电脑开关电源设计及工作原理

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1、电脑开关电源设计及工作原理直流稳压电源的组成直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电的电路，一般由降压、整流、滤波 和稳压等几部分组成(见图 16-1)。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压； 滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路 的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。图 16-1 直流稳压电源组成电源VI整流V2滤波V3稳压变压器电路电路电路桥式整流电路图16-2为桥式整流电路，图中V、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为 桥式整流。1工作原理和输出波形设变压器二次电压u =u2,V3截

2、止，电容C向负载电阻RL放电，由于放电时223间常数t=RlC 一般较大，电容电压uc按指数规律缓慢下降，当下降到lu2卜uc时，V2、V4导 通，电容 C 再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电过程。其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压。uO图 16-3 桥式整流滤波简化电路2）波形及输出电压空载时即负载电阻为无穷大：U = ;2U ;带负载时：0.9 U U eO HzT4A 250VBD1C13Q3R11二 geMIC3 KA7905ON/OFFMODEL NO: FSP145-60SPMAX. OUTPUT POWER: 145W +3,3V & 刊=90W(MAX)DC OUT

3、PUT: +3f3V 0,2-10,0A(QRG), +5V - 10-18,0A(RED), +12V -4,2A(EL) +5Vsb 0,8A(PURP), -5V 0,2A(WHITE), -12V 0,3A(BLUE) P.G.SIGNAL (GRAY), GROUND (BLACK)电脑开关电源PWM控制芯片KA3511原理，功能，特点，引脚及应用电路1 引言本文介绍的美国快捷公司生产的PCSPMS次边监控芯片KA3511,是一种改进型的固定频率PWM控 制IC。用其设计PC电源，是目前比较理想的选择。2 引脚功能及主要特点KA3511采用22脚DIP封装，引脚排列如图1所示。KA3

4、511主要由振荡器、误差放大器、PWM比较器、过电压保护（OVP）与欠电压保护（UVP）电路、 遥控开/关控制电路、电源好（pwoergood）信号产生器和精密参考电压等单元电路所组成，引脚 功能如表 1 所示。表 1 引脚功能脚号名称功能1VCC电源电压2COMP误差放大器（E/A）输出3E/A()E/A反向输入4E/A(+)E/A同相输入5TREM遥控开/关延迟6REM遥控开/关输入7RT振荡器频率设定电阻8CT振荡器频率设定电容9DET欠电压检测输入10TPG电源好（PG ）信号延迟11PG电源好信号输出12Vref5.0 3V2%的参考电压13V3.33.3V输出的OVP、UVP输入1

5、4V55V输出的OVP、UVP输入15V1212V输出的OVP、UVP输入16PT另外的保护输入17TUVPUVP延迟18GND信号地19DTC死区时间控制输入20C2输出驱动21E功率地22C1输出驱动Cl E C2 DTC GND TJVP PT V|2 V5 V33 VrtfI I II II II II II I I II II II 112|l_l 1_11_11_11_11_11_111_11_1 l_liH Vet C?OMPE.M： i JTREM REM R.T CT 13ET TPj PCiKA3511 的主要特点如下：1)2)只需很少量的外部元件，就可以组成性能优良的SP

6、M；杠制固定频率、可变占空比电压型PWM控制;利用死区时间控制实现较启动;为推挽操作对偶输出，每个输出晶体管的电ni in流容量为 200mA ;r:i r.:ir i i i r ! rI II hI i I I I I i Ii ii n i ： i I i i i i ii i i I ； I i ; I i i I s I:(5)对于 SMPS 的 + 3.3V、+5V 和 + 12V 输出,O.HpllOl具有 OVP 和 UVP 功能;CJuLpil JI.uvHEML图 11KA3511 应用电路电源好信号产生器KA3511 的电源好信号产生器电路如图10所示。电源好信号产生器电

7、路产生依赖于输出电压状态的“开”与“关,，信号。当IC脚11上的输出PG= “H”时，意味着电源是“好的”；当PG= “L” 时，则表示电源出现故障。当电源接通时，为稳定输出，在经过约250ms的延时之后产生PG “高”信号。当电源切断时， 为保护下面所跟随的系统，通过检测电源状态产生PG “低”信号，并且没有延迟。比较器C0MP1和C0MP2分别用作检测+ 5V和VCC电压。VCC检测点电压为17 2V，脚9 (DET) 外部电阻R11和R12的取值应符合下面的等式要求：IIvDET=1.25VX=17.2V当+ 5V的输出降至4 3V以下时，为提高系统稳定性，比较器COMP3产生不带延迟的

8、PG “低” 信号。当遥控开/关信号是高态时，则产生不带延迟的PG “低”信号。在主电源被接地之前，PG 就变为低态。PG延时（Td）由IC脚10 （TPG）外部电容CPG、C0MP3的门限电压Vth和充电电流Ichg决定：Td=250ms4 应用电路KA3511只需外加很少量的元件，即可在SMPS的次边组成功能齐全的SMPS辅助电路。KA3511的 典型应用电路如图 11 所示。在图11所示的SMPS次边监控电路中，KA3511的脚13、脚14和脚15分别连接PCSMPS的33V、 5V 和 12V 的次边输出，以履行 OVP 和 UVP 功能。 IC 脚 4 通过外部电阻分压器感测 SMP

