台达DPS-250GB-4B-ATX电源原理分析与检修

台达DPS-250CB-4B（REV:OO）ATX电源与传统ATX电源不同，它的主辅电源均采用单MOS开关管驱动。其中，主电源采用UC3843BN脉宽调制集成电路，主电源唤醒、过，欠压等保护电路采用DNA1002D芯片，电源最大输出功率为232.5W.该电源被广泛用于联想开天M4600等系列微机上。一、电路工作原理简述1.输入、整流、滤波电路220V交流输入电压经过差模、共模电感电容组成的EMI滤波电路进入整流电路。EMI电路的作用，一是防止电源本身的电磁干扰脉冲，通过传导或辐射方式干扰公共线路上的其他电器设备。二是防止公共线路上的电磁脉冲干扰电源本身的工作。整流后的脉动直流电，由滤波电容C1滤波后获得约300V左右的直流电压，供主辅电源使用。2.主电源工作原理主电源主要产生正负5V、±12V、+3.3V电源给计算机主板使用。该电源采用了UC3843BN电流控制型脉宽调制集成电路，它具有功能全、工作频率高、引脚少、外围元件简单等特点。它的电压调整率可达0.01%V（非常接近线性稳压电源的调整率）。工作频率可达500kHz,启动电流仅需ImA.所以它的启动电路非常简单。UC3843BN各脚功能见表1。表1UC3843BN各脚功能在市电供电处于正常范围内，要使UC3842BN（6）脚输出端关闭脉冲输出的方法有四种：（1）关掉Vcc;（2）将（1）脚电压降至IV以下；（3）将（2）脚电压升至2.5V以上；（4）将（3）脚电压升至IV以上。该电源的启动与关闭是通过控制UC3843BN（2）脚电平的高低，由光电耦合器IC3（336）来实现的。该电源的稳压控制是通过控制UC3843BN（1）脚电平的高低，由光电耦合器IC2（336）来实现的。当给UC3843BN（7）脚加上供电电压，达到启动条件后，电源启动，UC3843BN（6）脚输出PWM脉冲到功率MOS开关管Q1（7N80）的G极，控制Q1的导通与截止，开关变压器T1开始进行磁能与电能的转换，次级各绕组电压经LC滤波后输出对应的直流电供后级电路使用。该电源中，有关元件的作用为：电容C3（0.47µF/50V）为UC3843BN内部5v基准电源滤波电容，起抑制开关尖峰作用。电容C13（152K/1kV）、二极管D1（BYV26CPH）、D2（BYV26CPH）、电感L2组成LCD钳位电路，其作用一是使Q1工作在较安全的工作区域（减小Q1的关断损耗）；二是可以使输出端的开关尖峰电平大大降低。电阻R7（33Ω）、R8（10Ω）为01栅源极间限流电阻，防止G极输入电流过大损坏MOS管输入端；二极管D3（IN4148）为放电二极管，在Q1由导通转入截止瞬间，使栅源极间存储电荷迅速通过D3泄放掉。增加限流电阻和放电二极管后。既保证了MOS管的安全，'又保证了MOS管开与关的迅速动作。电阻R19（10kΩ）为泄放电阻，关机后，栅极存储电荷通过R19迅速释放，避免Mos管井机瞬间损坏。三极管Q2（A673）、电容C9（1µF/50V）等组成软启动电路。通电瞬间，电容两端电压不能突变（为ov），Q2导通，UC3843BN（1）脚电平为oV,其（6）脚不输出PWM脉冲；随着充电时间加长，当C9充满屯后，02截止，此后UC3843BN（1）脚电平受控于IC2.电阻R11（1kΩ）、电容c8（103）、CIO（332）为Rt、Ct定时元件，决定UC3843BN工作频率（实测振荡频率为90kHz）。电阻R5A（0.15Ω/2W）为过流检测电阻，此电阻上的采样电压经电阻R10（620Ω）、R15（5761）、电容C6组成的RC滤波器后，送至UC3843BN（3）脚。当该脚电平等于或高于1V时，内部电流检测比较器输出高电平，复位PWM锁存器，其（6）脚不输出PWM脉冲，达到限流保护的目的。RC滤波器的作用是抑制Q1开通时产生的电流尖峰，其时间常数近似等于电流尖峰持续时间（大约几百纳秒）。