ATX電源的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)( (論文論文) )題 目atx 電源的設(shè)計(jì)電源的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所在系（院）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)名稱計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年 級(jí) 指導(dǎo)教師 職 稱 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）i題目題目atx 電源的設(shè)計(jì)摘摘要要atx 電源 為 at external 的縮寫(xiě)。本文通過(guò)描敘 atx 電源的設(shè)計(jì)和實(shí)際操作的過(guò)程，分析了 atx 電源的工作原理和介紹其設(shè)計(jì)方法。文中主要介紹了 atx 電源的是如何工作，并且如何成功的設(shè)計(jì)一個(gè)atx 電源。首先，文章介紹了一個(gè)在普通環(huán)境下只具備簡(jiǎn)單功能的atx 電源，并列舉了它的組成原件和構(gòu)造方法。值得注意的是，通過(guò)介紹輸出整流濾波電路和各

2、種電源元件，文中列舉了多種不同的設(shè)計(jì)方法，他們的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作并將他們進(jìn)行對(duì)比。多種開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法在此有著簡(jiǎn)單的介紹，例如反激式開(kāi)關(guān)電源單和推拉式開(kāi)關(guān)電源。最后，在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和效率的基礎(chǔ)上，分析評(píng)價(jià)各方案的實(shí)用性和可靠性。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)在人們的生活中的角色變得越來(lái)越重要。人們對(duì)于計(jì)算機(jī)能力的要求不斷提高，而一臺(tái)能力強(qiáng)大并且工作穩(wěn)定的電源，是必不可少的。 由于大多數(shù)電子設(shè)備需要穩(wěn)定的低壓直流電，全球交流電范圍按需求從90 伏特到 240 伏特不等，這就是為什么所有的電子設(shè)備需要某種形式的電壓轉(zhuǎn)換。目前市場(chǎng)上的電源種類很多： at, baby a

3、t, lpx, atx, btx, sfx, ps3, wtx, tfx, lfx, cfx, eps。這些類型有著不同的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成因素、連接器和放大器。在輸出范圍內(nèi)可以在任何地方調(diào)節(jié) ,從現(xiàn)代計(jì)算機(jī) psu 185 w 到幾千瓦。在 1995 年， intel 公司為了強(qiáng)化其主板和建立電源結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)出atx 電源標(biāo)準(zhǔn)。atx 電源最大的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以為計(jì)算機(jī)和主板提供一個(gè)安全的工作環(huán)境，目前主流 pc 機(jī)一般都采用 atx 型電源。關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞： at atx 穩(wěn)壓電源 主流 可靠性北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iititletitledesigns of atx compute

4、r power supplya ab bs st tr ra ac ct tthe principles of atx computer power supply are analyzed during the practice. the objective is to study how atx computer power supply works and how to design it. a atx computer power supply with a single junction which designed for an ordinary situation. two dif

5、ferent approaches are taken for designing atx computer power supply in laboratory, with comparison between them. in addition, various methods are included with simple instructions, by introduce various circuit component and rectification filter circuit .plenty of switching power supply design is rec

6、ommended simply, such as the single flyback type switch power supply and the pushpull type switch power supply . results are presented with a discussion on the suitability of the various power supply approaches, based on the measures of effectiveness calculated from the simulations.since the introdu

7、ction of ibm pc/xt, there have been about a dozen different pc types (such as at, baby at, lpx, atx, btx, sfx, ps3, wtx, tfx, lfx, cfx, eps). these types differ by their structure, form factors, connectors and volt/amp ratings.as we know,atx standard was published by intel company for the main board

8、 and power structure standard in 1995. the most important benefit of atx computer power supply is that they provide a more safety circumstance for computer and motherboard ，and now atx computer power supply is the most popular one among normal computer.k ke ey yw wo or rd ds s：at atx power supply mo

9、st popular security北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iii目目 錄錄引引 言言.11 前言前言.21.1 課題研究背景21.2 課題研究的意義和目的31.3 可行性研究51.3.1 操作可行性.51.3.2 經(jīng)濟(jì)可行性.51.3.3 技術(shù)可行性.51.4 本章小結(jié)62 atx 電源的概述電源的概述 .72.1 axt 電源的歷史與發(fā)展72.1.1 atx 電源的歷史.72.1.2 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與分類.72.1.3 atx 電源的工作原理.82.2 開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)92.3 本章小結(jié)113 常見(jiàn)開(kāi)關(guān)電源的介紹常見(jiàn)開(kāi)關(guān)電源的介紹.123.1 單端正激式開(kāi)關(guān)電源123.

