篇一 : 開關電源入門必讀：開關電源工作原理超詳細解析

開關電源入門必讀：開關電源工作原理超詳細解析第

1頁：前言：PC電源知多少

個人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關模式”的技術，所以我們經(jīng)常會將個人PC電源稱之為——開關電源（SwitchingModePowerSupplies，簡稱SMPS），它還有一個綽號——DC-DC轉(zhuǎn)化器。［www.t262.com)本次文章我們將會為您解讀開關電源的工作模式和原理、開關電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。

●線性電源知多少

目前主要包括兩種電源類型：線性電源（linear）和開關電源（switching）。線性電源的工作原理是首先將127V或者220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過一系列的二極管進行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動電壓（配圖1和2中的“3”）；下一步需要對脈動電壓進行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時得到的低壓直流電依然不夠純凈，會有一定的波動（這種電壓波動就是我們常說的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）

配圖1：標準的線性電源設計圖

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配圖2：線性電源的波形

盡管說線性電源非常適合為低功耗設備供電，比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機等等，但是對于高功耗設備而言，線性電源將會力不從心。（www.t262.com)

對于線性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當前一直采用的是60Hz（有些國家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個相對較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個頭往往都相對比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個頭就越大。

由此可見，對于個人PC領域而言，制造一臺線性電源將會是一件瘋狂的舉動，因為它的體積將會非常大、重量也會非常的重。所以說個人PC用戶并不適合用線性電源。

●開關電源知多少

AC輸入電壓可以在進入變壓開關電源可以通過高頻開關模式很好的解決這一問題。對于高頻開關電源而言，

器之前升壓（升壓前一般是50-60KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關電源正是我們的個人PC以及像VCR錄像機這樣的設備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關電源”其實是“高頻開關電源”的縮寫形式，和電源本身的關閉和開啟式?jīng)]有任何關系的。

事實上，終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closedloopsystem）——負責控制開關管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號，然后根據(jù)PC的功耗來增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應電源的變壓器（這個方法稱作PWM，PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）。所以說，開關電源可以根據(jù)與之相連的耗電設備的功耗的大小來自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。

反觀線性電源，它的設計理念就是功率至上，即便負載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時候也工作在滿負荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。

第2頁：看圖說話：圖解開關電源

下圖3和4描述的是開關電源的PWM反饋機制。圖3描述的是沒有PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)電路的廉價電源，圖4描述的是采用主動式PFC設計的中高端電源。

圖3：沒有PFC電路的電源

圖4：有PFC電路的電源

通過圖3和圖4的對比我們可以看出兩者的不同之處：一個具備主動式PFC電路而另一個不具備，前者沒有110/220V轉(zhuǎn)換器，而且也沒有電壓倍壓電路。下文我們的重點將會是主動式PFC電源的講解。

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為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非?；镜膱D解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說短路保護、待機電路以及PG信號發(fā)生器等等。[www.t262.com）當然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請看圖5。如果看不懂也沒關系，因為這張圖本來就是為那些專業(yè)電源設計人員看的。

圖5：典型的低端ATX電源設計圖

你可能會問，圖5設計圖中為什么沒有電壓整流電路？事實上，PWM電路已經(jīng)肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關管之前將會再次校正，而且進入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波形也是方形波，而不是正弦波。由于此時波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為DC直流電壓。也就是說，當電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關電源經(jīng)常會被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。

饋送PWM控制電路的回路負責所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯誤時，PWM控制電路就會改變工作周期的控制信號以適應變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會發(fā)生在PC功耗升高的時，此時輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時，此時輸出電壓趨于上升。

在看下一頁是，我們有必要了解一下以下信息：

★在變壓器之前的所有電路及模塊稱為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”（二次側(cè)）；

★采用主動式PFC設計的電源不具備110V/220V轉(zhuǎn)換器，同時也沒有電壓倍壓器；

★對于沒有PFC電路的電源而言，如果110V/220V被設定為110V時，電流在進入整流橋之前，電源本身將會利用電壓倍壓器將110V提升至220V左右；

★PC電源上的開關管由一對功率MOSFET管構(gòu)成，當然也有其他的組合方式，之后我們將會詳解；

★變壓器所需波形為方形波，所以通過變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波；

★PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過一個小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時候也可能是通過耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離；

PWM★PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負載情況來控制電源的開關管的閉合的。如果輸出電壓過高或者過低時，

控制電路將會改變電壓的波形以適應開關管，從而達到校★正輸出電壓的目的；

下一頁我們將通過圖片來研究電源的每一個模塊和電路，通過實物圖形象的告訴你在電源中何處能找到它們。第3頁：看圖說話：電源內(nèi)部揭秘

當你第一次打開一臺電源后（確保電源線沒有和市電連接，否則會被電到），你可能會被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得暈頭轉(zhuǎn)向，但是有兩樣東西你肯定認識：電源風扇和散熱片。

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開關電源內(nèi)部

但是您應該很容易就能分辨出電源內(nèi)部哪些元器件屬于一次側(cè)，哪些屬于二次側(cè)。[www.t262.com)一般來講，如果你看到一個（采用主動式PFC電路的電源）或者兩個（無PFC電路的電源）很大的濾波電容的話，那一側(cè)就是一次側(cè)。

一般情況下，再電源的兩個散熱片之間都會安排3個變壓器，比如說圖7所示，主變壓器是最大個的那顆；中等“體型”的那顆往往負責+5VSB輸出，而最小的那顆一般用于PWM控制電路，主要用于隔離一次側(cè)和二次側(cè)部分（這也是為什么在上文圖3和圖4中的變壓器上貼著“隔離器”的標簽）。有些電源并不把變壓器當“隔離器”來用，而是采用一顆或者多顆光耦（看起來像是IC整合芯片），也即說采用這種設計方案的電源只有兩個變壓器——主變壓器和輔變壓器。

電源內(nèi)部一般都有兩個散熱片，一個屬于一次側(cè)，另一個屬于二次側(cè)。如果是一臺主動式PFC電源，那么它的在一次側(cè)的散熱片上，你可以看到開關管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對的，因為也有些廠商可能會選擇將主動式PFC組件安裝到獨立的散熱片上，此時在一次側(cè)會有兩個散熱片。

在二次側(cè)的散熱片上，你會發(fā)現(xiàn)有一些整流器，它們看起來和三極管有點像，但事實上，它們都是有兩顆功率二極管組合而成的。

在二次側(cè)的散熱片旁邊，你還會看到很多電容和電感線圈，共同共同組成了低壓濾波模塊——找到它們也就找到了二次側(cè)。

區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)更簡單的方法就是跟著電源的線走。一般來講，與輸出線相連的往往是二次側(cè)，而與輸入線相連的是一次側(cè)（從市電接入的輸入線）。如圖7所示。

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區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)

以上我們從宏觀的角度大致介紹了一下一臺電源內(nèi)部的各個模塊。[www.t262.com)下面我們細化一下，將話題轉(zhuǎn)移到電源各個模塊的元器件上來……

