开关电源的基本知识介绍.ppt

《开关电源的基本知识介绍.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关电源的基本知识介绍.ppt（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、開關電源的基本知識介紹SPS-Switching Power SupplyG.B.Ren-2003/3/17一一.开关电源同线性电源比較开关电源同线性电源比較二二.開關電源的分類開關電源的分類三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標五五.電腦電源的電腦電源的EMCEMC電磁兼容要求電磁兼容要求六六.電腦電源的電腦電源的SafetySafety安規要求安規要求七七.Label/MarkingLabel/Marking八八.EnvironmentalEnvironmental簡介主要內容簡介主要內容傳統的傳統的线性稳压电源线性稳压电源

2、現代的開關稳压電源現代的開關稳压電源優點優點電磁輻射和干擾會比較小電磁輻射和干擾會比較小,紋波小紋波小.瞬態響應較好瞬態響應較好控制電路要簡單。控制電路要簡單。其具有功耗小效率高其具有功耗小效率高(可達可達7095%)7095%)，稳，稳压范围宽，可靠安全，體積小、重量輕、压范围宽，可靠安全，體積小、重量輕、轉換效率高、自身發熱量小轉換效率高、自身發熱量小缺點缺點承受過載承受過載短路能力差短路能力差效率低效率低(3560%),(3560%),體積龐大，不具有保護功體積龐大，不具有保護功能等特點能等特點電磁輻射和干擾會比較大電磁輻射和干擾會比較大,紋波比較大紋波比較大.瞬態響應較差瞬態響應較差控

3、制電路要複雜的多。控制電路要複雜的多。調整管工調整管工作狀態作狀態調整管工作于調整管工作于放大區放大區(損耗功率大損耗功率大採用大功率調整管採用大功率調整管及大的散熱器及大的散熱器),),連續控制的連續控制的.调整管工作在调整管工作在截止区和饱和区截止区和饱和区,即开关狀即开关狀態態。它截止时，相当机械开关的断开，。它截止时，相当机械开关的断开，饱和时，相当于机械开关的闭合。饱和时，相当于机械开关的闭合。變壓器工變壓器工作頻率和作頻率和材料材料市電的頻率固定在市電的頻率固定在50Hz/60Hz50Hz/60Hz上，上，採採用用矽鋼片矽鋼片做為變壓器的磁性材料，做為變壓器的磁性材料，因此變壓器的

4、轉換效率低。因此變壓器的轉換效率低。提高工作頻率提高工作頻率(達到數十達到數十KHzKHz或數百或數百KHz)KHz)來減少變壓器的體積和重量，採用來減少變壓器的體積和重量，採用鐵氧鐵氧體體做為變壓器的磁性材料。做為變壓器的磁性材料。特點原因特點原因調整管損耗功率大調整管損耗功率大,尤其是大功率的尤其是大功率的线性電源往往是重量重线性電源往往是重量重,體積大，體積大，不適合電腦工業化的輕便設計原則不適合電腦工業化的輕便設計原則 .調整管調整管功耗小功耗小,机内温升低机内温升低,輸出多路的輸出多路的低電壓大電流的直流電要具備各種保護低電壓大電流的直流電要具備各種保護功能。功能。一一.开关电源同线

5、性电源比較开关电源同线性电源比較穩壓電源的目的穩壓電源的目的:提供穩定的低壓直流提供穩定的低壓直流,即從市電即從市電110/220Vac 輸出電壓的穩定性由輸出電壓的穩定性由UZ和和UBE的恆定性決定的恆定性決定:UL=UZ-UBERC限制限制Q1的耗散功率的耗散功率:UCE=U0-UL-IC*RC限制短路電流限制短路電流:ICmax=U0/RC線性電源線性電源Q1工作在放大區工作在放大區一一.开关电源同线性电源比較开关电源同线性电源比較DC-DC調整穩壓部分調整穩壓部分110/220Vac 50Hz變壓變壓 整流濾波整流濾波 低壓直流低壓直流 DC-DC調整穩壓部分調整穩壓部分穩定低壓直流輸

