atx300p4_pfc电路图分析

长城ATX－300P4－PFC是一台做工精细、性能优良的电脑电源，在品牌电脑和组装电脑中应用比较广泛，而且，此种电源的设计带有很大的普遍性，了解了这种电源的原理，理解其他电源的原理就会触类旁通。因为大多数电源的电路大同小异。

见图1，这部分比较简单，主要是EMI（Electric Magnetic Interference）、PFC和整流桥。

C1，C4及C7是X电容（方块形的），又叫跨接线路滤波电容（出自yzz163老大写的贴），其功能是滤除火线与中性线（零线）之间的电磁干扰（常态噪声）。至于为什么C1、C7的容量就定在0.22uF而放在中间位置的C4就用0.1uF的，类似这样的问题我想修理工要想理解就有一定的难度了，我曾看过一篇讲解其中理论的文章，结果是望着一串串以上下被拉升了的S打头的式子一个劲儿的蛋疼，心理纳闷儿当初高数是怎么考过的，最终放弃。看来电气工程师和修理工不是一个东西。不过我也不是贬低我们做维修的，话反过来说，你让一个搞设计的一晚上把一堆杂七杂八的的电源全都修好，他也一样翻。

C2、C3、C5、C6是Y电容（圆饼形的），又叫线路旁通电容，其功能是滤除火线与地、中性线与地之间的电磁干扰（共态噪声）。

L1、L2是互感滤波器（共态扼流圈），其功能是用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。 保险丝不说了。R1猜测是拨掉电源时放电用的。

L3是PFC（Power Factor Correction 功率因数校正）线圈，当然属于被动式PFC，其功能是提高电源对电网电能的利用效率。我以前一直以为不装这个会浪费电，会多交电费的。其实，是浪费电，但浪费的不是你家交费的电，这部分电被电源“反弹”回电网，其中一小部分消耗在电网的电线上了。 ZL1是整流桥，220的交流电过了它变为300V脉动直流电。300V电压兵分三路，一路通向主电源开关管，另二路通向副电源开关变压器及启动电阻。

在开机瞬间用于防止电流过大的负温度系数热敏电阻（NTC Negative Temperature Coefficient）和防雷击的压敏电阻（MOV metal-oxide varistor ）在本电路中没有出现。

见图2，这部分为辅助电源部分，这是一个能独立工作的单管自激式开关电源，其功能是为TL49f供电，并提供紫5VSB待机电压。

300V经过开关变压器A绕组加在开关管Q3的C极，另一路300V经过启动电阻R14加在Q3的B极，为Q3导通提供最初的电压。Q3在这个电压作用下开始由截止转为较弱的导通，绕组A中的电流变大，并感应出上正下负的电压，同时绕组B也感应出上正下负的电压，这个电压经限流电阻R11和整流二极管D7加在Q3的B极并为C29充电（左负右正），使Q3完全导通，此时绕组A、B中的电流也最大。但绕组B产生的电压是由绕组A中的电流变大产生的，显然绕组A中的电流不能无限增大，当其电流的增速减小时，绕组B上正下负的电压必然要减弱，这个电压一弱，Q3的B极的电压降低，导通程度下降，绕组A中的电流开始减小，由于电感线圈的性质，此时绕组A两端的电压开始翻转，变为上负下正，绕组B也随着绕组A而翻转为上负下正， 这个电压与C29左负右正的电压串起来加到Q3的EB极上，使Q3转为截止。截止时，C29放电，放完电后，在启动电阻的作用下，开始新一轮的循环。可见C29有着决定Q3开关频率的作用。

D5、C31、R12组成反峰吸收电路，防止Q3关断瞬间绕组A产生的高电压把Q3击穿，保护Q3。R15起着限制Q3的B极的电位的作用，使Q3的B极的电位不至于过高。

