電源基礎知識電源的基本電路

2021-03-04 00:34:12 字數 2693 閱讀 3470

六、電源的基本電路

6.1 電源的工作原理

電源是乙個轉換裝置,把高壓的交流電(220v)轉換成電腦可以直接使用的低壓直流電。

電源工作的流程:當市電進入電源後,先經過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾訊號,然後經過整流和濾波得到高壓直流電。接著通過開關電路把直流電轉為高頻脈動直流電,再送高頻開關變壓器降壓。

然後濾除高頻交流部分,這樣最後輸出供電腦使用相對純淨的低壓直流電。

電源內部的電路,按照功能,可以劃分為幾個大的模組。以下分別說明。

6.2 emi 濾波電路atx 電源的emi 濾波部分主要是為了濾除外界的突發脈衝和高頻干擾,同時將其自身產生的電磁輻射削減到最低。

較好的電源其emi 部分通常採用兩部分,一部分在公座上加了一塊emi 小板,另一部分則做在pcb 板上。

6.3 pfc 電路

被動式pfc一般採用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數,被動式pfc 包括靜音式被動pfc 和非靜音式被動pfc。靜音型被動pfc 相比非靜音型被動pfc,無論是成本上還是製造工藝上要求都比較高。這裡還要說明的是,pfc 會產生雜訊的原因。

從原理上講,在對電流和電壓補償的過程中,始終進行著充放電的過程,因而產生了磁性,最終會和周邊的金屬元件產生震動進而發出噪音。靜音型pfc 相當於兩個非靜音型pfc 的疊加,達到震動互相抵消的目的。但是,在消除噪音的手段中,安裝是否得當也是對靜音效果影響較大的因素。

被動式pfc 的功率因數只能達到0.7~0.8。

主動pfc 電路與被動pfc 存在著很大的不同。

由於採用了高整合度的控制器ic,使得採用主動pfc 的電源的適應電壓可以寬至90~270v,並且能夠達到0.99 以上的線路功率因數。

同時,控制器ic 具有輔助電源的作用,可以取代普通atx 電源中的乙個待機變壓

器,因此,採用主動pfc 的電源,可以只有兩個變壓器—— 開關變壓器和驅動變壓器,

如圖。採用控制器ic 還有乙個很大的優點:輸出的紋波非常小,因此可以使用容量較小的高壓濾波電容。從上圖中可以看到,某電源就只採用了乙個(不是兩個)濾波電容。

6.4 高壓濾波整流電路圖中顯示的是乙個典型的高壓濾波整流電路。

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經過以上電路的處理,就能得到較為平整的正弦波交流電,送入前級整流電路進行整流,這個過程我們一般稱為高壓整流濾波電路,也就是將220v 交流市電轉換成300v 直流電。通常此部分工作都由全橋式整流二極體和兩個高壓電解電容組成,經過全橋式整流二級管整流後,電壓波形呈以下的形狀:

整流後的電壓全部變成正相電壓。不過此時得到的電壓仍然存在較大的起伏,這就必須使用高壓濾波電容進行初步穩壓,將波形修正為起伏較小的波形。

6.5 開關電路

接下來的過程是將高壓整流濾波電路產生的高壓直流電變成高頻脈衝直流電,送到主變壓器降壓,變成低頻脈衝直流電。這個過程是由開關電路和變壓器完成的。開關電路的原理是由開關管和pwm(pulse width modulation)控制晶元構成,振盪電路,產生高頻脈衝。

我們來看一下這個過程:

經過高壓濾波電容初步穩壓的「電」兵分兩路,一路送往5vsb 電壓生成電路,另一路則送往我們熟悉的12v、5v、3.3v 電壓生成電路。由於前者電壓為常電,而後者只有開機才能供電,因此這兩部分電壓被分成兩路分別生成。

下面進入開關電源的核心部分。此部分的原理是通過pwm 控制晶元或簡單的自激振盪電路通過變壓器耦合的方式來精密控制負責功率生成部分的開關電路,再由開關電路通過變壓器耦合的方式將功率傳遞給后級的整流、濾波電路。

由於此部分電路電流的數值和變化頻率很大,因此關鍵部件發熱量極大,必須使用散熱片。通常前端的散熱片上固定開關電路的開關管;而後端的散熱片上則固定后級整流電路中的整流管。

6.6 低壓濾波電路

最後,低頻脈衝直流電經過二極體整流後,再由電解電容濾波,這樣,輸出的就是不同電壓的穩定的電流了。由於這裡電壓已經很低了,所以儘管電容容量很大,通常有

1000uf、2200uf 等,但由於不需要很高的耐壓值,所以電容體積很小。到最後,穩壓模組將最後的直流電壓調整為所需要的各種電壓,供給各種不同的電腦配件使用。

6.7 控制電路

控制電路是電源中的重要電路,主要提供監控、保護功能。傳統的控制電路由ka7500b 與lm393 組成,也有使用7500 和339 配合的。

lm393n 是乙個低失調雙電壓比較器,用於監視+5v 輸出電壓,並提供pg(電源正常)訊號。若+5v 輸出電壓過低或網突然斷電時,lm393n 晶元將提前取消pg 訊號,讓系統在輸出電壓跌至危險值之前有時間對硬碟等敏感裝置進行保護。

ka7500b 可以完成判斷和產生pg 訊號、pwm 控制和保護等諸多功能,該ic 具有多種調節和保護功能,功能齊全。這個ic 在以往的主機板上被大量採用。

整合度更高的控制ic,在電源中越來越廣泛應用,其中台灣崇茂的6105 是比較成

熟的。該ic 整合了ka7500b 與lm393 的功能。目前,8108、8109 等ic,在電源上

採用的也越來越多。

電源的保護功能,主要包括過壓保護、過流保護、過載保護、短路保護、過熱保

護等。過壓保護:輸出的直流電壓偏高時,控制ic 會檢測到電壓的異常,進行調整或者

啟動保護。

過流保護:輸出電流過大時,可能導致配件的損毀。電流突然變大時,電源需要

提供保護。

過載保護:負載太重時,一些效能指標會超過合理範圍,對配件以及電源本身都

會有傷害。

短路保護:當電源輸出端有短路時,電源會關閉輸出。

過熱保護:電源散熱不良時,內部溫度公升高,會影響電源的正常使用,電源需要保護。

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