǎo)通時(shí)次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢比較平滑 穩(wěn)定 經(jīng) IC4 的 K 端輸出至 IC3 的 腳電壓變化率幾乎為零 使 IC3 內(nèi)發(fā)光二極管流過的電流幾乎為零 此 時(shí)光敏三極管截止 從而導(dǎo)致 Q1 截止 反饋電流通過 R06 R003 Q03 的 b e 極等效電 阻對電容 C02 充電 隨著 C02 充電電壓增加 流經(jīng) Q03 的 b 極電流逐漸減小 使 反 饋繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢開始下降 最終使 T3 反饋繞組感應(yīng)電動(dòng)勢反相 上負(fù)下正 并與 C02 電壓疊加后送往 Q03 的 b 極 使 b 極電位變負(fù) 使開關(guān)管 Q03 迅速截止 開關(guān)管 Q03 截止時(shí) T3 反饋繞組 D7 R01 R02 R03 R04 R05 C09 IC3 IC4 組成再起振支路 當(dāng) Q03 導(dǎo)通的過程 中 T3 初級繞組將磁能轉(zhuǎn)化為電能為電路中各元器件提供電壓 同時(shí) T3 反饋繞組的 端 感應(yīng)出負(fù)電壓 D7 導(dǎo)通 Q1 截止 當(dāng) Q03 截止后 T3 反饋繞組的 端感應(yīng)出正電壓 D7 截止 T3 次級繞組兩個(gè)輸出端的感應(yīng)電動(dòng)勢為正 T3 儲存的磁能轉(zhuǎn)化為電能經(jīng) D50 C04 整流濾波后為 IC4 提供一個(gè)變化的電壓 使 IC3 的 腳導(dǎo)通 IC3 內(nèi)發(fā)光二 極管流過的電流增大 使光敏三極管發(fā)光 從而使 Q1 導(dǎo)通 給開關(guān)管 Q03 的 b 極提供啟 動(dòng)電流 使開關(guān)管 Q03 由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通 同時(shí)正反饋支路 C02 的充電電壓經(jīng) T3 反饋繞組 R003 Q03 的 be 極等效電阻 R06 形成放電回路 隨著 C41 充電電流逐漸減小 開關(guān)管 Q03 的 Ub 電位上升 當(dāng) Ub 電位增加到 Q03 的 be 極的開啟電壓時(shí) Q03 再次導(dǎo)通 又進(jìn) 入下一個(gè)周期的振蕩 如此循環(huán)往復(fù) 構(gòu)成一個(gè)自激多諧振蕩器 Q03 飽和期間 T3 次級繞組輸出端的感應(yīng)電動(dòng)勢為負(fù) 整流二級管 D9 和 D50 截止 流經(jīng)初級繞組的導(dǎo)通電流以磁能的形式儲存在 T3 輔助電源變壓器中 當(dāng) Q03 由飽和轉(zhuǎn)向 截止時(shí) 次級繞組兩個(gè)輸出端的感應(yīng)電動(dòng)勢為正 T3 儲存的磁能轉(zhuǎn)化為電能經(jīng) D9 D50 整流輸出 其中 D50 整流輸出電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)壓 再經(jīng)電感 L7 濾波后輸出 5VSB 若該電壓丟失 主板就不會自動(dòng)喚醒 ATX 電源工作 D9 整流輸出電壓供給 IC2 脈寬調(diào)制集成電路 KA7500B 的 12 腳 電源輸入端 該芯片第 14 腳輸出穩(wěn)壓 5V 提供 ATX 開關(guān)電源控制電路中相關(guān)元器件的工作電壓 T2 為主電源激勵(lì)變壓器 當(dāng)副電源開關(guān)管 Q03 導(dǎo)通時(shí) Ic 流經(jīng) T3 初級 繞組 使 T3 反饋繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 上正下負(fù) 并作用于 T2 初級 繞組 產(chǎn)生感應(yīng) 電動(dòng)勢 上負(fù)下正 經(jīng) D5 D6 C8 R5 給 Q02 的 b 極提供啟動(dòng)電流 使主電源開關(guān)管 Q02 導(dǎo)通 在回路中產(chǎn)生電流 保證了整個(gè)電路的正常工作 同時(shí) 在 T2 初級 反饋 繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 上正下負(fù) D3 D4 截止 主電源開關(guān)管 Q01 處于截止?fàn)顟B(tài) 在電 源開關(guān)管 Q03 截止期間 工作原理與上述過程相反 