电阻R14（4.7kΩ，）、电容C7为斜波补偿阻容元件，其作用是将UC3843BN（4）脚的锯齿波电压经R14、C7与R5A上的采样电压叠加加到UC3843BN（3）脚，防止谐波振荡现象发生，使电路工作更加稳定。3.副电源工作原理副电源主要向计算机主板提供+5VSB电源做待机及电源唤醒之用。该电源只要一通人市电，就有+5VSB电压输出。说明：该电源维修资料奇缺，特别是DNA1002D芯片，资料很少，为此，特绘出其原理图（见图1）供参考。图中元件无标号、无参数标示的均为贴片元件（贴片电阻阻值未经换算，阅读时注意）。图中各处电压值是用500型万用表直流挡在主辅电源正常工作空载时测得的，其中，括号内的电压值为主电源不工作时的电压值。图1电路原理图副电源由电阻R951A（IMΩ），R951B（IMΩ）、功率MOS管0902（K3067）、脉宽调整管Q901（MPS2222A）、正反馈电阻R902（4.7kn）、电容C902（222K）、开关变压器T2及光电耦合器IC901（336）等元件组成。电路通电后。+300V直流脉动电压一路经R951A、R951B加至Q902的G极；另一路经T2的初级（1）一（3）绕组加至0902的D极，T2初级绕组及0902的D、S极间有电流通过，T2反馈绕组（4）一（5）产生的感应电压通过R902、C902正反馈到0902的G极，电路开始振荡，Q902快速作开、关动作，T2开始进行磁能与电能的转换，他次级（7）一（8）绕组电压经LC滤波后输出+5VSB直流电供后级电路使用。12反馈绕组（4）一（5）电压经二极管D951（1N4002）、电容C951（47yF/50V）整流滤波后给UC3843BN（7）脚及IC901（4）、（3）脚内部的光敏三极管等供电。电路中，0901、IC901等元件组成+5VSB稳压控制电路，电阻R906（1.2Ω）为过流检测电阻。稳压管ZD902（182）、ZD903（11C2）为过压保护之用，电容C952（222K）、电阻R953（47kΩ）。二极管D952（IN4007）为Q902的反峰抑制元件。4.DNA1002D芯片功能该芯片无法找到其技术资料，只查到DNA1002CP部分资料，DNA1002CP具有OVP、UVP等功能，其各脚功能见表2.表2DNA1002D各脚功能从功能上看，该芯片除产生P.G信号并接受PS-ON信号控制外，还具有±5V、正负12V、+3.3V过电压与欠电压等保护功能。因此，采用该芯片后，既可减少电路元件，又可提高保护电路可靠性。5.输出整流滤波电路主电源正负5V、正负12V输出整流滤波电路，由T1次级各绕组经各自整流二极管及组合线圈L101、滤波电容等组成。+5v、+3.3V还采用了两级LC滤波电路。其中：+3.3V、+5v由T1的（11）-（12）、（8）-（9）绕组提供；+12V由T1的（11）-（12）、（8）-（9）绕组与（13）-（14）绕组串联提供；-5v、-12V由T1的（11）-（10）绕组提供，并通过三端稳压块IC201（L7905CV）、IC251（L7912CV）稳压后向后级电路提供-5v、-12V直流电。LC滤波电路工作过程：当Tl次级绕组有感应电压时，此电压经整流二极管（L101左端处于水平位置的二极管）、L101向电容充电，输出电压建立，当感应电压消失后，整流二极管截止，此时由于滤波电感L101中的电流不能突变，电压在L101中产生反激电压，极性为左负右正，此反激电压使续流二极管（L101左端处于垂直位置的二极管）导通。L101经负载、整流二极管放电，保持了在01关断期间负载电流的连续，提高了输出电压的稳定性。副电源+5VSB输出整流滤波电路也采用LC滤波电路，此电路由T2次级（7）-（8）绕组经整流二极管CR301（SB340）及滤波电感L951、滤波电容C953（1500µF/16V）、C954（220µF/25V）等组成。6.稳压控制原理（1）主电源稳压控制：主电源各路输出电压的稳压控制由+5v、+12V两支路来控制。控制了这两路电压，其他几路输出电压基本上也保证了稳定。