第4頁：瞬變?yōu)V波電路解析

市電接入PC開關電源之后，首先進入瞬變?yōu)V波電路（TransientFiltering），也就是我們常說的EMI電路。下圖8描述的是一臺PC電源的“推薦的”的瞬變?yōu)V波電路的電路圖。

瞬變?yōu)V波電路的電路圖

為什么要強調(diào)是“推薦的”的呢？因為市面上很多電源，尤其是低端電源，往往會省去圖8中的一些元器件。所以說通過檢查EMI電路是否有縮水就可以來判斷你的電源品質(zhì)的優(yōu)劣。

EMI電路電路的主要部件是MOV(lOxideVaristor，金屬氧化物壓敏電阻)，或者壓敏電阻（圖8中RV1所示），負責抑制市電瞬變中的尖峰。MOV元件同樣被用在浪涌抑制器上（surgesuppressors）。盡管如此，許多低端電源為了節(jié)省成本往往會砍掉重要的MOV元件。對于配備MOV元件電源而言，有無浪涌抑制器已經(jīng)不重要了，因為電源已經(jīng)有了抑制浪涌的功能。

圖8中的L1andL2是鐵素體線圈；C1andC2為圓盤電容，通常是藍色的，這些電容通常也叫“Y”電容；C3是金屬化聚酯電容，通常容量為100nF、470nF或680nF，也叫“X”電容；有些電源配備了兩顆X電容，和市

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電并聯(lián)相接，如圖8RV1所示。[www.t262.com）

X電容可以任何一種和市電并聯(lián)的電容；Y電容一般都是兩兩配對，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個電容的中點通過機箱接地。也就是說，它們是和市電并聯(lián)的。

瞬變?yōu)V波電路不僅可以起到給市電濾波的作用，而且可以阻止開關管產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設備。

一起來看幾個實際的例子。如圖9所示，你能看到一些奇怪之處嗎？這個電源居然沒有瞬變?yōu)V波電路！這是一款低廉的“山寨”電源。請注意，看看電路板上的標記，瞬變?yōu)V波電路本來應該有才對，但是卻被喪失良知的黑心JS們帶到了市場里。

這款低廉的“山寨”電源沒有瞬變?yōu)V波電路

再看圖10實物所示，這是一款具備瞬變?yōu)V波電路的低端電源，但是正如我們看到的那樣，這款電源的瞬變?yōu)V波電路省去了重要的MOV壓敏電阻，而且只有一個鐵素體線圈；不過這款電源配備了一個額外的X電容。

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低端電源的EMI電路

瞬變?yōu)V波電路分為一級EMI和二級EMI，很多電源的一級EMI往往會被安置在一個獨立的PCB板上，靠近市電接口部分，二級EMI則被安置在電源的主PCB板上，如下圖11和12所示。［www.t262.com]

一級EMI配備了一個X電容和一個鐵素體電感

再看這款電源的二級EMI。在這里我們能看到MOV壓敏電阻，盡管它的安置位置有點奇怪，位于第二個鐵素體的后面?？傮w而言，應該說這款電源的EMI電路是非常完整的。

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完整的二級EMI

值得一提的是，以上這款電源的MOV壓敏電阻是黃色的，但是事實上大部分MOV都是深藍色的。［www.t262.com]

此外，這款電源的瞬變?yōu)V波電路還配備了保險管（圖8中F1所示）。需要注意了，如果你發(fā)現(xiàn)保險管內(nèi)的保險絲已經(jīng)燒斷了，那么可以肯定的是，電源內(nèi)部的某個或者某些元器件是存在缺陷的。如果此時更換保險管的話是沒有用的，當你開機之后很可能再次被燒斷。

第5頁：倍壓器和一次側(cè)整流電路

●倍壓器和一次側(cè)整流電路

上文已經(jīng)說過，開關電源主要包括主動式PFC電源和被動式PFC電源，后者沒有PFC電路，但是配備了倍壓器（voltagedoubler）。倍壓器采用兩顆巨大的電解電容，也就是說，如果你在電源內(nèi)部看到兩顆大號電容的話，那基本可以判斷出這就是電源的倍壓器。前面我們已經(jīng)提到，倍壓器只適合于127V電壓的地區(qū)。

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兩顆巨大的電解電容組成的倍壓器

拆下來看看

在倍壓器的一側(cè)可以看到整流橋。[www.t262.com］整流橋可以是由4顆二極管組成，也可以是有單個元器件組成，如圖15所示。高端電源的整流橋一般都會安置在專門的散熱片上。

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整流橋

NTC熱敏在一次側(cè)部分通常還會配備一個NTC熱敏電阻——一種可以根據(jù)溫度的變化改變電阻值的電阻器。（www.t262.com］

電阻是NegativeTemperatureCoefficient的縮寫形式。它的作用主要是用來當溫度很低或者很高時重新匹配供電，和陶瓷圓盤電容比較相似，通常是橄欖色。

第6頁：主動式PFC電路

●主動式PFC電路

毫無疑問，這種電路僅可以在配有主動PFC電路的電源中才能看到。圖16描述的正是典型的PFC電路：

主動式PFC電路圖

主動式PFC電路通常使用兩個功率MOSFET開關管。這些開關管一般都會安置在一次側(cè)的散熱片上。為了易于理解，我們用在字母標記了每一顆MOSFET開關管：S表示源極（Source）、D表示漏極（Drain）、G表示柵極（Gate）。

PFC二極管是一顆功率二極管，通常采用的是和功率晶體管類似的封裝技術，兩者長的很像，同樣被安置在一次側(cè)的散熱片上，不過PFC二極管只有兩根針腳。

PFC電路中的電感是電源中最大的電感；一次側(cè)的濾波電容是主動式PFC電源一次側(cè)部分最大的電解電容。

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圖16中的電阻器是一顆NTC熱敏電阻，可以更加溫度的變化而改變電阻值，和二級EMI的NTC熱敏電阻起相同的作用。[www.t262.com］

主動式PFC控制電路通常基于一顆IC整合電路，有時候這種整合電路同時會負責控制PWM電路（用于控制開關管的閉合）。這種整合電路通常被稱為“PFC/PWMcombo”.

