基于PS223的ATX開(kāi)關(guān)電源技術(shù)設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源以安全、可靠為第一原則，高性能大功率ATX電源設(shè)計(jì)中應(yīng)用電源管理監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)防浪涌軟啟動(dòng)以及防過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、過(guò)流、短路、過(guò)溫等保護(hù)功能。

開(kāi)關(guān)電源SPS(Switching Power Supply)利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，以小型、節(jié)能、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備。

1 ATX電源概述與電源管理監(jiān)控保護(hù)功能

Intel制定的大功率(350～900 W)ATX電源規(guī)范版本是ATXl2V 2．2，+12 V采用雙路輸出，其中一路+12 V(A)專為CPU供電，而另一路+12 V(B)則為其他設(shè)備供電，輸出到主板的接頭為24針腳，以輸出兩組+12 V。

高性能開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)為主動(dòng)式功率因素校正PFC(Power Factor Correction)，采用諸如Champion公司出品的CM6800G整合型PFC／PWM控制器，為電源提供PFC及PWM功率級(jí)電路整合控制，使用諸如PS223等電源管理監(jiān)控芯片提供過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)功率、低電壓和短路等多重保護(hù)。溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素，根據(jù)有關(guān)資料分析表明，過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致功率器件造成損壞，需要設(shè)置過(guò)熱保護(hù)電路。保護(hù)設(shè)計(jì)中的短路保護(hù)(SCP)、過(guò)載保護(hù)(OPP)是ATXl2V強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，在短路和各路總負(fù)載過(guò)載時(shí)觸發(fā)以保護(hù)電源；過(guò)電流保護(hù)(OCP)防止電源某路輸出過(guò)載；過(guò)溫保護(hù)(OTP)防止電源內(nèi)部過(guò)熱；過(guò)壓／欠壓保護(hù)(OVP／UVP)用于當(dāng)輸出電壓超過(guò)／低于標(biāo)準(zhǔn)值20～25％時(shí)觸發(fā)，電源若有異常便會(huì)立刻切斷輸出，各路電壓全部沒(méi)有輸出。在接通電源的瞬間，風(fēng)扇動(dòng)一下就停，電源即處于保護(hù)狀態(tài)。



圖l為開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換流程方框圖，開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換流程為交流輸入→EMI濾波電路→整流電路→功率因子修正電路→功率級(jí)一次側(cè)(高壓側(cè))開(kāi)關(guān)電路轉(zhuǎn)換成脈流→主要變壓器→功率級(jí)二次側(cè)(低壓側(cè))整流電路→電壓調(diào)整電路(DC-DC轉(zhuǎn)換電路)→濾波電路→電源管理監(jiān)控→輸出。

2 PS223的功能特點(diǎn)

SiTI出品的PS223是專門為高性能、大功率開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的電源管理監(jiān)控芯片，具有控制、產(chǎn)生PG以及同時(shí)穩(wěn)定+3．3 V、+5 V、+12 V(A)、+12 V(B)3種電壓，實(shí)現(xiàn)各路輸出的UVP(低電壓保護(hù))、OVP(過(guò)電壓保護(hù))、OCP(過(guò)電流保護(hù))、SCP(短路保護(hù))，并提供一路具有自恢復(fù)功能的控制輸入端，可作為OTP(過(guò)溫度保護(hù))或-12 V UVP(低電壓保護(hù))，當(dāng)超出片內(nèi)設(shè)定值后，會(huì)關(guān)閉并鎖定控制電路，停止電源供應(yīng)器輸出，待故障排除后才可重新啟動(dòng)，內(nèi)部設(shè)計(jì)有過(guò)載保護(hù)以及防雷擊功能，可保證整個(gè)電源穩(wěn)定工作。

2．1 PS223主要性能指標(biāo)

