長城ATX300P4PFC電路圖完全分析作者：南門二餅文本錯誤難免僅供參考長城ATX300P4PFC這張電路圖記得在一年前剛看到時，眼前幾乎一片漆黑，瞪大眼睛也看不懂幾個地方。經過不斷的積累，這張圖的主體部分基本已能讀懂了。現在把我的理解發出來，一方面供錚新的手學習，半新的手參考，另一方面懇請老鳥們加以指導。文中一定會有很多錯誤，包括一些會誤人子弟的嚴重錯誤，歡迎大家拍磚，討論。見圖1，這部分比較簡單，主要是EMI(ElectricMagneticInterference)、PFC和整流橋。C1,C4及C7是X電容(方塊形的)，又叫跨接線路濾波電容(出自yzz163老大寫的貼)，其功能是濾除火線與中性線(零線)之間的電磁干擾(常態噪聲)。至于為什么C1、C7的容量就定在0.22uF而放在中間位置的C4就用0.1uF的，類似這樣的問題我想修理工要想理解就有一定的難度了，我曾看過一篇講解其中理論的文章，結果是望著一串串以上下被拉升了的S打頭的式子一個勁兒的蛋疼，心理納悶兒當初高數是怎么考過的,最終放棄。看來電氣工程師和修理工不是一個東西。不過我也不是貶低我們做維修的，話反過來說，你讓一個搞設計的一晚上把一堆雜七雜八的的電源全都修好，他也一樣翻。C2、C3、C5、C6是Y電容(圓餅形的)，又叫線路旁通電容，其功能是濾除火線與地、中性線與地之間的電磁干擾(共態噪聲)。L1、L2是互感濾波器(共態扼流圈)，其功能是用來消除電力在線低通共態以及射頻噪聲。保險絲不說了。R1猜測是撥掉電源時放電用的。L3是PFC(PowerFactorCorrection功率因數校正)線圈，當然屬于被動式PFC，其功能是提高電源對電網電能的利用效率。我以前一直以為不裝這個會浪費電，會多交電費的。其實，是浪費電，但浪費的不是你家交費的電，這部分電被電源“反彈”回電網，其中一小部分消耗在電網的電線上了。ZL1是整流橋，220的交流電過了它變為300V脈動直流電。300V電壓兵分三路，一路通向主電源開關管，另二路通向副電源開關變壓器及啟動電阻。在開機瞬間用于防止電流過大的負溫度系數熱敏電阻(NTCNegativeTemperatureCoefficient)和防雷擊的壓敏電阻(MOVmetal-oxidevaristor)在本電路中沒有出現。見圖2，這部分為輔助電源部分,這是一個能獨立工作的單管自激式開關電源，其功能是為TL49f供電，并提供紫5VSB待機電壓。300V經過開關變壓器A繞組加在開關管Q3的C極，另一路300V經過啟動電阻R14加在Q3的B極，為Q3導通提供最初的電壓。Q3在這個電壓作用下開始由截止轉為較弱的導通，繞組A中的電流變大，并感應出上正下負的電壓，同時繞組B也感應出上正下負的電壓，這個電壓經限流電阻R11和整流二極管D7加在Q3的B極并為C29充電(左負右正)，使Q3完全導通，此時繞組A、B中的電流也最大。但繞組B產生的電壓是由繞組A中的電流變大產生的，顯然繞組A中的電流不能無限增大，當其電流的增速減小時，繞組B上正下負的電壓必然要減弱，這個電壓一弱，Q3的B極的電壓降低，導通程度下降，繞組A中的電流開始減小，由于電感線圈的性質，此時繞組A兩端的電壓開始翻轉，變為上負下正，繞組B也隨著繞組A而翻轉為上負下正，這個電壓與C29左負右正的電壓串起來加到Q3的EB極上，使Q3轉為截止。截止時，C29放電，放完電后，在啟動電阻的作用下，開始新一輪的循環。可見C29有著決定Q3開關頻率的作用。D5、C31、R12組成反峰吸收電路，防止Q3關斷瞬間繞組A產生的高電壓把Q3擊穿，保護Q3。R15起著限制Q3的B極的電位的作用，使Q3的B極的電位不至于過高。R13是電流負反饋電阻，當電流過大時在R13上端取出的電壓經過D8作用于Q4的B極，通過使Q4導通來控制Q3的導通從而限流。WD1、光耦、Q4等元件構成電壓負反饋電路，輸出電壓5VSB經過R20、R22分壓加在WD1的R極，控制WD1的導通程度，電壓越高其導通越大，其導通越大光耦內部發光越強，光耦左邊導通也就越大，繞組B產生的上正下負的電壓的一部分經D6整流C30濾波通過光耦的左部及R17加到Q4的B極，最終控制Q3的導通時間實現負反饋從而把輸出電壓穩定在一定的范圍內。可見R20、R22有控制輸出電壓大小的作用。從C、D繞組輸出的電壓經過LC整流濾波電路一路供TL494及推動管、推動變壓器使用，另一路產生5VSB待機電壓。WD3，穩壓二極管，把5BSB鉗在5V以下。