6、出穩定低壓直流輸出線性線性电源电源簡單示意圖簡單示意圖一一.开关电源同线性电源比較开关电源同线性电源比較开关电源开关电源簡單示意圖簡單示意圖开关管开关管PWM-Pulse Width Modulation脈沖寬度調制脈沖寬度調制取樣取樣比較比較電路電路110/220Vac 整流濾波整流濾波高壓直流高壓直流(300Vdc)DC-DC調整穩壓部分調整穩壓部分穩定低壓直流輸出穩定低壓直流輸出100kHz變壓變壓开关电源开关电源:開關晶體管在截止和開關晶體管在截止和導通兩種轉換狀態下導通兩種轉換狀態下通常只有很小的損通常只有很小的損耗功率。耗功率。開關晶體管在轉開關晶體管在轉換換过程中產生的損耗过程中

7、產生的損耗功率最大。功率最大。一一.开关电源同线性电源比較开关电源同线性电源比較开关管的开关管的关斷关斷損耗損耗开关管的开关管的开通开通損耗損耗電壓波形電壓波形電流波形電流波形一一.开关电源同线性电源比較开关电源同线性电源比較开关电源的新技術开关电源的新技術:軟開關技術軟開關技術-減小開減小開關晶體管在轉換關晶體管在轉換过程过程中產生的損耗功率。中產生的損耗功率。零電流零電流开关开关零電壓零電壓开关开关零電流零電流开关开关:1)1)在开关管在开关管開通時開通時使其電流使其電流保持在零保持在零或限制電流上昇率或限制電流上昇率 2)2)在在开开关管关管關斷前關斷前使其電流減小到零使其電流減小到零零

8、電壓零電壓开关开关:1)1)在开关管在开关管開通前開通前 使使其電壓下降其電壓下降到零到零 2)2)在在开关管开关管關斷時關斷時使使其電壓保持其電壓保持在零在零或限或限制電壓上昇制電壓上昇率率分類方法分類方法類別類別按激励方式划分按激励方式划分他激式他激式(開關器件控制信號由專門的控制電路產生開關器件控制信號由專門的控制電路產生)自激式自激式(借助于變換器本身的正反饋信號實現開關管自持借助于變換器本身的正反饋信號實現開關管自持週期性開關的變換器週期性開關的變換器)按按DC/DCDC/DC變換器變換器的工作方式的工作方式划分划分隔離型隔離型:正激式正激式(Forward Converter)(F

9、orward Converter)反激式反激式(Flyback(Flyback Converter)Converter)推挽式推挽式(Push-pull converter)(Push-pull converter)半橋式半橋式(Half-bridge converter)(Half-bridge converter)全橋式全橋式(Full-bridge(Full-bridge converter)converter)非隔離型非隔離型:降壓式降壓式(Buck Converter)(Buck Converter)升壓式升壓式(Boost(Boost Converter)Converter)升降壓

10、式升降壓式(Buck/Boost Converter)Cuk(Buck/Boost Converter)Cuk ConverterZeta ConverterSepic ConverterConverterZeta ConverterSepic Converter按控制信號的隔按控制信號的隔離方式離方式划分划分採用採用變壓器的隔離變壓器的隔離方式方式採用採用光電耦合的隔離光電耦合的隔離方式方式 按過流保護方式按過流保護方式划分划分開關電流檢測開關電流檢測方式方式輸出電流檢測輸出電流檢測方式方式二二.開關電源的分類開關電源的分類Power Supply Development Power Sup

11、ply Development 電源供應器發展史電源供應器發展史PCPC機電源在機電源在286286到早到早期的期的586586是是ATAT電源。電源。ATAT電源共有四路輸出電源共有四路輸出（+5+5V V、-5V-5V、+12V+12V、-12V-12V），），另外還向主另外還向主板提供一個信號板提供一個信號Intel Intel 在在19971997年推出的年推出的ATXATX電源標準，它主要增電源標準，它主要增加了加了V V和和+5+5VSBVSB兩路輸出電兩路輸出電壓和一個壓和一個PS-ONPS-ON信號。利信號。利用用+5+5VSBVSB和和PS-ONPS-ON信號，就信號，就可以

