银河YH2503B工作原理

1、银河YH 2503B型ATX开关电源原理ATX电源，是目前在微机 中广泛采用的新型开关电源，本文以目前市面上PC机使用的银河 YH 2503B型开关电源为例介绍了其工作原理及故障检修实例：一、ATX电源与AT电源的区别(1) 待机状态不同ATX电源增加了辅助电源电路，一旦交流输入插座接人220V市电，无论是否开机，始终输出一组+5V SB待机电压，供PC机主板电源监控单元、网络通信接口、系统时钟芯片等 使用，为ATX电源启动作准备。(2) 电源启动方式不同AT电源采用交流电源开关直接控制电源的通断，ATX电源那么采用手动(机箱面板上的)电源启闭按钮，实质是用PS-ON直流控制信号启动/关闭电源

2、：通过微机BIOS电源监控程序设置，具有键盘开/关机、定时开/关机、Modem唤醒远程开/关机、上电开机、软件关机等控制功能。(3) 输出电压不同AT电源共有四路输出(土 5V、土 12V)，另向主板提供一个P.G电源准备就绪的信号。ATX电源PW-OK言号与P.G信号功能相同，还增加了 +3. 3V、+5V SB供电输出和PS-ON电 源启闭控制信号，其中+3. 3V向CPU PCI总线供电：(4) 主板综合供电插头接口不同。AT结构的6芯P8和P9别离式电源插头，在ATX结构中被20芯双列直排插头所替代， 具有可靠的防插反保护：针对Pentium4主板机型，新款 ATX电源除大4芯和小4芯

3、电源接口插头外.还增加 4芯12V CPU专用电源接口插头 P9及6芯+3. 3V、+5V电源增强型插头 P&二、ATX开关电源电路组成1 各功能电路组成ATX开关电源，由交流输入整流滤波电路，辅助电源电路，脉宽调制控制电路，半桥 功率变换电路，PS-ON和 PW-OK产生电路，自动稳压与保护控制电路，多路直流稳压输出电 路等组成。2. 直流电源额定输出各种型号的ATX开关电源，其20芯电源插头(见图2)各引脚定义相同，额定输出电流 根据ATX电源标称功率不同有所差异，下述括号内的电流值是银河YH-2503B型开关电源额定输出标称电流。+3. 3V(14A)使用橙色线由ATX插头、(1

4、1)脚引出；+5V(21A)使用红色线由ATX插头、(19)、(20)脚引出；+12V(6A)使用黄色线由ATX插头脚引出；-5V(0.3A)使用白色线由 ATX插头(18)脚引出；-12V(0.8A)使用蓝色线由ATX插头(12)脚引出。+5V SB(0.8A)在待机及受控启动状态，输出电压均为 5V,使用紫色线由ATX插头脚 引出。PS-0N为主机启闭或网络计算机远程唤醒ATX电源的控制信号，不同型号的ATX电源，待机时此电压值为 3V、3.6V、4.6V等有所不同。使用绿色线由ATX插头(14)脚引入，PW-OK是ATX电源输出供主板检测电源是否准备好的控制信号，待机状态为零电平，受控启

5、动延迟100 500ms输出5V高电平，使用灰色线由 ATX插头脚引出：ATX电源COM公共接地端, 使用黑色线由插头、13、15、16、17脚多处引出，以降低插接损耗。3 .脉宽调制芯片TL494电压驱动型脉宽调制芯片TL494,是目前在ATX电源中被广泛用来构成他激式半桥驱动电路的控制集成电路：该芯片采用7V-41V的工作电压，内部基准电压为5V,最高工作频率 300kHz,可推挽/单端输出，其最大输出电流250mA其内部框图如图3,各级波形如图4,引脚功能如表1。引脚功能说明引脚功能说明误差放大器冋相输入端输出1误差放大器反相输入端输出2脉宽调整控制(11)输出2死区电位控制(12)电路

6、供电端Vet振荡器定时电容外接端(13输出方式控制振荡器定时电阻外接端(14)基准电压输出电路地5控制放大器反相输入端输出16控制放大器冋相输入端个人收集整理勿做商业用途三、银河 YH 2503B型ATX开关电源工作原理 图5是目前市面上PC机中使用的银河 YH-2503 ATX开关电源，根据实物测绘的电路图1. ATX开关电源待机状态1交流输入整流滤波电路220V交流电经热敏电阻、交流保险、C3 C4共模滤波电路，进入由BD1至BD4二极管 组成的桥式整流电路。 在C5 C6串联滤波电 容，R2、R3均压电阻上得到 300V的直流电压， 作为半桥功率变换电路及辅助电源电路的工作电压：2辅助电

