长城ATX300P4PFC电路图完全分析.docx

长城ATX300P4PFC电路图完全分析.docx

《长城ATX300P4PFC电路图完全分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长城ATX300P4PFC电路图完全分析.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

长城ATX300P4PFC电路图完全分析

长城ATX300P4PFC电路图完全分析

作者：

南门二饼

文本错误难免仅供参考

长城ATX300P4PFC这张电路图记得在一年前刚看到时，眼前几乎一片漆黑，瞪大眼睛也看不懂几个地方。

经过不断的积累，这张图的主体部分基本已能读懂了。

现在把我的理解发出来，一方面供铮新的手学习，半新的手参考，另一方面恳请老鸟们加以指导。

文中一定会有很多错误，包括一些会误人子弟的严重错误，欢迎大家拍砖，讨论。

见图1，这部分比较简单，主要是EMI（ElectricMagneticInterference）、PFC和整流桥。

C1,C4及C7是X电容（方块形的），又叫跨接线路滤波电容（出自yzz163老大写的贴），其功能是滤除火线和中性线（零线）之间的电磁干扰（常态噪声）。

至于为什么C1、C7的容量就定在0.22uF而放在中间位置的C4就用0.1uF的，类似这样的问题我想修理工要想理解就有一定的难度了，我曾看过一篇讲解其中理论的文章，结果是望着一串串以上下被拉升了的S打头的式子一个劲儿的蛋疼，心理纳闷儿当初高数是怎么考过的,最终放弃。

看来电气工程师和修理工不是一个东西。

不过我也不是贬低我们做维修的，话反过来说，你让一个搞设计的一晚上把一堆杂七杂八的的电源全都修好，他也一样翻。

C2、C3、C5、C6是Y电容（圆饼形的），又叫线路旁通电容，其功能是滤除火线和地、中性线和地之间的电磁干扰（共态噪声）。

L1、L2是互感滤波器（共态扼流圈），其功能是用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。

保险丝不说了。

R1猜测是拨掉电源时放电用的。

L3是PFC（PowerFactorCorrection功率因数校正）线圈，当然属于被动式PFC，其功能是提高电源对电网电能的利用效率。

我以前一直以为不装这个会浪费电，会多交电费的。

其实，是浪费电，但浪费的不是你家交费的电，这部分电被电源“反弹”回电网，其中一小部分消耗在电网的电线上了。

ZL1是整流桥，220的交流电过了它变为300V脉动直流电。

300V电压兵分三路，一路通向主电源开关管，另二路通向副电源开关变压器及启动电阻。

在开机瞬间用于防止电流过大的负温度系数热敏电阻（NTCNegativeTemperatureCoefficient）和防雷击的压敏电阻（MOVmetal-oxidevaristor）在本电路中没有出现。

见图2，这部分为辅助电源部分,这是一个能独立工作的单管自激式开关电源，其功能是为TL49f供电，并提供紫5VSB待机电压。

300V经过开关变压器A绕组加在开关管Q3的C极，另一路300V经过启动电阻R14加在Q3的B极，为Q3导通提供最初的电压。

Q3在这个电压作用下开始由截止转为较弱的导通，绕组A中的电流变大，并感应出上正下负的电压，同时绕组B也感应出上正下负的电压，这个电压经限流电阻R11和整流二极管D7加在Q3的B极并为C29充电（左负右正），使Q3完全导通，此时绕组A、B中的电流也最大。

但绕组B产生的电压是由绕组A中的电流变大产生的，显然绕组A中的电流不能无限增大，当其电流的增速减小时，绕组B上正下负的电压必然要减弱，这个电压一弱，Q3的B极的电压降低，导通程度下降，绕组A中的电流开始减小，由于电感线圈的性质，此时绕组A两端的电压开始翻转，变为上负下正，绕组B也随着绕组A而翻转为上负下正，这个电压和C29左负右正的电压串起来加到Q3的EB极上，使Q3转为截止。