10、2 單端反擊式開(kāi)關(guān)電源143.3 推挽式開(kāi)關(guān)電源173.4 升壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源193.5 降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源工作原理圖203.6 自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源204 采用半橋電路的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)采用半橋電路的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì).224.1 主要技術(shù)指標(biāo)22北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iv4.2 整流濾波電路與 emi 濾波電路的設(shè)計(jì)234.3 半橋式功率變換器244.4 功率變壓器的設(shè)計(jì)244.4.1 工作頻率的設(shè)定.244.4.2 選購(gòu)磁芯.244.4.3 原副邊繞組的匝數(shù).254.4.4 輔助電源的設(shè)計(jì).254.4.5 選定導(dǎo)線線徑.254.5 輔助電源的設(shè)計(jì)264.6 過(guò)流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)274

11、.7 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)274.8 風(fēng)扇控制電路的設(shè)計(jì)284.9 pwm 控制電路285 線性穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì).315.1 主要技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)思路：315.2 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測(cè)試方法315.3 變壓部分設(shè)計(jì)325.4 整流、濾波電路的設(shè)計(jì)335.5 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)335.6 限流電路以及整體原理圖的設(shè)計(jì)34結(jié)結(jié) 論論.37致致 謝謝.38參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).39北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1引引 言言北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21 前前言言1.1 課課題題研研究究背背景景早期 pc 中的開(kāi)關(guān)電源是 at 電源的一統(tǒng)天下。 at 電源的輸出功率一般為150250

12、w，共有四路輸出 (+5v、-5v、+12v、-12v)，另外還向主板提供一個(gè)電源正常 (pg，power good)信號(hào)。at 電源的缺點(diǎn)是采用切斷交流電源的方式關(guān)機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)軟件關(guān)機(jī)。目前隨著atx 電源的普及， at 電源已淡出市場(chǎng)。intel 公司在 1997 年推出了流行的 atx201 電源標(biāo)準(zhǔn)。與 at 電源相比 ,atx 電源增加了 “+3.3v、+5vsb、ps-on”三個(gè)輸出 .其中“+3.3v”輸出主要是供 cpu 用,而“+5vsb”、“ps-on”輸出則體現(xiàn)了 atx 電源的特點(diǎn) .其中，33v 電源給使用低電壓的 cpu 供電，大大降低了主板電路的功耗。只要插上 2

13、20v 交流電就有 5v 電壓輸出。 ps-on 信號(hào)是主板向電源提供的電平信號(hào)，用來(lái)控制電源其他各路電壓的輸出。利用5v 電源和 ps-on 信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒等功能。atx 電源最主要的特點(diǎn)就是 ,它不采用傳統(tǒng)的市電開(kāi)關(guān)來(lái)控制電源是否工作,而是采用 “+5vsb、ps-on”（即 5v 電源也稱輔助電源）的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的開(kāi)啟和關(guān)閉,只要控制 “ps-on”信號(hào)電平的變化 ,就能控制電源的開(kāi)啟和關(guān)閉 .“ps-on”小于 1v 伏時(shí)開(kāi)啟電源,大于 4.5 伏時(shí)關(guān)閉電源 .atx 電源的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率、安全標(biāo)準(zhǔn)(例如我國(guó)的 c cee 認(rèn)證)、電磁干擾 (emi

