电脑维修培训教程-开关电源课件

1、2022/8/2911. 烙铁基础知识 -2. 静电防护知识 -3. 元件辩识 -4. 电子基础知识-5. 主板架构及其发展-6. CPU-7. 主存储器-8. 键盘系统-9. 开关电源-10. SFT程式简介-11. Debug card使用简介-12. 微机的开机过程-13. 功能维修基本思想-211505810611814832172203218225229电脑维修基础培训教材2022/8/2929.1 開關電源的定義 開關電源是采用功率半導体器件作為開關元件,通過周期性通斷開關,控制開關元件的占空比來調整輸出電壓.9.2 開關電源的分類開關電源隔离型非隔离型降壓型升壓型升降壓型半橋變換

2、器方式全橋變換器方式推挽變換器方式正向激勵變換器方式反向激勵變換器方式第九章 开关电源2022/8/2939.2.1 非隔离型1) 降壓型LViSVDCR+_Vo* 占空比:開關導通的時間与開關的工作周期的比 D=ton/Ts (Ts=ton+toff)on= off(Vi-Vo)*ton=Vo*toffM=Vo/Vi=ton/Ts=D D1 故為降壓型* 變比:變壓器的輸出電壓与輸入電壓的比值 M=Vo/Vi2) 升壓型LViSVDCR+_VoM=Vo/Vi=Ts/toff=Ts/(Ts-ton)=1/(1-D) (1-D)1故為升壓型on= offVi*ton=(Vo-Vi)*toff20

3、22/8/2943) 升降壓型LViSVDCR+_VoM=Vo/Vi=ton/toff=ton/(Ts-ton)=D/(1-D)當時M1表現為升壓型由on= offVi*ton=Vo*toff9.2.2 隔离型 隔离型方式主要是用變壓器將輸入與輸出進行電气隔离,重复通斷開關,把直流電壓或直流電流變換成高頻的方波電壓或電流,經變壓器降壓或升壓后,經整流平滑后變為直流電壓或直流電流1) 半橋變換器方式LViS1D1C1R+_VoC2S2D2C2022/8/2952) 推挽變換器方式3) 全橋變換器方式ViS2R+_VoS1D2LViD1R+_VoS2D2CS4S1S32022/8/2964)正向激

4、勵變換器方式LViD1R+_VoSD3D2C5)反向激勵變換器方式LViDR+_VoSC2022/8/2979.3 開關電源的輸入回路RpD1+_Vo1D2D3D4R1ZNR1R2R3CX2C4SW1SW2CY1F1CY2C3C4ZNR22CX13輸入濾波回路有兩個作用: 1.防止輸入電源串入噪聲. 2.抑制開關電源產生的噪聲反饋到電源.其中X電容濾除常態噪聲,Y電容与共模扼流線圈一起濾除共模噪聲12022/8/298Iacp為Iac的34倍.接輸入電容的目的是對通斷器,輸入保險絲,整流器等進行保護,並減少對其他電子設備造成惡劣影響.23輸入110V与輸入220V的切換當SW2處于OFF狀態時

5、電源接入220V電路如下圖:D1D3C3C4R2R3+-D2D4C4C3R2R3-+當SW2處于ON狀態時電源接入110V電路如下圖:SW2D3C4R3+-正脈沖來時的等效電路圖SW2D4C3R2+-負脈沖來時的等效電路圖2022/8/2999.4 TL494工作原理9.4.1 內部結構圖TL494內部結构圖3DQQ13891110CMP1CMP2A1A2654121615OSC基準控制器141同相輸入 2反相輸入 3反饋 4死區時間控制 5Ct 6Rt 7地 8C1 9E1 10E2 11C2 12Vcc 13輸出控制 145V基準電壓輸出15反向輸入 16同相輸入2022/8/29109.