截止时，C29放电，放完电后，在启动电阻的作用下，开始新一轮的循环。

可见C29有着决定Q3开关频率的作用。

D5、C31、R12组成反峰吸收电路，防止Q3关断瞬间绕组A产生的高电压把Q3击穿，保护Q3。

R15起着限制Q3的B极的电位的作用，使Q3的B极的电位不至于过高。

R13是电流负反馈电阻，当电流过大时在R13上端取出的电压经过D8作用于Q4的B极，通过使Q4导通来控制Q3的导通从而限流。

WD1、光耦、Q4等元件构成电压负反馈电路，输出电压5VSB经过R20、R22分压加在WD1的R极，控制WD1的导通程度，电压越高其导通越大，其导通越大光耦内部发光越强，光耦左边导通也就越大，绕组B产生的上正下负的电压的一部分经D6整流C30滤波通过光耦的左部及R17加到Q4的B极，最终控制Q3的导通时间实现负反馈从而把输出电压稳定在一定的范围内。

可见R20、R22有控制输出电压大小的作用。

从C、D绕组输出的电压经过LC整流滤波电路一路供TL494及推动管、推动变压器使用，另一路产生5VSB待机电压。

WD3，稳压二极管，把5BSB钳在5V以下。

C33、R21的作用不知道，可能是消除振荡用的。

见图3，这部分和控制主电源工作的绿线和部分PG电路有关。

TL494的4脚为死区控制，高电位（5V）时8、11脚无波形输出，低电位（0V）时有输出。

半高不高的电位可能会使8、11脚输出很窄的波形。

A点电压来自494的14脚（参考电压5V），只要494的12脚供电正常这脚就应该有5V输出。

该电压经过R25为绿线提供上拉电压。

当绿线悬空时，会有一个不到5V的高电位。

此时，A点的电压经过R25、R27、D25、R28的分压在Q8的B极产生一个约1.5V的电压，这个电压使Q8导通并拉低Q8的C极的电位，同时也使Q7的B极处于低电位，Q7是一个PNP管，此时由于B极低于E极而导通，A点电压通过Q7、R24、D261、R23分压在在B点产生一个大于3V的高电位，此电位加到TL494第4脚，使8、11脚无波形输出。

当需要开机时，绿线被外力（电脑主板或人工）拉到地，Q8、Q7都截止，A点的电压不能通过Q7加到TL494的4脚，使该脚通过R23接地，处于低电位，8、11脚形如工作输出波形。

C36猜测它有着稳定电压的作用。

但为什么要有R26和D25，实在是想不出来。

A点的电压经过R31和LM339第14脚上端的R43为该输出脚提供上拉电压。

比较器不是运放，它要想输出高电位，总是需要上拉的。

14脚的输出又通过R45进入11脚，另一个比较器的同相输入端，和其10脚反相端的电压比较，如果同相大于反相，将在13脚的输出端输出PG信号（灰线）。

当绿线由低电平变为高电位时,Q8导通，C点的电压经D27、Q8到地，导致339第14、11脚变为低电位，最终使PG变低，这个过程相对是比较快的，而TL494的4脚要在C34的作用下“坚持”一小会后才会变为高电平停止工作。

也就是说掉电时PG要早于其它电压先消失，这是一种保护机制。

D点通向339的5脚，猜测其有着在绿线由低翻转为高时，拉低335的5脚的电压，解除过压保护锁定的功能。

见图4，这部分主要和TL494及推动部分有关。

辅助电源一路产生紫5VSB待机电压，另一路电压通到494的12脚，有了这个电压后，TL494第14脚产生一个5V的参考电压，同时，其内部的振荡器开始工作，产生波形送到内部的调整电路，并和4脚的电压相比较（死区控制），如果4脚的电位低于3.5V则在8、11脚输出波形。

13脚的电位决定了494的工作模式，如果是高电位（5V）则8、11脚输出相位相差180度的波形，可控制双管。

如果是低电位（0V）则8、11脚输出同相位的波形可控制单管工作。

5脚接振荡电容，6脚接电阻。

查资料频率计算公式为1.2/（Rt*Ct），对此公式有些怀疑，想验证一下，见图5，

计算时都要把单位换成国际单位制，电阻是“欧姆”，电容是“法”，图中电容是0.01uF换算成F为0.00000001F，图中电阻为12K欧姆换成欧姆为12000欧姆，代入公式为1.2/（0.00000001*12000）=10000，即10KHz，OK对上了。

