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1、PC动力之源 -电脑电源简介12/21/20221概述nPC电源是PC的一重要组成部分,其作用相当于人的心脏,它是工业开关电源中的一个分支.开关电源具有体积小、重量轻、转换效率高、自身发热量小等诸多优点.PC电源相对其它开关电源须输出多路的低电压大电流的直流电，而且具备各种保护功能，所以控制电路要复杂的多。12/21/20222開關電源分類一:按電源開關管的受激方式,可分為自激 勵方式和它激勵方式兩种.二:按開關管与負載的聯接方式,可分為 (1):串聯式開關電源.(2):并聯式開關電源.(3):變壓器式開關電源.三:按開關時間的控制方式,可分為調寬控制式開關穩壓電路和調頻式開關穩壓電路12/2
2、1/20223历史与发展nIBM的PC-AT/XT最早采用开关电源作为电脑的电源,随后电脑内部各个部件之间逐渐形成一套共同的标准 即AT标准,符合此标准的电源称为AT电源.接着又出现具有自动控制功能的ATX电源,ATX标准 经历了ATX1.0,ATX2.03,ATX12V(即P4电源)等的发展过程.12/21/202241.ATX1.1到ATX2.0标准的区别：n对ATX电源内部的风路进行了调整，将原来面向机箱内送气的风扇改为向机箱外排气。对PS_ON#、PWR_OK信号和+5VSB电源规格进行了补充，对+3.3VDC端电压变动的范围和软电源控制信号进行了重新定义。加入可选择的风扇辅助电源、风
3、扇监控、IEEE1394电压和3.3V遥控电压等标准。对电源内部配线颜色的定义进行了补充。12/21/202252.ATX2.00与2.01的区别：n对机箱和主板的I/O接口的定义进行了修正和补充。将+5VSB输出电流由原来的10mA增加到720mA，改善了主板唤醒设备的能力，提高了兼容性。12/21/202263.ATX2.01与2.02的区别：n针对250300W以上的电源加入了新的辅助电源连接器（一种6芯连接器)将原来-5VDC和-12VDC的电压波动范围由原来的5修改为10。12/21/202274.ATX2.02与2.03的区别：n将MicroATX名词改为正确的Mini-ATX，并
4、对其外形尺寸进行了重新的定义。建议电源厂家在电源机盒顶端增加新的通风窗口以增强对CPU的散热。12/21/20228n加强了+12VDC端的电流输出能力，对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定。采用新增加的4芯电源连接器为P4处理器供电，供电电压为+12V.加强了+5VSB的电流输出能力，改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。5.ATX12V与ATX2.03的区别：12/21/20229ATX电源特点nATX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是否工作，而是采用“5VSB、PSON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PSON”信号电平
5、的变化，就能控制电源的开启和关闭。“PSON”小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源。12/21/202210ATX电源外观及组成n包括交流电输入的插座(有的电源上还安装了一个交流输出插座或电源开关),排气孔,多根直流输出电源线，上面的接头主要分为三四种:一种连接到主板上，为电脑提供+3.3V、+5V和+12V电压;另外有四五个D型的大接头，用于给驱动设备供电，而小电源插头则用来连接软驱;一个专用的四芯接头，单独给CPU提供+12V的电压.如下图所示:12/21/20221112/21/202212ATX12V电源特点：n相比较其它ATX来看，ATX12V电源有以下两个明显变化：1.增大
