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ATX電源的工作原理

'ATX電源的工作原理'
?ATX電源的工作原理    自從IBM推出第一臺PC至今,微機電源已從AT電源發展到ATX電源。時至今日,微機電源仍是根據IBM公司的個人電腦標準制造的。市場上的ATX電源,不管是品牌電源還是雜牌電源,從電路原理上來看,一般都是在AT電源的基礎上,做了適當的改動發展而來的,因此,我們買到的ATX電源,在電路原理上一般都大同小異。在微機國產化的進程上,微機電源技術也由國內生產廠家逐漸消化吸收,生產出了眾多國有品牌的電源。微機電源并非高科技產品,以國內生產廠家的技術和生產實力,應該可以生產出物美價廉的電源產品。然而,縱觀整個微機電源市場情況卻不盡人意,許多電源產品存在著各種選料和質量問題,故障率較高。 ATX電源電路結構較復雜,各部分電路不但在功能上相互配合、相互滲透,且各電路參數設置非常嚴格,稍有不當則電路不能正常工作。其主電路原理圖見圖1,從圖中可以看出,整個電路可以分成兩大部分:一部分為從電源輸入到開關變壓器T1之前的電路(包括輔助電源的原邊電路),該部分電路和交流220V電壓直接相連,觸及會受到電擊,稱為高壓側電路;另一部分為開關變壓器T1以后的電路,不和交流220V直接相連,稱為低壓側電路。二者通過C03、C04、C05高壓瓷片電容構成回路,以消除靜電干擾。其原理方框圖見圖2,從圖中可以看出整機電路由交流輸入回路、整流濾波電路、推挽開關電路、輔助開關電源、PWM脈寬調制電路、PS-ON控制電路、保護電路、輸出電路和PW-OK信號形成電路組成。弄清各部分電路的工作原理及相互關系對我們維修判斷故障是很有用處的,下面簡單介紹一下各組成部分的工作原理。1、交流輸入回路交流輸入回路包括輸入保護電路和抗干擾電路等。輸入保護電路指交流輸入回路中的過流、過壓保護及限流電路;抗干擾電路有兩方面的作用:一是指微機電源對通過電網進入的干擾信號的抑制能力:二是指開關電源的振蕩高次諧波進入電網對其它設備及顯示器的干擾和對微機本身的干擾。通常要求微機對通過電網進入的干擾信號抑制能力要強,通過電網對其它微機等設備的干擾要小。2、整流電路:包括整流和濾波兩部分電路,將交流電源進行整流濾波,為開關推挽電路提供紋波較小的直流電壓。3、輔助電源:輔助電源本身也是一個完整的開關電源。只要ATX電源一上電,輔助電源便開始工作,輸出的兩路電壓,一路為+5VSB電源,該輸出連接到ATX主板的“電源監控部件”,作為它的工作電壓,使操作系統可以直接對電源進行管理。通過此功能,實現遠程開機,完成電腦喚醒功能;另一路輸出電壓為保護電路、控制電路等電路供電。4、推挽開關電路:推挽開關電路是ATX開關電源的主要部分,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隔離的作用。推挽開關管是該部分電路的核心元件,受脈寬調制電路輸送的信號作激勵驅動信號,當脈寬調制電路因保護電路動作或因本身故障不工作時,推挽開關管因基級無驅動脈沖故不工作,電路處于關閉狀態,這種工作方式稱作它激工作方式。 5、PWM脈寬調制電路:PWM(Pules Width Modulation)即脈寬調制電路,其功能是檢測輸出直流電壓,與基準電壓比較,進行放大,控制振蕩器的脈沖寬度,從而控制推挽開關電路以保持輸出電壓的穩定,主要由IC TL494及周圍元件組成。