电源电路分析讲解.docx
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电源电路分析讲解
电源电路分析讲解
自从IBM推出第一台PC至今，微机电源已从AT电源开展到ATX电源。
时至昔日，微机电源仍是依据IBM公司的团体电脑规范制造的。
市场上的ATX电源，不论是品牌电源还是杂牌电源，从电路原理下去看，普通都是在AT电源的基础上，做了适当的改动开展而来的，因此，我们买到的ATX电源，在电路原理上普通都迥然不同。
在微机国产化的进程上，微机电源技术也由国际消费厂家逐渐消化吸收，消费出了众多国有品牌的电源。
微机电源并非高科技产品，以国际消费厂家的技术和消费实力，应该可以消费出物美价廉的电源产品。
但是，纵观整个微机电源市场状况却不尽人意，许多电源产品存在着各种选料和质量效果，缺点率较高。
ATX电源电路结构较复杂，各局部电路不但在功用上相互配合、相互浸透，且各电路参数设置十分严厉，稍有不当那么电路不能正常任务。
其主电路原理图见图１，从图中可以看出，整个电路可以分红两大局部：
一局部为从电源输入到开关变压器T1之前的电路（包括辅佐电源的原边电路），该局部电路和交流220V电压直接相连，触及会遭到电击，称为高压侧电路；另一局部为开关变压器T1以后的电路，和睦交流220V直接相连，称为高压侧电路。
二者经过C03、C04、C05高压瓷片电容构成回路，以消弭静电搅扰。
其原理方框图见图2，从图中可以看出零件电路由交流输入回路、整流滤波电路、推挽开关电路、辅佐开关电源、PWM脉宽调制电路、PS-ON控制电路、维护电路、输入电路和PW-OK信号构成电路组成。
弄清各局部电路的任务原理及相互关系对我们维修判别缺点是很有用途的，下面复杂引见一下各组成局部的任务原理。
1、交流输入回路
交流输入回路包括输入维护电路和抗搅扰电路等。
输入维护电路指交流输入回路中的过流、过压维护及限流电路；抗搅扰电路有两方面的作用：
一是指微机电源对经过电网进入的搅扰信号的抑制才干：
二是指开关电源的振荡高次谐波进入电网对其它设备及显示器的搅扰和对微机自身的搅扰。
通常要求微机对经过电网进入的搅扰信号抑制才干要强，经过电网对其它微机等设备的搅扰要小。
２、整流电路：
包括整流和滤波两局部电路，将交流电源停止整流滤波，为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。
3、辅佐电源：
辅佐电源自身也是一个完整的开关电源。
只需ATX电源一上电，辅佐电源便末尾任务，输入的两路电压，一路为+5VSB电源，该输入衔接到ATX主板的〝电源监控部件〞，作为它的任务电压，使操作系统可以直接对电源停止管理。
经过此功用，完成远程开机，完成电脑唤醒功用；另一路输入电压为维护电路、控制电路等电路供电。
4、推挽开关电路：
推挽开关电路是ATX开关电源的主要局部，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起着将输入局部与输入电网隔离的作用。
推挽开关管是该局部电路的中心元件，受脉宽调制电路保送的信号作鼓舞驱动信号，当脉宽调制电路因维护电路举措或因自身缺点不任务时，推挽开关管因基级无驱动脉冲故不任务，电路处于封锁形状，这种任务方式称作它激任务方式。
５、PWM脉宽调制电路：
PWM〔PulesWidthModulation〕即脉宽调制电路，其功用是检测输入直流电压，与基准电压比拟，停止缩小，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以坚持输入电压的动摇，主要由ICTL494及周围元件组成。
６、PS-ON控制电路：
ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源能否任务，而是采用〝＋5VSB、PS－ON〞的组合来完成电源的开启和封锁，只需控制〝PS－ON〞信号电平的变化，就能控制电源的开启和封锁。
电源中的S-ON控制电路接受PS－ON信号的控制，当〝PS－ON〞小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时封锁电源。
主机箱面上的触发按钮开关（非锁定开关）控制主板的〝电源监控部件〞的输入形状，同时也可用顺序来控制〝电源监控件〞的输入，如在WIN9X平台下，收回关机指令，使〝PS－ON〞变为＋5V，ATX电源就自动封锁。
７、维护电路
为了保证平安任务，ATX电源中设置了各种各样的维护电路，当开关电源发作过电压、过电流缺点时，维护电路启动，开关电源中止任务以维护负载和电源自身。
８、输入电路：
输入整流滤波电路将交流电源停止整流滤波，为主变换电路提供纹波较小的直流电压。
接插到主板上的排线包括了电源输入的各路电压及控制信号，ATX电源输入排线各脚定义见表1，各路输入的额外电流见表2。
表1电源输入排线功用一览表
Pin
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
导线颜色
橘黄
橘黄
黑色
白色
黑色
白色
黑色
灰色
紫色
黄色
功用
3.3V提供+3.3V电源
3.3V提供+3.3V电源
地线
5V提供+5V电源
地线
5V提供+5V电源
地线
PowerOK电源正常任务
＋5VSB提供+5VStandby电源，供电源启动电路用
12V提供+12V电源
Pin
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
导线颜色
橘黄
兰色
挀浵湥?
