【正文】 機 電源由待機狀態(tài)喚醒為啟動受控狀態(tài)，此時 PSON 信號為低電平， PWOK、 +5VSB 信號為高電平， 微機 插頭＋ 、 177。 PSON 為主機啟閉電源或網(wǎng)絡(luò)計算機遠程喚醒電源的控制信號，不同型號的 微機 開關(guān)電源，待機時電壓值為 3V、 、 各不相同。 輸出電路主要由高頻整流器、平滑濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。當輸出電壓升高時，反饋到 PWM 控制器的電流增大， PWM 控制器使開關(guān)晶體管的導通時間縮短，也就是使輸出脈沖的寬度變窄，從而導致輸出電壓下降，維持了輸出電壓的穩(wěn) 定。 脈寬調(diào)制控 制電路 脈寬調(diào)制電路是一個利用誤差電壓控制輸出脈沖寬度的反饋電路。開關(guān)管的品質(zhì)直接決定了電源的穩(wěn)定性，它也是電源中主要的發(fā)熱元件，拆開電源后看到的主散熱片上的兩個晶體管就是開關(guān)管。在該電路中，當直流電壓加到開關(guān)晶體管上時，開關(guān)晶體管在 PWM 控制器的控制下不斷地導通和截止，在變壓器初級繞組中產(chǎn)生出高頻脈沖，經(jīng)變壓器耦合送到輸出回路。高壓部分的濾波主要由電容組成，一般有二個電容 ， 如圖 43 所示 。 下面是 EMI 濾波電路的線路圖 ： 2 2 0 V交 流 輸入C 1L 1C 2C 3C 4L 2至 全 橋整 流 圖 42 EMI 濾波電路的線路圖 經(jīng)過 EMI 濾波后的市電，再經(jīng)過全橋整流和電容濾波后就變成了高壓的直流電。在優(yōu)質(zhì)電源中一般都有兩極 EMI濾波電路。輸入濾波器位于電源電路輸入端，由濾波電容、電感組成 π 型濾波電路，用于濾去交流輸入電壓中的高頻雜波成分，防止電網(wǎng)中的高頻干擾竄入電源，同時抑制開關(guān)電源對電 網(wǎng)的影響。 12 至 + 的各組電壓降至為零。 當用戶按動機箱的 Power 啟動按鍵后，（綠）色線處于低電平，主控 IC內(nèi)部的振蕩電 路立即啟動，產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)推動管放大后，脈沖信號經(jīng)推動變壓器加到主開關(guān)管的基極，使主開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。 PWM 驅(qū)動電路在提供開關(guān)三極管 B 極驅(qū)動脈沖的同時，還要實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，以及對電源負載的保護。交 流 輸 入穩(wěn) 壓 與 保護 控 制直 流 輸 出整 流 濾 波 逆 變 器開 關(guān) 變壓 器整 流 濾 波 圖 41 微機開關(guān)電源的原理框圖 220V 交流電經(jīng)過第一、二級 EMI 濾波后變成較純凈的 50Hz 交流電，經(jīng)全橋整流和濾波后輸出 300V 的直流電壓。 EXB840 驅(qū)動模塊 [ 13]從 3腳和 1 腳輸出正、負驅(qū)動脈沖至 IGBT 的柵、射極之間，開通或關(guān)斷 IGBT。來自霍爾電流傳感器所檢測的電流信號 IF 由微機處理后引入到14 腳，當充電電流超過給定值時封鎖輸出脈沖，關(guān)斷 IGBT， 如圖 3－ 5。只有當鋸齒波電壓高于控制信號時，才會有脈沖輸出，內(nèi)部兩個誤差放大器及外接電阻，電容構(gòu)成電壓和電流反饋調(diào)節(jié)器 [11]，都采用 PI 調(diào)節(jié)。振蕩器 (OSC)振蕩頻率由外接元件 R、 C 決定，表達式為 RCf OS C ? (31) fO SC 可選定 1～ 200kHz 之間，本電路選用 fOSC=40kHz。誤差放大器用于將電源輸出電壓與基準電壓進行比較。 PWM 控制器一般由基準電壓穩(wěn)壓器、振蕩器、誤差放大器和脈沖控制電路組成。5%的精確度。輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進行 “或 ”運算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。死區(qū)時間比較器具有 120mV 的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的 4%，當輸出端接地，最大輸出占空比為 96%，而輸出端接參考電平時，占空比為 48%。 TL494 在工作時，通過 6 腳分別接定時元件 CT 和 RT，經(jīng)相應的門電路去控制 TL494 內(nèi)部的兩個驅(qū)動三極管交替導通和截止，通過 8 腳和 11 腳向外輸出相位相差 180176。雙端輸出時最大驅(qū)動電流為 2 200mA，并聯(lián)運用時最大河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 驅(qū)動電流為 400mA。當 11 腳接 VCC，在 10 腳接入發(fā)射極負載電阻到地時，驅(qū)動放大器的輸出為兩路正極性圖騰柱輸出脈沖，適合于驅(qū)動 N 型雙極型開關(guān)管或 N 溝道 MOSFET 管。 11 腳為兩路驅(qū)動放大器 NPN 管的集電極開路輸出端。當外加 1V以下的電壓時，死區(qū) 時間與外加電壓成正比。 3 腳為誤差放大器 A A2 的輸出端，在集成電路內(nèi)部用于控制 PWM 比較器的同相輸入，當 A A2 任一輸出電壓升高時，控制 PWM 比較器的輸出脈寬減小。 (5) 輸出驅(qū)動電流單端達到 400mA，能直接驅(qū)動峰值開關(guān)電流達 5A 的開關(guān)電路。 (2) 內(nèi)部設(shè)有比較器組成的死區(qū)時間控制電路，用外加電壓控制比較器的輸出電平，通過其輸出電平使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)換，控制兩路輸出之間的死區(qū)時間。 脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當反饋電壓從 變化到 時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間中下降到零。當雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。TL494 能產(chǎn)生 PWM，能調(diào)整頻率和脈寬，還有一路基準電壓，這些都滿足DCDC 的條件，采用不同拓撲，得到升壓和降壓，如采用推挽（ pushpull）方式升壓，可 以改變反饋電阻，得到其他電壓；采用 BUCK 拓撲降壓，可以改變反饋電阻，得到其他電壓。反饋電路中串聯(lián)有電阻，目的是自動調(diào)整反饋量，避免反饋量過大而使開關(guān)管的存儲效應增大。因為 VT2 導通時， TC2 初級電流方向反向，故 TC1 繞組 N3 構(gòu)成 VT2 的正反饋電路。當 VT2導通時， C C2 分壓值 +155V 經(jīng) VT2 的 CE 極到輸入電壓負極，電壓也為155V。該電路代替工頻變壓器和整流濾波電路組成的低壓直流電源，故稱其為電子變壓器 [7]。 半橋變換器具有全橋開關(guān)變換電路的所有優(yōu)勢，在目前的 MOSFET 開關(guān)管、 IGBT 等高壓大電流開關(guān)器件中均可采用，其應用遠比全橋開關(guān)變換電路更廣泛。根據(jù)上述原理，當采用相同規(guī)格的開關(guān)管時，半橋開關(guān)變換電路負載端電壓為1/2Ui，輸出功率為全橋開關(guān)變換電路的 1/4。當 VT1 或VT2 導通時， 電感 L 的電流逐漸上升；當 VT1 和 VT2 都關(guān)斷時，電感 L 的電流逐漸下降。 圖 22 半橋開關(guān)變換電路原理圖 該電路的工作過程如下。否則，磁感應強度 +B 和 B 的差值形成剩余磁通量，使一個開關(guān)管磁化電流增大，同時次級 V V2 加到負載上的輸出電壓也不相等，從而增大紋波，推挽開關(guān)變換電路的優(yōu)勢盡失。 當濾波電感 L 電流連續(xù)時，輸出電壓表達式為 TTNNUU on12io 2? (21) 圖 21 所示的對稱推挽開關(guān)變換電路有不足之處。 S 1S 2V 1V 2N 1 N 2LU iU 0 圖 21 推挽開關(guān)變換電路 在推挽開關(guān)變換電路中，能量轉(zhuǎn)換由兩管交替控制，當輸出相同功率時，電流僅是單端開關(guān)電源管的一半，因此開關(guān)損耗隨之減小，效率提高。兩者交替導通，通過變壓器將能量傳到次級電路，使 V V2 輪流導通，向負載提供能量。 P 基區(qū)與 N 漂移區(qū)之間形成的 PN 結(jié)反偏，漏源極之間無電流流過；在導電狀態(tài)，在柵源極間加正電壓 UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過，但柵極的正電壓會將其下面 P 區(qū)中的空穴推開，而將 P 區(qū)中的電子吸引到柵極下面的 P 區(qū)表面。其特點是：用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性好，電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過 10kW 的電 源電子裝置。 以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管，簡稱為肖特基二極管。 快恢復二極管是恢復過程很短，特別是反向恢復過程很短的二極管，簡稱為快速二極管。 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 電力二極管 電力二極管可分為普通二極管 , 快恢復二極管 ,肖特基二極管三種。在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對控制電路的 信號進行放大，這就是開關(guān)器件的驅(qū)動電路。 (2) 開關(guān)器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)，導通時 (通態(tài) )阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定；阻斷時阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，管子兩端電壓由外電路決定。在顯示設(shè)備的 PWM 式開關(guān)電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在行掃描電路發(fā)生故障時，電源電路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。由于開關(guān)電源的工作頻率高，一般在 20 kHz 以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是，由于功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長期工作在高溫環(huán)境而損壞，因此采用開關(guān)電源可以提高整機的可靠性和穩(wěn)定性。