芻議計算機開關電源的技術研究

1、<p>　　芻議計算機開關電源的技術研究</p><p>　　摘要：計算機開關電源計算機動力的唯一提供者，等價于人類的心臟，在計算機各部件中處于極為重要的地位。電源輸出電流質量的好壞直接影響電腦部件的壽命以及性能。本文著重介紹了計算機開關電源各部分電路等方面的內容 ，詳細闡述計算機開關電源的工作原理，對保障好公司計算機設備長時間穩(wěn)定工作提供重要技術支持。 </p><p>　　關

2、鍵詞：交流抗干擾電路；PFC電路；高壓整流濾波；PWM </p><p>　　Abstract: the computer switching power supply computer power only providers, equivalent to the human heart, in computer components in a very important position. Power su

3、pply output current quality will directly influence the computer component life and performance. This paper introduces the computer switching power supply circuit and other aspects of the content, elaborate computer the

4、working principle of switching power supply, to ensure good company computer equipment long time steady work to</p><p>　　Key words: Communication anti jamming circuit of high-voltage rectifier filter circuit

5、; PFC; PWM; </p><p>　　1.計算機電源發(fā)展歷程 </p><p>　　在計算機各部件中最令人注意的就是CPU的頻率、內存的大小、硬盤容量，顯卡的性能等等。而對于電腦中的一個重要部件電源．卻往往總會受到忽略。而事實上，電腦的許多奇怪癥狀都是由電源引起的。假如我們把計算機比作一個人的話，CPU作為計算機的核心部件起著運算和控制的作用，它相當于我們人類的大腦；而電源作為計算

6、機的動力提供者，完全等價于我們人類的心臟，其重要之處由此可見。所以有必要了解電源內部結構，熟悉電源的工作原理，才能更好地維護好計算機電源，才能從根本上保障公司各部門計算機設備長時間穩(wěn)定工作。 </p><p>　　2.算機電源發(fā)展歷程 </p><p>　　PC／XT_ IBM最先推出個人PC／XT機時制定的標準；AT_ 也是由IBM早期推出PC／AT機時所提出的標準，當時能夠提供192W

7、 的電力供應；ATX—Intel公司于1995年提出的 工業(yè) 標準。與AT比較主要變化為： </p><p>　　1、取消了AT電源上必備的電源開關而交由主板進行電源開關的控制，增加了一個待機電路為電源主電路和主板提供電壓來實現(xiàn)電源喚醒等功能： </p><p>　　2、ATX電源首次引進了+3．3V的電壓輸出端，與主板的連接接口上也有了明顯的改進：ATX12V—— 支持P4的ATX標準，

8、是 目前 的主流標準：ATX12V一1．1：在ATX的基礎之上增加了4pin的+12V輔助供電線(PIO)為P4處理器供電，改變了各路輸出功率分配方式， 增強+12V 負載能力；ATX12V一1.3：提高了電源效率，增加了對SATA的支持。去掉了一5V輸出，增加了+12V的輸出能力；ATX12V一2.0：尚未有產(chǎn)品實施的最新規(guī)范；電源連接器由20針改為24針，以支持75W 的PCI Express總線．同時取消輔助電源接口；提供另一路+

9、12V輸出，直接為4Pin接口供電；WTX—ATX 電源的加強版本：尺寸上比ATX電源大。供電能力也比比ATX電源強，常用于服務器和大型電腦；BTX一現(xiàn)有架構的終結者，電源輸出要求、接口等支持ATX12V。 </p><p>　　3.算機開關電源的工作原理 </p><p>　　電源是一種能量轉換的設備，它能將220V的交流電轉變?yōu)橛嬎銠C需要的低電壓強電流的直流電。首先將高電壓交流電(22

10、0V)通過全橋二極管整流以后成為高電壓的脈沖直流電，再經(jīng)過電容濾波以后成為高壓直流電。此時，控制電路控制大功率開關三極管將高壓直流電按照一定的高頻頻率分批送到高頻變壓器的初級。接著，把從次級線圈輸出的降壓后的高頻低壓交流電通過整流濾波轉換為能使電腦工作的低電壓強電流的直流電。其中，控制電路也是必不可少的部分。它能有效的監(jiān)控輸出端的電壓值，并向控制功率開關三極管發(fā)出信號控制電壓上下調整的幅度。目前的常見產(chǎn)品主要采用脈沖變壓器耦合型開關穩(wěn)壓