1)過(guò)壓／欠壓保護(hù)和鎖定；2)過(guò)電流保護(hù)和鎖定；3)故障保護(hù)，關(guān)閉輸出；4)電源良好輸出及信號(hào)保護(hù)；5)內(nèi)置300 ms電源良好輸出延時(shí)；6)75 ms低電壓／過(guò)電壓延遲保護(hù)；7)38 ms抗沖擊保護(hù)；8)73μs抗噪聲保護(hù)；9)寬電源電壓范圍(90～270 V)；lO)交流電源關(guān)閉特別保護(hù)。

2．2 PS223引腳功能說(shuō)明

PS223采用16引腳DIP封裝，各引腳功能如下：PGI為MAIN POWER信號(hào)輸出端；VSS為接地端；為OVP／UVP／OCP保護(hù)信號(hào)輸出端；為REMOTE CONTROL輸出端，用于開(kāi)關(guān)SPS；ISl2A為12 V(A)OCP比較器V+輸入端，內(nèi)建Sink電流源，用于OCP保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)整；RI用于通過(guò)接地電阻產(chǎn)生OCP電流源(R1：20～80 kΩ)；ISl2B用于12 V(B)OCP比較器V+輸入端，內(nèi)建Sink電流源，用于OCP保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)整；VSl2B用于12 V(B)OCP比較器V-輸入端，12 V(B)OVP／UVP檢測(cè)；OTP為附加保護(hù)功能，可用于OTP(溫度異常保護(hù))；IS5為5 V OCP比較器V+輸入，內(nèi)建Sink電流源，用于OCP保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)整；IS33為3．3 V OCP比較器V+輸入，內(nèi)建Sink電流源，用于OCP保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)整；VSl2A為12 V OCP比較器V-輸入，12 V OVP／UVP檢測(cè)：VS33為3．3 V OCP比較器V-輸入，3．3 V OVP／UVP檢測(cè)：VS5為5 V OCP比較器V-輸入，5 V OVP／UVP檢測(cè)；VCC為工作電源3．8～15 V；PGO用于PW-OK，電源SPS輸出正常狀態(tài)信號(hào)。

2．3 主要控制信號(hào)說(shuō)明

ATX開(kāi)關(guān)電源依靠PGI(+5 VSB)、控制信號(hào)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的開(kāi)啟和關(guān)閉。

PGI(+5 VSB)是供主機(jī)系統(tǒng)在ATX待機(jī)狀態(tài)時(shí)的電源，用于網(wǎng)絡(luò)喚醒WOL(Wake-up On Lan)和開(kāi)機(jī)電路、USB接口等以及開(kāi)閉自動(dòng)管理的工作電源，在待機(jī)及受控啟動(dòng)狀態(tài)下，其輸出電壓均為5 V高電平，使用紫色線由ATX插頭9腳引出。

為主機(jī)啟閉電源或網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程喚醒電源的控制信號(hào)，當(dāng)按下主機(jī)面板的POWER開(kāi)關(guān)或網(wǎng)絡(luò)喚醒遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)，受控啟動(dòng)后PSON由主板的電子開(kāi)關(guān)接地，當(dāng)該端口的信號(hào)電平大于1．8 V時(shí)，主電源為關(guān)；信號(hào)電平低于1．8 V時(shí)，主電源為開(kāi)。使用綠色線從ATX插頭14腳輸入。

PGO(PW_OK)是供主板檢測(cè)電源好壞的輸出信號(hào)，輸出在2 V以上時(shí)，電源正常，輸出在1 V以下時(shí)，電源故障。通常待機(jī)狀態(tài)為零電平，受控啟動(dòng)電壓輸出穩(wěn)定后為5 V高電平。使用灰色線由ATX插頭8腳引出，該信號(hào)是判斷電源壽命及質(zhì)量是否合格的主要依據(jù)之一。

是UVP(低電壓保護(hù))、OVP(過(guò)電壓保護(hù))、OCP(過(guò)電流保護(hù))保護(hù)控制信號(hào)輸出端。

3 應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)

3．1 PS223典型應(yīng)用電路

PS223典型應(yīng)用電路如圖2所示。