R13是电流负反馈电阻，当电流过大时在R13上端取出的电压经过D8作用于Q4的B极，通过使Q4导通来控制Q3的导通从而限流。

WD1、光耦、Q4等元件构成电压负反馈电路，输出电压5VSB经过R20、R22分压加在WD1的R极，控制WD1的导通程度，电压越高其导通越大，其导通越大光耦内部发光越强，光耦左边导通也就越大，绕组B产生的上正下负的电压的一部分经D6整流C30滤波通过光耦的左部及R17加到Q4的B极，最终控制Q3的导通时间实现负反馈从而把输出电压稳定在一定的范围内。可见R20、R22有控制输出电压大小的作用。

从C、D绕组输出的电压经过LC整流滤波电路一路供TL494及推动管、推动变压器使用，另一路产生5VSB待机电压。WD3，稳压二极管，把5BSB钳在5V以下。C33、R21的作用不知道，可能是消除振荡用的。

见图3，这部分和控制主电源工作的绿线和部分PG电路有关。

TL494的4脚为死区控制，高电位（5V）时8、11脚无波形输出，低电位（0V）时有输出。半高不高的电位可能会使8、11脚输出很窄的波形。

A点电压来自494的14脚（参考电压5V），只要494的12脚供电正常这脚就应该有5V输出。该电压经过R25为绿线提供上拉电压。当绿线悬空时，会有一个不到5V的高电位。此时，A点的电压经过R25、R27、D25、R28的分压在Q8的B极产生一个约1.5V的电压，这个电压使Q8导通并拉低Q8的C极的电位，同时也使Q7的B极处于低电位，Q7是一个PNP管，此时由于B极低于E极而导通，A点电压通过Q7、R24、D261、R23分压在在B点产生一个大于3V的高电位，此电位加到TL494第4脚，使8、11脚无波形输出。 当需要开机时，绿线被外力（电脑主板或人工）拉到地，Q8、Q7都截止， A点的电压不能通过Q7加到TL494的4脚，使该脚通过R23接地，处于低电位，8、11脚形如工作输出波形。 C36猜测它有着稳定电压的作用。但为什么要有R26和D25，实在是想不出来。

A点的电压经过R31和LM339第14脚上端的R43为该输出脚提供上拉电压。比较器不是运放，它要想输出高电位，总是需要上拉的。14脚的输出又通过R45进入11脚，另一个比较器的同相输入端，和其10脚反相端的电压比较，如果同相大于反相，将在13脚的输出端输出PG信号（灰线）。当绿线由低电平变为高电位时，Q8导通，C点的电压经D27、Q8到地，导致339第14、11脚变为低电位，最终使PG变低，这个过程相对是比较快的，而TL494的4脚要在C34的作用下“ 坚持”一小会后才会变为高电平停止工作。也就是说掉电时PG要早于其它电压先消失，这是一种保护机制。

D点通向339的5脚，猜测其有着在绿线由低翻转为高时，拉低335的5脚的电压，解除过压保护锁定的功能。

见图4，这部分主要与TL494及推动部分有关。

辅助电源一路产生紫5VSB待机电压，另一路电压通到494的12脚，有了这个电压后，TL494第14脚产生一个5V的参考电压，同时，其内部的振荡器开始工作，产生波形送到内部的调整电路，并与4脚的电压相比较（死区控制），如果4脚的电位低于3.5V则在8、11脚输出波形。13脚的电位决定了494的工作模式，如果是高电位（5V）则8、11脚输出相位相差180度的波形，可控制双管。如果是低电位（0V）则8、11脚输出同相位的波形可控制单管工作。5脚接振荡电容，6脚接电阻。查资料频率计算公式为1.2/（Rt*Ct），对此公式有些怀疑，想验证一下，见图5，

计算时都要把单位换成国际单位制，电阻是“欧姆”，电容是“法”，图中电容是0.01uF换算成F为0.00000001F，图中电阻为12K欧姆换成欧姆为12000欧姆，代入公式为 1.2/（0.00000001*12000） = 10000，即10KHz，OK对上了。原来这个频率真不大，和电脑主板上常见频率相比差得远了，我的那个破20M的示波器也能够得上，所以再来个实际的，见图6，图7