照舊，先看一些實例。在圖17中，我們將一次側(cè)的散熱片去除之后可以更好的看到元器件。左側(cè)是瞬變?yōu)V波電路的二級EMI電路，上文已經(jīng)詳細介紹過；再看左側(cè)，全部都是主動式PFC電路的組件。由于我們已經(jīng)將散熱片去除，所以在圖片上已經(jīng)看不到PFC晶體管以及PFC二極管了。此外，稍加留意的話可以看到，在整流橋和主動式PFC電路之間有一個X電容（整流橋散熱片底部的棕色元件）。通常情況下，外形酷似陶制圓盤電容的橄欖色熱敏電阻都會有橡膠皮包裹。

主動式PFC元器件

圖18是一次側(cè)散熱片上的元件。這款電源配備了兩個MOSFET開關管和主動式PFC電路的功率二極管：

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單端正激（Single-transistorforwardconfiguration）雙管正激（Two-transistorforwardconfiguration）

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半橋（Halfbridgeconfiguration）全橋（Fullbridgeconfiguration）

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推挽（Push-pullconfiguration）

第8頁：變壓器和PWM控制電路

●變壓器和PWM控制電路

先前我們已經(jīng)提到，一太PC電源一般都會配備3個變壓器：個頭最大的那顆是之前圖3、4和圖19-23上標示出來的主變壓器，它的一次側(cè)與開關管相連，二次側(cè)與整流電路與濾波電路相連，可以提供電源的低壓直流輸出（+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V）。(www.t262.com)

最小的那顆變壓器負載+5VSB輸出，通常也成為待機變壓器，隨時處于“待命狀態(tài)”，因為這部分輸出始終是開啟的，即便是PC電源處于關閉狀態(tài)也是如此。

第三個變壓器室隔離器，將PWM控制電路和開關管相連。并不是所有的電源都會裝備這個變壓器，因為有些電源往往會配備具備相同功能的光耦整合電路。

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變壓器

這臺電源采用的是光耦整合電路，而不是變壓器

PWM控制電路基于一塊整合電路。［www.t262.com］一般情況下，沒有裝備主動式PFC的電源都會采用TL494整合電路（下圖26中采用的是可兼容的DBL494整合芯片）。具備主動式PFC電路的電源里，有時候也會采用一種用來取代PWM芯片和PFC控制電路的芯片。CM6800芯片就是一個很好的例子，它可以很好的集成PWM芯片和PFC控制電路的所有功能。

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PWM控制電路

第9頁：二次側(cè)（一）

●二次側(cè)

最后要介紹的是二次側(cè)。[www.t262.com］在二次側(cè)部分，主變壓器的輸出將會被整流和過濾，然后輸出PC所需要的電壓。-5V和–12V的整流是只需要有普通的二極管就能完成，因為他們不需要高功率和大電流。不過+3.3V,+5V以及+12V等正壓的整流任務需要由大功率肖特基整流橋才行。這種肖特基有三個針腳，外形和功率二極管比較相似，但是它們的內(nèi)部集成了兩個大功率二極管。二次側(cè)整流工作能否完成是由電源電路結(jié)構(gòu)決定，一般有可能會有兩種整流電路結(jié)構(gòu)，如圖27所示：

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整流模式

模式A更多的會被用于低端入門級電源中，這種模式需要從變壓器引出三個針腳。［www.t262.com］模式B則多用于高端電源中，這種模式一般只需要配備兩個變壓器，但是鐵素體電感必須夠大才行，所以這種模式成本較高，這也是為什么低端電源不采用這種模式的主要原因。

此外，對于高端電源而言，為了提升最大電流輸出能力，這些電源往往會采用兩顆二極管串聯(lián)的方式將整流電路的最大電流輸出提升一倍。

無論是高端還是低端電源，其+12V和+5V的輸出都配備了完整的整流電路和濾波電路，所以所有的電源至少都需要2組圖27所示的整流電路。

對于3.3V輸出而言，有三種選項可供選擇：

☆在+5V輸出部分增加一個3.3V的電壓穩(wěn)壓器，很多低端電源都是采用的這種設計方案；

☆為3.3V輸出增加一個像圖27所示的完整的整流電路和濾波電路，但是需要和5V整流電路共享一個變壓器。這是高端電源比較普通的一種設計方案。

☆采用一個完整的獨立的3.3V整流電路和濾波電路。這種方案非常罕見，僅在少數(shù)發(fā)燒級頂級電源中才可能出現(xiàn)，比如說安耐美的銀河1000W。

由于3.3V輸出通常是完全公用5V整流電路（常見于低端電源）或者部分共用（常見于高端電源中），所以說

3.3V輸出往往會受到5V輸出的限制。這就是為什么很多電源要在銘牌中著名“3.3V和5V聯(lián)合輸出”。

下圖28是一臺低端電源的二次側(cè)。這里我們可以看到負責產(chǎn)生PG信號的整合電路。通常情況下，低端電源都會采用LM339整合電路。

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二次側(cè)

此外，我們還可以看到一些電解電容（這些電容的個頭和倍壓器或者主動式PFC電路的電容相比要小的多）和電感，這些元件主要是負責濾波功能。(www.t262.com]

為了更清晰的觀察這款電源，我們將電源上的飛線以及濾波線圈全部移除，如圖29所示。在這里我們能看到一些小的二極管，主要用于-12Vand–5V的整流，通過的電流非常?。ㄟ@款電源只要0.5A）。其他的電壓輸出的電流至少要1A，這需要功率二極管負責整流。

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–12V以及–5V負壓電路的整流二極管

第10頁：二次側(cè)（二）

●二次側(cè)（2）

下圖30描述的是低端電源二次側(cè)散熱片上的元器件：

二次側(cè)散熱片上的元器件

從左至右以此為：

☆穩(wěn)壓器IC芯片——盡管它有三個針腳而且看起來和三極管非常相似，但是它卻是可IC芯片。[www.t262.com］這款電源采用的是7805穩(wěn)壓器（5V穩(wěn)壓器），負責+5VSB的穩(wěn)壓。之前我們已經(jīng)提到過，+5VSB采用的是獨立的輸出電路，因為它即便是在PC處于斷電狀態(tài)時依然需要向+5VSB提供+5V輸出。這就是為什么+5VSB輸出也通常會被稱之為“待機輸出”。7805IC最大可以提供1A的電流輸出。

☆功率MOSFET晶體管，主要負責3.3V輸出。這款電源的MOSFET型號為PHP45N03LT，最大可允許45A的電流通過。上一頁我們已經(jīng)提到，只有低端電源才會采用和5V共享的3.3V穩(wěn)壓器。

☆功率肖特基整流器，由兩個二極管整合而成。這款電源的肖特基型號為STPR1620CT，它的每顆二極管最大可允許8A的電流通過（總共為16A）。這種功率肖特基整流器通常被用于12V輸出。

☆另一顆功率肖特基整流器。這款電源采用的型號是E83-004，最大可允許60A電流通過。這種功率整流器常被用于+5V和+3.3V輸出。因為+5V和+3.3V輸出采用的是同一個整流器，所以它們的總和不能超過整流器的電流限制。這就是我們常說的聯(lián)合輸出的概念。換句話說就是3.3V輸出來自5V輸出。和其他各路輸出不同，變壓器沒有3.3V輸出。這種設計常用于低端電源。高端電源一般都會采用獨立的+3.3V和+5V輸出。

下面來看看高端電源的二次側(cè)主要元件：

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高端電源二次側(cè)的元件

高端電源二次側(cè)的元件

這里我們可以看到：

兩顆并聯(lián)的負責12V輸出的功率肖特基整流器。［www.t262.com]低端電源往往只有一顆這樣的整流器。這種設計自然讓整流器的最大電流輸出翻了一倍。這款電源采用的是兩顆STPS6045CW肖特基整流器，每顆最大可運行60A電流通過。

