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ATX电源的原理维修入门
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ATX电源的原理维修入门
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ATX 电源入门原理到维修精通
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从基础电路到维修讲解
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任何电子设备都要有电源提供电能。电源主要有两大类型:一是传统的串联型电源,另一种是
开关电源。传统的串联型电源虽然技术成熟,并且有大量集成化的线性稳压电源模块,具有稳
定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点,但通常都需要体积大且笨重的工频变压器起隔
离之用,滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态,为了保证输出电压稳定,
其功率调整管必须承受较大的电压差,导致调整管功耗较大,电源效率很低,一般只有 45%左
右。由于调整管上的功率消耗较大,需要采用大功率调整管并安装很大的散热器,这就难以满
足电子设备小型节能发展的要求,从而促进了效率高、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。
从 20 世纪 70 年代起,开关电源就在国内外的多种电气设备中开始应用。开关电源重量轻、体
积小、功耗小、效率高、机内温升低,提高了整机的稳定性和可靠性,而且对电网的适应能力
也有较大的提高。传统的串联型稳压电源一般允许电网波动范围为 220V±10%,而开关型
稳压电源当电网电压在 110~260V 范围内变化时,都可获得稳定的输出电压。
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开关电源的应用范围很广,从电视接收机、计算机、及电子办公设备到手机充电器,无处没有
开关电源的应用。
开关电源就其与负载的连接方式来说,有并联型和串联型两种类型。串联型开关电源主要用在
早期的电视机中,这种开关电源通过开关调整管及整流二极管与电网相连,整个机板与电网相
通,使机板带电,不便于与外部其他电气设备相连接,因此在现代电子设备中已很少使用,取而
代之的是并联型开关电源。并联型开关电源输出端与电网通过开关变压器隔离,电路板上除开
关 变 压 器 初 级 与 电 网 相 连 通 外 , 其 余 部 分 与 电 网 都 不 直 接 相 连 , 机 板 不 带
电,http://doc.xuehai.net/b98fb13d68753d24305b1c916.html 安全性好,也容易与外部设
备相连接。因此,并联型开关电源在现代电气设备,尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应
用。
现代并联型开关电源电路主要有两种形式:一种是由分立元件构成的单管自激振荡式和由集
成电路构成的他激式单管开关电源,另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。
单管开关电源自身组成振荡电路,直接进行功率变换,电压调整简单,但不宜用于对双极性输
出电压调整,输出功率相对较小,主要用在电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电
器中。双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路,两个开关管做模拟开关交替工作,工作稳
定,功率变换效率高,输出电压调控易行,容易增设保护电路。这种电源适用于功耗较大的电气
设备。
就电路功能来讲,不管是哪种开关电源,都包括交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动
电路、开关振荡管、开关变压器、稳压控制电路、脉冲整流输出电路以及过压过流保护电路
等。
单管并联式开关电源的结构
.电路组成
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单管并联式开关电源电路主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振
荡管、开关变压器、正反馈电路(或有专用脉冲产生集成电路)、稳压控制电路、脉冲整流输
出电路、过压过流保护电路等组成。
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.电路结构框图
单管并联式开关电源电路结构框图如图 2-1 所示。
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图 2-1 单管并联式开关电源电路结构框图 3.单管并联式开关电源工作原理
V 交流市电经开关(或无开关)、保险管,再经滤波器滤除其中的高频杂波,由桥式整流及电容
滤波后得到约 31http://doc.xuehai.net/b98fb13d68753d24305b1c916.html0V 的直流电压。
V 电压一路通过启动电路回到开关管控制极或到 PWM 脉冲产生电路,产生驱动脉冲控制开关
管开始导通,另一路经过开关变压器初级加到开关管上。
在 PWM 脉冲的驱动下,开关管工作于开关状态。在开关变压器 T 的初级绕组(L1)中流过脉冲电
流,在其输出绕组(L3)中也产生感应电压。反馈绕组(L2)产生的感应电压在分立元件构成的开
关电源中用于反馈,维持开关管工作于开关状态;在集成电路组成的开关电源中用于为集成电
路提供辅助电源。输出绕组(L3)中产生的感应电压经脉冲整流得到输出电压,为负载提
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,输出的电压也不同。 供电源。不同的电源,其输出绕组的多少不同(一般有 2~4 组)
稳压控制电路从输出电压中取出样品电压,与基准电压相比较,产生误差电压。误差电压通过
改变 PWM 脉冲的频率和宽度来改变开关管导通的时间长短和频率,从而调整输出电压的高低,
实现稳压控制。
双管半桥式开关电源的结构
.电路组成
双管半桥式开关电源电路主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、开关管、开关变压
器、稳压控制电路、PWM 脉冲产生电路、功率变换电路、过压过流保护电路等组成。与单管
自激振荡开关电源不同的是,双管半桥式开关电源电路采用两个功率开关管,启动方法有自激
式启动和他激式启动两种。
.双管半桥式开关电源的结构框图
双管半桥式开关电源的结构框图如图 2-2 所示。
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图 2-2 双管半桥式开关电源结构框图
.双管半桥式开关电源工作原理简述
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市电经抗干扰、整流后由 http://doc.xuehai.net/b98fb13d68753d24305b1c916.html 串联的
C1 与 C2 滤波后得到 310V 直流电压,在 C1 与 C2 上各形成对称的、约 155V 的电压。辅助电源
电路得到 310V 电压后,开始工作产生辅助电压,并加到 PWM 脉冲产生电路。在开机电路控制
下,PWM 电路产生相位相反的两个脉冲,经驱动电路通过脉冲驱动变压器 T3,在 L1 与 L2 中分
别产生相位相反的两个驱动脉冲,分别驱动开关管 1 和开关管 2 轮流工作于开关状态。
开关管 1 导通时,开关管 2 截止。C1 上的 155V 电压通过开关管 1、T4 初级绕组、C3 回到 C1
负极构成回路,在 T4 初级产生由上而下的电流。
开关管 2 导通时,开关管 1 截止。C2 上的 155V 电压通过 C3、T4 初级绕组、开关管 2、经地回
到 C2 负极构成回路,在 T4 初级产生由下而上的电流。
为功率变换变压器,是开关电源中体积最大的元件。T4 初级中流过的相反方向的电流,由次级
各绕组经整流得到不同的输出电压,为负载提供电源。
稳压控制电路从输出电压中取出样品电压,与基准电压相比较,产生误差电压,经稳压控制电
路送到 PWM 脉冲产生电路,调整输出脉冲的宽度或频率;再经驱动电路调整两只开关管的导通
时间或频率,使流过 T4 初级的电流改变,从而调整输出电压。
现行电脑电源由两大部分组成。一部分为辅助电源,输出 5V 及 12V 电压。 5V 电压通过一根
紫色引线输送到电脑主机,用作主机的待机电源,有人称为“紫 5V”。 12V 用于开关电源内部
相关电路。另一部分为主开关电源,是为电脑主机提供±12V、±5V 及 3.3V 电压的
主电源。
下面以银河系列 ATX2P4-1 电源为例,介绍电脑主机开关电源的原理与检修技巧。
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