開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和基本原理

開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和根本原理開(kāi)關(guān)電源工作原理開(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)而到達(dá)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)定那么是依賴對(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。然后濾除高頻交流局部，這樣最后輸出供電腦使用相對(duì)純潔的低壓直流電?？驁D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從高壓濾波電容出來(lái)的電壓波形4經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管后的波形5經(jīng)過(guò)變壓后的波形6低壓整流后的波形7終于得到了最終需要的電壓抗干擾電路〔EMI〕由一個(gè)線圈和兩個(gè)電容組成，通常有兩級(jí)EMI。功能：濾除由電網(wǎng)進(jìn)來(lái)的各種干擾信號(hào)，防止電源開(kāi)關(guān)電路形成的高頻擾竄電網(wǎng)?？垢蓴_電路〔EMI〕整流濾波電路開(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“功率因數(shù)校正〞，主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。通過(guò)CCC認(rèn)證的電腦電源，都必須增加PFC電路。

PC電源采用傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路會(huì)使AC輸入電流產(chǎn)生嚴(yán)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(duì)電網(wǎng)和其它電氣設(shè)備造成嚴(yán)重諧波污染與干擾。

PFC有兩種，一種是無(wú)源PFC〔也稱被動(dòng)式PFC〕，一種是有源PFC〔也稱主動(dòng)式PFC〕。無(wú)源PFC無(wú)源PFC一般采用電感補(bǔ)償方法，通過(guò)使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因數(shù)，但無(wú)源PFC的功率因數(shù)不是很高，只能到達(dá)0.7~0.8。位置在第二層濾波之后，全橋整流電路之前。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)，并具有低損耗和高可靠等優(yōu)點(diǎn)；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(dòng)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。

EMI電路整流濾波電路高壓整流濾波電路由一個(gè)全橋〔由四個(gè)二極管組成〕和兩個(gè)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。關(guān)鍵元件：輔助電源開(kāi)關(guān)管、輔助電源變壓器、三端穩(wěn)壓器300V直流電通過(guò)輔助電源開(kāi)關(guān)管成為脈沖電流，通過(guò)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(jī)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。輔助電源電路開(kāi)關(guān)電路——核心局部

關(guān)鍵元件：PS-ON、精密穩(wěn)壓電路、PWM控制芯片、推動(dòng)管〔由兩個(gè)三極管組成〕、驅(qū)動(dòng)變壓器、主開(kāi)關(guān)變壓器原理：由推動(dòng)管和PWM〔PulseWidthModulation〕控制芯片構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生高頻脈沖待機(jī)時(shí)，主板啟閉控制電路的電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，PWM控制芯片封鎖調(diào)制脈寬輸出，使T2推動(dòng)變壓器，T1主電源開(kāi)關(guān)變壓器停振，停止提供輸出電壓。受控啟動(dòng)后，主板啟閉電子開(kāi)關(guān)接地。PWM控制芯片輸出脈寬調(diào)制信號(hào)并控制Q3、Q4的c極所接T2推動(dòng)變壓器初級(jí)繞組的鼓勵(lì)振蕩，T2次級(jí)它激振蕩產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)作用于T1主電源開(kāi)關(guān)變壓器的一次繞組，二次繞組的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)整流形成＋33V，±5V，±12V的輸出電壓。電壓比較器PWM控制芯片PW-OK電路重要元件：電壓比較器。待機(jī)時(shí)PW-OK向主機(jī)輸出零電平的電源自檢信號(hào)，主機(jī)停止工作處于待命狀態(tài)。受控啟動(dòng)后，PW-OK在開(kāi)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(jī)輸出高電平的信號(hào)。該信號(hào)相當(dāng)于AT電源的PG信號(hào)。主機(jī)檢測(cè)到PW-OK電源完好的信號(hào)后啟動(dòng)系統(tǒng)。在主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中假設(shè)遇市電掉電或關(guān)機(jī)時(shí)，PW-OK輸出信號(hào)比ATX開(kāi)關(guān)電源＋5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機(jī)觸發(fā)系統(tǒng)在電源斷電前