☆一顆負責5V輸出的肖特基整流器。這款電源采用的是STPS60L30CW整流器，最大可允許60A電流通過。

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☆一顆負責3.3V輸出的肖特基整流器，這是高端電源和低端電源的主要區(qū)別（低端電源往往沒有單獨的3.3V輸出）。［www.t262.com］這款電源采用的是STPS30L30CT肖特基，最大可允許30A電流通過。

☆一顆電源保護電路的穩(wěn)壓器。這也是高端電源的象征。

主要指出的是，以上我們所說的最大電流輸出是僅僅是相對于單個元器件而言的。一款電源的最大電流輸出實際上要取決于與之相連的很多元器件的品質(zhì)，比如說線圈電感、變壓器、線材的粗細以及PCB電路板的寬窄等等。我們可以通過整流器的最大電流和輸出的電壓相乘得出電源理論上的最大功率。比如說，圖30中的電源的12V輸出最大功率應該為16A*12V=192W。

篇二 : 開關電源工作原理認知

每個建筑都離不開開關電源，沒有了開關電源，那么這個建筑在夜晚就失去了光明。（www.t262.com］開關電源除了運用在電路中，還涉及自動化控制、軍工設備、科研設備、通訊照明、電力工程、數(shù)碼產(chǎn)品等等很多方面。所以，掌握開關電源工作原理很有必要。

開關電源工作原理一般有三種模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。第一種的模式適用于DC/DC電壓的變換，而后面的兩種多用于開關的穩(wěn)壓電源。在開關電源的輸出上也分為：直接輸出電壓，平均值輸出電壓，幅值輸出電壓這三種方式。

開關電源工作原理中，根據(jù)開關器件在電路中的連接方式，比較廣泛使用的開關電源大致上可分為：串聯(lián)式開關電源、并聯(lián)式開關電源、變壓器式開關電源三個大類。

串聯(lián)式開關電源屬于降壓型開關電源。串聯(lián)式開關電源的缺點是輸入與輸出共用一個地，因此，容易產(chǎn)生EMI干擾和底板帶電，當輸入電壓為市電整流輸出電壓的時候，容易引起觸電，對人身不安全。

正激式變壓器開關電源輸出電源的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負載特性，相對來說是比較好的，因此，在工作中比較穩(wěn)定，輸出電壓不容易產(chǎn)生抖動，在一些對輸出電壓要求很高的場所經(jīng)常會使用到。

并聯(lián)穩(wěn)壓器，優(yōu)點是電路簡單，有自動保護作用，成本低。缺點是電路簡單，電流較小，波動大。所以常見的穩(wěn)壓器大都是串聯(lián)穩(wěn)壓器。

開關電源工作原理其實比較容易理解，就是在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式中。與線性電源不同的是，PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態(tài)。

小編總結(jié)：開關電源工作原理在日常生活中是很容易遇到的，雖然開關電源工作原理的具體內(nèi)容很復雜，但是，一些相對簡單的基本知識朋友們應該有所了解，在私人裝修或者是建筑的開關電源安裝上才會明明白白。

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篇三 : 創(chuàng)維32L05HR液晶彩電副開關電源工作原理

創(chuàng)維32L05HR液晶彩電副開關電源采用STR-A6259H芯片，見附圖，其工作原理如下。[www.t262.com］

1．電源啟動過程

接通電視機主電源開關后，市電經(jīng)抗干擾電路濾波、全波整流電路整流、二極管D33續(xù)流、C11濾波后得到約+300V直流電壓，該電壓經(jīng)開關變壓器T2初級④、⑤)腳繞組加至電源厚膜塊IC5 (STR-A6259H)的⑦、⑧腳（內(nèi)部場效應開關管漏極、電源啟動電路輸入端）．由⑧腳內(nèi)部開關控制電路將電壓送至軟啟動電路，于是振蕩器起振，開關變壓器次級有感應電壓產(chǎn)生。其中①、②腳繞組的感應電壓經(jīng)二極管D13整流、C46濾波屆得到約24V電壓。此電壓被分為兩路：～路經(jīng)R59送至IC5⑤腳（供電端）為IC5內(nèi)部相關電路供電（振蕩器通過內(nèi)部的切換電路也由此端供電，該端電壓在15V—26V之間變化，IC5均能正常工作）．另～路又分為兩個支路：一路由R58加至Q8 c極，經(jīng)由Q8、ZD2等元件構(gòu)成的穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，由Q8 e極輸出15V電壓，為主開關電源集成電路IC1(NCP1653A)、IC301(FSQ0565R)提供工作電源。另一路由R6加至Q7c極，經(jīng)由Q7、ZD1等元件構(gòu)成的穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，由D27負極輸出13V電壓，為主開關電源另一集成電路IC3(STR-H7224)提供工作電源。開關變壓器次級⑦、⑨腳繞組的感應電壓經(jīng)D4整流、C54濾波后得到+5V電壓，為微處理器、數(shù)字信號處理等小信號芯片提供電源。

2．穩(wěn)壓控制

當某種原因?qū)е?5V電壓降低時，流過光耦器PC4A（PC4中的發(fā)光二極管部分）的電流減弱一發(fā)光亮度下降一光耦器PC4B（PC4中的光敏三極管部分）內(nèi)阻增大→lC5④腳（反饋電壓輸入，過載保護）電壓上升一內(nèi)部脈寬控制電路使開關管激勵脈沖占空比增加一開關管導通時間延長一輸出電壓上升至正常值反之亦然。

3．保護功能

(1)過壓保護

在IC5⑤腳內(nèi)部有一電壓比較器，基準電壓為26V，當某種原因（比如，電網(wǎng)電壓因錯相或穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障）而導致輸出電壓升高許多時，開關變壓器①、②腳繞組的感應電壓也會成比例相應升高。即經(jīng)D13整流、C46濾波后加至IC5⑤腳的電壓升高。當超過26V時，內(nèi)部電壓比較器有輸出，使過壓保護電路動作，切斷送往開關管G極的激勵脈沖，電源停振，進入過壓保護狀態(tài)。

(2)欠壓保護

當某種原因（比如市電電壓嚴重降低成輸出短路或C46嚴重漏電）而致使加至IC5⑤腳的電壓低于15V時，內(nèi)部電壓比較器有輸出，使振蕩器停振，進入欠壓保護狀態(tài)。

(3)過流保護

當某種原因（比如濾波電容C54或C59嚴重漏電或+5v負載有短路故障）使電源輸出過流時，流過開關管源極（即流經(jīng)電阻R7）的電流必增大。當IC5①腳電壓升至0.2V時，①腳內(nèi)部的電壓比較器有輸出，使過流保護電路啟動，切斷送往開關管G極的激勵脈沖，使電源進入過流保護狀態(tài)。必須指出，不管是過壓還是過流保護，一旦保護電路動作，必須斷電使IC5內(nèi)部的閂鎖電路復位后再開機．IC5才能重新啟動工作。