14、)特性、 “電源發(fā)生故障 ”(pf，即 power fail)及“電源正常 ”信號(hào)的延遲時(shí)間等。由于取消了市電開(kāi)關(guān)，所以只要接上電源線，在變換電路上就會(huì)有+300v 直流電壓，同時(shí)輔助電源也向tl494 提供電壓，為啟動(dòng)電源作好準(zhǔn)備。atx 電源的特點(diǎn)就是利用 tl494 芯片 4 腳的死驅(qū)控制功能，當(dāng)該腳電壓為+5v 時(shí)，tl494 的 9、11 腳無(wú)輸出脈沖，使兩個(gè)開(kāi)關(guān)管都截止，電源就處于待機(jī)狀態(tài)，無(wú)電壓輸出；而當(dāng)4 腳為 0v 時(shí)，tl494 就有觸發(fā)脈沖提供給開(kāi)關(guān)管，電源進(jìn)入正常工作狀態(tài) .市場(chǎng)主流 atx 電源的特點(diǎn) :軟電源控制 stand by，可通過(guò)軟件開(kāi)、關(guān)機(jī)，也可直接通過(guò)w

15、indows操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的電源管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程喚醒操作。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3傳統(tǒng)電源只提供 5v、12v 的電壓，但 atx 電源為了適應(yīng)更多、更新的 cpu 及 pci 總線技術(shù)，提供了 3.3v 直流穩(wěn)壓輸出 , 減少了電源能量消耗。atx 電源風(fēng)扇在風(fēng)冷自身的同時(shí)，也幫助cpu 吹風(fēng)。atx 電源接口采用 20 腳的雙排長(zhǎng)方形插座，使拔插操作不易出錯(cuò)。具有+5vsb 腳，只要 atx 電源一上電 +5vsb 腳便可輸出高質(zhì)量的 +5v電壓，最大約 100ma 的電流。它主要供電腦內(nèi)部一部分電路在關(guān)機(jī)狀態(tài)下所保持工作芯片使用，完成電腦喚醒功能。增加 ps-o

16、n 電腦主板控制 atx 電源開(kāi)關(guān)的控制端，當(dāng) ps-on 為低電壓，小于 1v 時(shí)，atx 電源被激活。輸出 +5v、+12v、-12v、-5v 等，大于 4.5v時(shí)，停止對(duì)電源供電（除 +5vsb 外）。1.2 課課題題研研究究的的意意義義和和目目的的隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)電子設(shè)備的需求與日俱增，在各方面又對(duì)電子設(shè)備不斷提出新的要求。在性能上，需要更加安全可靠；在功能上，需要更加方便實(shí)用；在體積上，需要更加便攜。而作為電子設(shè)備的心臟電源，其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性。于是具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等眾多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電源，在當(dāng)今和未來(lái)電子設(shè)備中的地位就顯得

17、越來(lái)越重要。自主設(shè)計(jì)一款atx 電源既可以在研究過(guò)程中學(xué)習(xí)知識(shí)，也可以為 atx 電源的發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)，因此，此課題的意義深遠(yuǎn)。設(shè)計(jì) atx 電源的主要指標(biāo)為以下 3 點(diǎn):安全系數(shù)高：通過(guò)針對(duì)電源的元件、材料的絕緣性而作出的改善，使得計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)更加安全。輸出電壓穩(wěn)定性好：對(duì) +5v、+3.3v 和+12v 電壓的誤差率低于 5%，對(duì)-5v 和-12v 電壓的誤差率在 10%以下。輸出電壓穩(wěn)定，紋波系數(shù)小，降低導(dǎo)致系統(tǒng)故障和硬件損壞的幾率?？煽啃裕汉饬恳慌_(tái)設(shè)備可靠性的指標(biāo)，一般考慮誤差率，和輸出穩(wěn)定性，atx 電源的特點(diǎn)為特點(diǎn)：穩(wěn)定性強(qiáng)，誤差小。而在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要需要客服以下4 個(gè)難點(diǎn)：北京