12、實現軟件關機、鍵盤可以實現軟件關機、鍵盤開機、網絡遠程喚醒等功開機、網絡遠程喚醒等功能。能。為了滿足大功率為了滿足大功率CPUCPU的的要求要求,ATX 12VATX 12V對對CPUCPU供供電的電的4 4PIN+12VV(+/-PIN+12VV(+/-12%)12%)降低了降低了MAIN MAIN CONNECTCONNECT的的+12+12V V電流強電流強度度.在在ATX/ATX 12VATX/ATX 12V的電源的的電源的基礎上重新定義基礎上重新定義Main Main Connect Connect 的的PinPin腳由腳由2020Pin Pin 增加到增加到2424PinPin，增

13、增加了對風扇的控制加了對風扇的控制(FAN FAN CMDCMD、FAN OFFFAN OFF、FAN FAN SINKSINK、3.3V R/S3.3V R/S），），不不與以前的與以前的ATXATX電源兼容。電源兼容。AT:6Pin+6PinAT:6Pin+6PinATX:20PinATX:20PinATX 12V:20Pin+4PinATX 12V:20Pin+4PinATX 12V LN(Low Noise):24Pin+4PinATX 12V LN(Low Noise):24Pin+4Pin二二.開關電源的分類開關電源的分類AT ATX ATX 12V ATX 12V LN 根據根據

14、PC主板架构變化主板架构變化電腦電腦電電源的工作原理源的工作原理 開關電源開關電源:1):1)首先對市電進行首先對市電進行整流和濾波整流和濾波而輸出高壓直而輸出高壓直流電，流電，2)2)然後用開關電路將直流電轉換為然後用開關電路將直流電轉換為高頻率的脈動直高頻率的脈動直流電流電並送到高頻開關變壓器上，此時可以選擇體積小巧的並送到高頻開關變壓器上，此時可以選擇體積小巧的鐵氧體變壓器來完成高壓到低壓的轉換，鐵氧體變壓器來完成高壓到低壓的轉換，3)3)然後再對輸出然後再對輸出的的低壓電進行整流和濾波並最後輸出低壓電進行整流和濾波並最後輸出.實際電路中選用大功率的三極管或場效應管來做為開關，實際電路中

15、選用大功率的三極管或場效應管來做為開關，根據控制電路的信號導通和截止，工作頻率達到數十根據控制電路的信號導通和截止，工作頻率達到數十KHzKHz或或數百數百KHzKHz，然後與開關變壓器、高、低壓整流濾波電路就構，然後與開關變壓器、高、低壓整流濾波電路就構成了一個簡易的開關電源。當需要提升輸出電壓時就增加開成了一個簡易的開關電源。當需要提升輸出電壓時就增加開關關需管需管導通的時間，反之則增加截止的時間，控制十分靈活導通的時間，反之則增加截止的時間，控制十分靈活 三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹ATX電源的工作原理方塊圖它它主主要要包包括括:輸輸入入電電網網濾濾波波電電路路、主主變變換

16、換電電路路、整整流流濾濾波波輸輸出出電電路路、控制電路、保護電路、輔助電源等。控制電路、保護電路、輔助電源等。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹EMI FILTEREMI FILTER全波整流全波整流倍壓整流倍壓整流變壓器變壓器能量轉換能量轉換輸輸出出電電路路功率切換功率切換元件元件保護線路保護線路回授與回授與控制線路控制線路起動電壓起動電壓&+5&+5VsbVsb一次側一次側 二次側二次側三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹PGPG電路電路V V穩壓電路穩壓電路輸入電網濾波電路輸入電網濾波電路交流電源插座上焊接交流電源插座上焊接的是的是EMIEMI電源濾波器電源濾波器，這個由這