?
?
?
o?
?
/
黑色
绿色
黑色
黑色
黑色
白色
白色
白色
功用
3.3V提供+3.3V电源
-12V提供-12V电源
地线
PS-ON电源启动信号，低电平-电源开启，高电平-电源封锁
地线
地线
挀浵湥?
?
?
?
o?
?
/
地线
-5V提供-5V电源
5V提供+5V电源
5V提供+5V电源
表2ATX电源各路电压的额外输入电流：
〔单位：
A〕
电源各输入端
＋5V
＋12V
＋3.3V
－5V
－12V
＋5VSB
额外输入电流
21A
6A
14A
0.3A
0.8A
0.8A
9、PW-OK信号的构成：
PW-OK信号〔在AT电源中及局部电源板上称P.G信号〕为微机开机自检启动信号，为了防止开机时各路输入电路时序不定，CPU或各部件未进入初始化形状形成任务错误及突然停电时，硬盘磁头来不及移至着陆区形成盘片划伤，微机电源中均设置了PW-OK信号。
10、＋3.3V电压二次稳压电路：
输入到主板上的＋3.3V电压普通为CPU等配件供电，因此，ATX电源在总体自动控制稳压的基础上，在T1的次级＋3.3V电压的输入负载网络增设了二次自动稳压控制电路，以使＋3.3V输入电压更准确动摇。
纵上所述，接通电源后，220V交流电压经整流滤波电路，输入＋300V直流高压。
此电压同时加到推挽开关电路和辅佐电源上，因推挽开关电路的开关功率管没有鼓舞脉冲而处于待机形状。
辅佐电源一经失掉任务电压便末尾任务，送出脉宽调制电路、PS-ON控制电路、维护电路的任务电压以及主板的+5VSB待机电压，但因此时没有失掉PS-ON主机的控制信号，PS-ON控制电路输入高电平锁住PWM脉宽调制电路使其不起振，此时电源处于待机形状。
按下面板的开机触发开关，PS-ON控制电路失掉控制信号，解除对脉宽调制电路的锁定，PWM电路末尾任务，输入受控的脉宽可变的交流脉冲推进推挽开关电路中的推挽功率管，并时辰依据输入电压的脉动来调整脉冲宽度，以保证输入电压的动摇。
推挽开关电路中，推挽功率管依次开关，发生的脉动交变电压被开关变压器感应到副级，经输入电路整流滤波，构成主机所需各路电压。
维护电路那么监视各路输入电压，当发作过压、欠压缺点时及时启动，使PWM电路中止任务，以保证电路及主机的平安。
精细电压基准ICTL431
精细电压基准ICTL431是T0—92封装如图1所示。
其功用是输入压延续可调达36V，任务电流范围宽达0．1。
100mA，静态电阻典型值为0．22欧,输入杂波低。
图2是TL431的典型运用，其中③、②脚两端输入电压V=2．5（R2十R3）V／R3。
假设改动R2的阻值大小，就可以改动输入基准电压大小。
ATX电源的结构特点
ATX电源是近年来在电脑中普遍采用的新型电源，它配合ATX主板，除了可以手动开关电源外，还支持软件开关电源以完成远程控制功用。
ATX电源是在AT电源的基础上开展起来的，它的主变换电路也是采用了半桥式开关电源，但从结构上讲ATX电源作了如下改良：
1.ATX电源添加了一个辅佐开关电源，如下图。
当ATX电源交流输入端一旦有220V的交流电时，辅佐电源就末尾任务，一路经整流7805三端稳压器稳压，输入+5V电压供应ATX主板外部一局部在关机形状下要坚持任务的芯片，如网络通讯接口电源监控单元系统时钟等局部芯片运用；另一路经整流滤波，输入辅佐+12V电源，供应ATX电源外部TL494等芯片任务，为ATX电源主变换电路的启举措预备。