6、+12V输出能力。主板上的CPU、Chipset等有自身特定的工作电压，需要依赖VRM（CPU电压调节组件）或是本地DC/DC来供给，随着IC功率的上升，使用+12V来为这些部分供电要比使用+5V或+3.3V易于传递更大功率并有更高的传输效率。2.增加了+12V输出线和接插件。为了使+12V的电流良好传输，增加了一只4芯的+12V接插头，该插头也成为ATX12V电源的外观特征。12/21/202213ATX12V电源输出信号n+3.3V：直接提供给主板经变换后用于驱动CPU、内存等电路。n+5V：用于驱动除磁盘、光盘驱动器马达以外的大部分电路，包括磁盘、光盘驱动器的控制电路。n+12V：用于驱
7、动磁盘驱动器马达、冷却风扇，或通过主板的总线槽来驱动其它板卡;利用一4PIN的插头，连接主板，经主板变换后提供给CPU和其它电路。n-12V：主要用于某些串口电路，其放大电路需要用到+12V和-12V.n+5V StandBy:是一个单独的电源电路,用于电源及系统的唤醒服务.12/21/202214ATX电源电路结构n包括以下几部分:n1.输入电网滤波器(EMI)n2.输入整流滤波器 n3.变换器（主要由开关管及高频变压器组成）n4.输出整流滤波器n5.控制电路n6.保护电路n7.辅助电源 及其它12/21/202215主电路框图AC輸入EMI濾波器整流濾波高頻變換開關元件高頻隔离變壓器輸出整
8、流濾波PC輸出 輔助電路PWM控制邏輯反饋輔助電源12/21/202216电路基本分析：n1。ATX电源多采用脉冲宽度调制的方式调整输出电压，避免了传统串联式稳压损耗较大的弊病。n2。ATX电源的特点就是利用TL494芯片第4脚的“死驱控制”功能，当该脚电压为5V时，TL494的第8、11脚无输出脉冲，使两个开关管都截止，电源就处于待机状态，无电压输出。而当第4脚为0V时，TL494就有触发脉冲提供给开关管，电源进入正常工作状态。12/21/20221712/21/202218一.EMI 抑制部分：n 噪声分为共态与正态噪声，主要有以下几项抑制技术：n1。屏蔽技术n2。密封技术n3。引线技术n
9、4。滤波 技术n5。开关电路中一般采用滤波 技术（其基本电路如下）12/21/20221912/21/202220n它由共态扼流圈L3，正态扼流圈L1,L2;跨线电容C1,C2 以及旁路电容C3，C4 构成.L3用于滤除低频共态噪声.L1,L2用于滤除低频正态噪声；C2用于滤除低频正态噪声；C3，C4用于滤除高频共态噪声和正态噪声。如上图所示：12/21/202221二.输入整流滤波器：n如下圖所示:nD為全橋整流器;L,C构成低通濾波器.12/21/202222三.变换器：n它是开关电源的关键部分。ATX电源的主变换电路与AT电源相同，采用“双管半桥它激式”电路及PWM(脉宽调制)控制电路，
10、其控制器多采用TL494控制芯片（其它的如与之相似的KA7500B芯片）。其主电路原理图如下所示：12/21/202223 ATX電源中多采用變壓器式開關電源,下圖中為另兩種開關電源.12/21/202224(1)并聯式開關電源(2)串聯式開關電源12/21/202225四.控制电路：n由控制芯片及一些外圍元件构成.其功用主要有以下几項:n1.產生一定頻率的矩形脈沖控制功率管的開關.n2.根据輸出調節脈沖寬度而改變輸出電壓.n3.保護電路的控制電路.12/21/202226TL494控制器简介：nA：内部组成n 它由锯齿波发生器，D触发器，两个比较器，两个误差放大器，5V基准电压源和两个驱动三
11、极管等组成。nB：性能与特点n（1）推挽/单端输出；n（2）最高工作频率300KHZ；n（3）內部基准电压5V；n（4）输入电压41V；12/21/202227nC：引脚图12/21/202228nD：各引脚定义n1比较器“1”同相输入；2比较器“1”反相输入；3反馈；4死区时间控制；5定时元件CT；6定时元件RT；7地；8接开关管“1”集电极；9接开关管“1”射极；10接开关管“2”集电极；11接开关管“2”射极；12VCC；13输出控制；145V基准电压输出；15比较器“2”反相输入；16比较器“2”同相输入。12/21/202229五.输出整流滤波器：n工作原理与输入整流滤波器基本相同.
