1、刍议计算机开关电源的技术研究摘要：计算机开关电源计算机动力的唯一提供者，等价于人类的心脏，在计算机各部件中处于极为重要的地位。电源输出电流质量的好坏直接影响电脑部件的寿命以及性能。本文着重介绍了计算机开关电源各部分电路等方面的内容 ，详细阐述计算机开关电源的工作原理，对保障好公司计算机设备长时间稳定工作提供重要技术支持。 关键词：交流抗干扰电路；PFC 电路；高压整流滤波；PWM Abstract: the computer switching power supply computer power only providers, equivalent to the human heart,
2、in computer components in a very important position. Power supply output current quality will directly influence the computer component life and performance. This paper introduces the computer switching power supply circuit and other aspects of the content, elaborate computer the working principle o
3、f switching power supply, to ensure good company computer equipment long time steady work to provide important technical support. Key words: Communication anti jamming circuit of high-voltage rectifier filter circuit; PFC; PWM; 1.计算机电源发展历程 在计算机各部件中最令人注意的就是 CPU 的频率、内存的大小、硬盘容量，显卡的性能等等。而对于电脑中的一个重要部件电源却
4、往往总会受到忽略。而事实上，电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把计算机比作一个人的话，CPU 作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用，它相当于我们人类的大脑；而电源作为计算机的动力提供者，完全等价于我们人类的心脏，其重要之处由此可见。所以有必要了解电源内部结构，熟悉电源的工作原理，才能更好地维护好计算机电源，才能从根本上保障公司各部门计算机设备长时间稳定工作。 2.算机电源发展历程 PCXT_ IBM 最先推出个人 PCXT 机时制定的标准；AT_ 也是由IBM 早期推出 PCAT 机时所提出的标准，当时能够提供 192W 的电力供应；ATXIntel 公司于 1995 年提出的
5、工业 标准。与 AT 比较主要变化为： 1、取消了 AT 电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制，增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能： 2、ATX 电源首次引进了+33V 的电压输出端，与主板的连接接口上也有了明显的改进：ATX12V 支持 P4 的 ATX 标准，是 目前 的主流标准：ATX12V 一 11：在 ATX 的基础之上增加了 4pin 的+12V 辅助供电线(PIO)为 P4 处理器供电，改变了各路输出功率分配方式， 增强+12V 负载能力；ATX12V 一 1.3：提高了电源效率，增加了对 SATA 的支持。去掉了一 5V 输出，增加了+
6、12V 的输出能力；ATX12V 一 2.0：尚未有产品实施的最新规范；电源连接器由 20 针改为 24 针，以支持 75W 的 PCI Express 总线同时取消辅助电源接口；提供另一路+12V 输出，直接为4Pin 接口供电；WTXATX 电源的加强版本：尺寸上比 ATX 电源大。供电能力也比比 ATX 电源强，常用于服务器和大型电脑；BTX 一现有架构的终结者，电源输出要求、接口等支持 ATX12V。 3.算机开关电源的工作原理 电源是一种能量转换的设备，它能将 220V 的交流电转变为计算机需要的低电压强电流的直流电。首先将高电压交流电(220V)通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉
7、冲直流电，再经过电容滤波以后成为高压直流电。此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路也是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向控制功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。目前的常见产品主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，它分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路 5 个主要部分。 4.流抗干扰电路 为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统防止电源开关电路形
8、成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关电源配有抗干扰电路。主要结构为兀型共模、差模滤波电路由差模扼流电感、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成： 5.因数校正电路 开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入电流产生严重的波形畸变，向电网注人大量的高次谐波，功率因数仅有 06 左右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在 2003 年开始实施的 CCC 中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器(Power Factor Corrector，即 PFC)，功率因数达到0.7 以上。PFC 电路分为主动式(有源)与被
9、动式(无源)两种：主动式 PFC本身就相当于一个开关电源通过控制芯片驱动开关管对输入电流进行“调制“，令其与电压尽量同步，功率因数接近于 1；同时主动式 PFC控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以及负担+5VSB 输出。主动式 PFC 功率因数高、+5VSB 输出纹波频率高、幅度小，但结构复杂，成本高，仅在一些高端电源中使用。目前采用主动式 PFC 的计算机电源一般采用升压转换器式设计，电路原理图如下：被动式 PFC 结构简单，只是针对电源的整体负载特性表现，在交流输人端抗干扰电路之后串接了一个大电感，强制平衡电源的整体负载特性。被动式 PFC 采用的电感只需适应 5060Hz
10、的市电频率，带有工频变压器常用的硅钢片铁芯，而非高频率开关变压器所采用的铁氧体磁芯，从外观上非常容易分辨。被动式 PFC 效果较主动式 PFC 有一定差距，功率因数一般为 08 左右；但成本低廉，且无需对原有产品设计进行大幅度修改就可以符合 CCC要求，是目前主流电源通常采取的方式。 6 高压整流滤波电路 目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流，将输人的正弦交流电反向电压翻转，输出连续波峰的“类直流” 。再经过电容的滤波，就得到了约 300V 的“高压直流” 。 7 开关电路 1.开关电源的核心部分主要由精密电压比较芯片、PWM 芯片、开关管、驱动变压器、主开关变压器组成。精密电
11、压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准电压进行比较PWM 芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比，进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量，实现“稳压”输出。PWM(Pules Width Modulation)即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由 1C TL494 及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离高压(300V)区与低压区(最高 12V)，避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造成的危害，也令 PWM 芯片无需接触高压信号，降低了对元件规格的要求。 2.冲变压器耦合型
12、开关稳压电源主要的直流(高压到低压)转换方式有 5 种，其中适合作为 计算 机电源使用的主要为推挽式与半桥式，而推挽式多用于小型机、UPS 等，我们常见的电源产品则基本都采用半桥式变换。 8.结语 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成 N+1 冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化，其噪声也必将随着增大，而用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，使得多项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。
