一、总体介绍:
本机开关电源电路是由100~240V交流电压输入,共有5路输出。
启动时,由100~240V交流电压输入,首先将待机电源启动,5V输出给CPU供电;由CPU根据整机设定情况,发出ON/OFF开机指令给电源电路,通过反馈回路将主电源接通。100~240V交流电压经整流输出,通过PFC电路将整流后的电压升到380V左右,此电压分成两路:一路通过LLC电路,经变压器转换输出24V、12V、16V;另一路经过待机电源控制电路,经变压器转换输出5V_S,5V_S 经过一个开关电路输出5V_M,12V电压作为控制5V_M的控制电压,同样只有在12V正常输出后,5V_M才能正常输出。5V_M 的输出端接发光二极管,只要发光二极管正常发光,说明该电源板的5V_S、5V_M,12V电源都是正常输出的。
1、下表是各路输出电压的精度和范围:
输出电压 |
误差范围 |
电压纹波 |
|
输出电流(A) |
|
|||
最小值 |
|
典型值 |
最大值 |
|||||
12V |
±0.5V |
100mV |
0.5A |
|
2.5A |
3A |
||
5V_M |
±0.25V |
50mV |
0.5A |
|
5A |
6A |
||
5V_S |
±0.25V |
50mV |
0.5A |
|
1A |
1.5A |
||
16V |
±1.4V |
100mV |
0.5A |
|
1.5A |
2A |
||
24V |
±1.2V |
200mV |
0.5A |
|
8A |
9A |
2、电源结构框架图:
二、各个功能模块的介绍:
1、待机电源部分:
待机电源部分主控电源管理芯片采用安森美公司的NCP1207A,外置800V/3A的MOS管FQPF3N80C、变压器为T802,NCP1207A为准谐振控制芯片。其启动过程为:交流100~240V输入电压经整流桥整流后,经整流二极管VD811、R826进入N803(NCP1207A)的#8脚(HV)端,在NCP1207A的内部通过一直流源电路给#6脚(Vcc)充电,当Vcc电平达到芯片启动电平时,NCP1207A开始工作。(以上元器件及其位号请参考原理图)
当待机5V(5V_S)无正常输出时,首先用示波器检测NCP1207A的Vcc供电是否正常,如果Vcc供电出现锯齿波,请检测开关电源是否开路。
本待机部分产生待机5V(5V_S)电压、主5V(5V_M)电压和伴音14V 电压,待机
5V(5V_S)电压与主5V(5V_M)电压通过一开关V813连接,12V输出作为主5V的开关控制;伴音14V电压通过一个MOS管输出,24V作为该MOS管的开关,所以只有在24V正常输出时,14V才能正常输出。
NCP1207A的各个引脚功能如下:
管脚 |
符号 |
名称 |
功能描述 |
1 |
Dmg |
去磁检测、过压检测 |
检测磁芯复位信号,并且设定过压检测值为7.2V |
2 |
FB |
设置峰值电流设置点 |
通过将一个光耦合器连到该引脚,可随输出功率的需求来调整峰值电流设置点 |
3 |
CS |
电流检测输入 |
用于检测初级电流并通过一个L.E.B 将其送入内部比较器 |
4 |
Gnd |
集成电路接地端 |
过电流检测信号/ 定电压控制信号输入 |
5 |
Drv |
驱动脉冲 |
驱动器至外部MOSFET 的输出 |
6 |
Vcc |
集成电路电源 |
该引脚连接一个典型值为10μF 的外部电容 |
7 |
NC |
空脚 |
|
8 |
HV |
从交流线路上产生Vcc |
该引脚连到高压干线上,可向Vcc 电容注入一恒定电流 |
NCP1207A具有过压保护、过流保护、以及过热关断等保护电路。
2、PFC部分:
PFC(Power FactorCorrection)即功率因数校正,主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高,说明电能的利用效率越高,该部分的作用为能够使输入电流跟随输入电压的变换。从电路上讲,整流桥后大滤波电解的电压将不再随着输入电压的变化而变化,而是一个恒定的值。
PFC主控部分采用安森美公司的NCP33262,NCP33262为临界模式PFC控制器,其各个引脚功能如下:
管脚 |
符号 |
功能描述 |
1 |
FB |
反馈引脚,该引脚接受一个正比于PFC 输出电压的电压信号,该电压用于输出调整、输出过压保护、输出欠压保护 |
2 |
COMP |
软启动端,该引脚端为低电平时,芯片驱动无输出 |
3 |
In |
输入电压检测 |
4 |
Cs |
输入电流检测 |
5 |
ZCD |
过零点检测 |
6 |
GND |
芯片的地 |
7 |
DRV |
芯片的驱动输出端 |
8 |
Vcc |
芯片的供电脚, 供电范围为: 8.75~18V, 启动电压为13.25V |
3、LLC部分:
随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出了不少高效率的电路拓扑,主要为谐振型的软开关拓扑和PWM型的软开关拓扑。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻,寄生电容和反向恢复时间越来越小了,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。
LLC谐振电路,是我们现在所说的LLC谐振半桥电路的一种通俗叫法,由于谐振时有两个L及一个C发生谐振,故称之为LLC电路,因此LLC并非是三个英文单词首字母的缩写。
图3和图4分别给出了LLC谐振变换器的电路图和工作波形,图3中包括两个功率MOSFET(S1和S2),其占空比都为0.5;谐振电容Cs,副边匝数相等的中心抽头变压器Tr,Tr的漏感Ls,激磁电感Lm,Lm在某个时间段也是一个谐振电感。因此,在LLC谐振变换器中的谐振元件主要由以上三个谐振元件构成,即谐振电容Cs,电感Ls和激磁电感Lm;半桥全波整流二极管D1和D2,输出电容Cf。
LLC变换器的稳态工作原理如下:
(1)〔t1,t2〕当t=t1时,S2关断,谐振电流给S1的寄生电容放电,一直到S1上的电压为零,然后S1的体二极管导通。此阶段D1导通,Lm上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls和Cs参与谐振;
(2)〔t2,t3〕当t=t2时,S1在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;D1继续导通,S2及D2截止。此时Cs和Ls参与谐振,而Lm不参与谐振;
(3)〔t3,t4〕当t=t3时,S1仍然导通,而D1与D2处于关断状态,Tr副边与电路脱开,此时Lm,Ls和Cs一起参与谐振。因此,实际电路中,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变;
(4)〔t4,t5〕当t=t4时,S1关断,谐振电流给S2的寄生电容放电,一直到S2上的电压为零,然后S2的体二极管导通。此阶段D2导通,Lm上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls和Cs参与谐振;
(5)〔t5,t6〕当t=t5时,S2在零电压的条件下导通,Tr原边承受反向电压;D2继续导通,而S1和D1截止。此时仅Cs和Ls参与谐振,Lm上的电压被输出电压箝位,而不参与谐振;
(6)〔t6,t7〕当t=t6时,S2仍然导通,而D1和D2处于关断状态,Tr副边与电路脱开,此时Lm,Ls和Cs一起参与谐振。因此,实际电路中,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
LLC谐振变换器是通过调节开关频率来调节输出电压的,也就是在不同的输入电压下,它的占空比保持不变。与不对称半桥相比,它的掉电维持时间特性比较好,可以广泛地应用在对掉电维持时间要求比较高的场合。
4、保护电路: 1185电源板的保护为不锁死状态,保护启动后,电源输出间隔2秒左右不断重启,此时电源指示灯不断闪烁,是由于电源中的故障触发了保护电路而造成的。单板检修流程:
附件1:电源板实物图片如下图所示: