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经典指南:你真的了解开关电源吗?

时间:05-30 来源:ADI论坛 点击:

9比较器,开关振荡稳压控制,控制开关管)

  10、光耦/激励变压器(将激励脉冲送到开关管的桥梁)

  11、高频滤波电感和电容(滤除高次谐波)

  12、直流电压输出

  ATX接口定义:(有防插反缺口)

  ATX主板电源接口

  +3.3VDC +3.3VDC COM +5VDC COM +5VDC COM PWR_OK +5VSB +12VDC

  +3.3VDC -12VDC COM PS_ON# COM COM COM -5VDC +5VDC +5VDC

  硬盘、光驱电源接口

  +12VDC COM COM +5VDC

  软驱电源接口

  +5VDC COM COM +12VDC

  AUX电源接口

  COM COM COM +3.3VDC +3.3VDC +5VDC

  p4主板12V电源接口

  COM COM

  +12VDC +12VDC

  ATX采用颜色区分,仅凭颜色就可以知道电压值:

  白色 -5V

  红色 +5V

  黑色 地

  黄色 +12V

  蓝色 -12V

  橙色 +3.3V

  灰色 POW_OK +5V 开机自检启动信号

  紫色 +5VSB 待机电源

  绿色 PS_ON# +5V 电源启停控制

  几个控制信号的说明:

  POW_OK信号(在AT电源中及部分电源板上称P.G信号)为微机开机自检启动信号,为了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POW_OK信号。

  PS_ON#信号:ATX电源最主要的特点就是,它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作,而是采用"+5VSB、PS_ON#"的组合来实现电源的开启和关闭,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。电源中的S-ON控制电路接受PS_ON#信号的控制,当"PS_ON#"小于1V伏时开启电源,大于4.5伏时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关)控制主板的"电源监控部件"的输出状态,同时也可用程序来控制"电源监控件"的输出,如在WIN9X平台下,发出关机指令,使"PS_ON#"变为+5V,ATX电源就自动关闭。

  +5VSB:待机电源,上电后一直存在,该输出连接到ATX主板的"电源监控部件",作为它的工作电压,使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能,实现远程开机,完成电脑唤醒功能。

  ATX电源需要短接PS_ON#和COM(即ATX主板电源接口的14脚和15脚短接)才能启动(此时电源散热风扇转动)。

  开关电源变压器设计

  开关电源变压器是开关电源中的核心部件,作用有三:磁能转换、电压变换和绝缘隔离。由于开关变压器的工作频率很高,因此它的体积和重量比工频变压器大为缩小,同时变压器的分布参数亦不能忽略。设计时需要考虑磁芯材料选择,磁芯与线圈的结构,绕制工艺等。

  开关电源变压器工作于高频状态,分布参数有漏感、分布电容和电流趋肤效应。一般根据开关电源电路设计的要求提出漏感和分布电容限定值,在变压器的线圈结构设计中实现,而趋肤效应则作为选择导线规格的条件之一。

  开关电源变压器的工作状态与开关型功率变换器的电路形式有关,一般根据功率大小,使用要求,采用不同形式的功率变换器。不同的电路形式,开关电源变压器工作状态也不同,对开关电源变压器也提出了不同的设计要求。

  变换器形式有:双极性(推挽式、全桥式、半桥式),单端正激式,单端反激式等。

  开关电源变压器中使用的是软磁材料。比如:铁氧体材料。铁氧体材料很容易加工成各种形状,可根据开关变压器的电路类型、使用要求、功率等级、经济指标等选用合适的磁芯形状。磁芯型号主要有:EE、EI、EC、ETD、G、GK、H、HQ、UY、UF、PM、RM。每种型号又有很多尺寸规格可以选择。

  开关电源变压器参数计算:漏感计算、分布电容计算、穿透深度(导线选择)、交流电阻计算、电流有效值。

  开关电源变压器设计

  设计内容:

  1、磁芯规格

  2、匝数与导线规格

  3、损耗与温升

  4、导线结构:多股线或扁平线

  5、绕组结构:多层或分段饶制

  6、端空设计:按绝缘电位设计端空

  设计条件:

  1、电路形式:给出变换器的形式,输入输出电路及所用元器件

  2、工作频率或周期

  3、变换器输入最高、最低电压

  4、输出电压和电流

  5、开关管最大导通时间

  6、开关管导通电压降及整流二极管正向电压降

  7、隔离电位

  8、要求的漏感或分布电容

  9、温升要求

  10、磁芯形状

  11、工作环境条件

  设计参数的确定:

  1、磁感应强度B和电流密度J

  磁感应强度B、变压器铜耗Pm、电流密度J

  2、变压器和线圈的结构参数

  铜线占空系数、平均匝长、变压器表面积、磁芯结构常数

  铁氧体材料的开关电源变压器采用标准化设计,通过查表的方法简化工作量。

  表格包含了如下信息:

  变换器类型

  工作频率

  变压器温升

  磁芯规格

  技术指标

直流

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