長城ATX－300P4－PFC電腦電源原理分析

本電源從功能上可劃分為9個部分，分別是抗干擾電路、整流濾波電路、輔助電源電路、振蕩和脈沖控制電路、推挽驅動和開關驅動電路、輸出整流濾波電路、穩壓和保護電路、開關機控制電路和Power Good產生電路。

1. 抗干擾電路

輸入的220V電路首先經過抗干擾電路。抗干擾電路由C1，L1，C2，C3和C4，L2，C5，C6，C7組成的兩級π型LC濾波器構成。這兩級濾波器具有帶通的特性，只允許工頻的交流電通過，阻止其他頻率的干擾信號通過，這樣，一方面可以阻止電源線上外界的干擾進入電源，另一方面也可阻止電源本身產生的雜波干擾同一電源線路中的其他用電器，達到相互隔離的效果。

2. 整流和濾波電路

220V交流電再經過無源PFC電感L3進行功率因數校正，送入全橋ZL1進行橋式整流，然后給串聯的C8，C9充電，起到交流濾波的作用，C8和C9在靜態時被充電到150V左右，可供開關驅動管使用。

3. 輔助電源電路

輔助電源的作用是為主機提供5VSB供電，同時還要為電源中的其他組件供電。5VSB是輔助5V電源，在主機中起到待機供電的作用，而且在需要時由它喚醒主電源，主電源在喚醒后，才有±5V，±12V和+3.3V的供電輸出。

輔助電源實質上就是一只開關穩壓電源，主要由Q3，Q4，U3，WD1等組成。整流后的300V直流電壓經B2繞組加到Q3 c極，另一路經啟動電阻R14加到Q3 b極，因此Q3導通，其c極電流開始增加，經B2的繞組互感，另一繞組感生電壓經R11，C29注入Q3 b極，加速了Q3的飽和進程。當B2繞組電流達到最大值后，感生電壓反向，又加速了Q3的截止進程。B2次級感生電壓經D22整流，C24，L4，C25濾波為主機負載提供5VSB供電，另一路經D21整流，C26濾波產生12V電壓，為本電源的其他電路如U1，Q5，Q6等供電，而U1的12腳Vcc得電后，從14腳（RE）輸出5V電壓為開關機控制電路，U2等組件供電。

輔助電源的穩壓部分由以WD1，U3，Q4為核心的元件組成。5VSB電壓從D22負極取樣，經R20，R22分壓后加到WD1（三端比較器TL431）的G極，當5VSB電壓升高時，WD1的K極電壓下降，光電耦合器U3內的發光二極管發光程度增強，光電管內阻變小，使Q4導通增強，給Q3 b極的分流增強，加速了Q3的截止進程，從而降低了輸出電壓，通過這個負反饋達到穩壓的目的。

4. 振蕩電路

這部分電路主要由以U1（TL494）為核心的電路組成。U1是一塊集振蕩和脈沖控制為一體的集成電路，其5腳（RT），6腳（CT）外接的RC元件可以控制內部振蕩電路的振蕩頻率，f=1.1/RC。

5. 推挽驅動和開關驅動電路

U1的振蕩信號分別從8腳（C1）和11腳（C2）輸出，加到推挽驅動管Q5，Q6的b 極，使之交替導通，而兩管的供電取自輔助電源的12V，經D33，R61整流和B3初級繞組分別加到兩管c極。而B3初級的感生電壓經D32，R57，R58分壓送入U1的1腳（IN2+），經內部電路的調整，控制脈沖電壓的穩定。

B3次級的感生電壓分別經D1，R4，R6加到Q1（MJE13009），經D2，R5，R7加到Q2（MJE13009）的b極，使之交替導通。在Q1導通時，C8上電壓經Q1 c-e，B1繞組，B1初級繞組，C01而放電，在Q2導通時，C9上的充電電壓經C01，B1的初級繞組，B3的初級繞組，Q2的c-e而放電。

C10，D1，R4和C11，D2，R5分別組成加速電路，加快Q1，Q2的導通和截止，降低管子的功耗。

6. 輸出整流濾波電路

B1的次級繞組在初級交變電流的作用下而感生出電壓，一部分繞組的感生電壓經D14（S20SC4M雙二極管）全波整流，L7，L8，C18，C19濾波后，為主電源提供5V電源。這部分繞組再經D16，D17全波整流，L9，L10，C22濾波為主電源提供－5V電源，這部分繞組還經D15（MBR2045CT雙二極管）整流，L14，C20，L15，C21濾波產生+3.3V電壓。由于+5V，+12V和+3.3V要輸出較大的電流，因此采用了較大的濾波電容。

