主板开关电源详解
电脑开关电源电路大全详解
电脑开关电源详解计算机电源是根据计算机相应的电源标准设计和生产的,在计算机高速发展的这十多年间,计算机电源标准也跟着在不断地发生变化,以适应计算机高速发展的要求,计算机电源主要采用了以下几个标准：PC/XT标准: 是由IBM最先推出个人PC/XT计算机时制定的标准;AT标准: 也是由IBM早期推出PC/AT机时所提出的标准,当时能够提供大约190W的电力供应;ATX标准: 是由Intel公司于1995年提出的工业标准,从最初的开始,ATX标准又经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是和ATX12V这两个标准,其中ATX12V又可分为、、等多个版本。
ATX与AT标准比较：1、ATX标准取消了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+的电压输出端,与主板的连接接口上也有了明显的改进。
ATX12V与标准比较：1、是1999年以前PII、PIII时代的电源产品,没有P4 4PIN接口;2、ATX12V加强了+12VDC端的电流输出能力,对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定;3、ATX12V增加的4芯电源连接器为P4处理器供电,供电电压为+12V;4、ATX12V加强了+5VSB的电流输出能力,改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。
ATX12V标准之间的比较：ATX 12V是支持P4的ATX标准,是目前的主流标准,该标准又分为如下几个版本：：2000年2月颁布,P4 时代电源的最早版本,增加P4 4PIN接口;：2000年8月颁布, 在前一版本的基础上,加强了+电流输出能力,以适应AGP显卡功率增长的需求：2002年1月颁布,在前版的基础上,取消-5V输出,同时对Power on 时间作出新的规定;：2003年4月颁布,在前版的基础上,提高了电源效率,增加了对SATA的支持,增加了+12V的输出能力。
(完整版)主板供电电路图解说明
主板供电电路图解说明主板的CPU供电电路最主要是为CPU提供电能，保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行，同时也是主板上信号强度最大的地方，处理得不好会产生串扰cross talk效应，而影响到较弱信号的数字电路部分，因此供电部分的电路设计制造要求通常都比较高。
简单地说，供电部分的最终目的就是在CPU 电源输入端达到CPU对电压和电流的要求，满足正常工作的需要。
但是这样的设计是一个复杂的工程，需要考虑到元件特性、PCB板特性、铜箔厚度、CPU插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等等多方面的问题，它基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和经验。
主板上的供电电路原理图1图1是主板上CPU核心供电电路的简单示意图，其实就是一个简单的开关电源，主板上的供电电路原理核心即是如此。
+12V是来自A TX电源的输入，通过一个由电感线圈和电容组成的滤波电路，然后进入两个晶体管（开关管）组成的电路，此电路受到PMW Control（可以控制开关管导通的顺序和频率，从而可以在输出端达到电压要求）部分的控制输出所要求的电压和电流，图中箭头处的波形图可以看出输出随着时间变化的情况。
再经过L2和C2组成的滤波电路后，基本上可以得到平滑稳定的电压曲线（Vcore，现在的P4处理器Vcore=1.525V），这个稳定的电压就可以供CPU“享用”啦，这就是大家常说的“多相”供电中的“一相”。
单相供电一般可以提供最大25A的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，P4处理器功率可以达到70~80W，工作电流甚至达到50A，单相供电无法提供足够可靠的动力，所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。
图2就是一个两相供电的示意图，很容易看懂，其实就是两个单相电路的并联，因此它可以提供双倍的电流，理论上可以绰绰有余地满足目前处理器的需要了。
图2但上述只是纯理论，实际情况还要添加很多因素，如开关元件性能、导体的电阻，都是影响Vcore的要素。
电脑主板开机电路工作原理
电脑主板开机电路工作原理电脑主板开机电路工作原理分析只要将ATX电源的第14脚的电压拉低，ATX电源就开始工作，输出各组电压。
如图7-1所示，只要将ATX电源的第14脚对地短接，ATX电源就能开始工作。
.对于不能触发开机的主板，如果知道ATX电源的启动原理，就可以直接将ATX电源的第14脚对地短接而强行开机，以检查除了开机电路外其他的电路是否正常，如图7-2所示。
开机电路就是在接收到开机触发信号后，通过电路实现将ATX电源第14脚的电压拉低的这么一个功能，它的电路原理如图7-3所示。
在ATX电源接上市电后，电源虽然没有启动，但第9脚会有5V的电压输出，称之为待命电压。
5V待命电压经过稳压电路后，输出3.3V的电压供给触发电路。
另外，5V待命电压经过一个电阻接到开机键的一端。
开机时按下开机键，A点的电压被拉低，这样就会产生一个触发信号输入到触发电路中。
触发电路从B点输出一个逻辑高电平（这个电压是一直保持的，直到第二次触发），这个高电平加在三极管的发射结（be）之间使得三极管导通，从而使集电极（c）的电位被拉低，也就是ATX电源的第14脚电位被拉低，这样ATX电源即开始工作，输出各组电压供给主板。