17、個由扼流圈扼流圈和和電容電容組成的低通網路能濾組成的低通網路能濾除電源線上的高頻雜除電源線上的高頻雜波和同相干擾信號，波和同相干擾信號，同時也將電源內部的同時也將電源內部的干擾信號遮罩起來，干擾信號遮罩起來，構成了電源抗電磁干構成了電源抗電磁干擾的第一道防線擾的第一道防線 三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹輸入電網濾波電路輸入電網濾波電路市電進入電源板後市電進入電源板後,先通過先通過電源電源保險絲保險絲，然後再次經過由然後再次經過由電感電感(DM/CM choke)和和電容電容(X-Cap/Y-Cap)組組成的第成的第2道高頻濾波電路以充分道高頻濾波電路以充分濾除高頻雜波，濾除高頻雜波

18、，有的還接有有的還接有壓敏電阻壓敏電阻以防止雷以防止雷電感應而引起的高電壓，電感應而引起的高電壓，然後再經過然後再經過限流熱敏電阻限流熱敏電阻進入進入高壓整流濾波電路高壓整流濾波電路,保险丝保险丝能在电源功率太大或元能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源件出现短路时熔断以保护电源内部的元件，内部的元件，而而限流熱敏電阻限流熱敏電阻含有金属氧化物成分，能限制含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。部元件的电流冲击。(X-Cap/Y-Cap)(DM/CM choke)三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹輸入電網濾波電路圖輸入電網

19、濾波電路圖1.R11.R1為為470470千毆千毆(1/2(1/2W),W),當當ACAC拔掉時拔掉時,ACAC電須電須1 1秒內歸秒內歸0(0(安規要求安規要求)2.Lx2.Lx為為differential mode noise differential mode noise 專抑制低頻部份專抑制低頻部份3.FL2,FL13.FL2,FL1為為common mode noise common mode noise 專抑制高頻部份專抑制高頻部份4.CX1CX34.CX1CX3之電容是來抑制低頻之電容是來抑制低頻noise,uf1uf)noise,uf1uf)5.CY1CY65.CY1CY6之電

20、容是來抑制高頻之電容是來抑制高頻noise,noise,設計值約設計值約(4700(4700PF1000PF)PF1000PF)6.CY1CY6 6.CY1CY6 電容加大會增電容加大會增leakage current,leakage current,在安規里有一定洩漏在安規里有一定洩漏 電流值電流值.三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹PFC(Power Factor Correction)之意義之意義P.F.=P.F.=實際功率實際功率/視在功率視在功率 (v*Idt)/(Vrms*Irms)v*Idt)/(Vrms*Irms)假設有假設有A,BA,B兩台機台兩台機台A A的的PFP

21、F等于等于1 1 B B的的PFPF等于等于0.80.8如果如果A,BA,B機台的輸出功率都是機台的輸出功率都是100100W W且效率均為且效率均為100%100%若兩者皆須輸出若兩者皆須輸出100100WW則電力公司必須供應則電力公司必須供應給機台給機台B 120WB 120W多余的多余的2020W W跑到那里去了跑到那里去了?OkOk它又還給了電力公司了它又還給了電力公司了然而電力公司卻以然而電力公司卻以無法將其回收無法將其回收所以所以B B機台實際上只消耗機台實際上只消耗100100W(W(因為因為效率為效率為100%)100%)而而2020W W就在就在P.F.P.F.值只有值只有0

22、.80.8的情況下消耗的情況下消耗了。了。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹二端網絡的功率二端網絡的功率(單相電路單相電路)視在功率視在功率 S=V*I (伏安伏安VA)有功功率有功功率 P=VR*I=V*Cos*I=S*Cos(瓦瓦W)實部實部無功功率無功功率 Q=VX*I=V*Sin*I=S*Sin(乏乏Var)虛部虛部 Q0時時電路呈感性電路呈感性 Q0時時電路呈容性。電路呈容性。功率因數功率因數 =PF=Cos,角為功率因數角角為功率因數角S2=P2+Q2角為功率因數角角為功率因數角,是電是電壓與電流的相位差壓與電流的相位差,開關電開關電源中容性負載重源中容性負載重,Q0Q0電