7、源电路及+5V SB输出300V直流电压经 R72限流，向由振荡管 Q15变压器T3、定时电路 C44 R74等组成 的辅助电源电路供电，产生脉冲振荡。图中C42、R77组成Q15集电极尖峰抑制电路，当Q15集电极电流 被关断时，利用C42的充电特性，抑制集电极尖峰电压的上升速率，保护Q15振荡管不被瞬时击穿：在 Q15开启期间，C42经Q15c、e极和R77放电，R77限制开启瞬间的放电峰值电流；Q15饱和期间，T3二次绕组输出端的感应电势为负，整流管截止，流经一次绕组的导通电流以磁能的形式储存在 T3中。当Q15由饱和转向截止时，二次绕组的感应电势为正，BD5整流输出电压供Q16三端稳压器

8、 7805, Q16输出+5V SB。假设该电压丧失，主板就不会自动唤醒ATX电源启动，BD6整流输出电压供待机时ICI脉宽调制芯片TIA94(12)脚，(14)脚输出5V基准电压， 提供ATX开关电源控制电路的工作电压。(3) PS-ON高电平待机状态，ATX主板启闭控制电路的电子开关断开，ICI 4脚5V基准电压，经R6 R62、ICI0精密稳压调节器 WL431控制端R、阳极A至直流地，组成PS-ON控制信号的直流分压电 路，PS-ON信号为高电平(3,6V)。(4) PW OK零电平PW-OK产生电路由IC5电压比拟器LM39、脚，Q21、C60及其周边元件构成。 ICl反相输入脚，接

9、由基准电压5V经R38、R37分压后的比拟电压，待机时同相输入脚电位为0V,脉宽调制控制脚为低电平。Q21导通，将IC5同相输入脚电位拉至低电乎.小于反相输入脚由基准电压5V经R105和R106分压后的比拟电位，脚低电位，PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号，通知主机停止工作处于休眠待命状态：(5) 停止提供+3.3V、土 5V、土 12V直流电源PS-ON信号控制ICI脚死区电位，IClO控制端R与阴极K之间的控制信号呈反相调 节特性，待机时 PS-ON高电平，Ur高电位，Uk电位下降，Q7导通，5V基准电压由Q7e、c 极，一路经R100、R101加至Q20 b极，Q20导通，c极接地

10、，由于 D51的钳位，将IC5脚 输入电位拉至低电平，使PW-OK变为零电平。另一路经 R80、D25、C50 D40送入ICl脚，当脚电位超过 3V时，封锁、(11)脚的调制脉宽输出。T2推动变压器原边绕组 Q3 Q4推动管，在R55至R58直流偏置电阻的作用下，正偏导通；两管导通电流在T2次级N3 N4绕组产生的感应电压大小相等，极性相反，Q1、Q2开关管截止，T1开关变压器无输出，停止提供+3.3V、+SV 土 12V直流电源输出。 个人收集整理 勿做商业用途2. ATX开关电源受控启动状态(1) PS ON零电平当按主机面板的电源启闭按钮，或在BIOS电源自动管理程序中设置键盘开机、定

11、时开机、网络开机等控制方式启动ATX电源后，PS-ON控制端被PC机主板启闭控制电路的电子开关接地，PS-ON信号零电平：2) 脉宽调制及推动电路PS-ON零电位导致ICl0 Ur零电位，Uk电位升至5V，Q7截止，c极零电位，ICI脚 电位由5V基准电压经 R90 R40所组成的分压电路被建立在一个约0.2V的正常低电平，允许、脚输出相位差180'的脉宽调制控制信号。输出频率为ICI、脚外接定时阻容元 件振荡频率的一半，控制Q3 Q4 c极所接T2初级绕组的鼓励振荡，T2次级他激振荡产生的感应电势作用于 T1的一次绕组，二次绕组的感应电势经整流形成+3.3V、土 5V、土 12V的输