随手找了个7500+339的电源，打开看到7500的5脚接的102电容（1000pF），6脚接163电阻。代入公式计算 1.2/（0.000000001*16000）=75KHz

加电后用探头（这个探头效果很差，凑合用没钱买新的）在11脚测得如图8波形，配合图9，

算得周期约为13uS，取倒数得频率约为77KHz，基本对上了。看来这个电源设计的频率比PDF中的要高些。本图中的频率算出来是66.666KHz。

494内部还有两个误差放大器，1、16脚是其同相输入端，2、15是其反向输入端，它们的公共输出端一方面通向494内部发生作用，另一方面从3脚输出。图4中，2、15两个反相脚的电位由14脚基准电压产生或通过电阻分压产生，2、5两脚的电位可看成是稳定的，为比较提供基准。1脚（通过反馈网络）接受黄12V红5V的电压反馈，16脚接受辅助电源的电压反馈。比较的结果一方面控制8、11脚波形的幅度从而稳定电压，另一方面通过3脚输出到339的9脚告诉339此时电压的大小，如果电压达到正常值，339则输出PG。

不难发现494的3、4脚都将影响8、11脚的输出波形，不同的是3脚控制的是波形的幅度，而4脚控制的是波形的宽窄，前者主要和输出电压高低相关而后者主要和输出功率限制相关。

推动部分，来自辅助电源的供电一路经D33、R61、R67为推动变压器提供能量，另一路经过R63、R64等电阻分压加在推动管B极为494波形输出提供上拉电压。D9、D10的作用应该是保护Q5、Q6。

见图10，这部分为主开关管及开关变压器部分，也是电源能量主要的转换部分。

这是个半桥电路。如果你还是个铮新的手，听到半桥这两个字挺新鲜，建议自己动手先搜索一些资料，从Buck、Boost等浏览式的学习一些开关电源相关的知识，还是很有好处的。半桥电路只是 开关电源电路大家族中 有变压器参与的开关电源电路 中的一种。关桥电路优点是开关管的耐压要求低，功率大，效率高，波纹小。缺点是存在开关管同时导通的隐患，电源利用率低不适合低电压场合，驱动电路复杂。

其工作是过程是，A、B两个绕组交替为开关管提供导通电压，当上管Q1导通时，上电容C8放电，下电容C9充电，回路如红线所示。当下管Q2导通时，上电容C8充电，下电容C9放电，两开关管反复交替导通使主开关变压器B1原边电流上下不停往复并在副边产生感应电压，这个电压经后级整流滤波最图输出。

C01是个耐压250V的无极性电容，其作用猜测是防止大电容击穿时出现短路，或者缓冲平衡电流的作用。 R2、R3是均压电阻，据说这两个家伙不太稳定，开路后使大电容超压损坏。D3、D4保护开关管。R6、R7为限流电阻，D1、D2整流，C10、C11可能是加速的作用，R4、R5也应该是限流的作用，与开关管BE极间并连的R6、R7起着抗干扰的作用。C12和R10是应该是吸收尖峰的。

见图11，这部分为后级整流输出部分，整流方式为全波整流。

在ATX电源中，使用二极管为整流输出元件的方案其主要矛盾有二个（还有同步整等方案），一个是整流二极管工作在较高频率和其反向恢复时间的矛盾，另一个是整流二极管的压降与工作在较大电流的矛盾。第一个矛盾不解决，二极管在正反向都会导通根本不能正常工作，第二个矛盾不解决，将造成发热过大浪费电能。所以常见的元件为肖特基（Schottky）二极管（如本图中的D14 S30SC4M）或超快恢复二极管（如本图中的D13 STPR1020CT），它们的共同它的特点是其反向恢复时间比普通二极管要低很多，前者为几十纳秒而后者仅为几纳秒，而且肖特基二极管的压降只有0.4V，适合于工作在大电流状态。肖特基二极管在反向耐压方面不及快恢复二极管。