关机时按下开机键，A点的电压被拉低，这样就会产生一个触发信号输入到触发电路中。
触发电路接收到触发信号后使B点的电压翻转，即由原来的逻辑高电平翻转为逻辑低电平（这个电压是一直保持的，直到第二次触发）。
由于三极管发射结（be）没有偏置电压，于是三极管截止，集电极（c）的电位升高，也就是ATX电源的第14脚电位升高，这样ATX电源即停止工作。
有些主板不上CPU是不能开机的，例如一些SOCKET478 CPU座的主板，它是将三极管的发射极接到CPU座的AF26引脚，如图7-4所示。
不上CPU时，三极管的发射极相当于悬空，无法将集电极的电位拉低，因而也就不能开机。
上CPU后，通过CPU的AF26引脚与AE26引脚（接地）相连，结果就与图7-3所示的电路一样，因此也就能控制开机了。
电脑开关电源原理及电路图
电脑开关电源原理及电路图2.1、输入整流滤波电路只要有交流电AC220V输入，ATX开关电源，无论是否开启，其辅助电源就一直在工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。
图1中，交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0，经BD1—BD4整流、C5和C6滤波，输出300V左右直流脉动电压。
C1为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。
TH1为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用。
L0、R1和C2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰。
C3和C4为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。
2.2、高压尖峰吸收电路D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。
当开关管Q03截止后，T3将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D18储存于C01中，然后在电阻R004上消耗掉，从而降低了Q03的C极尖峰电压，使Q03免遭损坏。
2.3、辅助电源电路整流器输出的300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。
Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极，使Q03迅速饱和导通，Q03上的Ic电流增至最大，即电流变化率为零，此时D7导通，通过电阻R05送出一个比较电压至IC3（光电耦合器Q817）的③脚，同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50整流滤波后一路经R01限流后送至IC3的①脚，另一路经R02送至IC4（精密稳压电路TL431），由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零，使IC3内发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致Q1截止。
ATX工作原理
ATX工作原理引言概述:ATX（Advanced Technology eXtended）是一种电脑主板的标准规范，它定义了主板的尺寸、电源接口、电源工作原理等方面的规范。
本文将详细介绍ATX电源的工作原理。
一、电源开关控制1.1 电源开关的作用电源开关是ATX电源的一个重要组成部份，它用于控制电源的开关机。
当用户按下电源开关时，电源会接通电源电路，开始供电；当用户再次按下电源开关时，电源会切断电源电路，住手供电。
1.2 电源开关的工作原理电源开关通常是一个双稳态开关，它有两个状态：开和关。
当用户按下电源开关时，电源开关会触发一个信号，通知主板启动电源供应。
主板会发送一个5V的信号给电源，告诉它可以开始工作。
当电源接收到这个信号后，它会启动各个电源路线，为计算机提供所需的电能。
1.3 电源开关的保护功能电源开关还具备保护功能，当电源电流超过安全范围或者温度过高时，电源开关会自动切断电源供应，以保护计算机的安全运行。
二、电源转换和滤波2.1 电源转换ATX电源将交流电转换为直流电，以供给计算机各个组件使用。
电源中的整流器将交流电转换为直流电，并通过稳压器将电压稳定在所需的数值。
2.2 电源滤波电源滤波是为了消除电源中的噪声和干扰，以保证计算机的稳定运行。
滤波电容和滤波电感是常用的滤波元件，它们可以滤除电源中的高频噪声和干扰信号。
2.3 电源保护ATX电源还具备过流保护、过压保护和短路保护等功能。
当电源电流超过额定值、电压超过安全范围或者浮现短路时，电源会自动切断电源供应，以保护计算机和电源的安全。
三、电源输出3.1 电源输出路线ATX电源的输出路线包括12V、5V和3.3V等不同电压的路线。
这些路线通过电源插座连接到主板和其他设备上，为它们提供所需的电能。
3.2 电源功率ATX电源的功率通常以瓦特（W）为单位表示。
计算机的功耗取决于所使用的硬件配置和运行的任务。
选择适当的功率电源可以确保计算机的正常运行。
主板的开机原理
主机开机电路一、任务控制ATX电源给主板输出工作电压，使主板开始工作。
二、工作机制❖只要给ATX 电源14脚(20)或16脚〔24〕PS-ON一个低电位，主板就触发。
❖开机电路通过电源开关触发开机电路。
❖开机电路中的南桥芯片或IO芯片对触发信号进行处理并发出控制信号。