(4)過載保護

當電源+5v輸出過載時．+5v電壓值會降低許多一流過光耦器PC4A中電流減弱一發(fā)光二極管亮度下降一光耦器PC4B中光敏三極管內(nèi)阻增大—IC5④腳電壓上升一當升至1.5V時內(nèi)部過載保護電路動作一開關管截止一電源無輸出。

過載保護實際是過流保護的另一途徑（通過穩(wěn)壓系統(tǒng)傳遞過流保護信息）。

順便指出，該過載保護還兼主開關電源的12V、24V輸出過壓保護。其工作原理是：當12V輸出過壓超過15V時，穩(wěn)壓管ZD9齊納擊穿，經(jīng)R64使Qlo飽和導通一Q9飽和導通一流過R73電流大增一+5v電壓值會降低許多一流過光耦器PC4A中電流大大減弱- IC5④腳電壓會上升至1.5V以上一內(nèi)部過載保護電路動作一副開關電源無輸出。與此同時，由于+5v電壓值降低許多，還導致流過光耦器PC7A中電流大大減弱-發(fā)光二極管亮度下降-光耦器PC7B中光敏三極管內(nèi)阻增大一Q8 b極失去偏置電壓一Q8e極無15V電壓輸出一主開關電源工作芯片IC1、IC301因失去工作電源停止工作一主開關電源也無輸出。同樣，當24V輸出過壓超過27V時，穩(wěn)壓管ZD5齊納擊穿，同樣經(jīng)R64使Q10、Q9飽和導通，然后重復上述過程。值得一提的是，光耦器PC7還同時承擔待機任務。其過程是：當微處理器開/待機端輸出待機低電平時，其低電平經(jīng)電阻R81送至控制管Q5基極一Q5截止→流過光耦器初級PC7A中電流大大減弱一發(fā)光二極管亮度下降一光耦器次級PC7B中光敏三極管內(nèi)阻增大→Q8 b極失去偏置電壓→Q8 e極無15V電壓輸出一主開關電源工作芯片IC1、IC301因失去工作電源停止工作一主開關電源無輸出一彩電處于待機狀態(tài)。開機時，微處理器開／待機端輸出高電平，過程與上述相反。不難看出，無論是開機還是待機狀態(tài)，其STR-A6259H工作狀態(tài)是不變的。

(5)過熱保護

IC5內(nèi)部芯片底板溫度最高設定為140qC．當IC5工作時芯片底板溫度超過140℃時，其芯片內(nèi)部過熱保護電路將啟動，切斷送往開關管G極的激勵脈沖，使電源停撮，進入過熱保護狀態(tài)。

附表是STR -A6259H各引腳功能及在創(chuàng)維32L05HR液晶彩電上的實測數(shù)據(jù)，供參考。

篇四 : 開關電源入門必讀：開關電源工作原理超詳細解析

開關電源入門必讀：開關電源工作原理超詳細解析第

1頁：前言：PC電源知多少

個人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關模式”的技術，所以我們經(jīng)常會將個人PC電源稱之為——開關電源（SwitchingModePowerSupplies，簡稱SMPS），它還有一個綽號——DC-DC轉(zhuǎn)化器。本次文章我們將 會為您解讀開關電源的工作模式和原理、開關電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能。

●線性電源知多少

目前主要包括兩種電源類型：線性電源（linear）和開關電源（switching）。線性電源的工作原理是首先將127V或者220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過一系列的二極管進行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動電壓（配圖1和2中的“3”）；下一步需要對脈動電壓進行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時得到的低壓直流電依然不夠純凈，會有一定的波動（這種電壓波動就是我們常說的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）

配圖1：標準的線性電源設計圖

配圖2：線性電源的波形

盡管說線性電源非常適合為低功耗設備供電，比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機等等，但是對于高功耗設備而言，線性電源將會力不從心。

對于線性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當前一直采用的是60Hz（有些國家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個相對較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個頭往往都相對比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個頭就越大。

由此可見，對于個人PC領域而言，制造一臺線性電源將會是一件瘋狂的舉動，因為它的體積將會非常大、重量也會非常的重。所以說個人PC用戶并不適合用線性電源。

●開關電源知多少

AC輸入電壓可以在進入變壓開關電源可以通過高頻開關模式很好的解決這一問題。對于高頻開關電源而言，

器之前升壓（升壓前一般是50-60KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關電源正是我們的個人PC以及像VCR錄像機這樣的設備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關電源”其實是“高頻開關電源”的縮寫形式，和電源本身的關閉和開啟式?jīng)]有任何關系的。

事實上，終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closedloopsystem）——負責控制開關管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號，然后根據(jù)PC的功耗來增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應電源的變壓器（這個方法稱作PWM，PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）。所以說，開關電源可以根據(jù)與之相連的耗電設備的功耗的大小來自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。

反觀線性電源，它的設計理念就是功率至上，即便負載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時候也工作在滿負荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。

第2頁：看圖說話：圖解開關電源

下圖3和4描述的是開關電源的PWM反饋機制。圖3描述的是沒有PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)電路的廉價電源，圖4描述的是采用主動式PFC設計的中高端電源。

圖3：沒有PFC電路的電源

圖4：有PFC電路的電源

通過圖3和圖4的對比我們可以看出兩者的不同之處：一個具備主動式PFC電路而另一個不具備，前者沒有110/220V轉(zhuǎn)換器，而且也沒有電壓倍壓電路。下文我們的重點將會是主動式PFC電源的講解。

為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非?；镜膱D解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說短路保護、待機電路以及PG信號發(fā)生器等等。當然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請看圖5。如果看不懂也沒關系，因為這張圖本來就是為那些專業(yè)電源設計人員看的。

圖5：典型的低端ATX電源設計圖

你可能會問，圖5設計圖中為什么沒有電壓整流電路？事實上，PWM電路已經(jīng)肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關管之前將會再次校正，而且進入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波 形也是方形波，而不是正弦波。由于此時波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為DC直流電壓。也就是說，當電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關電源經(jīng)常會被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。

饋送PWM控制電路的回路負責所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯誤時，PWM控制電路就會改變工作周期的控制信號以適應變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會發(fā)生在PC功耗升高的時，此時輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時，此時輸出電壓趨于上升。

在看下一頁是，我們有必要了解一下以下信息：

★在變壓器之前的所有電路及模塊稱為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”（二次側(cè)）；

★采用主動式PFC設計的電源不具備110V/220V轉(zhuǎn)換器，同時也沒有電壓倍壓器；

★對于沒有PFC電路的電源而言，如果110V/220V被設定為110V時，電流在進入整流橋之前，電源本身將會利用電壓倍壓器將110V提升至220V左右；

★PC電源上的開關管由一對功率MOSFET管構(gòu)成，當然也有其他的組合方式，之后我們將會詳解；

★變壓器所需波形為方形波，所以通過變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波；

★PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過一個小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時候也可能是通過耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離；

PWM★PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負載情況來控制電源的開關管的閉合的。如果輸出電壓過高或者過低時，

