台达DPS-250GB-4B ATX电源原理分析与检修

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 MOS 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 M4600 等系列微机上。 一、电路工作原理简述一、电路工作原理简述 1.输入、整流、滤波电路输入、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 C1 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 UC3843BN 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 0.01%V（非常接近线性稳压电源的调整率）。工作频率可达 500kHz,启动电流仅需 ImA.所以它 的启动电路非常简单。UC3843BN 各脚功能见表 1。 表 1 UC3843BN 各脚功能 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。 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 Q1（7N80）的 G 极，控制 Q1 的导通与截止，开关变压器 T1 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（0.47F/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/1kV）、二极管 D1（BYV26CPH）、D2（BYV26CPH）、电感 L2 组成 LCD 钳 位电路，其作用一是使 Q1 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（10）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 Q1 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（10k）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（1F/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（1k）、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 R10（620）、R15 （5761）、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 Q1 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（见图 1）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。 图 1 电路原理图 副电源由电阻 R951A（IM），R951B（IM）、功率 MOS 管 0902（K3067）、脉宽调整管 Q901（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 T2 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，其各脚功能见表 2. 表 2 DNA1002D 各脚功能 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 12V、+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。 5.输出整流滤波电路输出整流滤波电路 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）-（12）、（8）-（9）绕组提供；+12V 由 T1 的（11）-（12）、（8）-（9）绕组与（13）- （14）绕组串联提供；-5v、-12V 由 T1 的（11）-（10）绕组提供，并通过三端稳压块 IC201 （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（L101 左端处于水平位 置的二极管）、L101 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 L101 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（L101 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）-（8）绕组经整流二 极管 CR301（SB340）及滤波电感 L951、滤波电容 C953（1500F/16V）、C954（220F/25V） 等组成。 6.稳压控稳压控制原理制原理 （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（5.1k）、+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。UC3843BN（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 T1 的（11）- （12）、（8）-（9）绕组有无感应电压时均能保证输出电压稳定在+3.3V. （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 IC701 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 （10k）加至 IC1 的（2）脚，其（6）脚无 PWM 输出脉冲，主电源停止工作。 ATX20 脚插座接口含义见图 2。 图 2 ATX20 脚插座接口 8.P.G 信号形成电路信号形成电路 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（1k）、IC701（3）、（4）脚延时电容 C602 （1F/50v）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 CPU 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 100500ms（相当于市电 510 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. -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 R507 （O）接入+12V 输出端，其 OVP 点为 14.4515.35V.UVP 点为 9.49.99V. -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（113）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 1.091.16V. 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（2.2F/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 Q902 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 T1 次级绕组中的电容 C301（222K）、电阻 R301（100/W）及 C251（222K）、 电阻 R251（39/W）组成 RC 尖峰吸收电路，主要是降低绕组之间的反峰电压，保证电路能够持续稳 定地工作。 精密基准稳压器 TLA31AC 阴极 K、控制 R 两端并联的 RC、C 元件，其作用是提高整个电路的电压 调节性能和稳定性，消除干扰，防止电路自激。 10.风扇转速控制电路风扇转速控制电路 此电路采用射极跟随器形式，由热敏电阻 NTC601、稳压管 ZD601（152）、分压电阻 R161 （1371）、2001、三极管 Ql61（D468）、FAN 等组成。采用这种形式，可使输出电压瞬时值如实地 跟随输入电压的变化，负载 FAN 风扇转速跟随输入电压做快速调整。 此电路输入电压的变化由 NTC601 决定。NTC601 被固定在 Tl 次级各整流管公用散热片上。这样， 散热片温度越高，NTC601 电阻就越低，电阻 2001 上的压降就越大，输出端电压就越高，风扇转速就 越快，散热效果就越好。 NTC601、ZD601（152）、R161（1371）、2001 被接在12V 电源之间，实测在环境温度为 28C 时，NTC601 电阻为 8.5k。如果不并联稳压管，则大部分压降都降在了 NTC601 上，电阻 2001 上的压降很小，风扇转速会很低。当接上稳压管后，NTC601 上的压降就被钳位于稳压管的稳压值上， 电阻 2001 上的压降就会增大。稳压值越小，电阻 2001 上的压降就越大，风扇启动时的转速就越快。如 果想改变风扇初始转速，只要换上不同参数的稳压管就可以了。 二二、故障检修故障检修 故障现象：通电无反应。经观察发现，除光电耦合器 IC2（336）外壳有一小鼓包外，其他一切正 常。据机主讲，开机瞬间，机箱内部发出砰地一声，随后箱内冒烟。 分析与排除：此现象说明电路存在严重短路。经仔细检查发现，保险丝管 Fl（6.3H/205V）、副电 源中的脉