原来这个频率真不大，和电脑主板上常见频率相比差得远了，我的那个破20M的示波器也能够得上，所以再来个实际的，见图6，图7

随手找了个7500+339的电源，打开看到7500的5脚接的102电容（1000pF），6脚接163电阻。

代入公式计算1.2/（0.000000001*16000）=75KHz

加电后用探头（这个探头效果很差，凑合用没钱买新的）在11脚测得如图8波形，配合图9，

算得周期约为13uS，取倒数得频率约为77KHz，基本对上了。

看来这个电源设计的频率比PDF中的要高些。

本图中的频率算出来是66.666KHz。

494内部还有两个误差放大器，1、16脚是其同相输入端，2、15是其反向输入端，它们的公共输出端一方面通向494内部发生作用，另一方面从3脚输出。

图4中，2、15两个反相脚的电位由14脚基准电压产生或通过电阻分压产生，2、5两脚的电位可看成是稳定的，为比较提供基准。

1脚（通过反馈网络）接受黄12V红5V的电压反馈，16脚接受辅助电源的电压反馈。

比较的结果一方面控制8、11脚波形的幅度从而稳定电压，另一方面通过3脚输出到339的9脚告诉339此时电压的大小，如果电压达到正常值，339则输出PG。

不难发现494的3、4脚都将影响8、11脚的输出波形，不同的是3脚控制的是波形的幅度，而4脚控制的是波形的宽窄，前者主要和输出电压高低相关而后者主要和输出功率限制相关。

推动部分，来自辅助电源的供电一路经D33、R61、R67为推动变压器提供能量，另一路经过R63、R64等电阻分压加在推动管B极为494波形输出提供上拉电压。

D9、D10的作用应该是保护Q5、Q6。

至于Q5、Q6的E极为什么要串2个二极管再并个电容到地，不懂，留请高人解答。

见图10，这部分为主开关管及开关变压器部分，也是电源能量主要的转换部分。

这是个半桥电路。

如果你还是个铮新的手，听到半桥这两个字挺新鲜，建议自己动手先搜索一些资料，从Buck、Boost等浏览式的学习一些开关电源相关的知识，还是很有好处的。

半桥电路只是开关电源电路大家族中有变压器参和的开关电源电路中的一种。

关桥电路优点是开关管的耐压要求低，功率大，效率高，波纹小。

缺点是存在开关管同时导通的隐患，电源利用率低不适合低电压场合，驱动电路复杂。

其工作是过程是，A、B两个绕组交替为开关管提供导通电压，当上管Q1导通时，上电容C8放电，下电容C9充电，回路如红线所示。

当下管Q2导通时，上电容C8充电，下电容C9放电，两开关管反复交替导通使主开关变压器B1原边电流上下不停往复并在副边产生感应电压，这个电压经后级整流滤波最图输出。

C01是个耐压250V的无极性电容，其作用猜测是防止大电容击穿时出现短路，或者缓冲平衡电流的作用。

R2、R3是均压电阻，据说这两个家伙不太稳定，开路后使大电容超压损坏。

D3、D4保护开关管。

R6、R7为限流电阻，D1、D2整流，C10、C11可能是加速的作用，R4、R5也应该是限流的作用，和开关管BE极间并连的R6、R7起着抗干扰的作用。

C12和R10是应该是吸收尖峰的。

为什么存在一个绕在推动变压器上的C绕组，不懂，留请高人解答。

见图11

见图11，这部分为后级整流输出部分，整流方式为全波整流。

在ATX电源中，使用二极管为整流输出元件的方案其主要矛盾有二个（还有同步整等方案），一个是整流二极管工作在较高频率和其反向恢复时间的矛盾，另一个是整流二极管的压降和工作在较大电流的矛盾。

第一个矛盾不解决，二极管在正反向都会导通根本不能正常工作，第二个矛盾不解决，将造成发热过大浪费电能。

所以常见的元件为肖特基（Schottky）二极管（如本图中的D14S30SC4M）或超快恢复二极管（如本图中的D13STPR1020CT），它们的共同它的特点是其反向恢复时间比普通二极管要低很多，前者为几十纳秒而后者仅为几纳秒，而且肖特基二极管的压降只有0.4V，适合于工作在大电流状态。

肖特基二极管在反向耐压方面不及快恢复二极管。

R73、C13等元件为阻容尖峰吸收电路。

开关变压器的生的尖峰通过电阻为电容充电，并在电阻上消耗掉。

L6、L8、C17、C