2.综合供电接插件接口不同。
ATX电源采用了20脚长方型双排综合插件向主板供电。
3.输入电压不同。
ATX电源添加了3.3V+5V供电和一个PS-ON控制输入端口，其中3.3V电压主要为CPUPCI总线供电。
4.电源的启动方式不同，ATX电源普通不设市电开关，而采用TL494脉宽控制芯片和LM339比拟缩小器作为其控制的中心。
其特点是援用TL494第4脚的死区控制功用，当辅佐电源任务时，一路输入+5V到主板，另一路输入+12V供应TL494电源，经过该芯片外部稳压电路，由14脚输入+5V，并和1315脚相接，再经分压电路到LM339电压比拟器的反向端，其反向端电压约为4.5V.当PS-ON为+5V时，LM339输入为高电平5V,TL494的811脚无输入脉冲，主变换电路截止，电源处于休眠形状。
当PS-ON为0V时，输入为0V,TL494的811脚有输入脉冲，主变换电路末尾任务。
因此，我们不只可以手动按下主机上的触发按钮开关使PS-ON为低电平启动电源，还可以经进顺序或键盘等其他方式使PS-ON为低电平启动电源，从而使ATX电源具有远程控制功用。
采用变压器的供电电源体积较大，在一些要求小体积的制造中难以运用。
本文引见的小型无变压器电源，能提供３～１５Ｖ的电压，最大电流１５０ｍＡ，可满足小型电子设备的供电需求。
电路如下图，２２０Ｖ经Ｄ２整流Ｃ１滤波，作为Ｑ１的导通驱动电压，当２２０Ｖ正半周末尾、但Ｗ滑动端上电压尚未足够大时，Ｑ２处于截止形状，Ｃ１上的电压经Ｒ４加在Ｑ１的栅极使Ｑ１导通，２２０Ｖ正半周经Ｄ１、Ｒ５、Ｑ１对电容Ｃ２快速充电。
当Ｗ滑动端的电压升到足以使Ｄ３和Ｑ２导通时，Ｑ１栅极失掉电压而截止。
调理Ｗ即可调理对Ｃ２的充电时间，也就调理了输入电压。
由于Ｑ１的导通时间极短，因此Ｃ２选用了大容量电容，以保证有较平滑的输入电压。
电路中Ｒ５是限流电阻，可减小对Ｃ２充电电流的峰值。
稳压管Ｄ５是为了防止Ｑ１因栅极电压过高损坏而设。
Ｄ４用作输入维护，当Ｃ２两端电压过高时Ｄ４、Ｑ２导通，使Ｑ１截止。
因在市电的负半周时电路不任务，为了加大输入电流，可在输入端加接一整流桥，使市电的正负半周都能失掉应用，这样可使输入电流添加８０ｍＡ，同时还能改善输入电压的平滑度。
在实践运用时可将电位器Ｗ、Ｒ３用一个固定电阻替代。
在输入电压动摇度要求高时，可加接三端稳压ＩＣ。
此电路复杂，只需焊接无误即可任务。
该电路无隔离措施，运用时电源的Ｌ线、Ｎ线不要接错。
电路原理
电路如以下图所示,主要由降压整流电路、调整管、取样管、取样电路及恒流源等几局部组成.
降压整流电路由变压器、二极管VD1--VD4及C1组成;电压调整管由VT1与VT2构成的复合管担任;取样电路由R4、R5、RP及VT3组成;VT4、VD5等组成恒流源电路.
由于VD5为一只稳压二极管,所以VT4发射结电压动摇不变,其集电极电流为一恒定值,即流过R2的电流一直坚持不变,也就是说取样缩小管VT3的集电极负载为一恒流源.由于VT3采用了恒流源负载,故有较小的直流输入电阻,较大的静态交流负载电阻,提高了缩小电路的增益,从而改善了稳压电源的动摇精度.
元器件选择
VT1采用3AD30型大功率锗PNP管,VT2用3AD6C型中功率锗PNP管,β值要求大与30,VT3为3AX31B性小功率锗PNP管,β≥50,VT4为9011、9013等,β≥100.T的功率应大与20VA;VT1要加面积足够大的散热板.
