台达DPS-250GB-4B-ATX电源原理分析

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 台达 DPS 250GB 4B ATX 电源原理分析 台达 DPS 250CB 4B REV OO ATX 电源与传统 ATX 电源不同 它的主辅电源均采用单 MO S 开关管驱动 其中 主电源采用 UC3843BN 脉宽调制集成电路 主电源唤醒 过 欠压等 保护电路采用 DNA1002D 芯片 电源最大输出功率为 232 5W 该电源被广泛用于联想开天 M 4600 等系列微机上 电路工作原理简述 1 输入 整流 滤波电路 220V 交流输入电压经过差模 共模电感电容组成的 EMI 滤波电路进入整流电路 EMI 电路的作用 一是防止电源本身的电磁干扰脉冲 通过传导或辐射方式干扰公共线路上的 其他电器设备 二是防止公共线路上的电磁脉冲干扰电源本身的工作 整流后的脉动直流 电 由滤波电容 Cl 滤波后获得约 300V 左右的直流电压 供主辅电源使用 2 主电源工作原理 主电源主要产生正负 5V 12V 3 3V 电源给计算机主板使用 该电源采用了 UC3843 BN 电流控制型脉宽调制集成电路 它具有功能全 工作频率高 引脚少 外围元件简单等 特点 它的电压调整率可达 O OI V 非常接近线性稳压电源的调整率 工作频率可达 50 0kHz 启动电流仅需 ImA 所以它的启动电路非常简单 UC3843BN 各脚功能见下表 脚号符号 功能 1COMP 补偿端 内接误差放大器输出端 外接电阻 电容元件以补偿误差放大器的 频率特性 2VFB 反馈电压输入端 将取样电压加至误差放大器的反相输入端 再与同相输入 端的 2 5V 基准电压进行比较 输出误差控制电压 用来控制脉冲宽度 3 cs 过流检测端 接过流检测电阻 组成过流保护电路 大于 1V 时 6 脚无脉 冲输出 4R C 外接定时 Rt Ct 元件 以决定锯齿波振荡频率 5GND 接地端 6OUT 脉冲输出端 可提供大电流图腾柱输出 输出电流达 1A 7VCC 电源供电端 当供电电压小于 8 5V 时芯片不启动工作 芯片工作后 此脚 电压可在 7 6V 34V 之间变化 低于 7 6V 时 6 脚则停止脉冲输出 8VREf 基准电压输出端 此脚可输出稳定的 Sv 电压 电流可达 50mA 在市电供电处于正常范围内 要使 UC3842BN 6 脚输出端关闭脉冲输出的方法有四种 1 关掉 Vcc 2 将 1 脚电压降至 IV 以下 3 将 2 脚电压升至 2 5V 以上 4 将 3 脚电压升至 IV 以上 该电源的启动与关闭是通过控制 UC3843BN 2 脚电平的高低 由光电耦合器 IC3 336 来实现的 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 该电源的稳压控制是通过控制 UC3843BN 1 脚电平的高低 由光电耦合器 IC2 336 来 实现的 当给 UC3843BN 7 脚加上供电电压 达到启动条件后 电源启动 UC3843BN 6 脚输出 PWM 脉冲到功率 MOS 开关管 Ql 7N80 的 G 极 控制 Ql 的导通与截止 开关变压器 Tl 开始 进行磁能与电能的转换 次级各绕组电压经 LC 滤波后输出对应的直流电供后级电路使用 该电源中 有关元件的作用为 电容 C3 0 47 F 50V 为 UC3843BN 内部 5v 基准电源滤波 电容 起抑制开关尖峰作用 电容 C13 152K lkV 二极管 Dl BYV26CPH D2 BYV26CPH 电感 L2 组成 LCD 钳位电 路 其作用一是使 Ql 工作在较安全的工作区域 减小 Q1 的关断损耗 二是可以使输出 端的开关尖峰电平大大降低 电阻 R7 33 R8 lO 为 01 栅源极间限流电阻 防止 G 极输入电流过大损坏 MOS 管 输入端 二极管 D3 IN4148 为放电二极管 在 Ql 由导通转入截止瞬间 使栅源极间存储 电荷迅速通过 D3 泄放掉 增加限流电阻和放电二极管后 既保证了 MOS 管的安全 又保 证了 MOS 管 开 与 关 的迅速动作 电阻 R19 lOk 为泄放电阻 关机后 栅极存储电荷 通过 R19 迅速释放 避免 Mos 管井机瞬间损坏 三极管 Q2 A673 电容 C9 l F 50V 等组成软启动电路 通电瞬间 电容两端电压不 能突变 为 ov Q2 导通 UC3843BN 1 脚电平为 oV 其 6 脚不输出 PWM 脉冲 随着充 电时间加长 当 C9 充满屯后 02 截止 此后 UC3843BN 1 脚电平受控于 IC2 电阻 R11 lk 电容 c8 