C33、R21的作用不知道，可能是消除振蕩用的。見圖3，這部分和控制主電源工作的綠線和部分PG電路有關。TL494的4腳為死區控制，高電位(5V)時8、11腳無波形輸出，低電位(0V)時有輸出。半高不高的電位可能會使8、11腳輸出很窄的波形。A點電壓來自494的14腳(參考電壓5V)，只要494的12腳供電正常這腳就應該有5V輸出。該電壓經過R25為綠線提供上拉電壓。當綠線懸空時，會有一個不到5V的高電位。此時，A點的電壓經過R25、R27、D25、R28的分壓在Q8的B極產生一個約1.5V的電壓，這個電壓使Q8導通并拉低Q8的C極的電位，同時也使Q7的B極處于低電位，Q7是一個PNP管，此時由于B極低于E極而導通，A點電壓通過Q7、R24、D261、R23分壓在在B點產生一個大于3V的高電位，此電位加到TL494第4腳，使8、11腳無波形輸出。當需要開機時，綠線被外力(電腦主板或人工)拉到地，Q8、Q7都截止，A點的電壓不能通過Q7加到TL494的4腳，使該腳通過R23接地，處于低電位，8、11腳形如工作輸出波形。C36猜測它有著穩定電壓的作用。但為什么要有R26和D25，實在是想不出來。A點的電壓經過R31和LM339第14腳上端的R43為該輸出腳提供上拉電壓。比較器不是運放，它要想輸出高電位，總是需要上拉的。14腳的輸出又通過R45進入11腳，另一個比較器的同相輸入端，和其10腳反相端的電壓比較，如果同相大于反相，將在13腳的輸出端輸出PG信號(灰線)。當綠線由低電平變為高電位時,Q8導通，C點的電壓經D27、Q8到地，導致339第14、11腳變為低電位，最終使PG變低，這個過程相對是比較快的，而TL494的4腳要在C34的作用下“堅持”一小會后才會變為高電平停止工作。也就是說掉電時PG要早于其它電壓先消失，這是一種保護機制。D點通向339的5腳，猜測其有著在綠線由低翻轉為高時，拉低335的5腳的電壓，解除過壓保護鎖定的功能。見圖4，這部分主要與TL494及推動部分有關。輔助電源一路產生紫5VSB待機電壓，另一路電壓通到494的12腳，有了這個電壓后，TL494第14腳產生一個5V的參考電壓，同時，其內部的振蕩器開始工作，產生波形送到內部的調整電路，并與4腳的電壓相比較(死區控制)，如果4腳的電位低于3.5V則在8、11腳輸出波形。13腳的電位決定了494的工作模式，如果是高電位(5V)則8、11腳輸出相位相差180度的波形，可控制雙管。如果是低電位(0V)則8、11腳輸出同相位的波形可控制單管工作。5腳接振蕩電容，6腳接電阻。查資料頻率計算公式為1.2/(Rt*Ct)，對此公式有些懷疑，想驗證一下，見圖5，計算時都要把單位換成國際單位制，電阻是“歐姆”，電容是“法”，圖中電容是0.01uF換算成F為0.00000001F，圖中電阻為12K歐姆換成歐姆為12000歐姆，代入公式為1.2/(0.00000001*12000)=10000，即10KHz，OK對上了。原來這個頻率真不大，和電腦主板上常見頻率相比差得遠了，我的那個破20M的示波器也能夠得上，所以再來個實際的，見圖6，圖7隨手找了個7500+339的電源，打開看到7500的5腳接的102電容(1000pF)，6腳接163電阻。代入公式計算1.2/(0.000000001*16000)=75KHz加電后用探頭(這個探頭效果很差，湊合用沒錢買新的)在11腳測得如圖8波形，配合圖9，算得周期約為13uS，取倒數得頻率約為77KHz，基本對上了。看來這個電源設計的頻率比PDF中的要高些。本圖中的頻率算出來是66.666KHz。494內部還有兩個誤差放大器，1、16腳是其同相輸入端，2、15是其反向輸入端，它們的公共輸出端一方面通向494內部發生作用，另一方面從3腳輸出。圖4中，2、15兩個反相腳的電位由14腳基準電壓產生或通過電阻分壓產生，2、5兩腳的電位可看成是穩定的，為比較提供基準。1腳(通過反饋網絡)接受黃12V紅5V的電壓反饋，16腳接受輔助電源的電壓反饋。比較的結果一方面控制8、11腳波形的幅度從而穩定電壓，另一方面通過3腳輸出到339的9腳告訴339此時電壓的大小，如果電壓達到正常值，339則輸出PG。不難發現494的3、4腳都將影響8、11腳的輸出波形，不同的是3腳控制的是波形的幅度，而4腳控制的是波形的寬窄，前者主要和輸出電壓高低相關而后者主要和輸出功率限制相關。