确认元器件装置无误后,通电停止调试即可!
前面引见了电路图中的元器件的作用和符号。
一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，方式变化无常，初学者往往不知道该从什么中央末尾，怎样才干读懂它。
其实电子电路自身有很强的规律性，不论多复杂的电路，经过火析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。
好象孩子们玩的积木，虽然只要十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中卸可以搭成几十乃至几百种平面图形或平面模型。
异样道理，再复杂的电路，经过火析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。
因此初学者只需先熟习常用的基本单元电路，再学会剖析和分解电路的身手，看懂普通的电路图应该是不难的。
按单元电路的功用可以把它们分红假定干类，每一类又有好多种，全部单元电路大约总有几百种。
下面我们选最常用的基本单元电路来引见。
让我们从电源电路末尾。
一、电源电路的功用和组成每个电子设备都有一个供应能量的电源电路。
电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。
罕见的家用电器中少数要用到直流电源。
直流电源的最复杂的供电方法是用电池。
但电池有本钱高、体积大、需求不时改换（蓄电池那么要经常充电）的缺陷，因此最经济牢靠而又方便的是运用整流电源。
电子电路中的电源普通是高压直流电，所以要想从220伏市电变换成直流电，应该先把220伏交流变成高压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才干失掉直流电。
有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需求再添加一个稳压电路。
因此整流电源的组成普通有四大局部，见图l。
其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需求引见的只是前面三种单元电路。
二、整流电路整流电路是应用半导体二极管的单导游电功用把交流电变成单向脉动直流电的电路。
（1）半波整流
半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。
在交流电正半周时VD导通，负半周时VD截止．负载R，。
上失掉的是脉动的直流电。
（2）全波整流
全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相反的次级线圈，见图2（b）。
负载R1。
上失掉的是脉动的全波整流电流，输入电压比半波整流电路高。
（3）全波桥式整流
用4个二极管组成的桥式整流电路可以运用只要单个次级线圈的变压器，见图2（c）。
负载上的电流波形和输入电压值与全波整流电路相反。
（4）倍压整流
用多个二极管和电容器可以取得较高的直流电压。
图2（d）是一个二倍压整流电路。
当U2为负半周时VDl导通，Cl被充电，C1上最高电压可接近1．4U2；当U2正半周时VD2导通，Cl上的电压和U2叠加在一同对C2充电，使C2上电压接近2．8U2，是Cl上电压的2倍，所以叫倍压整流电路。
三、滤波电路
整流后失掉的是脉动直流电，假设加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可失掉平滑的直流电。
（1）电容滤波
把电容器和负载并联，如图3（a），正半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上失掉平滑的直流电。
（2）电感滤波
把电感和负载串联起来，如图3（b），也能滤除脉动电流中的交流成分。
（3）l、C滤波
用1个电感和1个电容组成的滤波电路由于象一个倒写的字母〝L〞，被称为L型，见图3（c）。
用1个电感和2个电容的滤波电路由于象字母〝x，'，被称为丌型，见图3（d），这是滤波效果较好的电路。
（4）RC滤波
电感器的本钱高、体积大，所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成RC滤波电路。
异样，它也有L型，见图3（e）；n型，见图3（f）。
四、稳压电路
交流电网电压的动摇和负载电流的变化都会使整流电源的输入电压和电流随之变化，因此要求较高的电子电路必需运用稳压电源。
（1）稳压管并联稳压电路用一个稳压管和负载并联的电路是最复杂的稳压电路，见图4（a）。
图中R是限流电阻。
这个电路的输入电流很小，它的输入电压等于稳压管的动摇电压值V；。