❖开机控制三极管将ATX的14〔16〕针电位拉低。
❖ATX电源主电源电路开始工作并输出相应电压。
三、开机电路的组成1、ATX电源包括两种电路：待机电路、主电源电路。
待机电路：输出待机电压〔5v〕,只要接通市电，他就开始工作输出5V电压供主板待机电路工作。
主电源电路：用来输出5V,12V,3.3V电压，这部分电路，在14〔16〕针变成低电平后开始工作。
2、ATX电源输出的电压以及各针脚的定义主板上的电源20针插头A TX电源输出针输出电压及功能定义表3、南桥芯片4、IO芯片5、电源开关南桥+I/O 南桥+ 门电路南桥独立二.怎样找触发IC：到南桥就是南桥独立1.追ATX 14#和触发排针线路到那：到门路就是门路+南桥到I/O就是I/O+南桥2. 看I/O型号: WINBOND 华邦: 83627. 83637. 83977. 83627THFITE 联阳: 8702. 8712. 8711. 8712GBSMSC 史恩希: 有LPC47功能标志的带触发采用SMSC的I/O 多用在INTEL. DELL . HP. IBM等原装主板上,并有一上电就触发的现象,只要能正常关机就属正常。
3.看主板芯片组：INTEL nVIDIA 南桥+ I/OAMD VIA 南桥SIS VIA 南桥+门电路四.触发原理简图:〔I/O+南桥〕五.触发说明：A.按下POWER键,I/O的68#有一个低变高再回到低电位的跳变电压;B.上电后〔插入ATX电源〕I/O的67#上要有一个3.3V待机电压,按下POWER键同时67#有一个高到低再回到高的电平变化；C.当南桥检测到I/O的67#低电位变化后,南桥触发电路被启动,输出一组持续的3.3V(SLP—S3)到I/O的73#;D.I/O检测到73#持续的SLP—S3后,72#就会有一个低电位输出控制ATX 电源的14#,ATX电源收到此信号启动电源输出各组电压;E.下次按下Power键PS-ON接收到高电位,ATX电源将停止供电。
计算机主板各供电电路图解
计算机主板各供电电路图解主板上的供电电路常见有CPU供电电路，内存供电电路，AGP、PCI、ISA供电电路以及I/O供电电路等，这些电源电路一种是开关电源，由双场效应管(MOSFT管)和电感线圈、电解电容组成；另一种是低压差线性调压芯片组成的调压电路。
这两种电路都能够为主板上不同的芯片和组件提供精密的电源电压。
1、CPU供电电路为了降低CPU制造成本，CPU核心电压变得越来越低，于是把ATX电源供给主板的12V、5V和3.3V直流电通过CPU的供电电路来进行高直流电压到低直流电压转换。
（1）CPU供电电路组成由于CPU工作在高频、大电流状态，它的功耗非常大。
因此，CPU供电电路要求具有非常快速的大电流响应能力，同时干扰少。
CPU供电电路使用开关电源，该电源由控制（电源管理）芯片、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成，其中控制芯片主要负责识别CPU供电幅值，振荡产生相应的矩形波，推动后级电路进行功率输出（控制芯片的型号常见有：HIP630l、CS5301、TL494、FAN5056等），场效应管起开关控制作用，电感线圈和电解电容起滤波作用。
主板的CPU供电电路框图如图1所示。
主板的CPU供电电路框：图1 CPU供电电路框图开机后，当控制芯片获得ATX电源输出的+5V或+12V供电后，为CPU提供电压，接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID 给控制芯片，控制芯片通过控制两个场效应管导通的顺序和频率，使其输出的电压与电流达到CPU核心供电要求，为CPU提供工作需要的供电。
CPU的供电方式又分为许多种，有单相供电电路、两相供电电路、多相供供电电路。
（2）CPU供电电路原理图2是主板上CPU核心供电电路的简单示意图，其实就是一个简单的开关电源。
+12V是来自ATX电源的输入，通过一个由电感线圈L1和电容C1组成的滤波电路，然后进入两个开关管（场效应管）组成的电路，此电路受到PMW控制芯片控制（可以控制开关管导通的顺序和频率，从而可以在输出端达到电压要求）部分的输出所要求的电压和电流，再经过L2和C2组成的滤波电路后，基本上可以得到平滑稳定的电压曲线，这就是“多相”供电中的“一相”，即单相。
ATX电源电路工作原理及故障分析详解
计算机开关电源基本结构及原理一、计算机开关电源的基本结构1．ATX电源与AT电源的区别目前计算机开关电源有AT和ATX两种类型。
ATX电源与AT电源的区别为：1）待机状态不同ATX电源增加了辅助电源电路，只要220V市电输入，无论是否开机，始终输出一组+5V SB待机电压，供PC机主板电源监控单元、网络通信接口、系统时钟芯片等使用，为ATX电源启动作准备。
2）电源启动方式不同AT电源采用交流电源开关直接控制电源的通断，ATX电源则采用点动式电源启闭按钮，实质是用PS-ON直流控制信号启动/关闭电源。
具有键盘开/关机、定时开/关机、Modem唤醒远程开／关机、软件关机等控制功能。
3）输出电压不同AT电源共有四路输出(±5V、±12V)，另向主板提供一个PG电源准备就绪的信号。
ATX电源PW-0K信号与PG信号功能相同，还增加了+、+5V SB供电输出和PS-ON电源启闭控制信号，其中+向CPU、PCI总线供电。
各档电压的输出电流值大约如下：+5V +12V -5V -12V + +5V SB21A 6A 0.3A 0.8A 14A 0.8A4）主板综合供电插头接口不同AT电源的6芯P8和P9电源插头，在ATX结构中被20芯双列直排插头所替代，具有可靠的防插反装置。
对于Pentium 4机型的ATX电源，除大4芯(D形)和小4芯电源接口插头外，还增加4芯12V CPU专用电源插头及6芯+、+5V电源增强型插头。