推動部分，來自輔助電源的供電一路經D33、R61、R67為推動變壓器提供能量，另一路經過R63、R64等電阻分壓加在推動管B極為494波形輸出提供上拉電壓。D9、D10的作用應該是保護Q5、Q6。至于Q5、Q6的E極為什么要串2個二極管再并個電容到地，不懂，留請高人解答。見圖10，這部分為主開關管及開關變壓器部分，也是電源能量主要的轉換部分。這是個半橋電路。如果你還是個錚新的手，聽到半橋這兩個字挺新鮮，建議自己動手先搜索一些資料，從Buck、Boost等瀏覽式的學習一些開關電源相關的知識，還是很有好處的。半橋電路只是開關電源電路大家族中有變壓器參與的開關電源電路中的一種。關橋電路優點是開關管的耐壓要求低，功率大，效率高，波紋小。缺點是存在開關管同時導通的隱患，電源利用率低不適合低電壓場合，驅動電路復雜。其工作是過程是，A、B兩個繞組交替為開關管提供導通電壓，當上管Q1導通時，上電容C8放電，下電容C9充電，回路如紅線所示。當下管Q2導通時，上電容C8充電，下電容C9放電，兩開關管反復交替導通使主開關變壓器B1原邊電流上下不停往復并在副邊產生感應電壓，這個電壓經后級整流濾波最圖輸出。C01是個耐壓250V的無極性電容，其作用猜測是防止大電容擊穿時出現短路，或者緩沖平衡電流的作用。R2、R3是均壓電阻，據說這兩個家伙不太穩定，開路后使大電容超壓損壞。D3、D4保護開關管。R6、R7為限流電阻，D1、D2整流，C10、C11可能是加速的作用，R4、R5也應該是限流的作用，與開關管BE極間并連的R6、R7起著抗干擾的作用。C12和R10是應該是吸收尖峰的。為什么存在一個繞在推動變壓器上的C繞組，不懂，留請高人解答。見圖11見圖11，這部分為后級整流輸出部分，整流方式為全波整流。在ATX電源中，使用二極管為整流輸出元件的方案其主要矛盾有二個(還有同步整等方案)，一個是整流二極管工作在較高頻率和其反向恢復時間的矛盾，另一個是整流二極管的壓降與工作在較大電流的矛盾。第一個矛盾不解決，二極管在正反向都會導通根本不能正常工作，第二個矛盾不解決，將造成發熱過大浪費電能。所以常見的元件為肖特基(Schottky)二極管(如本圖中的D14S30SC4M)或超快恢復二極管(如本圖中的D13STPR1020CT)，它們的共同它的特點是其反向恢復時間比普通二極管要低很多，前者為幾十納秒而后者僅為幾納秒，而且肖特基二極管的壓降只有0.4V，適合于工作在大電流狀態。肖特基二極管在反向耐壓方面不及快恢復二極管。R73、C13等元件為阻容尖峰吸收電路。開關變壓器的生的尖峰通過電阻為電容充電，并在電阻上消耗掉。L6、L8、C17、C19等濾波電感電容的作用當然是平滑波形，其中電感一般不壞，電容特別愛壞。在這里最值得一提的就是3.3V電壓的產生，開始對這段電路根本不知道，后來發貼問過，經宇光超版和yzz163老大的說明，基本上已明白這個磁放大器電路的原理，R34、R35、R33電壓取樣，控制WD2431的導通程度，進而控制Q9的導通程度。當Q9導通時，C點的經過一次整流濾波的直流電經過Q9，D23，L13、B1次級繞組到地，其中的L13是個比較特殊的電感，渡過直中的直流電的大小會決定其的電感量，而B1輸出的高頻方波對L13的電感量比較敏感，即通過流過L13中的直流電流來控制L13的電廠量，最終影響通過L13中的方波的寬度而控制了輸出電壓。我對這個電路其中的細節還是不能很好的理解，只好慢慢來了。有幾張原理波形圖見圖12、13。這張圖上有幾個0.5W的電阻如R69、R70、R71，放在那里白白費電，估計是防止電源空載用的。見圖14，這部分主要和反饋網絡、LM339有關。紅框內的部分，反饋網絡。輸出電壓經這部分加到494的反饋端或339的同相比較端。但這部分為啥設計成這個樣子，那就不懂了，期待有高手討論一下這部分元件的功能，如R76、R77、C47，WD4、D34、WD5、D35、R81及D36、D37、D38等。只能在這里大致看出來A點電壓一路加到494的1腳參與電壓反饋，另一路加到D37前與C點來的電壓一起加到339的5腳參與過壓保護。494的電壓反饋前面說過了。339的第3、4比較器參與PG的產生，其中8腳的比較基準電壓由R48、R47分壓產生，10腳比較基準電壓由R49、D31、R50分壓產生。輸出端13、14腳的上拉分由B點過R79的電壓和從494的14腳經R31過來的電壓提供。當輸出電壓達到標準后從494的3腳出來的