即 Q02 截止 Q01 工作 其中 D1 D2 為續(xù)流二極管 在開關(guān)管 Q01 和 Q02 處于截止和導(dǎo)通期間能提供持續(xù)的電流 這 樣就形成了主開關(guān)電源它激式多諧振電路 保證了 T2 初級繞組電路部分得以正常工作 從而在 T2 次級繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢送至推動(dòng)三極管 Q3 Q4 的 c 極 保證整個(gè)激勵(lì)電路 能持續(xù)穩(wěn)定地工作 同時(shí) 又通過 T2 初級繞組反作用于 T1 主開關(guān)電源變壓器 使主電源 電路開始工作 為負(fù)載提供 3 3V 5V 12V 工作電壓 二 工作原理 2 4 PS 信號和 PG 信號產(chǎn)生電路以及脈寬調(diào)制控制電路 微機(jī)通電后 由主板送來的 PS 信號控制 IC2 的 腳 脈寬調(diào)制控制端 電壓 待機(jī)時(shí) 主板啟動(dòng)控制電路的電子開關(guān)斷開 PS 信號輸出高電平 3 6V 經(jīng) R37 到達(dá) IC1 電壓比較放大器 LM339N 的 腳 啟動(dòng)端 由內(nèi)部經(jīng) IC1 的 腳 對 C35 進(jìn)行充電 同時(shí) IC1 的 腳經(jīng) R41 送出一個(gè)比較電壓給 IC2 的 腳 IC2 的 腳電壓由零電位開始逐漸上升 當(dāng)上升的電壓超過 3V 時(shí) 封鎖 IC2 11 腳的調(diào)制脈寬電壓輸出 使 T2 推動(dòng)變壓器 T1 主電源開關(guān)變壓器停振 從 而停止提供 3 3V 5V 12V 等各路輸出電壓 電源處于待機(jī)狀態(tài) 受控啟 動(dòng)后 PS 信號由主板啟動(dòng)控制電路的電子開關(guān)接地 IC1 的 腳為低電平 0V IC2 的 腳變?yōu)榈碗娖?0V 此時(shí)允許 11 腳輸出脈寬調(diào)制信號 IC2 的 13 腳 輸出方式控制端 接穩(wěn)壓 5V 由 IC2 內(nèi)部穩(wěn)壓輸出 5V 電壓 脈寬調(diào)制器為并聯(lián)推挽式輸出 11 腳輸出相位差 180 度的脈寬調(diào)制信號 輸 出頻率為 IC2 的 腳外接定時(shí)阻容元件 R30 C30 的振蕩頻率的一半 控制 推動(dòng)三極管 Q3 Q4 的 c 極連接的 T2 次級繞組的激勵(lì)振蕩 T2 初級它激振蕩產(chǎn) 生的感應(yīng)電動(dòng)勢作用于 T1 主電源開關(guān)變壓器的初級繞組 從 T1 次級繞組的感 應(yīng)電動(dòng)勢整流輸出 3 3V 5V 12V 等各路輸出電壓 D12 D13 以及 C40 用于抬高推動(dòng)管 Q3 Q4 的 e 極電平 使 Q3 Q4 的 b 極 有低電平脈沖時(shí)能可靠截止 C35 用于通電瞬間封鎖 IC2 的 11 腳輸出脈 寬調(diào)制信號脈沖 ATX 電源通電瞬間 由于 C35 兩端電壓不能突變 IC2 的 腳 輸出高電平 11 腳無驅(qū)動(dòng)脈沖信號輸出 隨著 C35 的充電 IC2 的啟動(dòng) 由 PS 信號電平高低來加以控制 PS 信號電平為高電平時(shí) IC2 關(guān)閉 為低電平 時(shí) IC2 啟動(dòng)并開始工作 PG 產(chǎn)生電路由 IC1 電壓比較放大器 LM339N R48 C38 及其周圍元件構(gòu) 成 待機(jī)時(shí) IC2 的 腳 反饋控制端 為零電平 經(jīng) R48 使 IC1 的 腳正端輸 入低電位 小于 11 腳負(fù)端輸入的固定分壓比 13 腳 PG 信號輸出端 輸 出低電位 PG 向主機(jī)輸出零電平的電源自檢信號 主機(jī)停止工作處于待機(jī)狀態(tài) 受控啟動(dòng)后 IC2 的 腳電位上升 IC1 的 腳控制電平也逐漸上升 一旦 IC1 的 腳電位大于 11 腳的固定分壓比 經(jīng)正反饋的遲滯比較放大器 13 腳輸 出的 PG 信號在開關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定后再延遲幾百毫秒由零電平起跳到 5V 主機(jī)檢測到 PG 電源完好的信號后啟動(dòng)系統(tǒng) 在主機(jī)運(yùn)行過程中若遇市電停電或 用戶執(zhí)行關(guān)機(jī)操作時(shí) ATX 開關(guān)電源 5V 輸出電壓必然下跌 這種幅值變小的反 饋信號被送到 IC2 的 腳 電壓取樣放大器同相輸入端 使 IC2 