12、除此外其后端還加有一級穩壓電路,如+5V就用到了LM7805的穩壓芯片.12/21/202230七.各种保护电路：n电源内部还需要对过压、过流、欠压、过载、过热等进行保护；此外，有的电源还设计了温控电路，如航嘉LW-8388S就采用了热敏电阻探测电源内部的温度并自动调整散热风扇的转速，让电源内部保持均衡的温度。上述电路都是通过使TL494的第4脚升为高电平（一般为4.5V5V)而使两开关管截止以达到保护目的。12/21/202231辅助电源 及其它n1.辅助电源的一路输出送TL494，另一路输出经分压电路得到“5VSB”和“PSON”两个信号电压，它们都为5V。其中，“5VSB”输出连接到AT
13、X主板的“电源监控部件”，作为它的工作电压，要求“5VSB”输出能提供10mA的工作电流。12/21/202232n2.“电源监控部件”的输出与“PSON”相连，在其触发按钮开关(非锁定开关)未按下时，“PSON”为5V，它连接到电压比较器U1的正相输入端，而U1负相输入端的电压为4.5V左右，这样电压比较器U1的输出为5V，送到TL494的“死驱控制脚”，使ATX电源处于待机状态。当按下主板的电源监控触发按钮开关(装在主机箱的面板上)，“PSON”变为低电平，则电压比较器U1的输出就为0V，使ATX主机电源开启。再按一次面板上的触发按钮开关，使“PSON”又变为5V，从而关闭电源。同时也可用
14、程序来控制“电源监控部件”的输出，使“PSON”变为5V，自动关闭电源。如在WIN9X平台下，发出关机指令，ATX电源就自动关闭。12/21/202233开关元件n1.开关电源中一般使用功率晶体管作为开关元件。n2.它具有自关断能力，开关时间短，安全工作区宽，可靠性高等特点。n3.其驱动方式有直接和间接两种。n4.ATX电源中多使用电磁隔离驱动方式。12/21/202234相关电路参数1、PG(POWER GOOD)信号：当电源完全准备好后，通知CPU可以开始工作的信号。其在开机后的100500ms时间内由电源发出。2、PF(POWER FAIL)信号：PF信号是指当电源的交流输入电压切断，电
15、源首先给CPU一个持续时间约1ms的POWER FAIL信号，通知CPU电源将马上关闭。3、保持时间（HOLD UP TIME）：指在输入电压切断后，电源能继续保持输出的时间，一般为20ms左右，通常不小于16ms。12/21/2022354、纹波（RIPPLE）和杂讯（NOISE）：n在直流电上依附着一些周期性和随机性的交流信号，我们称之为纹波和杂讯，用峰峰值来定义，通常用毫伏表示。5、负载调整率（LOAD REGULATION）n电源负载变化引起的电源输出的变化 率n通常指标为3%5%。6、线路调整率（LINE REGULATION）n指输入电压在最高和最低之间变化（180V264V）时，
16、输出电压的波动范围，一般为1%2%。12/21/202236PG信号与其他相关信号的时序关系 12/21/202237开关电源安全标准我国的国家标准是GB4943-1005 其具体内容如下：1、爬电距离 指沿绝缘表面测得的两个导电零件之间或导电零件与设备界面之间的最短距离，强调爬电距离是为了防止器件间或器件与地之间打火威胁人身安全。2、抗电强度 指在交流输入线之间或交流输入与机壳之间将零电压增加到1500V交流或2200V直流时，不击穿或拉电弧。3、漏电流 通过隔离变压器在电源的火线或零线与易触及的金属之间串接电流表，开关电源的漏电流在260V交流输入下不应超过3.5mA。4、温度 安全标准对
17、电子电器的求很严，并要求材料有阻燃性，开关电源的内部温升不应超过65，比如环境温度是25，电源元器件的温度应小于90。12/21/202238電源故障現象n1.發出異常氣味;n2.沒有風扇轉動聲音;n3.運行中出現黑屏;n4.顯示器無圖像;n5.無法正常開關机等.12/21/202239電源管理(APM/ACPI)1.APM標準規定了5種不同的用電狀態,分別為:nA.全部啓用和全部關閉狀態.nB.Standby模式:保留記憶體中的現有資料，只關閉一小部分設備，從而可以快速的返回原先的工作狀態 nC.Suspend模式:關閉更多的設備 nD.Sleep模式:會將記憶體中的現有資料寫入硬碟，並切斷記憶體的電力供應.2.ACPI（高級配置和電源介面）:n ACPI提供了軟關機的功能，可以使PC即使在sleep模式下仍然能夠對外部事件，如接收傳真等做出回應，並迅速喚醒系統。12/21/202240PC电源主流厂商现市面上主要有以下几种电源：航嘉电源，长城电源，银河电源，七喜大水牛电源，金河田电源，技展电源，富士康电源，联志电源 Delta台达电源等。12/21/202241 ThanksThanks12/21/202242