18、郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4爬電距離爬電距離指沿絕緣表面測(cè)得的兩個(gè)導(dǎo)電器件之間或?qū)щ娖骷c設(shè)備界面之間的最短距離。 ul、csa 和 vde 安全標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了爬電距離的安全要求，這是為了防止器件間或器件和地之間打火從而威脅到人身安全。抗電強(qiáng)度在交流輸入線之間或交流輸入與機(jī)殼之間由零電壓加到交流1500v 或直流 2200v 時(shí)，不擊穿或拉電弧即為合格。漏電流 ul 和 csa 均要求暴露的、不帶電的金屬部分均應(yīng)與大地相接。漏電流的測(cè)量是通過(guò)在這些部分與大地之間接一個(gè)1.5 千歐的電阻，測(cè)其漏電流。開(kāi)關(guān)電源的漏電流，在 260v 交流輸入下，不應(yīng)超過(guò) 3.5ma。溫度安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電器的溫度要求

19、很重視，同時(shí)要求材料有阻燃性。對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，內(nèi)部溫升不應(yīng)超過(guò)65，如果環(huán)境溫度是 25，電源的元器件的溫度應(yīng)小于 90。本課題重點(diǎn)在于分析各種電路元件，整流濾波電路，采用半橋電路的開(kāi)關(guān)電源，單端反激式開(kāi)關(guān)電源，單端正激式開(kāi)關(guān)電源，自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，推挽式開(kāi)關(guān)電源，降壓式開(kāi)關(guān)電源，升壓式開(kāi)關(guān)電源，反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源等方法設(shè)計(jì)。另外，分析了可調(diào)式穩(wěn)壓電源電路以及在其制作過(guò)程中存在的問(wèn)題，并把兩個(gè)方案做了比較。兩方案較全面的介紹和分析了atx 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)基本方法、技術(shù)要求、圖表要求以及工作需求等，重點(diǎn)在于分析了atx 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)基本方法、技術(shù)要求、圖表要求以及工作需求。 方案一：是一

20、種采用半橋電路的開(kāi)關(guān)電源，其輸入電壓為交流220v20%，輸出電壓為直流 416v，最大電流 40a，工作頻率 50khz。220v 交流電壓經(jīng)過(guò) emi 濾波及整流濾波后，得到約300v 的直流電壓加到半橋變換器上，用脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的雙列脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)功率mos 管，通過(guò)功率變換器的耦合和隔離作用在次級(jí)得到準(zhǔn)方波電壓，經(jīng)整流濾波反饋控制后可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。方案二：輸出為012v 連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)輸出電壓是通過(guò)調(diào)節(jié)1千歐電位器改變放大三極管bg3：3ax31 來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果輸出端短路或過(guò)荷，則輸入端串聯(lián)的取樣電阻 r5：1 歐壓降劇升，電路中的保護(hù)g4：3ax31c 則開(kāi)始工作，使調(diào)整系

21、統(tǒng)全部飽和，從而使輸出電流被限制在0.60.8 安培左右。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51.3 可可行行性性研研究究該階段通過(guò)對(duì) atx 電源的初步了解和對(duì)各種開(kāi)關(guān)電源的學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)資料，提出可行性方案并進(jìn)行論證。在這里主要從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性和操作可行性等三個(gè)方面進(jìn)行分析。1.3.1 操操作作可可行行性性技術(shù)可行性要考慮現(xiàn)有的技術(shù)條件是否能夠順利完成開(kāi)發(fā)工作，軟硬件配置是否滿足開(kāi)發(fā)的需求等。 multisim11.0 是本次課題設(shè)計(jì)用來(lái)繪制電路圖的主要軟件，調(diào)試和操作比較簡(jiǎn)單，并且容易上手。當(dāng)前的計(jì)算機(jī)硬件配置也完全能滿足開(kāi)發(fā)的需求。硬件方面：由于目前atx 電源的發(fā)展已然相對(duì)

22、成熟，故各種元器件的兼容性，實(shí)用性和安全性都可以得到保證,它們速度快、容量大、可靠性能高、價(jià)格低，完全能滿足系統(tǒng)的需求。因此在技術(shù)上是絕對(duì)可行的。1.3.2 經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)可可行行性性設(shè)計(jì) atx 電源所需的相關(guān)資料，可以根據(jù)導(dǎo)師所給的參考書(shū)籍，在網(wǎng)絡(luò)中收集資料或者在圖書(shū)館查閱相關(guān)課題的報(bào)告期刊。所需的其他應(yīng)用軟件網(wǎng)上有資源可以下載、元器件也比較容易在中關(guān)村收購(gòu)，和atx 電源相關(guān)的元器件的運(yùn)用也比較普及，開(kāi)發(fā)成本比較低廉。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，該設(shè)計(jì)方案可行度較高。1.3.3 技技術(shù)術(shù)可可行行性性本次的課題設(shè)計(jì)主要采用的是mutisim11.0 繪圖仿真軟件，在 windows 7 旗艦版的系統(tǒng)

