阔字图片头像:ATX开关电源原理简述2

ATX开关电源的原理框图：

上图工作原理简述：

220V交流电经过第一、二级EMI滤波后变成较纯净的50Hz交流电，经全桥整流和滤波后输出300V的直流电压。300V直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出，上图中的-12V至+3.3V，5组电压均没电压输出。

但我们同时注意到，300V直流电加到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，由于待机电源开关管被设计成自激式振荡方式，待机电源开关管立即开始工作，在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，经整流滤波后，输出+5VSB和+22V电压，+22V电压是专门为主控IC供电的。+5VSB加到主板上作为待机电压。当用户按动机箱的Power

启动按键后，（绿）色线处于低电平，主控IC内部的振荡电路立即启动，产生脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极，使主开关管工作在高频开关状态。主开关变压器输出各组电压，经整流和滤波后得到各组直流电压，输出到主板。但此时主板上的CPU仍未启动，必须等+5V的电压从零上升到95%后，IC检测到+5V上升到4.75V时，IC发出P.G信号，使CPU启动，电脑正常工作。当用户关机时，绿色线处于高电平，IC内部立即停止振荡，主开关管因没有脉冲信号而停止工作。-12至+3.3的各组电压降至为零。电源处于待机状态。

保护电路的工作原理：

在正常使用过程中，当IC检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC内部发出信号，使内部的振荡停止，主开关管因没有脉冲信而停止工作。从而达到保护电源的目的。

由上述原理可知，即使我们关了电脑后，如果不切断交流输入端，待机电源是一直工作的，电源仍有5到10瓦的功耗。

下面是分别介绍各部分电路：

1、EMI滤波电路

EMI滤波器主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰。实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz左右的交流电可以顺利通过滤波器，但高于50Hz以上的高频干扰杂波被滤波器滤除，所以它又有另外一种名称，将EMI滤波器称为低通滤波器（彩电上的称法），其意义为，低频可以通过，而高频则被滤除。下面是EMI滤波电路的线路图：

上图中的C1和L1组成第一级EMI滤波，C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。实物图如下图所示：

在优质电源中，都有两道EMI滤波电路，其中一路在电源插座处，另外一路在电源的PCB板上（也有把两道EMI滤波电路都做在PCB板上的情况），这两道EMI电路，可以很好地滤除电网中的高频杂波和同相干扰电流，同时把电源中产生的电磁辐射削减到最低限度，使泄漏到电源外的电磁辐射量不至于对人体或其它设备造成不良影响。劣质电源通常会省去第一级EMI滤波电路，甚至连第二级EMI滤波电路也省掉。

2、桥式整流和滤波

将输入端的交流电转变为脉冲直流电，目前有两种型式，一种是用四个二极管组成桥式整流电路；另一种是将四个二极管封装在一起。两种接法效果都一样，二极管的正向导通电流不小于1A，反向击穿电压不小于700V。

高压部分的滤波主要由电容组成，一般有二个电容：200W电源，电容≥330uF；250W电源，电容≥470uF；300W电源，电容≥680uF。如图所示：

上图，L1和C3组成无源PFC电路，C1、C2为滤波电容。实物图如下图：

劣质电源使用小容量的滤波电容，以降低成本，如200W只用220uF，300W只用470uF，甚至使用旧电容来降低成本。PFC电感量不足或省掉PFC。

3、PFC电路

是面已经提到PFC，PFC电路称为功率因素校正电路，功率因素越高，电能利用率就越大，目前PFC电路有两种方式：无源PFC（对称作被动式PFC）和有源PFC（主动式PFC）。

无源PFC：

通过一个笨重的工频电感来补尝交流输入的基波电流与电压的相位差，强逼电流与电压相位一致。无源PFC效率较低，一般只有65%—70%，且所用工频电感又大又笨重，但由于其成本低，许多ATX电源都采用这种方式（参见上图）。

有源PFC：

有源PFC由电子元器件组成，体积小重量轻，通过专通的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上。采用有源PFC的电源通常输入端只有一只高压滤波电容，同时由于有源PFC本身可作辅助电源，因而可省去待机电源，而且采用有源PFC的电源输出电压纹波极小。但由于有源PFC成本较高，所以通常只有在高级应用场合才能见到。如下图所示：

实物图如下图所示：

4、开关三极管与开关变压器

开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部件，通过自激式或它激式（需要一个独立的脉冲信号振荡器，ATX电源的主开关管采用这种方式）使开关三极管工作在饱和、截止（即开、关）状态，从而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压，再经过整流、滤波和稳压后输出各路直流电压。所以开关三极管和开关变压器的质量直接影响电源的质量和使用寿命，尤其是开关三极管，工作在高反压状态下，没有足够的保护电路，很容易击穿烧毁。下图散热片下面就是开关三极管：

5、稳压和保护电路

稳压电路通常是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较，比较出的差值经过放大后去调节开关管的所占空比。从而达到电压的稳定。保护电路作用是通过检测各端输出电压或电流的变化，当输出端发生短路、过压、过流、过载、欠压等现象时，保护电路动作，切断开关管的激励信号，使开关管停振，输出电压和电流为零。起到保护作用。稳压、保护、振荡电路、控制电路均集成在一块IC上如图：

劣质电源在保护电路上愉工省料，使保护电路动作不灵敏，起不到保护作用。