微机ATX电源电路工作原理课程设计报告样本.doc
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2、息工程技术 班 级: 20731 学 号: 070106 学生姓名: 蒋明超 指导老师: 陈孝波(老师) 完成时间: 年 5 月 20 日目录微机(LWT 型)ATX 电源电路工作原理一、概述-3二、工作原理-41、输入整流滤波电路-42、高压尖峰吸收电路-43、辅助电源电路6、自动稳压稳流控制电路-44、PS信号和PG信号产生电路和脉宽调制控制电路65、主电源电路及多路直流稳压输出电路 -76、自动稳压稳流控制电路-7三、故障维修 -8四、参考资料-10五、电路图-10一、 概述伴随电子技术发展,电子系统应用领域越来越广泛,电子设备种类也越来越多,对电源要求愈加灵活多样。电子设备小型化和低成
3、本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统晶体管串联调整稳压电源,是连续控制线性稳压电源,这种传统稳压电源技术比较成熟。 而且已经有大量集成化线性稳压电源模块,含有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。但其通常全部需要体积大且粗笨工频变压器和隔离之用,滤波器体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态,为了确保输出电压稳定,其集电极和发射极之间必需承受较大电压差,造成调整管功耗较大,电源效率很低,通常只有45%左右, 另外,因为调整管上消耗较大功率,所以需要采取大功率调整管并装有体积很大散热器,于是它极难满足电子设备发展要求。从而促成了高效率、体积小、重量轻开关电源快速发展。 开关型
4、稳压电源就是采取功率半导体器件作为开关,经过控制开关占空比调整输出电压。以功率晶体管(GTR)为例,当开关管饱和导通时,集电极和发射极两端压降靠近零,在开关管截止时,其集电极电流为零,所以其功耗小,效率可高达70%95%。而功耗小,散热器也随之减小,同时开关型稳压电源直接对电网电压进行整流滤波调整,然后由开关调整管进行稳压,不需要电源变压器;另外,开关工作频率在几十千赫,滤波电容器、电感器数值较小。所以开关电源含有重量轻,体积小等特点。另外,因为功耗小,机内温升低,从而提升了整机稳定性和可靠性。而且其对电网适应能力也有较大提升,通常串联稳压电源许可电网波动范围为220V+10%,而开关型稳压电
5、源在电网电压从110V260V范围内改变时,全部可取得稳定输出电压。ATX 开关电源关键功效是向计算机系统提供所需直流电源。通常计算机电源所采取全部是双管半桥式无工频变压器脉宽调制变换型稳压电源。它将市电整流成直流后,经过变换型振荡器变成频率较高矩形或近似正弦波电压,再经过高频整流滤波变成低压直流电压目标。ATX 开关电源功率通常为250W300W,经过高频滤波电路共输出六组直流电压:+5V(25A)、5V(0.5A)、+12V(10A)、12V(1A)、+3.3V(14A)、+5VSB(0.8A)。为预防负载过流或过压损坏电源,在交流市电输入端设有保险丝,在直流输出端设有过载保护电路。二、微
6、机(LWT 型)ATX 电源电路工作原理ATX 开关电源,电路按其组成功效分为:输入整流滤波电路、高压反峰吸收电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS 信号和PG 信号产生电路、主电源电路及多路直流稳压输出电路、自动稳压稳流和保护控制电路。1、输入整流滤波电路只要有交流电 AC220V 输入,ATX 开关电源不管是否开启,其辅助电源就会一直工作,直接为开关电源控制电路提供工作电压。交流电 AC220V 经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0,经BD1BD4 整流、C5 和C6 滤波,输出300V 左右直流脉动电压。C1 为尖峰吸收电容,预防交流电突变瞬间对电路造成良影响。TH1 为负温度系数
7、热敏电阻,起过流保护和防雷击作用。L0、R1 和C2组成 型滤波器,滤除市电电网中高频干扰。C3 和C4 为高频辐射吸收电容,预防交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。R2 和R3 为隔离平衡电阻,在电路中对C5 和C6起平均分配电压作用,且在关机后,和地形成回路,快速泄放C5、C6 上储存电荷,从而避免电击。2、高压尖峰吸收电路由 D18、R004 和C01 组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q03 截止后,T3 将产生一个很大反极性尖峰电压,其峰值幅度超出Q03 C 极电压很多倍,此尖峰电压功率经D18储存于C01 中,然后在电阻R004 上消耗掉,从而降低了Q03 C 极尖峰电压,使Q03