23、下能夠完全兼容，能夠繪制各種開(kāi)關(guān)電源的電路框圖，電路原理圖，以及將其進(jìn)行仿真。 multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（ ni）有限公司推出的以windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力 可以使用 multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6multisim 提煉了 spice 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣繪圖者無(wú)需懂得深入的spice技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò) multisim 和虛擬儀器技術(shù)

24、， pcb 設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。綜上所述，本軟件的開(kāi)發(fā)從技術(shù)上、從經(jīng)濟(jì)上、從操作上都是完全可行的。1.4 本本章章小小結(jié)結(jié)本章主要介紹了 atx 電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課題的研究背景及目的和意義，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和操作三個(gè)方面分析了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的可行性。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）72 atx 電電源源的的概概述述計(jì)算機(jī)屬于弱電產(chǎn)品，也就是說(shuō)部件的工作電壓比較低，一般在正負(fù)12伏以內(nèi)，并且是直流電。而普通的市電為220 伏（有些國(guó)家為 110 伏）交流電，不能直接在計(jì)算機(jī)部件上使用。因此計(jì)算機(jī)和很多家電一樣

25、需要一個(gè)電源部分，負(fù)責(zé)將普通市電轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以使用的電壓，一般安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)部。計(jì)算機(jī)的核心部件工作電壓非常低，并且由于計(jì)算機(jī)工作頻率非常高，因此對(duì)電源的要求比較高。目前計(jì)算機(jī)的電源為開(kāi)關(guān)電路，將普通交流電轉(zhuǎn)為直流電，再通過(guò)斬波控制電壓，將不同的電壓分別輸出給主板、硬盤(pán)、光驅(qū)等計(jì)算機(jī)部件。在 atx 電源未出現(xiàn)之前，從 286 到 586 計(jì)算機(jī)由 at 電源一統(tǒng)江湖。隨著 atx 電源的普及， at 電源如今漸漸淡出市場(chǎng)。2.1 axt 電電源源的的歷歷史史與與發(fā)發(fā)展展2.1.1 atx 電電源源的的歷歷史史at 電源供應(yīng)器主要應(yīng)用在早期的主板上（如at 主板和 baby at 主板），如

26、今，at 電源供應(yīng)器已被淘汰。 at 電源供應(yīng)器功率一般為 150w220w，共有四路輸出（ +5v、-5v、+12v、-12v），另向主板提供一個(gè) p.g.信號(hào)。at 電源供應(yīng)器的體積是 150mm140mm86mm 。atx 電源廣泛應(yīng)用于電腦中，與 at 電源相比，它更符合 綠色電腦 的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn) ,它對(duì)應(yīng)的主板是atx 主板。 intel l997 年 2 月推出 atx 2.01 標(biāo)準(zhǔn)。 atx 電源的特點(diǎn) 與 at電源相比， atx 電源增加了 “3.3v、5vsb、pson”三個(gè)輸出。其中“3.3v”輸出主要是供 cpu 用，而“5vsb”、“pson”輸出則體現(xiàn)了 atx 電源的

27、特點(diǎn)。2.1.2 開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)電電源源的的發(fā)發(fā)展展與與分分類類隨著 cpu 工作頻率的不斷提高，為了降低cpu 的功耗以減少發(fā)熱量，需要降低芯片的工作電壓，所以，由電源直接提供3.3v 輸出電壓成為必須。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8+5v standby 也叫輔助 +5v，只要插上 220v 交流電它就有電壓輸出。 ps-on 信號(hào)是主板向電源提供的電平信號(hào)，低電平時(shí)電源起動(dòng)，高電平時(shí)電源關(guān)閉。利用+5v sb 和 pson 信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)關(guān)機(jī)器、鍵盤(pán)開(kāi)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)喚醒等功能。輔助 5v 始終是工作的，有些 atx 電源在輸出插座的下面加了一個(gè)開(kāi)關(guān)，可切斷交流電源輸入，徹底關(guān)機(jī) 。如