R73、C13等元件为阻容尖峰吸收电路。开关变压器的生的尖峰通过电阻为电容充电，并在电阻上消耗掉。L6、L8、C17、C19等滤波电感电容的作用当然是平滑波形，其中电感一般不坏，电容特别爱坏。 在这里最值得一提的就是3.3V电压的产生，开始对这段电路根本不知道，后来发贴问过，经宇光超版和yzz163老大的说明，

基本上已明白这个磁放大器电路的原理，R34、R35、R33电压取样，控制WD2 431的导通程度，进而控制Q9的导通程度。当Q9导通时，C点的经过一次整流滤波的直流电经过Q9，D23，L13、B1次级绕组到地，其中的L13是个比较特殊的电感，渡过直中的直流电的大小会决定其的电感量，而B1输出的高频方波对L13的电感量比较敏感，即通过流过L13中的直流电流来控制L13的电厂量，最终影响通过L13中的方波的宽度而控制了输出电压。我对这个电路其中的细节还是不能很好的理解，只好慢慢来了。有几张原理波形图见图12、13。

这张图上有几个0.5W的电阻如R69、R70、R71，放在那里白白费电，估计是防止电源空载用的。

见图14，这部分主要和反馈网络、LM339有关。

红框内的部分，反馈网络。输出电压经这部分加到494的反馈端或339的同相比较端。但这部分为啥设计成这个样子，那就不懂了，期待有高手讨论一下这部分元件的功能，如R76、R77、C47，WD4、D34、WD5、D35、R81及D36、D37、D38等。只能在这里大致看出来A点电压一路加到494的1脚参与电压反馈，另一路加到D37前与C点来的电压一起加到339的5脚参与过压保护。

494的电压反馈前面说过了。339的第3、4比较器参与PG的产生，其中8脚的比较基准电压由R48、R47分压产生，10脚比较基准电压由R49、D31、R50分压产生。输出端13、14脚的上拉分由B点过R79的电压和从494的14脚经R31过来的电压提供。当输出电压达到标准后从494的3脚出来的电压过R46加到339的同相端9脚，大于8脚反相，14脚为高，进而使11脚电位大于10脚，最终从13脚输出PG。 339第1、2比较器参与过压保护，其中4、6脚的比较基准电压与10脚相同。1、2脚的上拉分别由3脚VCC经R42和R41提供。当A、C点的电压超压时，339的5脚电位大于4脚，2脚为高电位，一路经D262加到494的4脚强制关机，另一路经D29返回到5脚形成正反馈，锁定保护状态。比较器2参与辅助电源的过压保护，过程类似。C38、R40及C40猜测是消除振荡用的。

长城ATX－300P4－PFC电脑电源原理分析

本电源从功能上可划分为9个部分，分别是抗干扰电路、整流滤波电路、辅助电源电路、振荡和脉冲控制电路、推挽驱动和开关驱动电路、输出整流滤波电路、稳压和保护电路、开关机控制电路和Power Good产生电路。

1. 抗干扰电路

输入的220V电路首先经过抗干扰电路。抗干扰电路由C1，L1，C2，C3和C4，L2，C5，C6，C7组成的两级π型LC滤波器构成。这两级滤波器具有带通的特性，只允许工频的交流电通过，阻止其他频率的干扰信号通过，这样，一方面可以阻止电源线上外界的干扰进入电源，另一方面也可阻止电源本身产生的杂波干扰同一电源线路中的其他用电器，达到相互隔离的效果。

2. 整流和滤波电路

220V交流电再经过无源PFC电感L3进行功率因数校正，送入全桥ZL1进行桥式整流，然后给串联的C8，C9充电，起到交流滤波的作用，C8和C9在静态时被充电到150V左右，可供开关驱动管使用。

3. 辅助电源电路

辅助电源的作用是为主机提供5VSB供电，同时还要为电源中的其他组件供电。5VSB是辅助5V电源，在主机中起到待机供电的作用，而且在需要时由它唤醒主电源，主电源在唤醒后，才有±5V，±12V和+3.3V的供电输出。