103 CIO 332 为 Rt Ct 定时元件 决定 UC3843BN 工作频 率 实测振荡频率为 90kHz 电阻 R5A 0 15 2W 为过流检测电阻 此电阻上的采样电压经电阻 Rl0 620 R15 5 761 电容 C6 组成的 RC 滤波器后 送至 UC3843BN 3 脚 当该脚电平等于或高于 1V 时 内部电流检测比较器输出高电平 复位 PWM 锁存器 其 6 脚不输出 PWM 脉冲 达到限流保 护的目的 RC 滤波器的作用是抑制 Ql 开通时产生的电流尖峰 其时间常数近似等于电流 尖峰持续时间 大约几百纳秒 电阻 R14 4 7k 电容 C7 为斜波补偿阻容元件 其作用是将 UC3843BN 4 脚的锯齿 波电压经 R14 C7 与 R5A 上的采样电压叠加加到 UC3843BN 3 脚 防止谐波振荡现象发生 使电路工作更加稳定 3 副电源工作原理 副电源主要向计算机主板提供 5VSB 电源做待机及电源唤醒之用 该电源只要一通人 市电 就有 5VSB 电压输出 说明 该电源维修资料奇缺 特别是 DNA1002D 芯片 资料很少 为此 特绘出其原理 图 见下图 供参考 图中元件无标号 无参数标示的均为贴片元件 贴片电阻阻值未经 换算 阅读时注意 图中各处电压值是用 500 型万用表直流挡在主辅电源正常工作空载 时测得的 其中 括号内的电压值为主电源不工作时的电压值 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 副电源由电阻 R951A IM R951B IM 功率 MOS 管 0902 K3067 脉宽调整管 Q90 1 MPS2222A 正反馈电阻 R902 4 7kn 电容 C902 222K 开关变压器 T2 及光电耦合器 IC901 336 等元件组成 电路通电后 300V 直流脉动电压一路经 R951A R951B 加至 Q902 的 G 极 另一路经 T 2 的初级 1 一 3 绕组加至 0902 的 D 极 T2 初级绕组及 0902 的 D S 极间有电流通过 T2 反馈绕组 4 一 5 产生的感应电压通过 R902 C902 正反馈到 0902 的 G 极 电路开始振荡 Q902 快速作 开 关 动作 T2 开始进行磁能与电能的转换 他次级 7 一 8 绕组电压 经 LC 滤波后输出 5VSB 直流电供后级电路使用 12 反馈绕组 4 一 5 电压经二极管 D951 1N4002 电容 C951 47yF 50V 整流滤波 后给 UC3843BN 7 脚及 IC901 4 3 脚内部的光敏三极管等供电 电路中 0901 IC901 等元件组成 5VSB 稳压控制电路 电阻 R906 1 2 为过流检测 电阻 稳压管 ZD902 182 ZD903 11C2 为过压保护之用 电容 C952 222K 电阻 R953 47k 二极管 D952 IN4007 为 Q902 的反峰抑制元件 4 DNA1002D 芯片功能 该芯片无法找到其技术资料 只查到 DNA1002CP 部分资料 DNA1002CP 具有 OVP UVP 等功能 其各脚功能见下表 从功能上看 该芯片除产生 P G 信号并接受 PS ON 信号控制外 还具有 5V 正负 12 V 3 3V 过电压与欠电压等保护功能 因此 采用该芯片后 既可减少电路元件 又可提 高保护电路可靠性 脚号符号功能 1LATCH 当过电压 欠电压时 此脚为高电平 若为低电平表示输出正常 2COM 信号地 3 PG 正常工作时此脚为高电平 PG 信号输出 4TDON 接一电容到底 产生 PG 信号延时 5REMOTE REMOTE ON OFF 端 为低则 ON 为高则 1 脚高 6TDOFF 接一电容到地 起到延时开机作用 产生 PF 7DUV 接一电容到地 这样在电容充电电压小于 2 5V 参考电压时 不做欠 电压检测 而当充电电压大于 2 5V 参考电压时 恢复欠电压检测 8BSENSE 在 lC 内部 此脚是电压供应比较器的同相输入端 当此脚电压低于 2 5V 时 则 3 脚与 7 脚电压变低 9 v5 检测 5v 的过电压与欠电压 其 UVP 点为 4 0 4 24V OVP 点为 6 0 6 39V 10 V12 检测 12V 的过电压与欠电压 其 UVP 点为 9 4 9 99V OVP 点为 14 45 15 35V 11V 12 检测 12V 的过电压与欠电压 此脚接参考电压 则失去此功能 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 12V3 3 检测 3 3V 的过电压与欠电压 此脚接 VCC 则失去此功能 其 