28、今的單端反激式開(kāi)關(guān)電源，單端正激式開(kāi)關(guān)電源，自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，推挽式開(kāi)關(guān)電源，降壓式開(kāi)關(guān)電源，升壓式開(kāi)關(guān)電源，反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源等。2.1.3 atx 電電源源的的工工作作原原理理atx 電源是標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（ switch voltage regulator），同傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電路（ linear voltage regulator）相比，它具有體積小、重量輕，功耗小、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也有其缺點(diǎn)，那就是電路比較復(fù)雜，電源輸出的紋波系數(shù)也較大，對(duì)周圍電路的干擾也比較強(qiáng)。 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理示意圖如圖：圖 2-1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源基本原理框圖主要包括輸入電網(wǎng)濾波電路、輸入整流濾波電路、主變

29、換電路、整流濾波輸出電路、控制電路、保護(hù)電路、輔助電源等。輸入電網(wǎng)濾波電路是電源中的抗干擾電路，它具有兩層意思：一是指微機(jī)電源對(duì)通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入的干擾信號(hào)的抑制能力：二是指開(kāi)關(guān)電源的振蕩高次諧波進(jìn)入電網(wǎng)對(duì)其它設(shè)備及顯示器的干擾和對(duì)微機(jī)本身的干擾。通常要求微機(jī)對(duì)通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入的干擾信號(hào)抑制能力要強(qiáng)，通過(guò)電網(wǎng)對(duì)其它微機(jī)等設(shè)備的干擾要小。輸入整流濾波電路將交流電源進(jìn)行整流濾波，為主變換電路提供紋波較小的直流電壓。主變換電路是開(kāi)關(guān)電源的主要部分，它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起著將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。輸出整流濾波電路將變換器輸出的高頻交流電壓進(jìn)行整流濾波，北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

30、9得到需要的直流電壓，同時(shí)防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾?？刂齐娐窓z測(cè)輸出直流電壓，與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流后，保護(hù)電路啟動(dòng)，使開(kāi)關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和電源本身。2.2 開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)電電源源的的主主要要技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)部分設(shè)計(jì)者認(rèn)為電源有輸出或在裝機(jī)使用時(shí)沒(méi)有什么毛病就行了，其實(shí)這是對(duì)電源誤解。有輸出及能使用，只是對(duì)電源最基本的要求；還有的用戶認(rèn)為電源的功率越大越好，購(gòu)電源時(shí)專挑標(biāo)稱功率大的買(mǎi)，這也是一種誤解。正確評(píng)價(jià)一個(gè)電源的好壞，應(yīng)該依據(jù)它的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)。1、安全標(biāo)準(zhǔn)：主要是以保障產(chǎn)品的安全性能為出發(fā)點(diǎn)

31、，在元件、材料的絕緣、阻燃等方面作出的嚴(yán)格的規(guī)定，以防止電擊、著火、機(jī)械危險(xiǎn)、化學(xué)危險(xiǎn)、熱危險(xiǎn)等造成的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。通常來(lái)說(shuō)，符合安全標(biāo)準(zhǔn)并不代表該產(chǎn)品電器性能的好壞，但因安全規(guī)格的申請(qǐng)時(shí)間較長(zhǎng)，又有嚴(yán)格的限制和要求，所需費(fèi)用頗多，因而那些實(shí)力較弱的廠家不能通過(guò)安全認(rèn)證。如我國(guó)的ccee 認(rèn)證，不僅要求送檢產(chǎn)品本身符合ccee 的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要求工廠有相對(duì)完善（接近 iso9002）的品質(zhì)體系，以保證大批量生產(chǎn)時(shí)，每一個(gè)產(chǎn)品都符合ccee 的要求，同時(shí)還要接受 ccee 機(jī)構(gòu)定期或不定期的監(jiān)督和檢查?；谶@些原因，在申請(qǐng)安全認(rèn)證時(shí)，廠家都會(huì)考慮產(chǎn)品本身的完善性和實(shí)用性，因?yàn)榘踩J(rèn)證申請(qǐng)之后