的 腳電位 下降 經(jīng) R48 使 IC1 的 腳電位迅速下降 當(dāng) 腳電位小于 11 腳的固定分壓 電平時(shí) IC1 的 13 腳將立即從 5V 下跳到零電平 關(guān)機(jī)時(shí) PG 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(jī)觸發(fā)系統(tǒng)在電源斷電前自 動(dòng)關(guān)閉 防止突然掉電時(shí)硬盤的磁頭來不及歸位而劃傷硬盤 2 5 主電源電路及多路直流穩(wěn)壓輸出電路 插圖 75 微機(jī)受控啟動(dòng)后 PS 信號由主板啟動(dòng)控制電路的電子開關(guān)接地 允許 IC2 的 11 腳輸出脈寬調(diào)制信號 去控制與推動(dòng)三極管 Q3 Q4 的 c 極相連接 的 T2 推動(dòng)變壓器次級繞組產(chǎn)生的激勵(lì)振蕩脈沖 T2 的初級繞組由它激振蕩產(chǎn) 生的感應(yīng)電動(dòng)勢作用于 T1 主電源開關(guān)變壓器的初級繞組 從 T1 次級 繞組 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D20 D28 整流 L2 功率因素校正變壓器 以它為主來構(gòu) 成功率因素校正電路 簡稱 PFC 電路 起自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載功率大小的作用 當(dāng)負(fù) 載要求功率很大時(shí) 則 PFC 電路就經(jīng)過 L2 來校正功率大小 為負(fù)載輸送較大的 功率 當(dāng)負(fù)載處于節(jié)能狀態(tài)時(shí) 要求的功率很小 PFC 電路通過 L2 校正后為負(fù) 載送出較小的功率 從而達(dá)到節(jié)能的作用 第 繞組以及 C23 濾波后輸出 12V 電壓 從 T1 次級 繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D24 D27 整流 L2 第 繞組及 C24 濾波后輸出 5V 電壓 從 T1 次級 繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D21 場效應(yīng)管 L2 第 繞組以及 C25 C26 C27 濾波后輸出 5V 電壓 從 T1 次級 繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) L6 L7 D23 場效應(yīng)管 L1 以及 C28 濾波后輸出 3 3V 電壓 從 T1 次級 繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D22 場效應(yīng) 管 L2 第 繞組以及 C29 濾波后輸出 12V 電壓 其中 每兩個(gè)繞組之間的 R 5 1 2W C 103 組成尖峰消除網(wǎng)絡(luò) 以降低繞組之間的反峰電壓 保證 電路能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作 2 6 自動(dòng)穩(wěn)壓穩(wěn)流控制電路 1 3 3V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 IC5 精密穩(wěn)壓電路 TL431 Q2 R25 R26 R27 R28 R18 R19 R20 D30 D31 D23 場效應(yīng)管 R08 C28 C34 等組成 3 3V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 當(dāng)輸出電壓 3 3V 升高時(shí) 由 R25 R26 R27 取得升高的采樣電壓送到 IC5 的 G 端 使 UG 電位上升 UK 電位下降 從而使 Q2 導(dǎo)通 升高的 3 3V 電 壓通過 Q2 的 ec 極 R18 D30 D31 送至 D23 的 S 極和 G 極 使 D23 提前導(dǎo)通 控制 D23 的 D 極輸出電壓下降 經(jīng) L1 使輸出電壓穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)值 3 3V 左右 反之 穩(wěn)壓控制過程相反 2 5V 12V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 IC2 的 腳電壓取樣放大器正 負(fù)輸入端 取樣電阻 R15 R16 R33 R35 R69 R47 R32 構(gòu)成 