电脑电源工作原理ATX开关电源原理框图;
上图工作原理简述:220V交流电源经过第二级一、的EMI滤波后转换为纯50Hz交流电源,经过全桥整流滤波后输出300V DC电压。300V DC电压同时施加在主开关管、主开关变压器、备用电源开关管和备用电源开关变压器上。
此时由于主开关管没有开关信号,处于关断状态,主电源开关变压器上没有电压输出,上图-12V-3.3V五组电压都没有电压输出。
但我们也注意到,在备用电源开关管和备用电源开关变压器上施加300V DC后,备用电源开关管因为设计为自激振荡方式,立即开始工作,在备用电源开关变压器的次级上输出两组交流电压。经过整流滤波后输出5VSB和22V电压,22V电压专门用于主控IC。5VSB加在主板上作为待机电压。当用户按下机箱的电源时
钥匙启动后,(绿色)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。脉冲信号经推管放大后,通过推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。主开关变压器输出每组电压,经过整流滤波后,得到每组DC电压,输出到主板。但此时主板上的CPU还没有启动。当5V电压从零上升到95%,IC检测到5V上升到4.75V时,IC发出P.G信号启动CPU,计算机正常工作。当用户关机时,绿线处于高电平,IC内部的振荡立即停止,主开关管因为没有脉冲信号而停止工作。从-12到3.3的每组电压都下降到零。电源处于待机状态。
输出电压的稳定性取决于脉冲宽度的变化,这种变化称为脉宽调制PWM。这个从高压DC到低压多路DC的过程也可以称为DC-DC转换,是开关电源的核心技术。开关转换的明显优势是电能的转换效率大大提高。典型的PC电源的效率为70-75%,而相应的线性稳压电源的效率只有50%左右。
保护电路的工作原理:正常使用时,当IC检测到负载处于短路、过流、过压、欠压、过载等状态时。IC发出信号停止内部振荡,主开关管因为没有脉冲信号而停止工作。从而达到保护电源的目的。
根据上述原理,即使在我们关闭电脑后,如果不切断交流输入,备用电源始终在工作,电源仍然消耗5到10瓦。
内部电路结构电源内部电路分为抗干扰电路、整流滤波电路、开关电路、保护电路、输出电路等。
抗干扰电路电源的抗干扰电路位于电源输入插座的后面,由线圈和电容组成滤波电路(如图1所示),可以滤除电源线路上的高频杂波和同相干扰信号,形成电源电磁干扰的第一道防线。因为这部分电路不影响电源的正常工作,所以很多便宜的电源都会省略掉。随着3C认证体系的实施,该部分增加了PFC(功率因数校正)电路,所有3C认证的电脑电源都必须增加PFC电路。PFC电路可以减少谐波污染和对电网的干扰。PFC电路有有源PFC和无源PFC两种,无源PFC一般采用电感补偿的方法,减小交流输入的基波电流和电压之间的相位差,以提高功率因数。有源PFC由电感、电容和电子元件组成,可以获得较高的功率因数,但成本较高
无源PFC
无源PFC:交流输入的基波电流与电压的相位差由体积庞大的工频电感补偿,强制电流与电压相位一致。无源PFC效率低,一般只有65%-70%,使用的工频电感又大又笨重,但因为成本低,很多ATX电源都采用这种方式(见上图)。
主动PFC
有源PFC:有源PFC由电子元器件组成,体积小,重量轻。通过专用IC调整电流波形的相位,效率大大提高,达到95%以上。使用有源PFC的电源通常在输入端只有一个高压滤波电容。同时,由于有源PFC本身可以作为辅助电源,备用电源可以省略,使用有源PFC的电源输出电压纹波极小。然而,由于有源PFC的高成本,它通常只出现在高级应用中。如下图所示:
物理图如下图所示:
电脑电源维修图首先我们要知道电脑开关电源的工作原理。电源先将高压交流电(220V)通过全桥二极管(图1、2)整流成为高压脉冲直流电,再经过电容滤波后成为高压直流电(图3)。
此时,控制电路控制大功率开关晶体管按照一定的高频频率分批向高频变压器的初级发送高压直流电(图4)。然后,从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电,经过整流滤波,转换成能使计算机工作的低压大电流直流电。其中,控制电路是必不可少的部分。它可以有效地监测输出端的电压值,并向功率开关晶体管发送信号,控制电压上下调整的幅度。电脑开关电源中,由于电源输入部分工作在高电压、大电流状态,故障率最高;其次,输出DC部分的整流二极管、保护二极管和大功率开关晶体管容易损坏;那么脉宽调制器TL494的四脚电压就是保护电路的关键测试点。通过对几个电源的维护,总结出处理电源常见故障的方法。