11、電源，它分為交流抗干擾電路、功率因數(shù)校正電路、高壓整流濾波電路、開關電路、低壓整流濾波電路5個主要部分。 </p><p><b>　　4.流抗干擾電路 </b></p><p>　　為避免電網(wǎng)中的各種干擾信號影響高頻率、高精度的計算機系統(tǒng)．防止電源開關電路形成高頻擾竄，影響電網(wǎng)中的其他電器等；各種電磁、安規(guī)認證都要求開關電源配有抗干擾電路。主要結構為兀型共模、差模濾

12、波電路．由差模扼流電感、差模濾波電容、共模扼流電感、共模濾波電容組成： </p><p><b>　　5.因數(shù)校正電路 </b></p><p>　　開關電源傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路令整體負載表現(xiàn)為容性，且使交流輸入電流產(chǎn)生嚴重的波形畸變，向電網(wǎng)注人大量的高次諧波，功率因數(shù)僅有0．6左右，對電網(wǎng)和其他電氣設備造成嚴重的諧波污染與干擾。因此，我國在2003年開始實施

13、的CCC中明確要求計算機電源產(chǎn)品帶有功率因數(shù)校正器(Power Factor Corrector，即PFC)，功率因數(shù)達到0.7以上。PFC電路分為主動式(有源)與被動式(無源)兩種：主動式PFC本身就相當于一個開關電源．通過控制芯片驅動開關管對輸入電流進行“調制“，令其與電壓盡量同步，功率因數(shù)接近于1；同時．主動式PFC控制芯片還能夠提供輔助供電，驅動電源內部其他芯片以及負擔+5VSB輸出。主動式PFC功率因數(shù)高、+5VSB輸出紋波頻

14、率高、幅度小，但結構復雜，成本高，僅在一些高端電源中使用。目前采用主動式PFC的計算機電源一般采用升壓轉換器式設計，電路原理圖如下：被動式PFC結構簡單，只是針對電源的整體負載特性表現(xiàn)，在交流輸人端．抗干擾電路之后串接了一個大電感，強制平衡電源的整體負載特性。被動式PFC采用的電感只需適應50～60Hz的市電頻率，帶有工頻變壓器常用的硅鋼</p><p>　　6 高壓整流濾波電路 </p><

15、p>　　目前的各種開關電源高壓整流基本都采用全橋式二極管整流，將輸人的正弦交流電反向電壓翻轉，輸出連續(xù)波峰的“類直流”。再經(jīng)過電容的濾波，就得到了約300V的“高壓直流”。 </p><p><b>　　7 開關電路 </b></p><p>　　1.開關電源的核心部分．主要由精密電壓比較芯片、PWM芯片、開關管、驅動變壓器、主開關變壓器組成。精密電壓比較芯片將

16、直流輸出部分的反饋電壓與基準電壓進行比較．PWM芯片根據(jù)比較結果通過驅動變壓器調整開關管的占空比，進而控制主開關變壓器輸出給直流部分的能量，實現(xiàn)“穩(wěn)壓”輸出。PWM(Pules Width Modulation)即脈寬調制電路，其功能是檢測輸出直流電壓，與基準電壓比較，進行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開關電路以保持輸出電壓的穩(wěn)定，主要由1C TL494及周圍元件組成。使用驅動變壓器的目的是為了隔離高壓(300V)區(qū)與低壓區(qū)(

17、最高12V)，避免開關管擊穿后高壓電可能對低壓設備造成的危害，也令PWM芯片無需接觸高壓信號，降低了對元件規(guī)格的要求。 </p><p>　　2.沖變壓器耦合型開關穩(wěn)壓電源主要的直流(高壓到低壓)轉換方式有5種，其中適合作為 計算 機電源使用的主要為推挽式與半橋式，而推挽式多用于小型機、UPS等，我們常見的電源產(chǎn)品則基本都采用半橋式變換。 </p><p><b>　　8.結語

18、</b></p><p>　　模塊化是開關電源發(fā)展的總體趨勢，可以用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設計成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。針對開關電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化，其噪聲也必將隨著增大，而用部分諧振轉換電路技術，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉換技術實際應用仍存在著技術問題，故仍需在這一領域開展大量的工作，使得多項技術得以實用化。電力電子技術的不