辅助电源实质上就是一只开关稳压电源，主要由Q3，Q4，U3，WD1等组成。整流后的300V直流电压经B2绕组加到Q3 c极，另一路经启动电阻R14加到Q3 b极，因此Q3导通，其c极电流开始增加，经B2的绕组互感，另一绕组感生电压经R11，C29注入Q3 b极，加速了Q3的饱和进程。当B2绕组电流达到最大值后，感生电压反向，又加速了Q3的截止进程。B2次级感生电压经D22整流，C24，L4，C25滤波为主机负载提供5VSB供电，另一路经D21整流，C26滤波产生12V电压，为本电源的其他电路如U1，Q5，Q6等供电，而U1的12脚Vcc得电后，从14脚（RE）输出5V电压为开关机控制电路，U2等组件供电。

辅助电源的稳压部分由以WD1，U3，Q4为核心的元件组成。5VSB电压从D22负极取样，经R20，R22分压后加到WD1（三端比较器TL431）的G极，当5VSB电压升高时，WD1的K极电压下降，光电耦合器U3内的发光二极管发光程度增强，光电管内阻变小，使Q4导通增强，给Q3 b极的分流增强，加速了Q3的截止进程，从而降低了输出电压，通过这个负反馈达到稳压的目的。

4. 振荡电路

这部分电路主要由以U1（TL494）为核心的电路组成。U1是一块集振荡和脉冲控制为一体的集成电路，其5脚（RT），6脚（CT）外接的RC元件可以控制内部振荡电路的振荡频率，f=1.1/RC。

5. 推挽驱动和开关驱动电路

U1的振荡信号分别从8脚（C1）和11脚（C2）输出，加到推挽驱动管Q5，Q6的b 极，使之交替导通，而两管的供电取自辅助电源的12V，经D33，R61整流和B3初级绕组分别加到两管c极。而B3初级的感生电压经D32，R57，R58分压送入U1的1脚（IN2+），经内部电路的调整，控制脉冲电压的稳定。

B3次级的感生电压分别经D1，R4，R6加到Q1（MJE13009），经D2，R5，R7加到Q2（MJE13009）的b极，使之交替导通。在Q1导通时，C8上电压经Q1 c-e，B1绕组，B1初级绕组，C01而放电，在Q2导通时，C9上的充电电压经C01，B1的初级绕组，B3的初级绕组，Q2的c-e而放电。

C10，D1，R4和C11，D2，R5分别组成加速电路，加快Q1，Q2的导通和截止，降低管子的功耗。

6. 输出整流滤波电路

B1的次级绕组在初级交变电流的作用下而感生出电压，一部分绕组的感生电压经D14（S20SC4M双二极管）全波整流，L7，L8，C18，C19滤波后，为主电源提供5V电源。这部分绕组再经D16，D17全波整流，L9，L10，C22滤波为主电源提供－5V电源，这部分绕组还经D15（MBR2045CT双二极管）整流，L14，C20，L15，C21滤波产生+3.3V电压。由于+5V，+12V和+3.3V要输出较大的电流，因此采用了较大的滤波电容。

7. 稳压电路和保护电路

先说+3.3V稳压电路，+3.3V电压由原+5V的绕组整流、滤波后产生，由于3.3V比5V低，在整流前加了一只电感线圈，同时另增设了稳压电路。从图上看，当B1次级感生电压为上正下负时，感生电流经D15上管，L14，R39，Q9的e-c，R38，D24入地，另一路经D23，L13，B1绕组而入地，当B1次级电压为上负下正时，B1次级电流经L13，D15下管整流为负载供电，由于L13存在自感，将降低输出的直流电压。通过调节L13内流过的电流来改变自感量，可调节输出电压。如果3.3V电压升高，则经R34，R33分压后加到WD2（TL431）G极的电压上升，其K极电压下降，使Q9 b极电压下降，导通增强，Ic增大，使流过L13的电流增大而使输出电压下降，从而通过这个负反馈环路稳定3.3V电压。