7. 穩壓電路和保護電路

先說+3.3V穩壓電路，+3.3V電壓由原+5V的繞組整流、濾波后產生，由于3.3V比5V低，在整流前加了一只電感線圈，同時另增設了穩壓電路。從圖上看，當B1次級感生電壓為上正下負時，感生電流經D15上管，L14，R39，Q9的e-c，R38，D24入地，另一路經D23，L13，B1繞組而入地，當B1次級電壓為上負下正時，B1次級電流經L13，D15下管整流為負載供電，由于L13存在自感，將降低輸出的直流電壓。通過調節L13內流過的電流來改變自感量，可調節輸出電壓。如果3.3V電壓升高，則經R34，R33分壓后加到WD2（TL431）G極的電壓上升，其K極電壓下降，使Q9 b極電壓下降，導通增強，Ic增大，使流過L13的電流增大而使輸出電壓下降，從而通過這個負反饋環路穩定3.3V電壓。

再說其他穩壓電路。從+12V，+5V輸出端A，B進行電壓取樣，如12V經R76，+5V經R78把取樣電壓加到TL494的1腳（IN1+），而2腳（IN2－）為從固定電阻分壓獲得的固定電壓，當12V或5V電壓上升時，反饋回來的電壓也上升，當1腳電壓高于2腳電壓時，經TL494內部脈沖寬度調整電路PWM的調整，使輸出脈沖寬度減小，從而降低輸出電壓，以穩定輸出電壓。

當5V，12V電壓過高時，12V電壓會擊穿WD4，經D34，R80，D37，R83把過電壓加到U2（LM339）的5腳（同相輸入），其反相輸入4腳有固定電壓，如果5腳比4腳電壓高，兩者比較后從輸出端2輸出高電平，這個高電平加到U1的4腳（死區控制），當4腳為高電平時，U1會關閉8和11腳的輸出脈沖，只有4腳為低電平時才會繼續有正常脈沖輸出。這樣就可以防止輸出電壓過高而燒毀電腦主機的部件。

另外，如果由于電路異常使輔助電源電壓過高時，經D21整流獲得的直流電壓經R62，R56分壓，再經R55送入U2的7腳（同相輸入），與反相輸入6腳的固定電壓比較后，從1腳輸出高電平，經D30送入5腳，從2腳輸出高電平經D262送入U1的4腳，關閉主電源輸出。

當+3.3V電壓過高或－5V，－12V電壓過低時，從C，D，E取樣獲得的電壓經電阻，二極管等再經D36，D37，R83送入U2的5腳，經內部運放比較后，使U1 的4腳上升為高電平而關閉輸出電壓。 電路設計了比較復雜的保護電路，可以盡可能地縮小電源出現故障時的損害范圍，避免造成更大的損失。

8. 開關機控制電路

ATX電源通過控制主輸出電壓的的有無來控制電腦主機的開關機，當主機處于關機狀態時，只有5VSB向主機提供電源，按下主機的啟動按鍵后，主機給電源一個開機信號，使PS－ON為低電平（相當于PS－ON對地短路），這時喚醒電源開始工作，對外輸出各路電壓，同時接在+12V上的風扇轉動幫助電源散熱。關機時，主機再次輸出信號，使PS－ON變為高電平，主電源則切斷輸出電壓，風扇也停止轉動。所以，PS－ON受控于主機，控制電源的各路電壓的輸出。

開關機控制電路由以Q7，Q8為核心的電路組成。在關機狀態，5V經R25，R27，R28分壓加到Q8的b極，使之導通，c 極為低電平，經R29傳遞到Q7的b極使這之為低電平，Q7導通，c 極為高電平，經R24，D261加到U1的4腳，使U1關閉輸出脈沖，反之，主機啟動后，PS－ON變為高電平，使U1的4腳為低電平，主電源則產生各路電路輸出。

9．Power Good 產生電路

Power Good有的地方稱為PW－OK（Power OK）信號，在開機瞬間，Power Good為低電平，便于主機復位，延時100~500ms后，Power Good變為高電平，復位結束，主機轉入正常啟動程序，而在關機瞬間，Power Good信號比主電源電壓提早幾毫秒消失，給主機一個警報，防止主機各組件的損壞。 在關機時，由于Q8導通，C37被放電，其正極為低電平，此低電平經R45加到U2的運放輸入端，其反相輸入端為5V分壓獲得的固定電壓，結果使U+低于U－，輸出端13腳為低電平，即Power Good為低電平。在開機時，Q8截止，+5V經R31給C37充電，最終使Power Good上升為高電平。由于C37充電時間常數較大，所以Power Good就比主電源電壓延遲一段時間才變成高電平。在關機時，由于Q8由截止變為導通，C37經D27，Q8放電，放電時間常數小，而主電源中存在著大容量的濾波電容和電感，結果使Power Good信號先于主電源降為低電平，可以提前給主機一個關機的警報。

長城ATX－300P4－PFC電源設計有抗干擾電路，無源PFC，各種輸出有比較完善的濾波電路，元件參數設計充裕，因此，輸出電壓穩定，電源轉換效率高，對其他電器設備干擾很小，性能穩定，經久耐用。是一種值得推薦的電源產品。