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基于磁放大器的PC电源-ATX电源设计

[ 时间:2019-04-21 点击:70 ]

基于磁放大器的PC电源-ATX电源设计

1ATX电源简介

早期PC2的开关电源以自动电话电源为主。 AT电源的输出功率一般为150 ~ 250瓦,共有四路输出( +5V,-5V,+12V,-12V )。 此外,它还向主板提供电源良好信号。 AT电源的缺点是通过切断交流电源来关闭,不能实现软件关机。。 目前,随着ATX电源的普及,自动电话电源已经淡出市场。。

英特尔在1997年推出了流行的ATX2。01电源标准。 与AT电源相比,ATX电源主要增加3R10是泄放电阻,它可以在断电时释放电容器上累积的电荷3V输出电压和一个电源接通信号。其中,3.3V电源使用低压向中央处理器供电,大大降低了主板电路的功耗。5V电源也叫辅助电源,只要接通220伏交流电,就会输出5V电压。电源接通信号是主板向电源提供的电平信号信号,用于控制电源其他电压的输出。用5V电源和电源接通信号,可以实现软件启动/关闭、网络网路唤醒等功能。主板发送给电源的电源接通信号低时,电源启动,电源接通信号高时,电源关闭。ATX电源的主要技术指标是输出功率、安全标准(如。g。中国中欧和东欧认证)、电磁干扰( EMI )特性、“电源故障”( PF )和“正常电源”信号的延迟时间等。

PC2开关电源的功率必须能够以一定的裕量满足整机的需求。目前,PC2正朝着“绿色”节能环保的方向发展,电力供应也不尽如人意。英特尔新发布的微ATX标准规定,PC电源的功率只有145瓦,甚至可以降低到90瓦。ATX电源现在已经成为PC电源的主流产品。

2磁放大器·稳压电路的基本原则

反激式开关电源中磁放大器调节器电路的基本原理如图2所示。1。输出电压UO经过取样电阻R1和R2得到采样电压UQ,采样电压连接到误差放大器的反相输入端,误差放大器的同相输入端连接到参考电压UREF,VDZ为稳压管,R3为偏置电流电阻。误差放大器将UQ和UREF进行比较,以产生误差电压Ur,然后通过二极管VD3将误差电压Ur连接到可控磁饱和电感器L1的右端。VD1是输出整流器,VD2是续流二极管。c是滤波电容器的输出。L2是抑制开关噪声的磁珠。U1、U2和U3分别代表L1左端、L1右端和VD1右端的电压。高频变压器初级侧的上端连接DC输入高压U1,下端连接功率开关场效应晶体管的漏极。通过反馈电路的输出电压获得的反馈信号用于调节脉宽调制调制器的脉冲占空比。电压稳定可以通过改变场效应晶体管的开和关状态来实现。

当场效应晶体管导通时,能量存储在高频变压器中,此时VD1关断。当场效应晶体管关断时,存储在高频变压器中的能量被传输到次级侧。此时,VD1接通,磁复位电流IG从右向左流经L1,以磁复位L1。由于次级绕组电流I2的方向与IG相反,I2必须在流经L2之前消除IG。这表明次级侧电流从负向正变化,然后迅速增加,使L2进入磁饱和状态并呈现低阻抗。显然,磁复位时间是当VD1开始导通时的延迟时间t1。

磁放大器的定时波形示于图1和图2中。2(a )和2 (b )。相应的磁复位时间分别是t1和t2。

从图中可以看出,通过改变t1,可以调整U2的占空比,:D = T1/T,T是开关周期。具体来说,当磁复位时间从t1减少到t2时,δ→UO。相反,当磁复位时间从t2增加到t1时,δ→UO。由于磁放大器具有“二次稳压”功能(一次稳压由脉宽调制调制器完成),UO可以精确调节,获得高稳定的输出电压。

稳压电路设计为33.3V磁放大器

PC2开关电源中的3.3V磁放大器调节器电路如图3所示。磁放大器由采样电路( R24和R26 )、可调精密分流调节器( TL43 1 )、磁复位控制电路( 3A/40V PNP功麒麟城娱乐率管TIP32 )、可控磁饱和电感( L4 )等组成。将3.3V电压除以R24和R26,得到采样电压UO,该采样电压连接到TL43 1的输出电压设置端( UrEF ),并与TL431的2.5V带隙基准电压进行比较,得到误差电压UR,该误差电压UR通过R27施加到VT2的基极。VT2的集电极电流通过超级快恢复二极管VD9(UF4002 )流向L4的右端。输出整流管和续流二极管共用一个由ON半导体公司制造的MBR2045 20A/45V肖特基二极管VD7,其中包含整流管VD7a和续流二极管VD7b。C14是输出滤波电容器。后置滤波器由L6和C15组成。

磁放大器的工作原理分析如下:当单片开关电源中的场效应晶体管导通时,输出整流器VD7a截止,VD7b导通,存储在C14和C15中的电能继续向负载供电。此时L4对高频开关电流具有高阻抗。。当场效应晶体管关断时,VD7a不会立即导通,而是仅在延迟时间后导通。由于磁复位电流的存在,次级绕组的正向电流必须抵消磁复位电流,正向电流才能在L2上流动,这使得L2进入磁饱和状态并呈现低阻抗,然后VD7a导通。磁复位的持续时间是阻止输出的延迟时间。此后,输出被接通,并且除了向负载供电之外,一些能量被存储在输出滤波电容器C14、C15中,以便在VD7a被关断时保持输出电压不变。