6、PS-ON控制電路:ATX電源最主要的特點就是,它不采用傳統的市電開關來控制電源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的組合來實現電源的開啟和關閉,只要控制“PS-ON”信號電平的變化,就能控制電源-省略部分-     并聯型    儲能電感并聯在輸入與輸出電壓之間,電路形式如圖4所示。    (6)按晶體管的連接的連接方式劃分     單端式    僅使用一個晶體管作為電路中的開關管,這種電路的特點是價格低,電路結構簡單,但輸出功率不能提高,其電路形式如圖3、圖4和圖6所示。     推挽式    使用兩個晶體管,將其連接成推挽功率放大器形式。這種電路的特點是開關變壓器必須具有中心抽頭,電路形式如圖12。     半橋式    使用兩個晶體管,將其連接成半橋形式。它的特點是適應于輸入電壓較高的場合。電路形式如圖11。     全橋式    使用四個開關晶體管,將其連接成全橋形式。它的特點是輸出的功率比較大。其電路形式如圖13。開關穩壓電源概述      第[1],[2],[3],[4]頁    (7)按輸入與輸出的電壓大小劃分     升壓式    輸出電壓比輸入電壓高,實際就是并聯型開關穩壓電源。     降壓式    輸出電壓比輸入電壓低,實際就是串聯型開關穩壓電源。    (8)按工作方式劃分     可控整流型    所謂可控整流型開關穩壓電源,是指采用可控硅整流元件作為調整開關管,可由交流市電電網直接供電,也可用變壓器變壓后供電。(這種供電方式在開關穩壓電源剛興起的初期常常采用,目前基本上不太采用。)在可工作的半波內,截去正弦曲線的前一部分,這一部分所占角度稱為截止角,導通的正弦曲線的后一部分稱為導通角。依靠調節導通角的大小,可達到調整輸出電壓和穩定電壓的目的。其電路如圖10所式。     斬波型    斬波型開關穩壓電源是指直流供電,輸入直流電壓加到開關電路上,在開關電路的輸出端得到單向的脈動直流,經過濾波得到與輸入電壓不同的穩定的直流電壓,電路還從輸出電壓取樣,經過比較、放大、控制脈沖發生電路產生的脈沖信號,用以控制調整開關的導通時間和截止時間的長短或開關的工作頻率,最后達到穩定輸出電壓的目的。電路的過壓保護電路也是依據這一部分提供的取樣信號來進行工作的,斬波型電路形式如圖9所示。     隔離型    這種形式的開關電源是在輸入回路與逆變電路之間,經過高頻變壓器(也可稱為開關變壓器),利用磁場的變化實現能量的傳遞,沒有電流間的直接流通,隔離型開關穩壓電源采用直流供電,經過開關電路,將直流電變成頻率很高的交流電,再經變壓器隔離、變壓(升壓或降壓),然后經整流器整流,最后就可以得到新的、極性和數值各不相同的多組直流輸出電壓。電路從輸出端取樣,經放大后反饋至開關控制端,控制驅動電路的工作,最后達到穩定輸出電壓的目的。這種形式的開關穩壓電源在實際穩壓電源中應用最為廣泛。    (9)按電路結構劃分     散件式    整個開關穩壓電源電路都是采用分立元器件組成的,它的電路結構較為復雜,可靠性較差。     集成電路式    整個開關穩壓電源電路或電路的一部分是由集成電路組成的,這種集成電路通常為厚膜電路。有的厚膜集成電路中包括開關晶體管,有的則不包括開關晶體管。這種電源的特點是電路結構簡單、調試方便、可靠性高。彩色電視機中常采用這種開關電源。    以上五花八門的開關穩壓電源的品種都是站在不同的角度,以開關穩壓電源不同的特點命名的。盡管各種電路的激勵方法、輸出直流電壓的調節手段、儲能電感的連接方式、開關管器件種類以及串并聯結構等各不相同,但是它們最后總可以歸結為串聯型開關穩壓電源和并聯型開關穩壓電源這兩大類。這兩大類也正是作者對開關穩壓電源的劃分方法。
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