9、S 次边 5V和12V的输出电压，并与脚3内部125V的参考电压进行比较，其输出和PWM比较器的控制信号调节主电源开关的占空比，以使输出电压稳定。 IC 脚 2 与脚 3 之间在外部连接的 RC 网络， 用作误差放大器输出与反相输入之间的补偿。 IC 脚 6 为遥控开/关输入，脚5 外部电容用作遥控 开/关延迟。脚7外部12kQ的电阻和脚8外部O.Olp F的电容，用作设定IC振荡器频率。脚9 可通过外部电阻分压器对VCC进行欠电压检测（见图10），脚10外部电容（2.2p F）用作电源 好（PG）信号延迟，脚17外部电容（2.2p F）用作UVP延迟。电脑开关电源维修图解食电脑开关电源维修图

10、解一颗强劲的CPU可以带着我们在复杂的数码世界里飞速狂奔，一块最酷的显示卡会带着我们在绚丽的3D世 界里领略那五光十色的震撼，一块最棒的声卡更能带领我们进入那美妙的音乐殿堂。相对于CPU,显示卡、 声卡而言，电源可能是微不足道的，我们对它的了解也不是很多，可是我们必须知道，一个稳定工作的电 源，是使我们计算机能够更好工作的前提。计算机开关电源工作电压较高，通过的电流较大，又工作在有自感电动势的状态下，因此，使用过程 中故障率较高。对于电源产生的故障，不少朋友束手无策，其实，只要有一点电子电路知识，就可以轻松 的维修电源。首先，我们要知道计算机开关电源的工作原理。电源先将高电压交流电（220V

11、）通过全桥二极管（图1、 2）整流以后成为高电压的脉冲直流电，再经过电容滤波（图 3）以后成为高压直流电。此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初 级（图 4）。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低 电压强电流的直流电。其中，控制电路是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向功率开 关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中，由于电源输入部分工作在高电压、大 电流的状态下，故障率最高；其次输出直流部分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏 再就是脉宽调制器 TL494

12、 的4 脚电压是保护电路的关键测试点。通过对多台电源的维修，总结出了对付电 源常见故障的方法。、在断电情况下，“望、闻、问、切”由于检修电源要接触到220V高压电，人体一旦接触36V以上的电压就有生命危险。因此，在有可能的 条件下，尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先，打开电源的外壳，检查 保险丝（图5）是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的 PCB 板上元件破裂，则应重点检查此 元件，一般来讲这是出现故障的主要原因；闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件；问一 下电源损坏的经过，是否对电源进行违规的操作，这一点对于维修任何设备都是必须的。在初步检查

13、以后， 还要对电源进行更深入地检测。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，如果电阻值过低，说明电源内部存在短 路，正常时其阻值应能达到100千欧以上；电容器应能够充放电，如果损坏，则表现为AC电源线两端阻值 低，呈短路状态，否则可能是开关三极管 VT1、VT2 击穿。然后检查直流输出部分。脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时，表针应有电容器充放 电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。否则多数是整流二极管反向击穿所致 二、加电检测在通过上述检查后，就可通电测试。这时候才是关键所在，需要有一定的经验、电子基础及维修技巧 一般来讲应重点检查一下电源的输入端，开关三极

14、管，电源保护电路以及电源的输出电压电流等。如果电 源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量TL494的4脚电压，正常值应为0.4V以下，若 测得电压值为+4V以上，则说明电源的处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。由于接触到高电建 议没有电子基础的朋友要小心操作。三、常见故障1保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电 网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管 高压滤波电解电容，逆变功率开关管等，检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险 丝熔断，应该首先查

15、看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出。如果 没有发现上述情况，则用万用表进行测量，如果测量出来两个大功率开关管e、c极间的阻值小于lOOkQ , 说明开关管损坏。其次测量输入端的电阻值，若小于200kQ，说明后端有局部短路现象。2无直流电压输出或电压输出不稳定 如果保险丝是完好的，可是在有负载情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的： 电源中出现开路、短路现象，过压、过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整 流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。这时，首先用万用表测量系统板+5V电源的对地电阻, 若大于0. 8Q，则说

16、明电路板无短路现象；然后将电脑中不必要的硬件暂时拆除，如硬盘、光盘驱动器等, 只留下主板、电源、蜂鸣器，然后再测量各输出端的直流电压，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的 控制电路出了故障。3. 电源负载能力差电源负开能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要原因是各元 器件老化，开关三极管的工作不稳定，没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流 二极管损坏、高压滤波电容损坏、晶体管工作点未选择好等。4、通电无电压输出，电源内发出吱吱声。 这是电源过载或无负载的典型特征。先仔细检查各个元件， 重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查，发现一个整流二

17、极管1N4001的表面已烧黑，而且电路板 也给烧黑了。找同型号的二极管换下，用万用表一量果然是击穿的。接上电源，可风扇不转，吱吱声依然 用万用表量+ 12V输出只有+ 0.2V,+5V只有0.1V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次 级开关管，发现初级开关管中有一个已损坏，用相同型号的开关管换上，故障排除，一切正常。5、没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。由于保险丝不断地熔断，搜索范围就缩小了。可能性只有3 个：1、整流桥击穿；2、大电解电容击穿； 3、初级开关管击穿。电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管，或是将四个二极管固化在一起。将整流 桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常，注意焊回时要注意正负极。最后的可能就只剩开关 管了。这个电源的初级只有一个大功率的开关管。拆下一量果然击穿，找同型号开关管换上，问题解决。其实，维修电源并不难，一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关三极管击穿以及电源自保护等，因开关电源的电路较简单，故障类型少，很容易判断出故障位 置。只要有足够的电子基础知识，多看看相关报刊，多动动手，平时注意经验的积累，电源故障是可以轻松检修的。