電腦電源工作原理

ATX開關電源的原理框圖：

上圖工作原理簡述：

220V交流電經過第一、二級EMI濾波后變成較純凈的50Hz交流電，經全橋整流和濾波后輸出300V的直流電壓。300V直流電壓同時加到主開關管、主開關變壓器、待機電源開關管、待機電源開關變壓器。

由于此時主開關管沒有開關信號，處于截止狀態，因此主電源開關變壓器上沒有電壓輸出，上圖中的-12V至+3.3V，5組電壓均沒電壓輸出。

但我們同時注意到，300V直流電加到待機電源開關管和待機電源開關變壓器后，由于待機電源開關管被設計成自激式振蕩方式，待機電源開關管立即開始工作，在待機電源開關變壓器的次級上輸出二組交流電壓，經整流濾波后，輸出+5VSB和+22V電壓，+22V電壓是專門為主控IC供電的。+5VSB加到主板上作為待機電壓。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內部的振蕩電路立即啟動，產生脈沖信號，經推動管放大后，脈沖信號經推動變壓器加到主開關管的基極，使主開關管工作在高頻開關狀態。主開關變壓器輸出各組電壓，經整流和濾波后得到各組直流電壓，輸出到主板。但此時主板上的CPU仍未啟動，必須等+5V的電壓從零上升到95%后，IC檢測到+5V上升到4.75V時，IC發出P.G信號，使CPU啟動，電腦正常工作。當用戶關機時，綠色線處于高電平，IC內部立即停止振蕩，主開關管因沒有脈沖信號而停止工作。-12至+3.3的各組電壓降至為零。電源處于待機狀態。

輸出電壓的穩定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現，這就叫做脈寬調制PWM。由高壓直流到低壓多路直流的這一過程也可稱DC-DC變換，是開關電源的核心技術。采用開關變換的顯著優點是大大提高了電能的轉換效率，典型的PC電源效率為70—75%，而相應的線性穩壓電源的效率僅有50%左右。

保護電路的工作原理：

在正常使用過程中，當IC檢測到負載處于：短路、過流、過壓、欠壓、過載等狀態時，IC內部發出信號，使內部的振蕩停止，主開關管因沒有脈沖信而停止工作。從而達到保護電源的目的。

由上述原理可知，即使我們關了電腦后，如果不切斷交流輸入端，待機電源是一直工作的，電源仍有5到10瓦的功耗。

內部電路結構

電源的內部電路分為抗干擾電路、整流濾波電路、開關電路、保護電路、輸出電路等。

抗干擾電路電源的抗干擾電路位于電源輸入插座后，由線圈和電容組成一個濾波電路（如圖1），它可以濾除電源線上的高頻雜波和同相干擾信號，構成了電源抗電磁干擾的第一道防線。由于這部分電路不影響電源的正常工作，很多便宜的電源會把它省略。隨著3C認證制度的實施，在這部分開始增加PFC（功率因數校正）電路，凡是3C認證的電腦電源，必須增加PFC電路。PFC電路可以減少對電網的諧波污染和干擾。PFC電路有兩種：有源PFC和無源PFC。無源PFC一般采用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數，有源PFC由電感電容及電子元器件組成，能夠獲得更高的功率因數，但成本也相對較高。有源PFC電路具有低損耗和高可靠性等優點，可獲得高度穩定的輸出電壓，因此，有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。PFC電路是面已經提到PFC，PFC電路稱為功率因素校正電路，功率因素越高，電能利用率就越大，目前PFC電路有兩種方式：無源PFC（對稱作被動式PFC）和有源PFC（主動式PFC）。

無源PFC

無源PFC：通過一個笨重的工頻電感來補嘗交流輸入的基波電流與電壓的相位差，強逼電流與電壓相位一致。無源PFC效率較低，一般只有65%—70%，且所用工頻電感又大又笨重，但由于其成本低，許多ATX電源都采用這種方式（參見上圖）。

有源PFC

有源PFC：有源PFC由電子元器件組成，體積小重量輕，通過專通的IC去調整電流波形的相位，效率大大提高，達95%以上。采用有源PFC的電源通常輸入端只有一只高壓濾波電容，同時由于有源PFC本身可作輔助電源，因而可省去待機電源，而且采用有源PFC的電源輸出電壓紋波極小。但由于有源PFC成本較高，所以通常只有在高級應用場合才能見到。如下圖所示：

實物圖如下圖所示：