23、電路呈容性路呈容性,電壓電壓V V落後於電落後於電流流I.I.所以可串聯電感以中所以可串聯電感以中和容性和容性,減小減小角角,以提高以提高功功率因數率因數 PF.三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹PFC(Power Factor Correction)之意義之意義PFC(Power Factor Correction)之意義之意義三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹PFC Choke1.交流電源進行整流濾波，交流電源進行整流濾波，為為主變換電路提供波紋較主變換電路提供波紋較小的直流電壓小的直流電壓。主要由全主要由全橋整流器、濾波電容橋整流器、濾波電容(高壓高壓電解電容電解電容)、

24、平衡電阻組成。平衡電阻組成。2.整流電路整流電路:主要有半波整流、主要有半波整流、全波整流及橋式整流電路全波整流及橋式整流電路.3.經共模濾波器淨化後無干經共模濾波器淨化後無干擾的擾的 220V市電經過全波整市電經過全波整流，高壓濾波電容濾波後，流，高壓濾波電容濾波後，在高壓濾波電容上形成約在高壓濾波電容上形成約300V（空載）的直流電壓，空載）的直流電壓，給電源開關功率管供電。給電源開關功率管供電。輸入整流濾波電路輸入整流濾波電路 三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹此為上面電路中此為上面電路中S1=ON=115VacS1=ON=115Vac時時簡化的簡化的二倍倍壓電路二倍倍壓電路用于

25、用于將將115Vac 115Vac 倍壓到倍壓到 相當於相當於230Vac230Vac整流濾波整流濾波後後的的約約300V300V（空載）的直流電壓空載）的直流電壓。S1為為Input Voltage Range Selecting Switching(輸入電壓選擇開關輸入電壓選擇開關)ON=115Vac;OFF=230VacS1三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹主變換電路主變換電路 开关电源顾名思义其核心就是开关电源顾名思义其核心就是开关开关二字，实际电路中二字，实际电路中,使用两使用两个大功率的开关管轮流导通和个大功率的开关管轮流导通和截止截止,将直流电转换为高频率的将直流电转换为

26、高频率的脉动直流电脉动直流电,并送到高频开关变并送到高频开关变压器上进行降压，这样就完成压器上进行降压，这样就完成了了高电压直流高电压直流-高频率高电压高频率高电压脉冲脉冲-高频率低电压脉冲高频率低电压脉冲-低电低电压直流压直流的转换过程，当然，这的转换过程，当然，这里真正的核心还是里真正的核心还是PWMPWM集成集成电路电路，它产生固定的频率来控，它产生固定的频率来控制两个开关管的导通和截止，制两个开关管的导通和截止，并根据输出电压的大小并根据输出电压的大小,自动调自动调整开关管导通和截止的时间整开关管导通和截止的时间,将将输出电压固定在指定的幅度上，输出电压固定在指定的幅度上，此外还能负责

27、整个电路的保护此外还能负责整个电路的保护工作。工作。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹主變換電路是主變換電路是開關電源的主要部分，它開關電源的主要部分，它把直流電壓變換成高頻交流電壓，並且把直流電壓變換成高頻交流電壓，並且起著將輸出部分與輸入電網隔離作用。起著將輸出部分與輸入電網隔離作用。主變換電路主變換電路 ATXATX開關電源幾乎都是採用半開關電源幾乎都是採用半橋式功率轉換的經典電路橋式功率轉換的經典電路,開關開關管輪流導通管輪流導通,便通過兩個電容的便通過兩個電容的連接處向變壓器輸出脈衝電壓連接處向變壓器輸出脈衝電壓，變壓器另外一端則採用全波整變壓器另外一端則採用全波整流的電路進