32、，不得隨意作任何變更、替代或修改。故相對(duì)來(lái)說(shuō)，符合安全規(guī)格的產(chǎn)品的起點(diǎn)較非安全規(guī)格的產(chǎn)品高出很多。圖2 為電源上常見(jiàn)的各種安全標(biāo)志。2、電源的功率：必須要滿足整機(jī)的需要，并且要有一定的功率余量。常聽(tīng)人說(shuō)電源的功率越大越好，至少要求250w。其實(shí)經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，一臺(tái)帶 moden卡、網(wǎng)卡、聲卡、光驅(qū)、硬盤(pán)的p多媒體主機(jī)實(shí)際功率不足 100w，而 intel新推出的 micro-atx 標(biāo)準(zhǔn)則只有 145w。國(guó)內(nèi)幾乎所有的品牌機(jī)都是用的正兒八經(jīng)的 200w 電源，而 micro-atx 機(jī)型用的是 145w 甚至 90w 的電源。那么為什么市場(chǎng)上買(mǎi)來(lái)的電源會(huì)出現(xiàn)功率不足的現(xiàn)象呢？那是一些小廠為了迎合用戶

33、口味，將電源標(biāo)稱功率使勁地往大里標(biāo)，同時(shí)又在元件選用方面偷工減料，北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10導(dǎo)致電源的實(shí)際功率相當(dāng)有限。所以說(shuō)不能盲目地追求功率，關(guān)鍵在于性能和質(zhì)量。對(duì)于普通用戶， 200w 的電源綽綽有余了。3、電磁傳導(dǎo)干擾（ emi）：不僅僅是電源，任何一個(gè)合格的電器產(chǎn)品，都要對(duì)電磁傳導(dǎo)干擾作一定的處理。它包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是防止外部電磁干擾的侵入，以免影響自身的正常工作；二是保證產(chǎn)品本身產(chǎn)生的電磁干擾不外泄電網(wǎng)及周圍環(huán)境，影響其它電子產(chǎn)品的正常工作。我們?cè)谌粘Ｊ褂弥?，象顯示器產(chǎn)生雪花、滾動(dòng)、顯示不穩(wěn)定；或在電腦開(kāi)機(jī)后，附近其它的電器，如電視機(jī)、音響等不能正常使用，則很可

34、能是因?yàn)殡姶鸥蓴_而產(chǎn)生的影響。此外，電磁干擾對(duì)人體健康也會(huì)帶來(lái)不利的影響。國(guó)家將電磁傳導(dǎo)干擾分為a 級(jí)、b 級(jí)。a 級(jí)是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)要求寬松一些； b 級(jí)為為用標(biāo)準(zhǔn)，也是目前的最高標(biāo)準(zhǔn)。4、關(guān)機(jī)時(shí)間（ pf）pf（power fail）：是指電腦關(guān)機(jī)后（即關(guān)斷外部交流供電后），電源其本身儲(chǔ)存的電能延續(xù)供電的時(shí)間。電腦關(guān)機(jī)后，要求立即給 cpu 一個(gè) pf 信號(hào)并延續(xù)供電一定的時(shí)間， cpu 接到 pf 信號(hào)，馬上將相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，以保證下次開(kāi)機(jī)時(shí)能正常啟動(dòng)。這是我們感覺(jué)不到的瞬間動(dòng)作。如果 pf 時(shí)間不夠，就會(huì)使 cpu 不能完整的記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，而導(dǎo)致下次開(kāi)機(jī)時(shí)電腦出現(xiàn)故障或出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟

35、失等現(xiàn)象。5、電源正常時(shí)間（ p.g ）：”p.g 即電源上的 power good 或 p.ok 信號(hào)，是電腦開(kāi)機(jī)后，電源工作正常后向cpu 發(fā)出的一個(gè)信號(hào)， cpu 只有在接到 p.g 信號(hào)后，才開(kāi)始啟動(dòng)整個(gè)電腦系統(tǒng)的工作。為了保證相互間的銜接，cpu 廠商在推出 cpu 時(shí)就作出了規(guī)定，當(dāng)電源接通之后，如果輸入交流電壓在額定工作范圍之內(nèi)，且各路直流輸出電壓也已達(dá)到它們的最低檢測(cè)電平（如+5v 輸出在 4.75v 以上），那么經(jīng)過(guò) 100ms500ms 的延時(shí)， p.g 電路發(fā)出“電源正常 ”的信號(hào)（ power good 或 p.ok 為高電平）；當(dāng)電源輸入交流電壓降至安全工作范圍以下或

36、 +5v 下降至 4.75v 時(shí)，電源送出 “電源故障 ”信號(hào)（power fall，低電平）。 power fall 應(yīng)在+5v 下降至 4.75v 之前至少 1ms 降為小于 0.3v 的低電平，且下降沿的波形應(yīng)陡峭，無(wú)自激振蕩現(xiàn)象發(fā)生。 p.g 信號(hào)要求： p.g 信號(hào)延時(shí) 100mst11ms+5v 上升時(shí)間 2mst320ms北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11p.g 上升 t40.8a,uce(v2)12v,pv210w。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35限流保護(hù)電路中的電阻 r7 的選擇應(yīng)確保輸出電流較小時(shí)v2 工作于飽和狀態(tài)，uce(v2)很小。當(dāng)輸出的電流增大至1.

37、4v 時(shí)，d2，d3，導(dǎo)通分流，v2 退出飽和狀態(tài)， uce(v2)增大，實(shí) 際加在負(fù)載兩端的電壓減小，從而限制了輸出電流。設(shè) uce(v2)以及二極管 導(dǎo)通電壓均為 0.7v，則允許的最大輸出電流為：io(max)=0.7/r8io(max)為 0.6 至 0.8a，求的 r8 約為 1。但由于三機(jī)關(guān)工作點(diǎn)的變化，要根據(jù)情況調(diào)整 r8 的阻值，最終確定 r8 約為 0.5。三極管工作于飽和狀態(tài)的條件為：ibic(max)/（max）已知 2n3019 的 （max）約為 15，ic(max)=0.8a，得到所學(xué)的 ib 為54ma。下圖為限流電路的原理圖以及總體電路原理圖：圖 5-4 限流保

38、護(hù)電路原理圖北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36圖 5-5 線性穩(wěn)壓電源工作原理圖北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37結(jié)結(jié) 論論此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單介紹了一些常見(jiàn)的電子元件，單端反激式開(kāi)關(guān)電源，單端正激式開(kāi)關(guān)電源，自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，推挽式開(kāi)關(guān)電源，降壓式開(kāi)關(guān)電源，升壓式開(kāi)關(guān)電源，反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源等的設(shè)計(jì)方法。完成了線性直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和采用半橋電路的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。以下為此次畢設(shè)的結(jié)論：1、將兩種方式進(jìn)行對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)：二者輸出的電壓穩(wěn)定性都比較高，線性穩(wěn)壓電源的輸出電壓略高于開(kāi)關(guān)電源。但是開(kāi)關(guān)電源輸出電流的功率更大，工作頻率更高，與同等容量的穩(wěn)壓電源相比，開(kāi)關(guān)電源所需的濾波器容量更小。2、在幾個(gè)月的時(shí)間力，學(xué)習(xí)了繪制電路圖的方法，從嘗試protel99se 到最終選擇使用 multisim11.0，通過(guò)書(shū)籍以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)視頻終于靠自己的能力完成了全部的電路圖。3、通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，確實(shí)學(xué)習(xí)到許多在課堂里沒(méi)有學(xué)習(xí)到的知識(shí)，更確切的說(shuō)，是自學(xué)能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力，這使我受益匪淺。相信這些鍛煉能夠讓我在今后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中更得心應(yīng)手。4、在實(shí)踐的同時(shí)，學(xué)會(huì)高效率的查閱和篩選資料是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要收貨。由于所選課題