長城ATX-300P4-PFC是一臺做工精細、性能優良的電腦電源,在品牌電腦和組裝電腦中應用比較廣泛,而且,此種電源的設計帶有很大的普遍性,了解了這種電源的原理,理解其他電源的原理就會觸類旁通。因為大多數電源的電路大同小異。
見圖1,這部分比較簡單,主要是EMI(Electric Magnetic Interference)、PFC和整流橋。
C1,C4及C7是X電容(方塊形的),又叫跨接線路濾波電容(出自yzz163老大寫的貼),其功能是濾除火線與中性線(零線)之間的電磁干擾(常態噪聲)。至于為什么C1、C7的容量就定在0.22uF而放在中間位置的C4就用0.1uF的,類似這樣的問題我想修理工要想理解就有一定的難度了,我曾看過一篇講解其中理論的文章,結果是望著一串串以上下被拉升了的S打頭的式子一個勁兒的蛋疼,心理納悶兒當初高數是怎么考過的,最終放棄??磥?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/2364/" target="_blank">電氣工程師和修理工不是一個東西。不過我也不是貶低我們做維修的,話反過來說,你讓一個搞設計的一晚上把一堆雜七雜八的的電源全都修好,他也一樣翻。
C2、C3、C5、C6是Y電容(圓餅形的),又叫線路旁通電容,其功能是濾除火線與地、中性線與地之間的電磁干擾(共態噪聲)。
L1、L2是互感濾波器(共態扼流圈),其功能是用來消除電力在線低通共態以及射頻噪聲。 保險絲不說了。R1猜測是撥掉電源時放電用的。
L3是PFC(Power Factor Correction 功率因數校正)線圈,當然屬于被動式PFC,其功能是提高電源對電網電能的利用效率。我以前一直以為不裝這個會浪費電,會多交電費的。其實,是浪費電,但浪費的不是你家交費的電,這部分電被電源“反彈”回電網,其中一小部分消耗在電網的電線上了。 ZL1是整流橋,220的交流電過了它變為300V脈動直流電。300V電壓兵分三路,一路通向主電源開關管,另二路通向副電源開關變壓器及啟動電阻。
在開機瞬間用于防止電流過大的負溫度系數熱敏電阻(NTC Negative Temperature Coefficient)和防雷擊的壓敏電阻(MOV metal-oxide varistor )在本電路中沒有出現。
見圖2,這部分為輔助電源部分,這是一個能獨立工作的單管自激式開關電源,其功能是為TL49f供電,并提供紫5VSB待機電壓。
300V經過開關變壓器A繞組加在開關管Q3的C極,另一路300V經過啟動電阻R14加在Q3的B極,為Q3導通提供最初的電壓。Q3在這個電壓作用下開始由截止轉為較弱的導通,繞組A中的電流變大,并感應出上正下負的電壓,同時繞組B也感應出上正下負的電壓,這個電壓經限流電阻R11和整流二極管D7加在Q3的B極并為C29充電(左負右正),使Q3完全導通,此時繞組A、B中的電流也最大。但繞組B產生的電壓是由繞組A中的電流變大產生的,顯然繞組A中的電流不能無限增大,當其電流的增速減小時,繞組B上正下負的電壓必然要減弱,這個電壓一弱,Q3的B極的電壓降低,導通程度下降,繞組A中的電流開始減小,由于電感線圈的性質,此時繞組A兩端的電壓開始翻轉,變為上負下正,繞組B也隨著繞組A而翻轉為上負下正, 這個電壓與C29左負右正的電壓串起來加到Q3的EB極上,使Q3轉為截止。截止時,C29放電,放完電后,在啟動電阻的作用下,開始新一輪的循環??梢奀29有著決定Q3開關頻率的作用。
D5、C31、R12組成反峰吸收電路,防止Q3關斷瞬間繞組A產生的高電壓把Q3擊穿,保護Q3。R15起著限制Q3的B極的電位的作用,使Q3的B極的電位不至于過高。
R13是電流負反饋電阻,當電流過大時在R13上端取出的電壓經過D8作用于Q4的B極,通過使Q4導通來控制Q3的導通從而限流。
WD1、光耦、Q4等元件構成電壓負反饋電路,輸出電壓5VSB經過R20、R22分壓加在WD1的R極,控制WD1的導通程度,電壓越高其導通越大,其導通越大光耦內部發光越強,光耦左邊導通也就越大,繞組B產生的上正下負的電壓的一部分經D6整流C30濾波通過光耦的左部及R17加到Q4的B極,最終控制Q3的導通時間實現負反饋從而把輸出電壓穩定在一定的范圍內。可見R20、R22有控制輸出電壓大小的作用。
從C、D繞組輸出的電壓經過LC整流濾波電路一路供TL494及推動管、推動變壓器使用,另一路產生5VSB待機電壓。WD3,穩壓二極管,把5BSB鉗在5V以下。C33、R21的作用不知道,可能是消除振蕩用的。
見圖3,這部分和控制主電源工作的綠線和部分PG電路有關。