控制電路將會改變電壓的波形以適應開關管，從而達到?！镎敵鲭妷旱哪康?；

下一頁我們將通過圖片來研究電源的每一個模塊和電路，通過實物圖形象的告訴你在電源中何處能找到它們。第3頁：看圖說話：電源內(nèi)部揭秘

當你第一次打開一臺電源后（確保電源線沒有和市電連接，否則會被電到），你可能會被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得暈頭轉(zhuǎn)向，但是有兩樣東西你肯定認識：電源風扇和散熱片。

開關電源內(nèi)部

但是您應該很容易就能分辨出電源內(nèi)部哪些元器件屬于一次側(cè)，哪些屬于二次側(cè)。一般來講，如果你看到一個（采用主動式PFC電路的電源）或者兩個（無PFC電路的電源）很大的濾波電容的話，那一側(cè)就是一次側(cè)。

一般情況下，再電源的兩個散熱片之間都會安排3個變壓器，比如說圖7所示，主變壓器是最大個的那顆；中等“體型”的那顆往往負責+5VSB輸出，而最小的那顆一般用于PWM控制電路，主要用于隔離一次側(cè)和二次側(cè)部分（這也是為什么在上文圖3和圖4中的變壓器上貼著“隔離器”的標簽）。有些電源并不把變壓器當“隔離器”來用，而是采用一顆或者多顆光耦（看起來像是IC整合芯片），也即說采用這種設計方案的電源只有兩個變壓器——主變壓器和輔變壓器。

電源內(nèi)部一般都有兩個散熱片，一個屬于一次側(cè)，另一個屬于二次側(cè)。如果是一臺主動式PFC電源，那么它的在一次側(cè)的散熱片上，你可以看到開關管、PFC晶體管以及二極管。這也不是絕對的，因為也有些廠商可能會選擇將主動式PFC組件安裝到獨立的散熱片上，此時在一次側(cè)會有兩個散熱片。

在二次側(cè)的散熱片上，你會發(fā)現(xiàn)有一些整流器，它們看起來和三極管有點像，但事實上，它們都是有兩顆功率二極管組合而成的。

在二次側(cè)的散熱片旁邊，你還會看到很多電容和電感線圈，共同共同組成了低壓濾波模塊——找到它們也就找到了二次側(cè)。

區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)更簡單的方法就是跟著電源的線走。一般來講，與輸出線相連的往往是二次側(cè)，而與輸入線相連的是一次側(cè)（從市電接入的 輸入線）。如圖7所示。

區(qū)分一次側(cè)和二次側(cè)

以上我們從宏觀的角度大致介紹了一下一臺電源內(nèi)部的各個模塊。下面我們細化一下，將話題轉(zhuǎn)移到電源各個模塊的元器件上來……

第4頁：瞬變?yōu)V波電路解析

市電接入PC開關電源之后，首先進入瞬變?yōu)V波電路（TransientFiltering），也就是我們常說的EMI電路。下圖8描述的是一臺PC電源的“推薦的”的瞬變?yōu)V波電路的電路圖。

瞬變?yōu)V波電路的電路圖

為什么要強調(diào)是“推薦的”的呢？因為市面上很多電源，尤其是低端電源，往往會省去圖8中的一些元器件。所以說通過檢查EMI電路是否有縮水就可以來判斷你的電源品質(zhì)的優(yōu)劣。

EMI電路電路的主要部件是MOV(lOxideVaristor，金屬氧化物壓敏電阻)，或者壓敏電阻（圖8中RV1所示），負責抑制市電瞬變中的尖峰。MOV元件同樣被用在浪涌抑制器上（surgesuppressors）。盡管如此，許多低端電源為了節(jié)省成本往往會砍掉重要的MOV元件。對于配備MOV元件電源而言，有無浪涌抑制器已經(jīng)不重要了，因為電源已經(jīng)有了抑制浪涌的功能。

圖http://www.t262.com8中的L1andL2是鐵素體線圈；C1andC2為圓盤電容，通常是藍色的，這些電容通常也叫“Y”電容；C3是金屬化聚酯電容，通常容量為100nF、470nF或680nF，也叫“X”電容；有些電源配備了兩顆X電容，和市

電并聯(lián)相接，如圖8RV1所示。

X電容可以任何一種和市電并聯(lián)的電容；Y電容一般都是兩兩配對，需要串聯(lián)連接到火、零之間并將兩個電容的中點通過機箱接地。也就是說，它們是和 市電并聯(lián)的。

瞬變?yōu)V波電路不僅可以起到給市電濾波的作用，而且可以阻止開關管產(chǎn)生的噪聲干擾到同在一根市電上的其他電子設備。

一起來看幾個實際的例子。如圖9所示，你能看到一些奇怪之處嗎？這個電源居然沒有瞬變?yōu)V波電路！這是一款低廉的“山寨”電源。請注意，看看電路板上的標記，瞬變?yōu)V波電路本來應該有才對，但是卻被喪失良知的黑心JS們帶到了市場里。

這款低廉的“山寨”電源沒有瞬變?yōu)V波電路

再看圖10實物所示，這是一款具備瞬變?yōu)V波電路的低端電源，但是正如我們看到的那樣，這款電源的瞬變?yōu)V波電路省去了重要的MOV壓敏電阻，而且只有一個鐵素體線圈；不過這款電源配備了一個額外的X電容。

低端電源的EMI電路

瞬變?yōu)V波電路分為一級EMI和二級EMI，很多電源的一級 EMI往往會被安置在一個獨立的PCB板上，靠近市電接口部分，二級EMI則被安置在電源的主PCB板上，如下圖11和12所示。

一級EMI配備了一個X電容和一個鐵素體電感

再看這款電源的二級EMI。在這里我們能看到MOV壓敏電阻，盡管它的安置位置有點奇怪，位于第二個鐵素體的后面。總體而言，應該說這款電源的EMI電路是非常完整的。

篇五 : ATX開關電源工作原理淺析

由于ATX開關電源品牌繁多，電路各有千秋，但基本原理還是一致的，大同小異。只要弄明白其中的一種，就可觸類旁通，舉一反三，使問題迎刃而解。

ATX開關電源整機電路，由220V交流輸入回路、整流濾波電路、PWM脈寬調(diào)制控制電路、推挽驅(qū)動電路、半橋開關變換電路、輔助開關電源、PS-ON和PW-OK產(chǎn)生電路、+3.3V電壓穩(wěn)壓控制電路、多路直流輸出電路和穩(wěn)壓保護電路組成。如圖所示。

一、220V交流輸入電路

220V交流輸入電路主要包括保護電路和抗干擾電路。保護電路由F1、NTCR1、Z1、Z2組成，主要起到過流、過壓保護和限流作用；抗干擾電路由C1、C4、R1、扼流圈T1、差模扼流圈T5組成，主要對由電網(wǎng)進入的干擾信號和由開關電源返出的干擾信號進行抑制。共模高壓瓷片濾波電容C2、C3通過中點接地，消除靜電干擾。