28、行整流和濾波。這流的電路進行整流和濾波。這種電路的好處是工作電壓低，種電路的好處是工作電壓低，具有抗不平衡能力，還可以方具有抗不平衡能力，還可以方便的實現便的實現110/220V110/220V輸入的切換，輸入的切換，但開關管通過的電流較大但開關管通過的電流較大,由於由於開關電源的開關管只工作在開關電源的開關管只工作在 開開“和和“關關”兩種狀態兩種狀態，關的時幾乎不，關的時幾乎不消耗功率，而開的時候由於自身消耗功率，而開的時候由於自身壓降很小，所以自身的損耗也很壓降很小，所以自身的損耗也很小，小，這就是開關電源發熱量低的這就是開關電源發熱量低的原因原因。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理

29、介紹主變換電路主變換電路 高頻開關變壓器高頻開關變壓器同樣是整個同樣是整個電路中的核心部件電路中的核心部件,高頻開關高頻開關變壓器能夠提供我們所需要變壓器能夠提供我們所需要的幾組直流電壓的幾組直流電壓。驅動變壓驅動變壓器器將將PWMPWM積體電路輸出的積體電路輸出的控制信號進行放大以驅動開控制信號進行放大以驅動開關管進行工作，同時還可以關管進行工作，同時還可以將開關管工作的高壓區和積將開關管工作的高壓區和積體電路工作的低壓區進行物體電路工作的低壓區進行物理隔離理隔離 。待機電源待機電源是一套獨是一套獨立的小型開關電源，這就是立的小型開關電源，這就是我們所說的待機電路，其輸我們所說的待機電路，其

30、輸出的電壓為電源的主電路供出的電壓為電源的主電路供電，同時通過電，同時通過+5VSB+5VSB端輸出端輸出到主板來實現喚醒功能。到主板來實現喚醒功能。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹輸出整流濾波電路輸出整流濾波電路 經過高頻開關變壓器降壓後經過高頻開關變壓器降壓後的脈動電壓的脈動電壓,同樣要使用二極同樣要使用二極體和電容進行整流和濾波，體和電容進行整流和濾波，只是此時整流時的工作頻率只是此時整流時的工作頻率很高，很高，必須使用具有快速恢必須使用具有快速恢復功能的肖特基整流二極體復功能的肖特基整流二極體，而整流部分使用的電容也不而整流部分使用的電容也不能有太大的交流阻抗能有太大的交流阻

31、抗，選擇選擇的電容不但容量要大，還要的電容不但容量要大，還要有較低的交流電阻有較低的交流電阻，還能見還能見到到1 1、2 2個體積碩大的帶磁心個體積碩大的帶磁心的電感線圈，與濾波電容一的電感線圈，與濾波電容一起濾除高頻的交流成分，保起濾除高頻的交流成分，保證輸出純淨的直流電證輸出純淨的直流電.三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹濾濾波波電電路路:主主要要有有電電容容(低低頻頻濾濾波波)、電電感感(高高頻頻濾濾波波)及及复复式式濾濾波波電路三種電路三種.將變換器輸出將變換器輸出的的高頻高頻交流電壓進行整流濾波，得到需交流電壓進行整流濾波，得到需要的直流電壓，同時防止高頻噪要的直流電壓，同時

32、防止高頻噪聲對負載的干擾。在電源中，聲對負載的干擾。在電源中，+5+5V V、+12V+12V的的整流管採用的是肖特整流管採用的是肖特基對管基對管。在輸出濾波電容方面，。在輸出濾波電容方面，因開關變壓器工作在較高的頻率因開關變壓器工作在較高的頻率下，輸出的交變諧波成分特別豐下，輸出的交變諧波成分特別豐富，因此電源中設置了多級富，因此電源中設置了多級LCLC濾濾波器對波器對 其過濾。其過濾。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹輸出整流濾波電路圖輸出整流濾波電路圖 控制電路控制電路 電源的控制中心，這裏關鍵的部件是電源的控制中心，這裏關鍵的部件是PWMPWM電源管理電源管理積體電路，輔助的電