TL494的4腳為死區控制,高電位(5V)時8、11腳無波形輸出,低電位(0V)時有輸出。半高不高的電位可能會使8、11腳輸出很窄的波形。
A點電壓來自494的14腳(參考電壓5V),只要494的12腳供電正常這腳就應該有5V輸出。該電壓經過R25為綠線提供上拉電壓。當綠線懸空時,會有一個不到5V的高電位。此時,A點的電壓經過R25、R27、D25、R28的分壓在Q8的B極產生一個約1.5V的電壓,這個電壓使Q8導通并拉低Q8的C極的電位,同時也使Q7的B極處于低電位,Q7是一個PNP管,此時由于B極低于E極而導通,A點電壓通過Q7、R24、D261、R23分壓在在B點產生一個大于3V的高電位,此電位加到TL494第4腳,使8、11腳無波形輸出。 當需要開機時,綠線被外力(電腦主板或人工)拉到地,Q8、Q7都截止, A點的電壓不能通過Q7加到TL494的4腳,使該腳通過R23接地,處于低電位,8、11腳形如工作輸出波形。 C36猜測它有著穩定電壓的作用。但為什么要有R26和D25,實在是想不出來。
A點的電壓經過R31和LM339第14腳上端的R43為該輸出腳提供上拉電壓。比較器不是運放,它要想輸出高電位,總是需要上拉的。14腳的輸出又通過R45進入11腳,另一個比較器的同相輸入端,和其10腳反相端的電壓比較,如果同相大于反相,將在13腳的輸出端輸出PG信號(灰線)。當綠線由低電平變為高電位時,Q8導通,C點的電壓經D27、Q8到地,導致339第14、11腳變為低電位,最終使PG變低,這個過程相對是比較快的,而TL494的4腳要在C34的作用下“ 堅持”一小會后才會變為高電平停止工作。也就是說掉電時PG要早于其它電壓先消失,這是一種保護機制。
D點通向339的5腳,猜測其有著在綠線由低翻轉為高時,拉低335的5腳的電壓,解除過壓保護鎖定的功能。
見圖4,這部分主要與TL494及推動部分有關。
輔助電源一路產生紫5VSB待機電壓,另一路電壓通到494的12腳,有了這個電壓后,TL494第14腳產生一個5V的參考電壓,同時,其內部的振蕩器開始工作,產生波形送到內部的調整電路,并與4腳的電壓相比較(死區控制),如果4腳的電位低于3.5V則在8、11腳輸出波形。13腳的電位決定了494的工作模式,如果是高電位(5V)則8、11腳輸出相位相差180度的波形,可控制雙管。如果是低電位(0V)則8、11腳輸出同相位的波形可控制單管工作。5腳接振蕩電容,6腳接電阻。查資料頻率計算公式為1.2/(Rt*Ct),對此公式有些懷疑,想驗證一下,見圖5,
計算時都要把單位換成國際單位制,電阻是“歐姆”,電容是“法”,圖中電容是0.01uF換算成F為0.00000001F,圖中電阻為12K歐姆換成歐姆為12000歐姆,代入公式為 1.2/(0.00000001*12000) = 10000,即10KHz,OK對上了。原來這個頻率真不大,和電腦主板上常見頻率相比差得遠了,我的那個破20M的示波器也能夠得上,所以再來個實際的,見圖6,圖7
隨手找了個7500+339的電源,打開看到7500的5腳接的102電容(1000pF),6腳接163電阻。代入公式計算 1.2/(0.000000001*16000)=75KHz
加電后用探頭(這個探頭效果很差,湊合用沒錢買新的)在11腳測得如圖8波形,配合圖9,
算得周期約為13uS,取倒數得頻率約為77KHz,基本對上了??磥磉@個電源設計的頻率比PDF中的要高些。本圖中的頻率算出來是66.666KHz。
494內部還有兩個誤差放大器,1、16腳是其同相輸入端,2、15是其反向輸入端,它們的公共輸出端一方面通向494內部發生作用,另一方面從3腳輸出。圖4中,2、15兩個反相腳的電位由14腳基準電壓產生或通過電阻分壓產生,2、5兩腳的電位可看成是穩定的,為比較提供基準。1腳(通過反饋網絡)接受黃12V紅5V的電壓反饋,16腳接受輔助電源的電壓反饋。比較的結果一方面控制8、11腳波形的幅度從而穩定電壓,另一方面通過3腳輸出到339的9腳告訴339此時電壓的大小,如果電壓達到正常值,339則輸出PG。
不難發現494的3、4腳都將影響8、11腳的輸出波形,不同的是3腳控制的是波形的幅度,而4腳控制的是波形的寬窄,前者主要和輸出電壓高低相關而后者主要和輸出功率限制相關。
推動部分,來自輔助電源的供電一路經D33、R61、R67為推動變壓器提供能量,另一路經過R63、R64等電阻分壓加在推動管B極為494波形輸出提供上拉電壓。D9、D10的作用應該是保護Q5、Q6。
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