再说其他稳压电路。从+12V，+5V输出端A，B进行电压取样，如12V经R76，+5V经R78把取样电压加到TL494的1脚（IN1+），而2脚（IN2－）为从固定电阻分压获得的固定电压，当12V或5V电压上升时，反馈回来的电压也上升，当1脚电压高于2脚电压时，经TL494内部脉冲宽度调整电路PWM的调整，使输出脉冲宽度减小，从而降低输出电压，以稳定输出电压。

当5V，12V电压过高时，12V电压会击穿WD4，经D34，R80，D37，R83把过电压加到U2（LM339）的5脚（同相输入），其反相输入4脚有固定电压，如果5脚比4脚电压高，两者比较后从输出端2输出高电平，这个高电平加到U1的4脚（死区控制），当4脚为高电平时，U1会关闭8和11脚的输出脉冲，只有4脚为低电平时才会继续有正常脉冲输出。这样就可以防止输出电压过高而烧毁电脑主机的部件。

另外，如果由于电路异常使辅助电源电压过高时，经D21整流获得的直流电压经R62，R56分压，再经R55送入U2的7脚（同相输入），与反相输入6脚的固定电压比较后，从1脚输出高电平，经D30送入5脚，从2脚输出高电平经D262送入U1的4脚，关闭主电源输出。

当+3.3V电压过高或－5V，－12V电压过低时，从C，D，E取样获得的电压经电阻，二极管等再经D36，D37，R83送入U2的5脚，经内部运放比较后，使U1 的4脚上升为高电平而关闭输出电压。 电路设计了比较复杂的保护电路，可以尽可能地缩小电源出现故障时的损害范围，避免造成更大的损失。

8. 开关机控制电路

ATX电源通过控制主输出电压的的有无来控制电脑主机的开关机，当主机处于关机状态时，只有5VSB向主机提供电源，按下主机的启动按键后，主机给电源一个开机信号，使PS－ON为低电平（相当于PS－ON对地短路），这时唤醒电源开始工作，对外输出各路电压，同时接在+12V上的风扇转动帮助电源散热。关机时，主机再次输出信号，使PS－ON变为高电平，主电源则切断输出电压，风扇也停止转动。所以，PS－ON受控于主机，控制电源的各路电压的输出。

开关机控制电路由以Q7，Q8为核心的电路组成。在关机状态，5V经R25，R27，R28分压加到Q8的b极，使之导通，c 极为低电平，经R29传递到Q7的b极使这之为低电平，Q7导通，c 极为高电平，经R24，D261加到U1的4脚，使U1关闭输出脉冲，反之，主机启动后，PS－ON变为高电平，使U1的4脚为低电平，主电源则产生各路电路输出。

9．Power Good 产生电路

Power Good有的地方称为PW－OK（Power OK）信号，在开机瞬间，Power Good为低电平，便于主机复位，延时100~500ms后，Power Good变为高电平，复位结束，主机转入正常启动程序，而在关机瞬间，Power Good信号比主电源电压提早几毫秒消失，给主机一个警报，防止主机各组件的损坏。 在关机时，由于Q8导通，C37被放电，其正极为低电平，此低电平经R45加到U2的运放输入端，其反相输入端为5V分压获得的固定电压，结果使U+低于U－，输出端13脚为低电平，即Power Good为低电平。在开机时，Q8截止，+5V经R31给C37充电，最终使Power Good上升为高电平。由于C37充电时间常数较大，所以Power Good就比主电源电压延迟一段时间才变成高电平。在关机时，由于Q8由截止变为导通，C37经D27，Q8放电，放电时间常数小，而主电源中存在着大容量的滤波电容和电感，结果使Power Good信号先于主电源降为低电平，可以提前给主机一个关机的警报。

长城ATX－300P4－PFC电源设计有抗干扰电路，无源PFC，各种输出有比较完善的滤波电路，元件参数设计充裕，因此，输出电压稳定，电源转换效率高，对其他电器设备干扰很小，性能稳定，经久耐用。是一种值得推荐的电源产品。