合理設(shè)計開關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬，并保證開關(guān)電源的高效率。由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，從而使其重量只有同容量線性電源的 1/5，體積也大大縮小了。開關(guān)電源的負載變換瞬態(tài)響應主要由輸出端LC 濾波器的特性決定，所以可以通過提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器 LC 的河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 方法來改善瞬態(tài)響應特 性。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動、過流過壓保護、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。既改變 TON，又改變 T，實現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。 T 不變，只改變 TON 來實現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制 (PWM)。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓 Ui 經(jīng)開關(guān) S 加至輸 出端， S 為受控開關(guān)，是一個受開關(guān)脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管，若使開關(guān) S 按要求改變導通或斷開時間，就能把輸入的直流電壓 Ui 變成矩形脈沖電壓。 微機 開關(guān)電源 [3]的核心部件是高頻開關(guān)和主變壓器，而高頻變換電路形式很多 , 常用的變換電路有推挽 ,全橋 ,半橋 ,單端正激和單端反激等 形式。 國外的一些大公司，像美國 IR 公司對開關(guān)電源研究從 70 年代就開始了，現(xiàn)在他們的技術(shù)已經(jīng)相當?shù)某墒炝?，如在開關(guān)管這方面 ， IR 公司開發(fā)的一種新型 IGBT 開關(guān)管，其溝槽 (Trench)原胞密度已達每平方英寸 億個的世界最高水平，通態(tài)電阻 R 可達 3 毫歐。 1994 年我國原郵電部作出重大決策，要求通信領(lǐng)域推廣使用開關(guān)電源以取代相控電源。 微機的電源通常采用脈寬調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓電源，這種電源具有功耗小、轉(zhuǎn)換效率高、工作可靠、保護完善和穩(wěn)壓范圍寬等特點， 開關(guān)電源的高頻變換電路形式很多 , 常用的變換電路有推挽 、 全橋 、 半橋 、 單端正激和單端反激等形式。河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） I 論文 基于 TL494 的微機開關(guān)電源設(shè)計 摘 要 隨著開關(guān)電源在計算機 、 通信 、 航空航天 、 儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應用 , 人們對其需求量日益增長 ,并且對電源的效率 、 體積 、 重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務，信息技術(shù)的發(fā)展 對電源技術(shù)又提出了更高的要求 ,從而促進了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞： IGBT， PWM， 開關(guān)電源，驅(qū)動 電路，整流 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） II DESIGN OF A MICROCOMPUTER SWITCHING POWER SUPPLY BASED ON TL494 ABSTRACT With the development of switching power supply in the field of puter , correspond, aviation and astronautics , instrument appearance and electrical production etc, the demand of the production are increasing as people need ,and people have brought forward higher request to aspect such as the power efficiency , bulk factor, and reliability. The switch power not only volume is small but also efficiency is height, weight makes light, which are substituting the inefficient, both stupid and serious linearity power in many aspects s