5V 12V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 當(dāng)輸出電壓升高時(shí) 5V 或 12V 由 R33 R35 R69 并聯(lián)后的總電阻取得 采樣電壓送到 IC2 的 腳和 腳基準(zhǔn)電壓相比較 輸出誤差電壓與芯片內(nèi)鋸齒 波產(chǎn)生電路的振蕩脈沖在 PWM 比較放大器中進(jìn)行比較放大 使 11 腳輸出 脈沖寬度降低 輸出電壓回落至標(biāo)準(zhǔn)值的范圍內(nèi) 反之穩(wěn)壓控制過程相反 從 而使開關(guān)電源輸出電壓保持穩(wěn)定 3 3 3V 5V 12V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 IC4 精密穩(wěn)壓電路 TL431 Q1 R01 R02 R03 R04 R05 R005 D7 C09 C41 等組成 3 3V 5V 12V 自動(dòng)穩(wěn)壓電路 當(dāng)輸出電壓升高時(shí) T3 次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng) D50 C04 整流濾波 后一路經(jīng) R01 限流送至 IC3 的 腳 另一路經(jīng) R02 R03 獲得增大的取樣電壓送 至 IC4 的 G 端 使 UG 電位上升 UK 電位下降 從而使 IC4 內(nèi)發(fā)光二極管流過 的電流增加 使光敏三極管導(dǎo)通 從而使 Q1 導(dǎo)通 同時(shí)經(jīng)負(fù)反饋支路 R005 C41 使開關(guān)三極管 Q03 的 e 極電位上升 使得 Q03 的 b 極分流增加 導(dǎo) 致 Q03 的脈沖寬度變窄 導(dǎo)通時(shí)間縮短 最終使輸出電壓下降 穩(wěn)定在規(guī)定范 圍之內(nèi) 反之 當(dāng)輸出電壓下降時(shí) 則穩(wěn)壓控制過程相反 1VIC2 的 15 16 腳電流取樣放大器正 負(fù)輸入端 取樣電阻 R51 R56 R57 構(gòu)成負(fù)載自動(dòng)穩(wěn)流電路 負(fù)端輸入 15 腳接穩(wěn)壓 5V 正端輸入 16 腳 該腳外接的 R51 R56 R57 與地之間形成回路 當(dāng)負(fù)載電流偏高時(shí) 由 R51 R56 R57 支路取得采樣電流送到 IC2 的 15 腳和 16 腳基準(zhǔn)電流相比 較 輸出誤差電流與芯片內(nèi)鋸齒波產(chǎn)生電路的振蕩脈沖在 PWM 比較放大器中進(jìn) 行比較放大 使 11 腳輸出脈沖寬度降低 輸出電流回落至標(biāo)準(zhǔn)值的范圍 之內(nèi) 反之穩(wěn)流控制過程相反 從而使開關(guān)電源輸出電流保持穩(wěn)定 三 檢修的基本方法與技巧 計(jì)算機(jī) ATX 開關(guān)電源與日常生活中彩電的開關(guān)電源顯著的區(qū)別是 前者取 消了傳統(tǒng)的市電按鍵開關(guān) 采用新型的觸點(diǎn)開關(guān) 并且依靠 5VSB PS 控制信 號的組合來實(shí)現(xiàn)電源的自動(dòng)開啟和自動(dòng)關(guān)閉 主機(jī)在通電的瞬間 主機(jī)電源會 向主板發(fā)送一個(gè) Power Good 簡稱 PG 信號 如果主機(jī)電源的輸入電壓在額定范 圍之內(nèi) 輸出電壓也達(dá)到最低檢測電平 5V 輸出為 4 75V 以上 并且讓時(shí) 間延遲約 100ms 500ms 后 目的是讓電源電壓變得更加穩(wěn)定 PG 電路就會 發(fā)出 電源正常 的信號 接著 CPU 會產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號 執(zhí)行 BIOS 中的自檢 主機(jī)才能正常啟動(dòng) 5VSB 是供主機(jī)系統(tǒng)在 ATX 待機(jī)狀態(tài)時(shí)的電源 以及開啟 和關(guān)閉自動(dòng)管理模塊及其遠(yuǎn)程喚醒通訊聯(lián)絡(luò)相關(guān)電路的工作電源 在待機(jī)及受 控啟動(dòng)狀態(tài)下 其輸出電壓均為 5V 高電平 使用紫色線由 ATX 插頭 圖 2 腳 引出 PS 為主機(jī)開啟或關(guān)閉電源以及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程喚醒電源的控制信號 不 同型號的 ATX 開關(guān)電源 待機(jī)時(shí)的電壓值