1 ATX電源簡介

　　早期PC中的開關(guan) 電源是AT電源的一統天下。AT電源的輸出功率一般為(wei) 150～250W，共有四路輸出(+5V、-5V、+12V、-12V)，另外還向主板提供一個(ge) 電源正常(PG，Power Good)信號。AT電源的缺點是采用切斷交流電源的方式關(guan) 機，不能實現軟件關(guan) 機。目前隨著ATX電源的普及，AT電源已淡出市場。

　　Intel在1997年推出了流行的ATX2．01電源標準。和AT電源相比，ATX電源主要是增加了3．3V輸出電壓和一個(ge) PS-ON信號。其中，3．3V電源給使用低電壓的CPU供電，大大降低了主板電路的功耗。5V電源亦稱輔助電源，隻要插上220V交流電就有5V電壓輸出。PS-ON信號是主板向電源提供的電平信號，用來控製電源其他各路電壓的輸出。利用5V電源和PS-ON信號，即可實現軟件開機／關(guan) 機、網絡遠程喚醒等功能。當主板向電源發送的PS-ON信號為(wei) 低電平時將電源啟動，PS-ON為(wei) 高電平時關(guan) 閉電源。ATX電源的主要技術指標是輸出功率、安全標準(例如我國的C CEE認證)、電磁幹擾(EMI)特性、 “電源發生故障”(PF，即Power Fail)及“電源正常”信號的延遲時間等。

　　PC開關(guan) 電源的功率必須能滿足整機需要並留有一定餘(yu) 量。目前，PC正朝著“綠色”節能環保型的方向發展，其電源功率並非越大越好。Intel新推出的Micro-ATX標準所規定的PC電源功率隻有145W，甚至可降低到90W。ATX電源現已成為(wei) PC電源的主流產(chan) 品。

　　2 磁放大器穩壓電路的基本原理

　　反激式開關(guan) 電源中磁放大器穩壓電路的基本原理如圖1所示。輸出電壓UO經過取樣電阻R1和R2獲得取樣電壓UQ，接誤差放大器的反相輸入端，誤差放大器的同相輸入端接基準電壓UREF，VDZ為(wei) 穩壓管，R3為(wei) 偏流電阻。誤差放大器將UQ與(yu) UREF進行比較後產(chan) 生誤差電壓Ur，再經過二極管VD3接可控磁飽和電感器L1的右端。VD1為(wei) 輸出整流管，VD2為(wei) 續流二極管。C為(wei) 輸出濾波電容器。L2為(wei) 磁珠，用來抑製開關(guan) 噪聲。U1、U2、U3，分別代表L1左端、L1右端、VD1右端的電壓。高頻變壓器一次側(ce) 的上端接直流輸入高壓U1，下端接功率開關(guan) 管MOSFET的漏極。輸出電壓經過反饋電路獲得的反饋信號，用來調節PWM調製器的脈衝(chong) 占空比，通過改變MOSFET的通、斷狀態，即可實現穩壓目的。

　　當MOSFET導通時，能量儲(chu) 存在高頻變壓器中，此時VD1截止。當MOSFET關(guan) 斷時，儲(chu) 存在高頻變壓器中的能量傳(chuan) 輸到二次側(ce) 。此時VD1導通，磁複位電流IG從(cong) 右向左流過L1，將L1磁複位。由於(yu) 二次繞組電流I2方向與(yu) IG相反，因此I2必須先將IG抵消後才能流過L2。這表明二次側(ce) 電流是從(cong) 負值變為(wei) 正值，然後迅速增大，使L2進入磁飽和狀態並呈現低阻抗。顯然，磁複位時間就是VD1開始導通的延遲時間t1。

　　磁放大器的時序波形如圖2(a)、(b)所示。二者所對應的磁複位時間分別為(wei) t1、t2。

　　由圖可見，改變t1，即可調節U2的占空比：D=t1／T，T為(wei) 開關(guan) 周期。具體(ti) 講，當磁複位時間從(cong) t1減至t2時，D ↑→UO↑。反之，當磁複位時間從(cong) t2增加到t1時，D↓→UO↓。因磁放大器具有“二次穩壓”(一次穩壓是由PWM調製器完成)的作用，故能對UO進行精確調節，獲得高穩定度的輸出電壓。