33、路還包括積體電路，輔助的電路還包括基基準電壓電路準電壓電路、取樣電路取樣電路、比較電路和保護電路等等比較電路和保護電路等等 ，其中其中PWMPWM管理集成塊驅動開關管理集成塊驅動開關管工作輸出電壓，該積體電路的型號往往是管工作輸出電壓，該積體電路的型號往往是TL494TL494或相同功能的或相同功能的KA7500BKA7500B，UC3843UC3843等等,4 4路精密電壓比較器的路精密電壓比較器的LM339LM339和和2 2路比較器的路比較器的LM393LM393，而，而TL431TL431則用來產生基準電壓則用來產生基準電壓.三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹 檢測輸出直流電壓

34、，與檢測輸出直流電壓，與基準電壓比較，進行放大，基準電壓比較，進行放大，控制振蕩器的脈衝寬度，從控制振蕩器的脈衝寬度，從而控制變換器而控制變換器以保持輸出電以保持輸出電壓的穩定壓的穩定。當開關電源發生當開關電源發生過電壓過電壓、過電流過電流後，保護電路啟動，後，保護電路啟動，使使開關電源停止工作以保護開關電源停止工作以保護負載和電源本身。其中，開負載和電源本身。其中，開關變壓器負責高、低壓能量關變壓器負責高、低壓能量的轉換，其質量好壞和功率的轉換，其質量好壞和功率的大小，直接關係到電源的的大小，直接關係到電源的整體質量。整體質量。控控制制過過程程有的電源還設計了有的電源還設計了溫控溫控電路電路

35、，採用，採用熱敏電阻熱敏電阻探探測電源內部的溫度測電源內部的溫度,並自並自動調整散熱風扇的轉速，動調整散熱風扇的轉速，讓電源內部保持均衡的讓電源內部保持均衡的溫度溫度.三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹控制電路控制電路 StandbyStandby待機待機電源電源待機待機電源電源本身也是一個完整的開關電本身也是一個完整的開關電源，源，StandbyStandby線路線路(AC SourcAC Source e存在時存在時它它就就必須存在必須存在)輸出輸出+5+5VSBVSB電源電源,主主要是提供電腦進入省電階段時要是提供電腦進入省電階段時提供提供省電省電ICIC之電源使用。之電源使用。

36、只要只要ATXATX電源一電源一上電，輔助電源便開始工作，輸出的上電，輔助電源便開始工作，輸出的電壓一路用來向電源板提供工作電壓，電壓一路用來向電源板提供工作電壓，另一路作為另一路作為+5+5VSBVSB電壓向主機相關電電壓向主機相關電路供電，以便在待機狀態內主要設備路供電，以便在待機狀態內主要設備停止工作的情況下維持設備工作，實停止工作的情況下維持設備工作，實現遠程遙控和網絡喚醒功能。現遠程遙控和網絡喚醒功能。三三.開關電源的原理介紹開關電源的原理介紹4.1 AC Input Input Voltage (輸入電壓範圍輸入電壓範圍)4.1.2 Frequency(輸入電壓輸入電壓頻率頻率範圍

37、範圍)The supply shall operate with an input frequency of 47Hz to 63Hz AC.4.1.3 Range Switching(輸入電壓選擇開關輸入電壓選擇開關)The nominal input voltage range can be selected by using a voltage selector switch provided on the power supply.4.1.4 Power Factor(功率因數功率因數)For test purposes,the power factor,when measured a

38、t 120Vac and maximum load,shall be greater than 0.50(for no PFC)/0.90(for PFC).注注:電源的基本性能參數以電源的基本性能參數以Intel ATX 12V VerIntel ATX 12V Ver為例為例 四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標(Electrical)4.1 AC Input4.1.5 Input Current輸入電流輸入電流 Maximum steady state input current shall be less than 5.5A RMS at 90Vac and

39、maximum load.4.1.8 Input Over-current protection 輸入過流保護輸入過流保護 The power supply shall incorporate primary fusing for input over-current protection to prevent damage to the power supply and meet product safety requirements.4.1.6 Input Under-Voltage Protection輸入欠壓保護輸入欠壓保護 The power supply shall contain