12、出电压。C49、C51组成ICI0精密稳压调节器的负反应控制环，D17、D18以及C27用于抬高Q3Q4发射极电平，使 Q3 Q4基极ON于C31两端电压不能突变，ICI脚出现高电平，、1脚无驱动脉冲输出，消除 ATX电源输出误动作的可能性。随着5V基准电压对C3I的充电，ICI脚电位由PS-ON信号控制。3半桥功率变换电路T2副边绕组、开关管QI、Q2及其周边元件，T1原边绕组，防偏磁电容 C8构成半桥功 率变换电路。连接在开关管QI发射极和Q2集电极、串联滤波电容 C5 C6和均压电阻R2、R3公共接点之间，由C8和T1原边绕组构成半桥功率变换电路的输出。当IC1脚输出有效脉冲低电平的脉宽

13、调制信号时，Q3截止，Q4导通，此时储存在 T2原边N2绕组中的能量经D16 N2、N1、Q4进行泄放的反向电流 I2，和N1绕组中的电流11经D14、R54、N1、Q4形 成回路，在T2副边产生的感应电压使 N3绕组上负下正，N4绕组上正下负，QI因基极反偏 截止，Q2因基极正偏导通。在此期间，储存在C6电容上的150V直流电压由C6正极t C8T1 原边绕组t T2 N5绕组t Q2c e极tC6负极形成放电回路，该回路还包括300V直流电压对C5形成的充电电流：流经 T2 N5绕组的电流在 N3 N4 绕组产生的感应电压加速 Q2饱和，Q1截止。当ICI11脚输出有效脉冲低电平的控制信号

14、时，Q4截止，Q3导通。储存在 T2原边N1绕组中的能量，经D15 N1、N2、Q3进行泄放的反向电流I1 ,与N2绕组中的电流12经D14、 R54 N2、Q3形成回路，在T2副边绕组中产生的感应电压共同作用使N3绕组上正下负，N4绕组上负下正， QI导通，Q2截止，300V直流电压和 C5放电电流经 Q1 c、e极tT2 N5 绕组tT1原边绕组t C8C6正极t C6负极形成对 C6的充电回路。流经 T2 N5绕组的反向 电流在N3 N4绕组产生的感应电压加速Q1饱和，Q2截止。当ICI、1脚输出无效脉冲高电平的控制信号时，Q3 Q4因基极正偏而导通，流经T2原边Nl、N2绕组的电流.在

15、 T2副边N3 N4绕组产生的感应电压大小相等、极性相同均 为上负下正，Q1、Q2基极失去正偏而截止，此段时间称为死区控制时间。ICI脚由 5V基准电压经R90 R40分压所组成的最小死区电位设置，应保证死区控制时间大于 Q1、Q2开关管同时处于截止状态时所允许的最短时间间隔。ICI、11脚输出相位差180°的受控负向脉宽，控制Q1、Q2开关管的导通。Q1导通时，Q2 c极电压300V; Q2导通时c极电压0V;在Q1、Q2均截止的死区时间内.利用电容 C8两端电压不能突变的特性，Q2c极电压保持在150V。这样，在T1原边绕组形成以150V为中心，正向幅值300V、负向幅值0V且含

16、有死区电平的交变矩形电压脉冲，C4 C10、D3 D4、R5至R10组成两组具有负偏压特性的基极触发电路，在正极性的脉冲电压作用期 间，通过对加速电容 C4或C10充电，充电电压值由 D3、R9或D4、R10正向导通电压确定， 瞬间提供很大的正向偏置基极电流，加速开关管的导通。 在负极性的脉冲电压作用期间，由C4或C10的放电产生的反向电流加快开关管的关断速度。假设C4经N3 B7、QI b、e极等效电阻、R5,以及C10经N4 R& Q2 b、e极等效电阻、R6所形成的负极性电压放电回路的 时间常数，远大于ICI输出的脉宽调制周期的话，那么经过假设干个重复周期，会在Q1和Q2的基极最

17、终形成负向偏压，减小开关时间，加速电路转换。并接在Q1、Q2开关管及Q3 Q4推动管c、e极的换向二极管 D1、D2、D15、D16,在晶体管截止瞬间，既能将可能出现在集电极上的负极性反向尖峰电压旁路，保护晶体管不被反向击穿，又能将电感线圈中储存的能量进行泄放。跨接在TI原边由R4、C7组成的缓冲回路可以有效地抑制出现在高频开关变压器原边绕组上的尖峰干扰脉冲。(4) +3.3V、土 5V、土 12V直流稳压输出电路T1副边降压绕组N2感应的矩形电压脉冲，一路经共阴极输出特性的肖特基二极管D12全波整流，得到单向方波电压，经电感L7、L5平滑滤波，在直流负载电阻R31、R30上得到+3.3V直流