二、整流濾波電路

整流濾波電路由整流二極管D21~D24、高壓濾波電容C5、C6組成。220V交流電經(jīng)整流濾波后，為輔助開關電源和半橋開關變換電路，提供波紋較小的300V左右的直流電壓。R2、R3為均壓電阻。T為PFC功率因數(shù)校正線圈，用于提高電能利用率。

三、輔助開關電源

輔助開關電源為變壓器耦合、并聯(lián)型開關電路。只要一上電，它就開始工作。分析如下：

從整流濾波電路引來的300V左右直流電壓，一路經(jīng)R55、R56至開關管Q12基極，另一路經(jīng)T6開關變壓器初級繞組加到Q12集電極，使Q12導通。

開關管Q12導通后，其集電極電流在T6初級繞組上產(chǎn)生上正下負的感應電動勢，正反饋繞組也相應產(chǎn)生上正下負的感應電動勢。于是，T6反饋繞組的感應電動勢通過反饋支路C3、R56加到Q12的基極，使其迅速飽和導通。

在開關管Q12飽和導通期間，T6次級繞組所接的整流濾波電路因感應電動勢反相而截止，電能以磁能的方式存儲在繞組內(nèi)。同時，T6正反饋繞組的感應電壓，通過R56、Q12的be結(jié)對電容C31（圖中錯標為C3）充電。隨著C3充電過程的不斷進行，其兩端電位差升高，流經(jīng)Q12基極電流不斷減小，使Q12退出飽和狀態(tài)，其內(nèi)阻不斷加大，導致集電極電流進一步下降，從而使T6各繞組的感應電動勢反相（上負下正），正反饋繞組負的脈沖電壓與定時電容C31所充電壓疊加，經(jīng)R56加至Q12基極，使其迅速截止。同時，正反饋繞組通過D28給C19充電，C19負端得負電位，通過ZD2使Q12基極被箝位在比C19負電位高約9V的負電位上。C19充電結(jié)束后，又通過R57放電，把電能以熱能的方式釋放出去。

在開關管Q12截止期間，C3的充電電壓經(jīng)T6反饋繞組、Q12的be結(jié)、R56形成放電回路，以便為下一個正反饋電壓脈沖提供通道，保證開關管Q12能夠再次進入飽和導通狀態(tài)。隨著C19放電電流的不斷減小，Q12基極電位不斷上升，當上升到Q12的be結(jié)開啟電壓時，Q12再次導通，進入了自激振蕩狀態(tài)。電路中的D31、C32和R58構(gòu)成反峰電壓吸收電路，以保護開關管的安全。

當Q12由飽和轉(zhuǎn)向截止時，T6次級繞組的感應電動勢反相，存儲在繞組中的磁能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)D28、D30整流輸出。其中D30整流輸出電壓供給脈寬調(diào)制控制TL494的12腳電源端和驅(qū)動電路，作為IC1的啟動電壓和驅(qū)動電路的工作電壓。TL494啟動后，14腳輸出穩(wěn)定的+5V基準電壓，供給外圍電路、過壓保護電路、PS-ON和PW-OK電路。D28整流濾波電壓經(jīng)IC3三端穩(wěn)壓，輸出+5VSB，并為PS-ON電路提供停機高電平，為PW-OK電路提供比較電壓。+5VSB供給ATX主板內(nèi)的網(wǎng)絡通信接、電源監(jiān)控管理電路、系統(tǒng)時鐘等芯片，在正常關機后仍保持工作。

四、PWM脈寬調(diào)制控制電路、PS-ON控制電路和PW-OK產(chǎn)生電路

1、PWM脈寬調(diào)制控制電路和驅(qū)動電路

主要由IC1 集成電路TL494及周圍元件組成。1腳為誤差放大器I的同相端，由電源輸出電壓+12V、+5V的反饋電阻R25、R26與R20、R21的并聯(lián)電阻分壓后送入1腳，用于自動穩(wěn)壓控制。2腳為誤差放大器I的反相端，由14腳輸出5V基準電壓經(jīng)R24、R19分壓，得到約4V的電壓輸入2腳，在IC內(nèi)與1腳電壓進行比較。3腳為誤差放大器I的輸出引出端，外接C10（圖中錯標為C1）和R18組成的校正網(wǎng)絡，防止自激的產(chǎn)生。4腳為死區(qū)控制端，改變4腳電壓，可改變死區(qū)時間。4腳為高電平時，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，使驅(qū)動電路、半橋開關變換電路停振而無輸出；4腳為低電平時，允許8、11腳輸出脈寬調(diào)制信號。由于13腳接5V基準電壓，脈寬調(diào)制為并聯(lián)推挽式輸出，8、11腳輸出相位差180度的脈寬調(diào)制信號，頻率由5、6腳外接的阻容元件決定。同時，4腳電壓從0~5V變化時，死區(qū)時間成比例增大，因此，利用此功能，4腳又被設置成開關電源輸出電壓過壓保護端。5腳外接定時電容C11，6腳外接定時電阻R16，其RC值決定TL494輸出脈沖的頻率。7腳為接地端。8、11腳為兩路輸出放大管的集電極，其輸出脈沖送入驅(qū)動電路的Q3、Q4基極。Q3、Q4以推挽方式工作，它們集電極所接T2初級繞組產(chǎn)生的激勵振蕩電流，使T2次繞組產(chǎn)生感應電動勢，推動半橋開關變換器的兩只開關管工作。驅(qū)動管Q3、Q4發(fā)射極所接的D7、D8和C11用于抬高Q3、Q4發(fā)射極電平，使Q3、Q4基極在低電平脈沖時就可靠截止。C22使驅(qū)動脈沖送入零電位。D5、D6和R13、R14為Q3、Q4的保護二極管和基極電阻。9、10腳為IC內(nèi)兩路放大器的發(fā)射極，接地。12腳為電源輸入端，范圍較寬，允許輸入8~40V的電壓，因此，由輔助電源D30整流、C21濾波得到的約10V電壓無需穩(wěn)壓，直接為12腳提供啟動電壓。開關電源啟動穩(wěn)定后，12V電壓經(jīng)D、R46、D14、D15向12腳供電。由于D30整流輸出電壓低于12V，D30截止，啟動電壓退出電路。13腳為輸出控制端，接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳5V時為推挽輸出方式。14腳為+5V基準電壓端，輸出電流可達10毫安。15、16腳為誤差放大器II的反相端和同相端，由于15腳接5V基準電壓，16腳接地，誤差放大器II輸出低電平，對脈寬控制不產(chǎn)生作用。