6、4.2 脈沖控制1鋸齒波發生器F.F+-A輸出B輸出23456VcTL494脈寬控制方塊圖123456VcTL494脈寬控制時序圖2022/8/29119.5 PS-ON,PG的產生及開關机工作原理Vcc3 (2.5V)Q5R22Q5+-C1R24R23R26R25+5VR274 (0.4V)D11D15R37D16R38R39Q7PS-ONR55R42R41C21R40Q8TL431PGD17+5V2022/8/29129.6 HIP6019工作原理9.6.1 HIP6019B TOP VIEW2022/8/29139.6.2 HIP6019B 內部原理方框圖2022/8/29149.6.3

7、 HIP6019B 外部線路2022/8/29159.6.4 HIP6019B 管腳功能說明 VSEN1,VSEN2(Pins22 and 15) OCSET1,OCSET2(Pin23 and 9) 從這個腳連一個電阻到UP MOSFET 的漏极. OCSET1是一個与FAULTFAULT變為高電平,那么OCSET1將同時被拉到低電平, 這些腳與PWM轉換器的輸出電壓相連,PG利用這些信號報告輸出電壓的狀態,OVP利用這些信號進行過電壓保護.VSEN2为內部的線性調解器提供輸入電壓. SS(Pin12)mAOPEN DRAIN 信號拉低該腳的電平(一般低于1V以下)停止IC工作. VID0,

8、VID1,VID2,VID3,VID4(Pin7,6,5,4 and 3) VID0-4是5位DAC的輸入腳.這5個腳的程式化的內部電壓狀況可以參考 DACOUT. DACOUT設置了核心轉換器的輸出電壓(Vout1),同時設置了PG及OVP的极限 VID0,VID1,VID2,VID3,VID4(Pin7,6,5,4 and 3) VID0-4是5位DAC的輸入腳.這5個腳的程式化的內部電壓狀況可以參考 DACOUT. DACOUT設置了核心轉換器的輸出電壓(Vout1),同時設置了PG及OVP的极限 2022/8/2916 GND(Pin 17)GND是IC的接地腳.所有的電壓測量都是以該

9、腳作參考點 PGOOD(Pin 8) PG是一個OPEN COLLECTOR 輸出信號,用來顯示PWMDACOUTVID解碼為11111時,PG輸出呈高阻狀態 . PHASE1,PHASE2(Pin26 and 2) UGATE1, UGATE2 (Pins 27 and 1) PHASE腳連到各自PWM轉換器UP MOSFETUP MOSFET監控電壓的下降. UGATE腳連到各自PWM轉換器UP MOSFETUP MOSFET的柵极驅動電壓. LGATE1 (Pin 25)這是一個電源的接地腳,同步PWM轉換器的LOWER MOSFET的源极接到該腳. VCC (Pin 28) 這個腳提供

10、IC12VIC控制的MOSFET的柵极偏壓. 2022/8/2917 FAULT/ RT (Pin 13) 這個腳提供了振蕩器開關頻率的調整.通過從這個腳接一個電阻(RT)KHz的開關頻率是通過以下方程式提高的.相反地,從這個腳接一個上拉電阻(RT)到VCC.V,但是在發生過壓或過流時,這個腳將被上拉到VCC(12V). GATE3 (Pin 18)這個腳連到外部的MOSFET的柵极.這個腳提供線性控制器晶体管的驅動電壓. FB3 (Pin 19) 這個腳接到一個電阻分配器來設置線性控制器的輸出. VOUT4 (Pin 16)VOUT4是線性調解器的輸出,提供的電流達到230mA. FB4 (

11、Pin 14)這個腳接到一個電阻分配器來設置線性調解器的輸出.2022/8/2918 Initialization HIP6019B根据收到的輸入電源自動初始化.不必特殊的連續的輸入提供. POR持續監控輸入電壓,POR在VCC腳,OCSET1腳分別監控+12V,+5VOCSET1等于輸入電壓+5V略小于固定的壓降(參考過流保護)在兩個輸入電壓超過他們POR的极限后POR開始初始化軟啟動操作. Soft-Start POR初始化軟啟動秩序.起初,SS腳的電壓很快上升到大約1V(這是軟啟動的最小電壓)接著內部11uA的電流源向外接電容(Css)充電到4V. PWM誤差放大器的參考輸入端和輸出端(

12、COMP1和COMP2)的電壓被锁存在与SS腳電壓成比例的水平上當腳SS的電壓從1V上升到4V時,輸出锁存允許產生給輸出電容漸寬的充電脈沖2022/8/2919經過初始階段,參考輸入慢慢地鉗位輸出電壓的上升比率并提供最終設定的平滑的轉換電壓.另外,兩個線性調節器的參考輸入被鉗位在与SS腳成比例的電壓水平上.這种方法提供了一個快速的可控制的輸出電壓上升率.圖示6 顯示了SST0時SS電壓快速上升到大約1V.在T1時SSSS腳的電壓上升時, PHASEV的輸出,則這個時間發生在T2.在T2和T3時間間隔內,誤差放大器的參考值呈斜線上升到最終值,轉換器調節輸出電壓,使其值与SST3時刻,輸入鉗位電壓

13、超過參考電壓,輸出電壓則在校準之內. 2022/8/2920 輸出電壓的保留是根据SS腳的電壓進行程式化的.每個線性輸出的起始階段是跟隨V電壓變化.當每個輸出電壓足夠大時,輸入參考鉗位值將慢慢地減小輸出電壓的上升率,當所有的輸出電壓超過他們的UNDER電壓水平時,PG信號將變為高電平. Fault Protection 所有的輸出都有監視和保護過載的功能在任一線性調節輸出出現持續過載或PWM輸出有過壓時,所有的轉換器將停止工作并驅動 FAULT/RT腳到VCC,圖示7簡單顯示了FAULT邏輯線路圖不管在VSEN1還是在VSEN2發現過電壓,將立即設置FAULT鎖存.三個過流FAULT信號也將設

14、置FAULT鎖存 .2022/8/2921 Over-Current Protection 所有的輸出都設有過流保護,兩個PWM控制器利用高端MOSFET管通過電阻rDS(ON)保護輸出短路,線性調節器監控電源設備的電流,并在電流超過230MA時發送過流保護條件信號.另外,線性調節器和線性控制器將監控FB3和FB4欠壓狀況以保護過流現象. Over-Voltage Protection 在工作中,Q1發生短路時導致Vout上升.當輸出超過了115%DACOUT過壓极限時過壓比較器設置錯誤鎖存,根据需要, 調整Vout1DACOUT,使Q2Vout1FAULT/RT腳的電位上升到VCC.過壓電路

15、在初始化電源期間提供保護 VOUT1V將被監控,需VSEN1超過這個電壓,驅動低端MOSFET管,調節VOUT1V Shutdown 在VSS電壓超過振蕩器電壓之前,兩個PWM不會停止輸出電壓.加之,每個線性放大器的參考端被鉗位在VSS.維持VSS低電平,關閉所有的調節器. 2022/8/2922 OUT1 Voltage Program PWM1這個輸出電壓主要是為微處理器的核心電壓設計的. VID腳通過TTL5位DTA轉換器設定內部參考電壓. DACOUT提供PG和OVP的极限電壓 VID腳可以斷開作為邏輯1電平輸入,因為它被內部的10MA的電流源上拉到5V.在DAC工作時,改變VID輸入

16、的做法不于推薦瞬間的改變參考電壓,將會引起過壓保護, Soft-Start Interval 開始,SS功能將PWM轉換器的誤差放大器輸出鉗位.當輸出電壓大約上升到設定值的80%,誤差放大器的參考輸入端被鉗位在与SS電壓成比例的電壓.在開啟階段,SS控制輸出電壓的上升率限制浪湧電流, SS的間隔時間由SS電容控制,設計一個快速的SS間隔增加浪湧電流的峰值,這個峰值在開始階段輸出電壓上升到設定值的80%.2022/8/2923MAX1632工作原理2022/8/29249.7.2 MAX1632管腳功能說明 CSH3,CSL3(Pins1 and 2) FB3.FB5(Pin3 and 12)

17、回饋輸入端,可以雙模式工作:固定模式時接地,可調模式接分壓電阻FB3 5V SMPS 回饋輸入,調節FB5=REF該腳工作在可調模式,FB5也可以雙邊模式工作.當該腳接地時,工作在固定模式.可調模式接分壓電阻. CSH3 3.3V SMPS電流檢測輸入端 CSL3 電流檢測輸入端,在固定模式下作為回饋輸入端子 12OUT(Pin4)12V/120MA線性穩壓輸出,VDDOUT通過一個徬路電容接地. VDD/SECFB(Pin5) VDD 12V線性控制器電壓供應輸入端 /連接分壓電阻作為第二級回饋輸入端SFCS 第二級線圈反饋輸入端.通常通過一個分壓電阻連接到輔助輸出端.SECFB在VL. S