18、电压。T1副边N3绕组感应的交变电压，经快恢复二极管D6全波整流.一路经共模扼流电感L1 1、电感L4、C16和R82高频滤波网路.输出+12V电压，ATX开关电源冷却风扇被接在 12V电压输出端上。另一路经快恢复二极管D20,输出约25V直流电压，其值大于辅助电源变压器T3副边N3绕组整流输出的最大电压，ATX电源启动后，由它向ICI和T2原边绕组提供工作电压。N3绕组感应的交变电压，另一路由D7、D8快恢复二极管负向全波整流，经共模扼流电感L1-2、电感L3, 一路经三端稳压器 7905、C17、R15降压滤波回路，输出-5V电源。另 一路经C20 R14 D9整流滤波回路，输出-12V电

19、源。并联在 N3绕组上的C13、R13尖峰吸 收同路，能有效抑制当整流管截止时出现在N3绕组上的尖峰干扰脉冲。(5) PW OK高电平受控启动后IC1误差放大器的输出导致脚控制电位上升，Q21由导通进人截止状态，e极电压由基准电压 5V经R104对C60充电来建立，随着 C60充电的逐渐进行，IC5同相端 脚控制电平逐渐上升，一旦大于反相端脚的固定分压比，经正反应迟滞比拟器，在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒，脚输出由零电平起跳到+5V高电平的PW-OK言号。主机检测到PW-OK电源完好的信号后，进入系统初始化XX作和自举启动的运行。假设主机运行过程中遇市电掉电或用户关机时，ICI (12

20、)脚的25V输入跌落至零的时间大于ATX电源+5V输出端的电压消失时间，那么ICI同相端脚误差采样电位提前下降到小于反相端脚的基准电位，使ICI脚脉宽调制控制电位下降，经R63使Q21基极电位下降，一旦Q21的e, b极电位到达0.7V , Q21饱和导通，IC5脚电位迅速下降，当脚电位小于脚 的基准电位时，IC5脚将立即从 5V下跳至零电平。关机时PW-OK言号比ATX开关电源输出 电压提前100200ms先行消失，假设硬盘正在执行读写 xx作，通知主机硬盘控制系统立即将 磁头同退到平安着陆区，防止突然掉电时硬盘盘片被划伤损坏。个人收集整理勿做商业用途3. 自动稳压控制电路(1)+3.3V自

21、动稳压输出电路ATX电源在T1副边+3.3V输出端设置了二次自动稳压控制电路，通过改变L6可变感抗，控制+3.3V输出电压精确稳定。假设输出电压上升，经R31、R30取样的IC4 Ur电位上升，Uk电位下降，Q11饱和导通。在 T1副边N2绕组L6侧交变矩形脉冲的正半周期间，D11截止，D13导通，Q11 c极电位0.7V ;在负半周期间，D13截止，D11导通，由Q11e、c极 饱和导通向L6注入的反向电流使 L6可变感抗增大，导致D12整流输出电压降低。反之，Q21导通程度减弱，注入 L6的反向电流使L6可变感抗减小，D12整流输出电压上升。图中R29、C25组成IC4(WL431)的负反

22、应控制回路。(2)+5V、+12V自动稳压控制电路ICI、脚误差放大器，取样电阻R33、R34、R35构成+5V、+12V自动稳压控制电路。图中R39、C32组成误差放大器负反应回路。当+5V或+ 12V输出电压升高时，ICI同相端脚电位大于反相端脚基准电压，使、(11)脚输出相位差180°的有效低电平脉宽变窄，Q3、Q4截止时间(亦即QI、Q2导通时间)变短，受开关管 Q1、Q2脉宽调制控制的T1原边绕组 的矩形脉宽变窄，经副边降压绕组整流输出的各组直流电压下降、反之稳压控制过程相反4 自动保护控制电路(1) +3.3V、+5V过压，-5V、-12V欠压保护电路B32、ZD4组成+3.3V过压取样电路，+5V过压取样信号一路加至