UVP 点为 1 09 1 16V OVP 点为 1 43 1 52V 13 v 5 检测 5v 的过电压与欠电压 此脚接参考电压 则失去此功能 14RCRNT 接一电阻到地 从而产生内部恒流 15VREF 2 5V 参考电压输出 16 Vcc lC 电源 5 输出整流滤波电路 主电源正负 5V 正负 12V 输出整流滤波电路 由 T1 次级各绕组经各自整流二极管及 组合线圈 L101 滤波电容等组成 5v 3 3V 还采用了两级 LC 滤波电路 其中 3 3V 5v 由 T1 的 11 一 12 8 一 9 绕组提供 12V 由 Tl 的 11 一 12 8 一 9 绕组与 13 一 14 绕组串联提供 5v 12V 由 Tl 的 11 一 10 绕组提供 并通过三端稳压块 IC2 01 L7905CV IC251 L7912CV 稳压后向后级电路提供 5v 12V 直流电 LC 滤波电路工作过程 当 Tl 次级绕组有感应电压时 此电压经整流二极管 Ll01 左端 处于水平位置的二极管 Ll01 向电容充电 输出电压建立 当感应电压消失后 整流二 极管截止 此时由于滤波电感 L101 中的电流不能突变 电压在 Ll01 中产生反激电压 极 性为左负右正 此反激电压使续流二极管 Ll01 左端处于垂直位置的二极管 导通 L101 经 负载 整流二极管放电 保持了在 01 关断期间负载电流的连续 提高了输出电压的稳定性 副电源 5VSB 输出整流滤波电路也采用 LC 滤波电路 此电路由 T2 次级 7 一 8 绕组 经整流二极管 CR301 SB340 及滤波电感 L951 滤波电容 C953 1500 F 16V C954 220 F 25V 等组成 6 稳压控制原理 1 主电源稳压控制 主电源各路输出电压的稳压控制由 5v 12V 两支路来控制 控制了这两路电压 其他几路输出电压基本上也保证了稳定 5v 12V 稳压控制电路由光电耦合器 IC2 336 精密基准稳压器 IC501 TLA31AC 5v 采样电阻 R501 5 lk 12V 采样电阻 R502 27k 及采样分压可调电阻 VR501 501 电阻 R503 2671 等组成 稳压控制过程为 当因某种原因导致输出 5v 或 12V 电压输出电压升高时 升高的直 流电压经采样电阻分压后 将使 IC501R 端电压升高 K 端电压下降 IC2 1 2 脚内部 的发光二极管发光强度加大 3 4 脚内部的光敏三极管导通程度加深 内阻变小 UC3 843BN 1 脚电压下降 从而使 UC3843BN 减小 6 脚输出脉冲的占空比 降低次级绕组输出 电压 使输出的直流电压稳定在 5v 和 12V 达到稳压目的 如果输出的 5v 12V 直流电压降低时 其控制过程正好相反 为使其他各路输出的直流电压得到所需的稳压值 5v 12V 两支路采用了三端稳压 块进行稳压 3 3V 采用了由三极管 Q301 A673 精密基准稳压器 IC301 TIA31AC 等元件 组成的大电流并联稳压电路 其中 二极管 D302 IN4148 D303 IN4148 可使稳压控制在 Tl 的 11 一 12 8 一 9 绕组有无感应电压时均能保证输出电压稳定在 3 3V 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载 2 副电源稳压控制 副电源 5VSB 稳压控制电路由光电耦合器 IC901 336 精密基准 稳压器 IC951 TLA31AC 5VSB 采样电阻 R958 4 75k 采样分压电阻 R956 4 75k 等 组成 其控制过程为 当因某种原因导致输出 5VSB 输出电压升高时 升高的直流电压经 采样电阻分压后 将使 IC951R 端电压升高 K 端电压下降 IC901 1 2 脚内部的发光 二极管发光强度加大 3 4 脚内部的光敏三极管导通程度加深 内阻变小 经 D951 C951 整流滤波后的电压通过 IC901 4 3 脚内部的光敏三极管及电阻 R901 510 后 加 到了脉宽调整管 Q901B 极 Q901B 极电压升高 导通程度加深 Q901G 极电位下降 导通程 度减弱 次级绕组输出电压降低 从而使整流输出的直流电压稳定在 5v 达到稳压目的 如输出的 5VSB 直流电压降低时 其控制过程正好相反 7 主电源唤醒控制 主电源唤醒由计算机主板送来的 Ps ON 信号进行控制 只要控制 PS ON 信号电平的变 化 就能控制电源的开启和关闭 当按下计算机机箱面板上的 POWER 键或实现网络唤醒远程开机时 主板上的 Ps ON 信 号为低电平接地 这一信号经 ArIX20 脚插座中的 14 脚 绿线 电阻 R602 