一、停电情况下的“看、闻、问、开关”由于维修电源暴露在220V的高压下,人体一旦暴露在36V以上,就会有生命危险。因此,如果可能的话,尽量在断电状态下检查是否有明显的短路或元件损坏故障。首先打开电源外壳,检查保险丝(图5)是否熔断,然后观察电源内部情况。如果发现电源PCB板上的元器件坏了,要重点检查这个元器件。一般来说,这是失败的主要原因;闻闻电源内部是否有烧焦的元件;要问清楚电源损坏的过程,电源是否违规操作。初步检查后,应对电源进行更深入的测试。
用万用表测量交流电源线两端的正反向电阻和电容的充电情况。如果电阻值过低,说明电源内部短路,正常情况下其电阻值应达到100千欧以上。电容器应该能够充电和放电。如果损坏,交流电源线两端电阻低,处于短路状态。否则可能是开关晶体管VT1、VT2的击穿。
然后检查DC输出部分。断开负载,分别测量每组输出端子的接地电阻。正常情况下,表针要随着电容充放电摆动,最后指示的应该是这个电路的放电电阻的阻值。否则大部分是整流二极管反向击穿造成的。
二、 ATX开关电源的通电检测和维护应由PS-ON、PW-OK和5Sb信号员完成。离线检测ATX电源待机状态时,5Sb和PS-ON信号为高电平,PW-OK为低电平,其他电压不输出。改变ATX幂的方法
以上检查合格后,即可进行通电测试。这是重点,需要一定的经验,电子基础和维修技能。一般来说,要重点检查电源的输入端、开关晶体管、电源保护电路以及电源的输出电压和电流。如果先启动电源再停止,电源处于保护状态,可以直接测量TL494的四个管脚的电压,正常值应该在0.4V以下,如果测得的电压值在4V以上,说明电源处于保护状态,主要检查保护的原因。由于接触高压,建议没有电子基础的朋友谨慎操作。
三、常见故障1。保险丝烧断。
一般来说,保险丝烧断说明电源内部电路有问题。由于电源工作在高压大电流状态,电网电压的波动和浪涌会使电源中的电流瞬间增大,导致保险丝熔断。重点检查电源输入端的整流二极管、高压滤波电解电容和逆变电源开关管,检查这些元件是否有击穿、开路和损坏。如果保险丝真的烧断了,首先要看电路板上的元器件,看这些元器件的外观是否烧焦,电解液是否溢出。如果没有发现上述情况,用万用表测量。如果两个大功率开关管的E极和C极之间的电阻测量值小于100k,则开关管损坏。其次,测量输入端的电阻值。如果小于200 k,说明后端存在局部短路。
2.无DC电压输出或电压输出不稳定。
如果保险丝完好无损,但没有输出各级负荷下的DC电压。这种情况主要是由以下原因造成的:电源开路短路、过压过流保护电路失效、振荡电路失效、电源过载、高频整流滤波电路中整流二极管击穿、滤波电容漏电等。此时,首先用万用表测量系统板上5V电源的接地电阻。如果大于0.8,说明电路板没有短路。然后把电脑里不必要的硬件暂时去掉,比如硬盘,光驱,只留下主板,电源,蜂鸣器,然后测量各个输出端的DC电压。如果此时输出为零,可以肯定电源的控制电路出了故障。
3.电力负荷能力差
电源负开通能力差是一个通病,通常发生在老式或长时间工作的电源中。主要原因是各种元器件老化,开关晶体管工作不稳定,散热不及时。应重点检查齐纳二极管是否发热漏电,整流二极管是否损坏,高压滤波电容是否损坏,晶体管工作点选择不当。
4、通电,无电压输出,电源发出吱吱声。
这是功率过载或空载的典型特征。首先,仔细检查所有部件,重点是整流二极管、开关管等。仔细检查后发现,一个整流二极管1N4001表面被烧黑了,电路板也被烧黑了。找同型号的二极管更换,用万用表确实是故障。接上电源,风扇不转,吱吱声还在。用万用表,++12V的输出只有++0.2V,+5v的输出只有0.1V.这说明当元件被击穿时,电源开始自我保护。测量了初级和次级开关管,发现其中一个初级开关管损坏。更换了同型号的开关管,故障排除。一切都很正常。
5、如果没有吱吱声,最后一根保险丝会烧断一根保险丝。
因为保险丝不断熔断,搜索范围缩小。只有三种可能1、整流桥击穿;2、大型电解电容器击穿;3、主开关管故障。电源的整流桥一般是四个分立的整流二极管,或者四个二极管固化在一起。移除整流桥一定量是正常的。大电解电容拆下测试也正常。注意
其实维持供电并不难。电源损坏一般可归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关晶体管击穿、电源自保护等。由于开关电源电路简单,故障类型少,容易确定故障位置。只要有足够的电子基础知识,多看相关报刊,多做工作,平时注意经验的积累,电源故障是很容易修好的。
计算机电源接口
标签:电源电压开关