40、 protection circuitry such that the application of an input voltage below the minimum(90Vac)shall not cause damage to the power supply.4.1.7 Transient Protection 瞬態保護瞬態保護 The power supply shall operate within specifications under transients as defined in IEC 61000-4-4(EFT-Electrical Fast Transient)a

41、nd IEC 61000-4-5(Surge Test).四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.1 AC Input4.1.8 In-Rush Current Limiting protection衝擊電流限制保護衝擊電流限制保護 Maximum inrush current from Power-on shall be limited to a level below the surge rating of the input line cord,AC switch if present,bridge rectifier,fuse,and EMI filter c

42、omponents.(使用使用NTC-Negative Temperature Coefficient熱敏電阻限制熱敏電阻限制)4.1.8.1 Cold Start冷啟動冷啟動:With the power supply having been soaked for a period long enough to ensure all components are within 3C of the minimum operating temperature,prior to power-on inrush current measurement,no damage shall occur to

43、 the power supply and the fuse shall not open or exceed its specification.4.1.8.2 Hot Start熱啟動熱啟動:With the power supply operating with an ambient inlet air temperature at or below the maximum operating temperature and having been run at maximum output power for 15 minutes prior to cycling power,no d

44、amage shall occur to the power supply and the fuse shall not open or exceed its specification.4.1.9 Leakage Currents漏電流漏電流 Per IEC950 Paragraph 5.3,when Vin=120Vac,60Hz,四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.2 DC Output4.2.1 DC Voltage Regulation(輸出電壓範圍輸出電壓範圍)The O/P shall remain within the regulation lim

45、its as defined in below TABLE while being subjected to:a.AC Input voltage changes from Min to Max as specified.b.Static load changes within the limits(from Min to Max)specified.c.Environmental Conditions.輸出電壓範圍輸出電壓範圍四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.2 DC Output4.2.2 DC Output Power輸出功率輸出功率 The SPS sh

46、all be capable of continuously supplying 200W output power under all specified conditions.輸出功率輸出功率和電流和電流四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.2 DC Output4.2.3 Efficiency滿載轉換效率滿載轉換效率 The power supply should be a minimum of 70%efficient under maximum rated load.滿載轉換效率：滿載轉換效率：要求最大功率輸出時的轉換效率應不低於要求最大功率輸出時的轉換效

47、率應不低於70。4.2.4 Energy Star Efficient能源之星效率能源之星效率 When DC output power=15W and Fan turned off,the AC input power28W.(for example only)4.2.5 Standby Efficiency待機效率待機效率 When in the Standby mode and the 5Vsb=0.5A,or 3.3Vsb=0.8A.4.2.6 远程補償远程補償 The 3.3V output should have provisions for remote sensing to c

48、ompensate for excessive cable drops.四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.2 DC Output4.2.7 Outputs Ripple&Noise(輸出紋波雜訊輸出紋波雜訊)Maximum allowable Peak-to-Peak ripple and noise(as measured at the load)not exceed the specified.20MHz bandwidth oscilloscope,Resistive load(non electronic),0.47uF/22uF(for Compaq)

49、or 0.1uF/10uF(for Intel),Assembled in enclosure,proper connected to GND.雖然經過了多重的濾波，雖然經過了多重的濾波，開關電源的輸出端也不可開關電源的輸出端也不可 能完全杜絕紋波，能完全杜絕紋波，ATX標標 準對電源紋波輸出的大小準對電源紋波輸出的大小 作出了規定，紋波越小，作出了規定，紋波越小，電源的品質也越好：電源的品質也越好：四四.電腦電源的電腦電源的主要電性能參數指標主要電性能參數指標4.2 DC Output4.2.8 Output Transient Response(Step Load)輸出動態響應輸出動態響應

50、 The power supply should be stable when subjected to load transients.4.2.9 Capacitive Load容性負載容性負載 The power supply should be able to power up and operate normally with the following capacitances simultaneously present on the DC outputs.OutputCapacitive load(uF)+12V20000+5V10000+3.3V6000-12V350+5Vsb