2、PS-ON控制電路

PS-ON控制電路主要控制TL494的4腳死區(qū)電壓，由Q10、Q11（圖中錯標為Q1）等元件組成。待機時，主板電源管理控制電路的電子開關斷開，由輔助電源的IC3輸出的+5VSB，一路送往主板，另一路經(jīng)R23、R31使Q10導通，低電位又通過Q10的ec結(jié)、R36，使Q11導通，TL494的14腳5V電壓經(jīng)Q11的ec結(jié)，送入TL494的4腳，使4腳呈高電平，封鎖8、11腳無調(diào)制脈沖輸出。當受控啟動后，主板上的電源管理控制電路中的電子開關接地，PS-ON端為低電平，Q10、Q11截止，供給TL494的4腳高電平被截斷，4腳電壓被R17下拉成低電平，允許8、11腳輸出相位差180度的脈寬調(diào)制脈沖，控制Q3、Q4工作，在T2驅(qū)動繞組中產(chǎn)生激勵振蕩電流，次級的感應電動勢推動半橋開關變換電路工作，輸出各路電壓。R15、C15用于開機瞬間使TL494的4腳出現(xiàn)高電平，封鎖8、11腳無調(diào)制脈沖輸出。隨著C15的充電，TL494的4腳由PS-ON信號控制。

3、PW-OK產(chǎn)生電路

PW-OK產(chǎn)生電路由IC2電壓比較器LM393及周圍元件組成。待機時，由輔助電源IC3的+5VSB經(jīng)R23輸出的高電平，通過R37送入LM393的6腳電壓比較器II的反相端，大于5腳同相端的固定電壓比，7腳低電位，經(jīng)R40使3腳電壓比較器I的同相端輸入低電位，小于2腳反相端的固定電壓比，1腳呈低電位，PW-OK向主機送出零電平的電源自控信號而處于待命休閑狀態(tài)。受控啟動后，PS-ON控制端呈低電平，經(jīng)R37使LM393的6腳電壓比較器II的反相端為低電平，小于5腳同相端的固定電壓比，7腳高電位，經(jīng)R40使3腳電壓比較器I的同相端為高電位，大于2腳反相端的固定電壓比，1腳呈高電位，向主機送出PW-OK高電平的電源自控信號。這樣，在開關電源輸出穩(wěn)定后，PW-OK端經(jīng)幾百毫秒的延遲由低電平起跳到高電平，主機檢測到PW-OK信號后啟動系統(tǒng)。若突然停電或關機時，開關電源的+5V輸出電壓必然下跌，經(jīng)R42、R41使LM393電壓比較器I的3腳同相端電位下降，當3腳電位小于2腳的固定電壓比時，LM393的1腳立即從高電平跳變到低電平，比開關電源+5V提前幾百毫秒通知主機，在斷電前自動關閉，防止因工作錯誤及突然停電時，硬盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷盤片。

五、半橋式開關變換電路

半橋式開關變換電路的開關管Q1、Q2串接在+300V的整流電壓回路中。驅(qū)支變壓器T2的兩組次級繞組按不同的時序輸出正脈沖。當T2的上部次級繞組輸出正脈沖時，經(jīng)過D3、R7、C9、R6使Q1導通，C5上的電壓經(jīng)Q1的ce結(jié)、T2的互感繞組、T3功率變壓器的初級繞組、C7，回到兩只高壓濾波電容的中點。當T2的上部次級繞組輸出的正脈沖下降到閾值時，Q1截止。經(jīng)過死區(qū)時間后，T2的另一次級繞組輸出正脈沖，經(jīng)過D4、R11、C10、R10使Q2導通，C6上的電壓經(jīng)C7、T3功率變壓器的初級繞組、T2的互感繞組、Q2的ce結(jié)放電，當T2的另一次級繞組輸出的正脈沖下降到閾值時，Q2截止。這樣，Q1、Q2輪流導通截止，在T3功率變壓器的初級繞組上形成了交變的準矩形波，經(jīng)T3功率變壓器的次級各繞組整流濾波后，得到各路直流電壓輸出。

電路中的D1、D2為快恢復阻尼二極管。C8、R4為尖峰脈沖吸收電路，用于減少Q(mào)1、Q2的開關損耗。C7為耦合電容，用于防止T3磁飽和。C9、C10用于正脈沖到來時，使開關管迅速導通。D3、D4用于正脈沖減小到閾值時，開關管迅速截止。R7、R11為開關管截止期間，電容C9、C10放電吸收電阻。R5、R10為和R8、R12為開關管的基極電阻和偏置電阻。

六、多路直流輸出電路

T3次級各繞組輸出的準矩形波，經(jīng)半橋整流和各線圈、電容濾波后，得到波紋較小的+3.3V、±5V、±12V直流電壓。由于各路直流電壓具有電壓低、電流大的特點，通常用低內(nèi)阻的肖特基二極管作半橋整流，用低內(nèi)阻的電解電容進行濾波，以避免過大的損耗。在各路直流電壓的輸出端都接有負載電阻，再加上比較完善保護電路，使ATX開關電源可以脫機工作。

七、自動穩(wěn)壓電路

自動穩(wěn)壓電路主要由+12V、+5V反饋電阻R25、R26和TL494的1腳外接電阻R20、R21以及TL494內(nèi)部的誤差放大器I組成。當+12V、+5V因某種原因升高時，通過反饋電阻R25、R26使TL494的1腳取樣電壓升高，當此電壓超過4V時，TL494內(nèi)部的誤差放大器I輸出高電平，通過IC內(nèi)部比較器控制輸出脈寬減小，使輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。反之亦反。

八、輸出電壓保護電路

輸出電壓保護電路主要由Q5、Q6、Q7及其外圍元件組成。當+12V過壓時，通過D、R46、D14、D15、R44使Q7和Q5導通，TL494的14腳5V基準電壓經(jīng)Q5的ec結(jié)、D11，使TL494的4腳變成高電平，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，主開關電源停止工作。當+5V、+3.3V出現(xiàn)過壓時，D1、D3擊穿導通，D27導通，使Q6和Q5導通，TL494的14腳5V基準電壓經(jīng)Q5的ec結(jié)、D11，使TL494的4腳變成高電平，封鎖8、11腳的調(diào)制脈沖輸出，主開關電源停止工作。-12V經(jīng)R29、-5V經(jīng)D10，再一并經(jīng)過R28，與+5V經(jīng)R27匯合，使D9正端被箝位在零電位。只要-12V、-5V電壓任一路過壓（向正的方向上升），都會破壞D9正端的零電位，使D9導通，引發(fā)過壓保護電路動作，使主開關電源停止工作。D12、D13的作用，在待機時為PS-ON電路的Q10提供電壓。

九、+3.3V二次穩(wěn)壓電路

為確保主板正常運行和安全，需要對+3.3V 電壓做進一步的穩(wěn)壓。在+3.3V 電壓的輸出端，設有以TL431精密電壓基準IC為核心的穩(wěn)壓電路。當+3.3V 升高時，TL431的1端（R）電壓上升，3端（K）電位下降，經(jīng)R74使Q13導通，升高后的電壓通過R71、Q13的e、c極，使D32導通，破壞了+3.3V半橋整流的工作，而使整流輸出電壓降低，+3.3V電壓更加穩(wěn)定。

從以上分析可以看出，當主機關閉后，ATX開關電源一直處于休眠待命狀態(tài)。所以，為防止電網(wǎng)電壓波動而造成的危害，建議各位在不用主機時最好拔下電源插頭。