+5v、+12V稳压控制电路由光电耦合器IC2.（336）、精密基准稳压器IC501（TLA31AC）、+5v采样电阻R501（5.1kΩ）、+12V采样电阻R502（27kΩ）及采样分压可调电阻VR501（501）、电阻R503（2671）等组成。稳压控制过程为：当因某种原因导致输出+5v或+12V电压输出电压升高时，升高的直流电压经采样电阻分压后，将使IC501R端电压升高、K端电压下降。IC2（1）、（2）脚内部的发光二极管发光强度加大，（3）、（4）脚内部的光敏三极管导通程度加深，内阻变小。UC3843BN（1）脚电压下降，从而使UC3843BN减小（6）脚输出脉冲的占空比，降低次级绕组输出电压，使输出的直流电压稳定在+5v和+12V.达到稳压目的。如果输出的+5v、+12V直流电压降低时，其控制过程正好相反。为使其他各路输出的直流电压得到所需的稳压值，-5v、-12V两支路采用了三端稳压块进行稳压；+3.3V采用了由三极管Q301（A673），精密基准稳压器IC301（TIA31AC）等元件组成的大电流并联稳压电路。其中，二极管D302（IN4148）、D303（IN4148）可使稳压控制在T1的（11）-（12）、（8）-（9）绕组有无感应电压时均能保证输出电压稳定在+3.3V.（2）副电源稳压控制：副电源+5VSB稳压控制电路由光电耦合器IC901（336）、精密基准稳压器IC951（TLA31AC）、+5VSB采样电阻R958（4.75kΩ）、采样分压电阻R956（4.75kΩ）等组成。其控制过程为：当因某种原因导致输出+5VSB输出电压升高时，升高的直流电压经采样电阻分压后，将使IC951R端电压升高、K端电压下降。IC901（1）、（2）脚内部的发光二极管发光强度加大，（3）、（4）脚内部的光敏三极管导通程度加深，内阻变小，经D951、C951整流滤波后的电压通过IC901（4）、（3）脚内部的光敏三极管及电阻R901（510Ω）后，加到了脉宽调整管Q901B极，Q901B极电压升高，导通程度加深，Q901G极电位下降，导通程度减弱，次级绕组输出电压降低，从而使整流输出的直流电压稳定在+5v,达到稳压目的。如输出的+5VSB直流电压降低时，其控制过程正好相反。7.主电源唤醒控制主电源唤醒由计算机主板送来的Ps-ON信号进行控制。只要控制PS-ON信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。当按下计算机机箱面板上的POWER键或实现网络唤醒远程开机时，主板上的Ps-ON信号为低电平接地，这一信号经ArIX20脚插座中的（14）脚（绿线）、电阻R602（510n）达到IC701的（5）脚，IC701（1）脚电平变低，IC3（1）、（2）脚内部发光二极管发光，（4）、（3）脚内部光敏三极管导通，致使IC1的（2）脚为低电平，其（6）脚输出PWM脉冲，主电源开始工作。当关闭计算机时，计算机主板PS-ON信号为高电平，IC701（1）脚电平变高，IC3（1）、（2）脚内部发光二极管截止不发光，（4）、（3）脚内部光敏三极管不导通。+5v基准电压通过电阻R17（10kΩ）加至IC1的（2）脚，其（6）脚无PWM输出脉冲，主电源停止工作。ATX20脚插座接口含义见图2。图2ATX20脚插座接口8.P.G信号形成电路P.G信号为微机开机自检启动信号，为防止开机时各路输出电路时序不定，CPU或各部件未进入初始化状态造成工作错误及突然停电时，硬盘磁头来不及移至着陆区造成盘片划伤，微机电源中均设置了P.G信号。该机的P.G信号形成电路由电阻R607（1kΩ）、IC701（3）、（4）脚延时电容C602（1µF/50v）等组成。，在通电瞬向，利用电容两端电压不能突变的特点，通过IC701（4）脚C602延时，其（3）脚先为低电平，当C602充满电后，（3）脚再为高电平，电源p.G电路向主板CPU发出电源正常信号，主板CPU产生复位信号。执行BlO