18、YNC(Pin6) 脈沖同步和頻率選擇,如果該腳連到VL則提供300KHZ的工作頻率,如果該腳接到地則提供200KHZKHZ-350KHZ2022/8/2925 TIME/ON5(Pins7) GND(Pins8)低噪聲模擬地和反饋參考點雙功能的定時電路和ON/OFF#控制腳 REF(Pins9)V參考電壓輸出,接一1uF的徬落電容. SLIP(Pin10)邏輯控制輸入,當為HL. CLS5/CHS5(Pin13,Pin14) CLS5 5V SMPS 電流檢測端,在固定模式下,作為反饋的輸入端,當在CLS5V 互感器作為開啟輸入電壓!CHS5 5V SMPS 電流檢測端 SEQ(Pins15

19、)選擇SMPS動作順序: SEQ=GND時5VV,RESET#由二電壓決定 SEQ=REF時,單獨控制ON3/ON5,V決定 SEQ=VLV先于5V,RESET#由二電壓決定2022/8/2926 DH5(Pins16)高端N溝道MOSFET驅動信號,驅動電壓為5是一個漂移的驅動輸出,輸出電壓從LX5上升到BST5 LX5(Pins 17) BST5(Pin18)為驅動高端MOSFETuF) DL5(Pin19)低端同步整流MOSFET管門驅動輸出,電壓從0V慢慢上升到VL PGND(Pin 20)電源地開關點連接,-2V的電壓擺動無任何影響 RESET(Pin11)GND上升到VL在電源開啟

20、后32000時鐘周期便上升的高電平2022/8/2927 SHDN(Pins 23) DL3(Pin 24) BST3(Pin 25)低端同步整流MOSFET管門驅動輸出,電壓從0V慢慢上升到VL LX3(Pin 26)V左右.從該腳連接一個電阻(220)到V+UF)到地,UF)開關點連接,-2V的電壓擺動無任何影響 RUN/ON3(Pins 28)ON/OFF控制輸入. V+(Pins 22) BatteryV到30V,uF).連到產生VL的線性調解器2022/8/2928 DH3(Pins 27) 高端N溝道MOSFET是一個漂移的驅動輸出,輸出電壓從LX3上升到BST3 VL(Pins

21、21) 內部線性調節器5VIC的的橫杆電壓,當5V SMPSV,為了松懈電壓,VL將通過CLS5自動切換輸出電壓.VL為外部負載提供25mA的電流.2022/8/2929MAX1632 Block Diagram2022/8/2930MAX1632 PWM controller Detailed Block Diagram當SKIP=LOW時,工作在閑置模式,在負載電流范圍之內自動优化ICPWM模式.當SKIP=HIGH時,工作在固定頻率的PWMPWM的鎖存,并根据每個周期的占空比,打開高端開關管,當高端開關管關閉時,同步整流器鎖存設置,60ns后,低端開關管打開,并持續到第二個時鐘周期的開始

22、.2022/8/2931 BOOST HIGH-SIDE GATE-DRIVE SUPPLY (BST3 AND BST5) 高端N溝道開關管門驅動電壓是由一個推進電容組合電路產生的,這個電容連接在BST与LX間由LX供應能量而交替地充放電在啟動期間同步整流器強迫LX到0V,同時充電給BOOST電容到5V,在下個周期,SMPS閉合BST和DH之間的開關使電容向高端MOSTET放電從而加大驅動H-MOSFET之能力 CURRENT-LIMITING AND CURRENT-SENSE INPUT(CSH AND CSL) 當CSH与CSL間電壓相差大于100MV時主控制器會將上端MOSFE OFF達到保護目的而CSH与CSL間電壓差是通過電流限制与偵測線路來傳遞給主控制器無論何時內部的開關將VCSL5接到VL ASCILLATOR FREQUENCY AND SYNCHRONIZATION(SYNC) 控制振蕩器的頻率,當該腳為低電平時,振蕩器的頻率為200KHZ,為高電平時,振蕩器的頻率為300KHZ. SYNC利用外部的5V CMOS或TTLKHZKHZ SHUTDOWN MODE關閉模式下消耗電流4UA20