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计算机开关电源技术研究

[日期:2008-07-17] 来源:  作者:未知 [字体: ]
7 开关电路
开关电源的核心部分.主要由精密电压比较芯片、PWM芯片、开关管、驱动变压器、主开关变压器组成。精密电压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准电压进行比较.PWM芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比,进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量,实现“稳压”输出。PWM(Pules Width Modulation)即脉宽调制电路,其功能是检测输出直流电压,与基准电压比较,进行放大,控制振荡器的脉冲宽度,从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定,主要由1C TL494及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离高压(300V)区与低压区(最高12V),避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造成的危害,也令PWM芯片无需接触高压信号,降低了对元件规格的要求。
冲变压器耦合型开关稳压电源主要的直流(高压到低压)转换方式有5种,其中适合作为 计算 机电源使用的主要为推挽式与半桥式,而推挽式多用于小型机、UPS等,我们常见的电源产品则基本都采用半桥式变换。
8 低压整流滤波电路
经过调制的高压直流成为了低压高频交流,需要经过再次整流滤波才能得到希望的稳定低压直流输出。整流手段与高压整流类似,仍是利用二极管的单向导通性质,将反向波形翻转。为了保证滤波后波形的完整性,要求互相配合实现360。的导通,因此一般采用快速恢复二极管(主要用于+12V整流)或肖特基二极管(主要用于+5V、+3.3V整流)。滤波仍是采用典型的扼流电感配合滤波电容,不过此处的电感不仅为了扼制突变电流,更为重要的作用是像高压滤波部分的电容一样作为储能元件,为输出端提供连续的能量供应。实际产品中高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路是一个整体,虽然原理与前述基本相同,但元件个数、分布方式会有很大变化。例如采用半桥式电压变换的电源就有两个高压滤波电容,每一路直流输出对应两个整流管,各负责半个周期的输出;而采用单端正激式电压变换的电源则只有一个高压滤波电容,每一路直流输出对应两个整流管,工作时间按照开关管占空比分配。其他较为重要的部分还有辅助供电电路与保护电路:辅助供电电路一个小功率的开关电源,交流输入接通后即开始工作。300V直流电被辅助供电开关管调制成为脉冲电流,通过辅助供电变压器输出二路交流电压。一路经整流、三端稳压器稳压,输出为+5VSB,供主板待机所用;另一路经整流滤波,输出辅助+12V电源,供给电源内部的PWM等 片工作。主动式PFC具有辅助供电的功能,可以提供+5VSB及电源内部芯片所需电压;故采用主动式PFC的电源可以省略掉辅助供电部分,只使用两个开关变压器。
9 保护电路
电源主要的保护措施有7种:
1、输入端过压保护:通过耐压值为270V的压敏电阻实现:
2、输入端过流保护:通过保险丝:
3、输出端过流保护:通过导线反馈,驱动变压器就会相应动作,关断电源的输出;
4、输出端过压保护:当比较器检测到的输出电压与稳压管两端的基准电压偏差较大时,就会对电压进行调整:
5、输出端过载保护:过载保护的机理与过流保护一样,也是通过控制电路和驱动变压器进行的:
6、输出端短路保护:输出端短路时,比较器会侦测到电流的变化,并通过驱动变压器、关断开关管的输出:
7、温度控制:通过温度探头检测电源内部温度,并智能调整风扇转速,对电源内部温度进行控制;
10 电源的好坏对其他部件的 影响
CPU对电压就非常敏感,电压稍微高一点就可能烧毁CPU,电压过低则无法启动;而硬盘在电压不足时就无法正常工作,在电压波动大时甚至会划伤盘片,造成无法挽救的物理损害;诸如此类,不一而足。在很多情况下,主机内的配件损坏了,用户只是认为是配件本身的质量 问题 .而很少考虑可能是电源输出的低压直流电电压不稳所造成的。所以,输出电压的波动范围就是考查电源质量的重要指标之一。 目前 ,一般的电源产品在空载和轻载时的表现都较好(假冒伪劣产品除外),而重载测验才是烈火试真金的真正考验。
 
参考 文献
1李成章,微机及其外设电源原理与维修, 电子 工业 出版社.1997.7.
2杨旭,计算机硬件故障检测与维修速查手册,国防工业出版社,2002.10.
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