510n 达到 l C701 的 5 脚 IC701 1 脚电平变低 IC3 1 2 脚内部发光二极管发光 4 3 脚内 部光敏三极管导通 致使 IC1 的 2 脚为低电平 其 6 脚输出 PWM 脉冲 主电源开始工作 当关闭计算机时 计算机主板 PS ON 信号为高电平 IC701 1 脚电平变高 IC3 1 2 脚内部发光二极管截止不发光 4 3 脚内部光敏三极管不导通 5v 基准电压通过 电阻 R17 lOk 加至 IC1 的 2 脚 其 6 脚无 PWM 输出脉冲 主电源停止工作 ATX20 脚插座接口含义见下图 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载 8 P G 信号形成电路 P G 信号为微机开机自检启动信号 为防止开机时各路输出电路时序不定 CPU 或各 部件未进入初始化状态造成工作错误及突然停电时 硬盘磁头来不及移至着陆区造成盘片 划伤 微机电源中均设置了 P G 信号 该机的 P G 信号形成电路由电阻 R607 lk IC701 3 4 脚延时电容 C602 l F 5 0v 等组成 在通电瞬向 利用电容两端电压不能突变的特点 通过 IC701 4 脚 C602 延 时 其 3 脚先为低电平 当 C602 充满电后 3 脚再为高电平 电源 p G 电路向主板 CP U 发出 电源正常 信号 主板 CPU 产生复位信号 执行 BlOS 自检 主机正常启动 P G 信 号延时大约在 100 500ms 相当于市电 5 lO 个周期 此机因 DNA1002D 芯片资料不全 具体延时时间不详 9 保护电路 1 主电源保护电路 该保护电路由正负 5V 正负 12V 3 3V 过电压与欠电压保护电 路组成 其中 5v 过电压与欠电压保护电路的检测输入点为 IC701 的 9 脚 此脚通过采样电阻 R509 3921 接人 5v 输出端 其 OVP 点为 6 OV 6 39V UVP 点为 4 OV 4 24V 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载 5v 过电压与欠电压保护电路的检测输入点为 IC701 的 13 脚 此脚接人 5v 输出端 其 OVP 点 UVP 点不详 若此脚接 15 脚参考电压 则失去过电压与欠电压保护功能 12V 过电压与欠电压保护电路的检测输入点为 IC701 的 10 脚 此脚通过采样电阻 R5 07 O 接入 12V 输出端 其 OVP 点为 14 45 15 35V UVP 点为 9 4 9 99V 12V 过电压与欠电压保护电路的检测输入点为 IC701 的 11 脚 此脚接入 12V 输出端 其 OVP 点 UVP 点不详 若此脚接 15 脚参考电压 则失去过电压与欠电压保护功能 3 3V 过电压与欠电压保护电路的检测输入点为 IC701 的 12 脚 此脚一路经电阻 11 3 接入 15 脚 另一路经分压采样电阻 47 R606 113 分压后接人 3 3V 输出端 其 OVP 点为 1 43 1 52V UVP 点为 1 09 1 16V 当上述各路输出过电压与欠电压时 都会抬高 IC701 1 脚电平 最终导致 ICI 6 脚无 PWM 输出脉冲 主电源停止工作 其控制过程与 PS ON 信号控制一样 不再赘述 另外 5v 绕组的电压还经二极管 D601 IN4148 电容 C601 2 2 F 50V 整流滤波后 再经分压电阻进入 IC701 的 脚 BSENSE 端 当此脚电压低于 2 5V 时 IC701 的 3 7 脚电压变低 电路不做欠压检测 而当充电电压大于 2 5V 参考电压时 欠电压检测恢 复 设计此电路的目的是起延时开机作用 避免开机瞬间电源处于欠压保护而不能正常启 动 2 副电源保护电路 该电源的过流保护由 Q902S 极电阻 R906 来完成 当因某种原因 引超过流导致此电阻的压降增大时 增大的电压经电阻 R905 39 送至 Q901B 极 Q901 导 通程度进一步被加深 Q902G 极电位被拉低 0902 导通程度被进一步减弱 过流严重时 可使 Q901 饱和导通 Q902G 极电位接近于 ov 0902 提前截止 电路停振 实施过流保护 该电源的过压保护由 ZD903 IIC2 来完成 当市电电压过压或因某种原因导致 T2 反馈 绕组电压异常升高时 ZD903 将被击穿导通 Q901 导通程度加深或饱和导通 进而控制 Q9 02 工作状态 实施过压保护 当副电源处于过流或过压保护时 Q902 在工作与保护之间相互转换 因此 输出端电 压是有一定幅度的 另外 主电源 Tl 次级绕组中的电容 C301 222K 电阻 R