8、 免遭损坏。3、辅助电源电路整流器输出300V 左右直流脉动电压,一路经T3 开关变压器初级绕组送往辅助电源开关管Q03 c 极,另一路经开启电阻R002 给Q03 b 极提供正向偏置电压和开启电流,使Q03 开始导通。Ic 流经T3 初级绕组,使T3反馈绕组产生感应电动势(上正下负),经过正反馈支路C02、D8、R06 送往Q03 b 极,使Q03 快速饱和导通,Q03 上Ic 电流增至最大,即电流改变率为零,此时D7 导通,经过电阻R05 送出一个比较电压至IC3(光电耦合器Q817)脚,同时T3 次级绕组产生感应电动势经D50、C04整流滤波后,一路经R01 限流后送至IC3 脚,另一路
9、经R02 送至IC4(精密稳压电路TL431),因为Q03 饱和导通时次级绕组产生感应电动势比较平滑、稳定,经IC4 K 端输出至IC3 脚电压改变率几乎为零,使IC3 内发光二极管流过电流几乎为零,此时光敏三极管截止,从而造成Q1 截止。反馈电流经过R06、R003、Q03 b、e 极等效电阻对电容C02 充电,伴随C02 充电电压增加,流经Q03 b 极电流逐步减小,使反馈绕组上感应电动势开始下降,最终使T3反馈绕组感应电动势反相(上负下正),并和C02 电压叠加后送往Q03 b 极,使b 极电位变负,此时开关管Q03 因b 极无开启电流而快速截止。开关管Q03 截止时,T3反馈绕组、D7
10、、R01、R02、R03、R04、R05、C09、IC3、IC4 组成再起振支路。当Q03 。导通过程中,T3 初级绕组将磁能转化为电能为电路中各元器件提供电压,同时T3 反馈绕组端感应出负电压,D7 导通、Q1 截止;当Q03 截止后,T3 反馈绕组端感应出正电压,D7 截止,T3 次级绕组两个输出端感应电动势为正,T3 储存磁能转化为电能经D50、C04 整流滤波后为IC4 提供一个改变电压,使IC3 、脚导通,IC3 内发光二极管流过电流增大,使光敏三极管发光,从而使Q1导通,给开关管Q03 b 极提供开启电流,使开关管Q03 由截止转为导通。同时,正反馈支路C02 充电电压经T3 反馈
11、绕组、R003、Q03 be 极等效电阻、R06 形成放电回路。伴随C41 充电电流逐步减小,开关管Q03 Ub 电位上升,当Ub 电位增加到Q03 be 极开启电压时,Q03 再次导通,又进入下一个周期振荡。如此循环往复,组成一个自激多谐振荡器。Q03 饱和期间,T3 次级绕组输出端感应电动势为负,整流二级管D9 和D50截止,流经初级绕组导通电流以磁能形式储存在辅助电源变压器T3 中。当Q03 由饱和转向截止时,次级绕组两个输出端感应电动势为正,T3 储存磁能转化为电能经D9、D50 整流输出。其中D50 整流输出电压经三端稳压器7805 稳压,再经电感L7 滤波后输出+5VSB。若该电压
12、丢失,主板就不会自动唤醒ATX 电源工作。D9 整流输出电压供给IC2(脉宽调制集成电路KA7500B)12 脚(电源输入端),经IC2 内部稳压,从第14 脚输出稳压+5V,提供ATX 开关电源控制电路中相关元器件工作电压。T2 为主电源激励变压器,当副电源开关管Q03 导通时,Ic 流经T3 初级绕组,使T3反馈绕组产生感应电动势(上正下负),并作用于T2 初级绕组,产生感应电动势(上负下正),经D5、D6、C8、R5 给Q02 b 极提供开启电流,使主电源开关管Q02 导通,在回路中产生电流,确保了整个电路正常工作;同时,在T2 初级反馈绕组产生感应电动势(上正下负),D3、D4截止,主
13、电源开关管Q01 处于截止状态。在电源开关管Q03 截止期间,工作原理和上述过程相反,即Q02 截止,Q01 工作。其中,D1、D2 为续流二极管,在开关管Q01 和Q02 处于截止和导通期间能提供连续电流。这么就形成了主开关电源它激式多谐振电路,确保了T2 初级绕组电路部分得以正常工作从而在T2 次级绕组上产生感应电动势送至推进三极管Q3、Q4 c 极,确保整个激励电路能连续稳定地工作,同时,又经过T2 初级绕组反作用于T1 主开关电源变压器,使主电源电路开始工作,为负载提供+3.3V、5V、12V 工作电压。4、PS信号和PG信号产生电路和脉宽调制控制电路微机通电后,由主板送来PS信号控制
14、IC2脚(脉宽调制控制端)电压,待机时,主板开启控制电路电子开关断开,PS信号输出高电平3.6V,经R37抵达IC1(电压比较放大器LM339N)脚(开启端),由内部经IC1脚,对C35进行充电,同时IC1脚经R41送出一个比较电压给IC2脚,IC2脚电压由零电位开始逐步上升,当上升电压超出3V时,封锁IC2、11脚调制脉宽电压输出,使T2推进变压器、T1主电源开关变压器停振,从而停止提供+3.3V、5V、12V等各路输出电压,电源处于待机状态。受控开启后,PS信号由主板开启控制电路电子开关接地,IC1脚为低电平(0V),IC2脚变为低电平(0V),此时许可、11脚输出脉宽调制信号。IC213
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