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1、分析ATX電源電源原理直流穩(wěn)壓電源是電子、電器、自動(dòng)化設(shè)備中的棊本組成部分,主要部件為半導(dǎo)體超人規(guī)模集成電路的計(jì)算機(jī)口然也不能免俗。隨著近年各種硬件設(shè)備頻率、速度和功耗的提高,電源對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響也越來越大。那么這計(jì)算機(jī)”穩(wěn)定的基石“、”動(dòng)力的源泉“又是如何工作的呢?計(jì)算機(jī)電源的輸入為爲(wèi)壓交流市電,要求輸出為高穩(wěn)定性低壓直流。日前的常見產(chǎn)品主婆采用脈沖變斥器耦合型開關(guān)穩(wěn)壓電源,主要的轉(zhuǎn)換過程為:高圧市頻交流-(整流、濾波)>高壓直流-(調(diào)制)>高壓高頻交流-(變壓)>低壓高頻交流-(整流、濾波)>低壓直流山輸入端算起,分為交流抗干擾電路、功率因數(shù)校正電路、高
2、壓整流濾波電路、開關(guān)電路、低壓整流濾波電路5個(gè)主要部分。交流抗干擾電路為避免電網(wǎng)屮的各種干擾信號(hào)彩響高頻率、高精度的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),防止電源開關(guān)電路形成高頻擾竄,影響電網(wǎng)中的其他電器等;各種電磁、安規(guī)認(rèn)證都要求開關(guān)電源配有抗干擾電路。主要結(jié)構(gòu)為口型?共模、差模濾波屯路,山葺模扼流電感、差模濾波電容、共模扼流電感、共模濾波電容組成;一般應(yīng)有兩級(jí),分別在交流電源線插座與電路版輸入端。功率因數(shù)校止電路開關(guān)電源傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路令整體負(fù)載表現(xiàn)為容性,且使交流輸入電流產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變,向電網(wǎng)注入大量的高次諧波,功率因數(shù)僅有0.6左右,對(duì)電網(wǎng)和其他電氣設(shè)備造成嚴(yán)遠(yuǎn)的諧波
3、污染與干擾。因此,我國在2003年開始實(shí)施的CCC屮明確耍求計(jì)算機(jī)屯源產(chǎn)品帶冇功率因數(shù)校正器(PowerFactorCorrector,即PFC),功率因數(shù)達(dá)到0.7以上。PFC電路分為主動(dòng)式(有源)與被動(dòng)式(無源)兩種:主動(dòng)式PFC本身就相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)電源,通過控制芯片驅(qū)動(dòng)開關(guān)管對(duì)輸入電流進(jìn)行”調(diào)制”,令其與電壓盡暈同步,功率因數(shù)接近于1;同時(shí),主動(dòng)式PFC控制芯片還能夠捉供輔助供電,驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)部其他芯片以及負(fù)扒+5VSB輸出。主動(dòng)式PFC功率因數(shù)高、+5VSB輸出紋波頻率高、幅度小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,僅在一些高端電源中使用。H前采用主動(dòng)式PFC的計(jì)算機(jī)電源一般
4、采用Boostconverter(即升壓轉(zhuǎn)換器)式設(shè)計(jì),電路原理圖如下:被動(dòng)式PFC結(jié)構(gòu)簡單,只是針對(duì)電源的整體負(fù)載特性表現(xiàn),在交流輸入端,抗干擾電路之后串接了一個(gè)”大號(hào)“電感,強(qiáng)制平衡電源的整體負(fù)載特性。被動(dòng)式PFC采用的電感只需適應(yīng)50?60Hz的市電頻率,帶有工頻變壓器常用的硅鋼片鐵芯而非高頻率開關(guān)變壓器所采用的鐵氧體磁芯,從外觀上非常容易分辨。被動(dòng)式PFC效果較主動(dòng)式PFC有-定差距,功率因數(shù)一般為0.8左右;但成本低廉,且無需對(duì)原有產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行大幅度修改就可以符合CCC要求,是目前主流電源通常采取的方式。鬲斥整流濾波電路目前的各種開關(guān)電源離壓幣流基本都采用
5、全橋式二極管幣流,將輸入的正弦交流電反向電壓翻轉(zhuǎn),輸出連續(xù)波峰的啖直流”,再經(jīng)過電容的濾波,就得到了約300V的”高壓直流”。開關(guān)電路開關(guān)電源的核心部分,主要由精密電壓比較芯片、PWM芯片、開關(guān)管、驅(qū)動(dòng)變壓器、主開關(guān)變壓器組成。精密電壓比較芯片將直流輸出部分的反饋電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,PWM芯片根據(jù)比較結(jié)果通過驅(qū)動(dòng)變床器調(diào)整開關(guān)管的占空比,進(jìn)而控制主開關(guān)變斥器輸出給直流部分的能量,實(shí)現(xiàn)”穩(wěn)丿X'輸出。使用驅(qū)動(dòng)變丿禾器的目的是為了隔離高壓(300V)區(qū)與低壓區(qū)(最窩12V),避免開關(guān)管擊穿后髙壓電可能對(duì)低斥設(shè)備造成的危害,也令PWM芯片無需接觸高壓信號(hào),降低了對(duì)元件
6、規(guī)格的要求。脈沖變壓器耦合型開關(guān)穩(wěn)壓電源主要的直流(高壓到低壓)轉(zhuǎn)換方式有5種,其中適合作為計(jì)算機(jī)電源使用的主要為推挽式與半橋式,而推挽式多用于小型機(jī)、UPS等,我們常見的電源產(chǎn)品則基本都采用半橋式變換。近年由于半導(dǎo)體元件加工工藝的進(jìn)步,也有少數(shù)產(chǎn)品采用了原木受到功率限制無法使用在個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上的單端正激式變換方式,木次測(cè)試屮的航嘉■寬幅王就是一例。低壓幣流濾波電路經(jīng)過調(diào)制的高壓直流成為了低壓高頻交流,需要經(jīng)過再次整流濾波才能得到希望的穩(wěn)定低壓遼流輸出。幣流手段與高壓幣流類似,仍是利用二極管的單向?qū)ㄐ再|(zhì),將反向波形翻轉(zhuǎn)。為了保證濾波后波形的完整性,要求互相配
7、合實(shí)現(xiàn)360°的導(dǎo)通,因此一般采用快速恢復(fù)二極管(主要用于+12V整流)或肖特基二極管(主耍用于+5V、+3.3V整流)。濾波仍是采用典型的扼流電感配合濾波電容,不過此處的電感不僅為了扼制突變電流,更為重要的作用是像高壓濾波部分的電容一樣作為儲(chǔ)能元件,為輸出端提供連續(xù)的能暈供應(yīng)。實(shí)際產(chǎn)品屮高壓整流濾波電路、開關(guān)電路、低壓整流濾波電路是一個(gè)整體,雖然原理與前述基木相同,但元件個(gè)數(shù)、分布方式會(huì)有很大變化。例如采用半橋式電壓變換的電源就有兩個(gè)高壓濾波電容,每一路直流輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)整流管,各負(fù)責(zé)半個(gè)周期的輸出;而采用單端正激式屯壓變換的電源則只冇一個(gè)高床濾波電容,每一路直