　　3  3．3V磁放大器穩壓電路的設計

　　PC開關(guan) 電源中的3．3V磁放大器穩壓電路如圖3所示。磁放大器由取樣電路(R24和R26)、可調式精密並聯穩壓器(TL43 1)、磁複位控製電路(3A／40V的PNP功率管TIP32)、可控磁飽和電感器(L4)等構成。3．3V電壓經過R24和R26分壓後獲得取樣電壓UO，接至TL431的輸出電壓設定端(UREF)，與(yu) TL43 1中的2．5V帶隙基準電壓進行比較後獲得誤差電壓Ur，經R27加到VT2的基極上，VT2的集電極電流經過超快恢複二極管VD9(UF4002)流到L4的右端。輸出整流管和續流二極管公用一隻由安森美公司生產(chan) 的MBR2045型20A／45V肖特基對管VD7，內(nei) 含整流管VD7a和續流二極管VD7b。C14為(wei) 輸出濾波電容器。由L6、C15構成後置濾波器。

　　現對磁放大器的工作原理分析如下：當單片開關(guan) 電源內(nei) 部的MOSFET導通時，輸出整流管VD7a截止，VD7b導通，由儲(chu) 存在C14、C15上的電能繼續給負載供電。此時L4對高頻開關(guan) 電流呈高阻抗。當MOSFET關(guan) 斷時，VD7a並不立即導通，而是經過一段延遲時間才能導通。由於(yu) 磁複位電流的存在，二次繞組的正向電流必須先將磁複位電流抵消掉，L2上才能流過正向電流，使L2進入磁飽和狀態並呈現低阻抗，進而VD7a導通。磁複位的持續時間即阻斷輸出的延遲時間。此後輸出被接通，除給負載供電之外，還有一部分能量儲(chu) 存在輸出濾波電容器C14、C15中，以便在VD7a截止時能維持輸出電壓不變。

　　舉(ju) 例說明，當負載突然變輕而導致UO1(3．3V)輸出電壓升高時，取樣電壓UQ也隨之升高，進而使誤差電壓Ur升高。Ur經過VT2、VD9輸出的磁複位電流增大，使磁複位時間延長，輸出脈衝(chong) 寬度減小，使UO1又降至3．3V。反之亦然。因此，磁放大器可等效於(yu) 一個(ge) 脈寬調製器，通過精細調節脈衝(chong) 寬度，可達到精密穩壓目的。這就是磁放大器的穩壓原理。

　　傳(chuan) 統的鐵氧體(ti) 磁心采用晶態結構的材料，其原子在三維空間內(nei) 做有序排列而形成點陣結構。而非晶態合金是指物質從(cong) 液態(或氣態)急速冷卻時，因來不及結晶而在常溫下原子呈無序排列狀態。非晶態合金的製造工序簡單，節能效果顯著，它屬於(yu) 新型綠色環保材料。非晶態合金具有高磁導率、高矩形比、磁心損耗低、高溫穩定性好等優(you) 點，這種材料適合製作可控磁飽和電感器，用於(yu) 計算機的ATX電源中。

　　L4采用美國Metglas公司生產(chan) 的MP1305P4AS型高性能非晶態合金磁環，用φ0．10mm漆包線均勻繞製7匝。常用非晶態磁環典型產(chan) 品的主要參數見附表。MP1 305P4AS型號中的“13”代表外徑為(wei) 1 3mm(標稱值)， “5”代表高度為(wei) 5mm(標稱值)。其磁路長度為(wei) 3．46cm，有效橫截麵積為(wei) 0．057cm2，質量為(wei) 1．50g，飽和磁通密度為(wei) 0．57T，矩形比為(wei) 0．86，電阻率為(wei) 0．142μΩ·cm，磁心損耗為(wei) 318mW，長期工作溫度<120℃，居裏點溫度為(wei) 225℃(超過此溫度時磁滯現象會(hui) 消失)。

　　MP1 305P4AS的B-H曲線(亦稱磁滯回線)如圖4所示，B代表磁通密度(單位是T)，H代表磁場強度(單位是A／m)，圖中的實線和虛線分別對應於(yu) 100kHz、200kHz開關(guan) 頻率。