例如,当UO1 ( 3.3V )的输出电压由于突然的轻负载而增加时,采样电压UQ也增加,从而增加误差电压Ur。ur通过VT2和VD9输出的磁复位电流增加,这延长了磁复位时间,减小了输出脉冲宽度,并再次将U01降至3.3V。反之亦然。因此,磁放大器可以等效于脉冲宽度调制器,并且可以通过微调脉冲宽度来实现精确的电压稳定。这是磁放大器的稳定原则。

传统铁氧体磁芯由晶体材料制成,它们的原子在三维空间中有序排列,形成晶格结构。另一方面,非晶态合金是指当物质从液态(或气态)快速冷却时,由于没有时间结晶,原子在室温下无序排列。非晶合金制造工艺简单,节能效果显著,属于新型绿色环保材料。非晶合金具有磁导率高、矩形比高、磁芯损耗低、高温稳定性好等优点。该材料适用于制作可控磁饱和电感器,并在ATX电源计算机上使用。

L4采用美国梅格拉斯公司生产的MP1305P4AS型高性能非晶合金磁环,用φ0.10mm漆包线均匀缠绕7圈。常用非晶磁环典型产品的主要参数见附表。MP1 305P4AS型号中的“13”表示外径为13毫米(标称值),而“5”表示高度为5毫米(标称值)。其磁路长度为3.46厘米,有效截面积为0.057厘米2,质量为1.50 g,饱和磁通密度为0.57 t,矩形比例为0.86,电阻率为0.142Μω·cm,铁芯损耗为318毫瓦,长期工作温度低于120℃,居里点温度为225℃(超过此温度时磁滞消失)。

MP1 305P4AS的B-H曲线(也称为磁滞回线)如图1所示。4,其中b代表磁通量密度(单位为t ),h代表磁场强度(单位为a/m ),图中实线和虚线分别对应于100千赫和200千赫的开关频率。

4145瓦多输出PC2开关电源主电路设计

如图1所示。5、主电路为145瓦米。使用磁放大器可以进一步提高稳压性能。总输出功率为145瓦,峰值输出功率可达160瓦。增加远程控制开/关电路来远程控制开关电源的开/关状态。其功率效率η≥迷失1971 %。当输入功率仅为0时。91W,输出功率可达0。5 W,功耗仅为0。41 W,这符合在这种情况下电源功耗不得超过1 W的规定。s为110 v/220 v交流输入电压选择器开关。晶体管VT2、VT3、电阻器R1、R2、R3、R5和R6用于代替均衡电阻器,以形成滤波电容器C2和C3的电压均衡电路。该电路可以降低电阻损耗。在设计电路时,VT2采用MPSA42型高压晶体管,VT3采用MPSA92型高压晶体管,它们是互补晶体管。主要参数如下:铀(溴)氧化铈= 300伏,集成电路=0.5A,钯= 0.625瓦,hPE=25倍。当开关关闭时,选择220伏交流电。此时,C2和C3串联,总电容变为6601μFΜ。

。。RV是变阻器。当电网上的浪涌电压超过275伏时,RV迅速击穿,起到箝位和保护作用。室温是一种负温度系数热敏电阻,通电时起到限流保护的作用。交流输入端的电磁干扰滤波器由C18、C19、C1、共模扼流圈L3、C20、C22、C23和R10组成。其中C1、C22和C23都是安规电容器(x电容)。

功率启动时的欠电压值由R3、R5和R6的总串联电阻值决定。当交流电源电压低于180伏时,禁止启动开关电源。此外,电阻器R4、R14、R23和晶体管VT1在X引脚处形成独立的欠压保护电路。电源启动后,允许在低于140伏DC电压的条件下继续运行。R7是延迟电阻。“调压器管/电容器复位/箝位”保护电路由次级电路中的二极管VD1、调压器管VDz1 ~ VDz3、C4和R22以及C9组成。该电路可以提供复位电压,并且可以在任何条件下将漏极电压箝位在安全范围内(小于600伏)。高频变压器的最大磁通密度应小于0.25吨。复位电路还与自动降低最大占空比( Dmax )的电路一起工作,以防止高频变压器磁饱和,并防止负载短路时损坏电路。能够自动降低最大占空比的电路由R8、R13、C22、VDz4和VD5组成。遥控开/关路径R12、C7、R24、VT4、C15、R25、R26、光耦合器IC4和VD6。

在导通状态,IC4的输出信号导通VT4,x引脚通过电阻R12、VD6和R11连接到控制端c。在关断状态,IC4和VT4在截止状态,X引脚通过R12和R24连接到外部+12V备用电源,使TOP247进入关断状态。+12V备用电源向TOP247至R24和VD6的控制端子提供电流,将开关电源的功耗降低至2mW。R11是偏置电阻。精密光耦反馈电路由光耦IC2(SFH615A )和可调精密并联调节器IC3(TL431 )组成。

开关电源以5V为主输出,12V为辅助输出。5V绕组电压通过外部磁放大器电路后获得3.3V。。。

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