（2）串联型稳压电路
有缩小和负反应作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。
它的电路和框图见图4（b）、（c）。
它是从取样电路（R3、R4）中检测出输入电压的变化，与基准电压（Vz）比拟并经缩小器（VT2）缩小后加到调整管（VTl）上，使调整管两端的电压随着变化。
假设输入电压下降，就使调整管管压降也降低，于是输入电压被提升；假设输入电压上升，就使调整管管压降也上升，于是输入电压被压低，结果就使输入电压基本不变。
在这个电路的基础上开展成很多变型电路或添加一些辅佐电路，如用复合管作调整管，输入电压可调的电路，用运算缩小器作比拟缩小的电路，以及添加辅佐电源和过流维护电路等。
（3）开关型稳压电路．
近年来普遍运用的新型稳珏电源是开关型稳压电源。
它的调整管任务在开关形状，自身功耗相小，所以有效率高、体积小等优点，
但电路比拟复杂。
开关稳压电源从原理上分有很多种。
它的基本原理框图见图4（d）。
图中电感L和电容C是储能和滤波元件，二极管VD是调整管
在关断形状时为L、C滤波器提供电流通路的续流二极管。
开关稳压电源的开关频率都很高，普通为几～几十千赫，所以电感器的体积不很大，输入电压中的高次谐波也不多。
它的基本任务原理是：
从取样电路（R3、R4）中检测出取样电压经比拟缩小后去控制一个矩形波发作器。
矩形波发作器的输入脉冲是控制调整管（VT）的导通和截止时间的。
假设输入电压U。
由于电网电压或负载电流的变化而降低，就会使矩形波发作器的输入脉冲变宽，于是调整管导通时间增大，使L、C储能电路失掉更多的能量，结果是使输入电压U。
被提升，到达了动摇输入电压的目的。
（4）集成化稳压电路
近年来已有少量集成稳压器产品问世，种类很多，结构也各不相反。
目前用得较多的有三端集成稳压器，有输入正电压的CW7800系列和输入负电压的CW7900系列等产品。
输入电流从0．1A一3A，输入电压有5V、6V、9V、12V、l5V、18V、24V等多种。
这种集成稳压器只要三个端子，稳压电路的一切局部包括大功率调整管以及维护电路等都已集成在芯片内。
运用时只需加上散热片后接到整流滤波电路前面就行了。
中心元件少，稳压精度高，任务牢靠，—般不需调试。
图4（c）是——个三端稳压器电路。
图中C是主滤波电容，Cl、C2是消弭寄生振荡的电容，VD是为防止输入短路烧坏集成块而运用的维护二极管。
五、电源电路读图要点和举例电源电路是电子电路中比拟复杂但是却是运用最广的电路。
拿到—张电源电路图时，应该：
1.先按〝整流一滤波一稳压〞的次第把整个电源。
电路分解开来，逐级细细剖析。
2.逐级剖析时要分清主电路相辅佐电路、主要元件和主要元件，弄清它们的作用和参数要求等。
例如开关稳压电源中，电感电容和续流二极管就是它的关键元件。
3.由于晶体管有NPN和PNP型两类，某些集成电路要求双电源供电，所以一个电源电路往往包括有不同极性不同电压值和好几组输入。
读图时必需分清各组输入电压的数值和极性。
在组装和维修时
也要细心分清晶体管和电解电容的极性，防止出错。
4.熟习某些习气画法和简化画法。
5.最后把整个电源电路从前到后片面综合贯串起
来。
这张电源电路图也就读懂了。
例l电热毯控温电路图5是一个电热毯电路。
开关在〝1〞的位置是高温档。
220伏市电经二极管后接到电热毯，由于是半波整流，电热毯两端所加的是约l00伏的脉动直流电，发热不高，所以是保温或高温形状。
开关扳到〝2〞的位置，220伏市电直接接到电热毯上，所以是高温档
例2高压电子灭蚊蝇器图6是应用倍压整流原理失掉小电流直流高压电的灭蚊蝇器。
220伏交流经过四倍压整流后输入电压可达1100伏，把这个直流高压加到平行的金属丝网上。
网下放诱饵，当苍蝇停在网上时形成短路，电容器上的高压经过苍蝇身体放电把蝇击毙。
苍蝇尸体落下后，电容器又被充电，电网又恢复高压；这个高压电网电流很小，因此对人有害。
由于昆虫夜间有趋光性，因此如在这电网前面放一个3瓦荧光灯或小型黑光灯，就可以诱杀蚊虫和有害昆虫。
例3适用稳压电源图7是一个适用的稳压电源。
输入电压3～9伏可调，输入电流最大100毫安。
这个电路就是串联型稳压电源电路。
要留意的是；①整流桥的画法和图2（c）不同，实践上它就是桥式整流电路。
②这个电路运用PNP型锗管，所以输入是负电压，正极接地。
③用两个普通二极管替代稳压管。
任何二极管的正向压降都是基本不变的，因此可用二极管替代稳压管。
2AP型二极管的正向压降约是0．3伏，2CP型约是0．7伏，2CZ型约是l伏。
图中用了两个2CZ二极管作基准电压。
④取样电阻是一个电位器，所以输入电压是可调的。
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