2．计算机开关电源的基本结构目前，计算机电源大多采用他激双管半桥定频调宽式开关电源。
电源中还输出一个特殊的“POWER GOOD”信号。
电源开启后PG信号为低电平，送给系统时钟电路，由该信号产生一个复位信号(RESET)用于系统复位。
经100～500ms的延时后，PG信号由低电平变成高电平，系统复位结束，主机启动并开始正常运行。
PG信号作用就是当电源输出的直流电压均稳定后，才使系统初始化复位，以保证计算机系统状态的稳定与可靠。
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The input capacitor muБайду номын сангаасt be cable of handling this ripple current. Sometime, for higher efficiency the low ESR capacitor is necessarily. If it is in multiphase, the input capacitor is described as:
Sum=Irms/Ic=14.7/5.08=3 for more tolerance, 4 are better.
五、Load Line（Droop）是如何工作的？
As shown in Figure 6, a current proportional to the average current of all active channels, IAVG, flows from FB through a load-line regulation resistor RFB. The resulting voltage drop across RFB is proportional to the output current, effectively creating an output voltage droop with a steady-state value defined in Equation 9: The output voltage as a function of load current is derived by combining Equation 9 with Equation 10:
If There is R2:
四、如何计算 INPUT 电容；
The selection of input capacitor is mainly based on its maximum ripple current capability. The buck converter draws pulse wise current from the input capacitor during the on time of Q1 as shown in Figure 2. The RMS value of ripple current flowing through the input capacitor is described as:
Then：
So we can work out the Risen;
六、Compensation Network 是如何工作的？
1．The rule of system stability: Type II compensation network:
Type III compensation network:
一、PWM 是如何工作的；
1． 2． 3． 4．
Q1, as a switch turns on and off. Vo is the output voltage and the R1 and R2 compose a divider. E/A is a error amplifier , comparing the voltage from divider and the Vref. Vt is a triangle waveform and compares with the Vea. Drive the Q1 change its pulse.
二、DC－DC Buck 电路分析
三、Continuous Current Sampling 是如何工作的？
The channel current IL, flowing through the inductor, passes through the DCR. Equation 3 shows the s-domain equivalent voltage, VL, across the inductor. A simple R-C network across the inductor (R1 and C) extracts the DCR voltage, as shown in Figure 5. The voltage across the sense capacitor, VC, can be shown to be proportional to the channel current IL, shown in Equation 4.
If an input capacitor’s rated ripple current is Ic, then the total sum of the input capacitors are described as:
Sum=Irms/Ic
Instance: Iout= 120A, D=Vout/Vin=1.2V/12V=0.1 phase=4 Irms=120/4 4 * 0.1(1 − 4 * 0.1) =14.7A