基于PS223的ATX開(kāi)關(guān)電源技術(shù)設計

開(kāi)關(guān)電源以安全、可靠為第一原則，高性能大功率ATX電源設計中應用電源管理監控芯片實(shí)現防浪涌軟啟動(dòng)以及防過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、過(guò)流、短路、過(guò)溫等保護功能。

開(kāi)關(guān)電源SPS(Switching Power Supply)利用現代電力電子技術(shù)，以小型、節能、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備。

1 ATX電源概述與電源管理監控保護功能

Intel制定的大功率(350～900 W)ATX電源規范版本是ATXl2V 2．2，+12 V采用雙路輸出，其中一路+12 V(A)專(zhuān)為CPU供電，而另一路+12 V(B)則為其他設備供電，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)電源設計為主動(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功率級電路整合控制，使用諸如PS223等電源管理監控芯片提供過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)功率、低電壓和短路等多重保護。溫度是影響電源設備可靠性的最重要因素，根據有關(guān)資料分析表明，過(guò)熱會(huì )導致功率器件造成損壞，需要設置過(guò)熱保護電路。保護設計中的短路保護(SCP)、過(guò)載保護(OPP)是ATXl2V強制標準，在短路和各路總負載過(guò)載時(shí)觸發(fā)以保護電源；過(guò)電流保護(OCP)防止電源某路輸出過(guò)載；過(guò)溫保護(OTP)防止電源內部過(guò)熱；過(guò)壓／欠壓保護(OVP／UVP)用于當輸出電壓超過(guò)／低于標準值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，電源即處于保護狀態(tài)。



圖l為開(kāi)關(guān)電源轉換流程方框圖，開(kāi)關(guān)電源轉換流程為交流輸入→EMI濾波電路→整流電路→功率因子修正電路→功率級一次側(高壓側)開(kāi)關(guān)電路轉換成脈流→主要變壓器→功率級二次側(低壓側)整流電路→電壓調整電路(DC-DC轉換電路)→濾波電路→電源管理監控→輸出。

2 PS223的功能特點(diǎn)

SiTI出品的PS223是專(zhuān)門(mén)為高性能、大功率開(kāi)關(guān)電源設計的電源管理監控芯片，具有控制、產(chǎn)生PG以及同時(shí)穩定+3．3 V、+5 V、+12 V(A)、+12 V(B)3種電壓，實(shí)現各路輸出的UVP(低電壓保護)、OVP(過(guò)電壓保護)、OCP(過(guò)電流保護)、SCP(短路保護)，并提供一路具有自恢復功能的控制輸入端，可作為OTP(過(guò)溫度保護)或-12 V UVP(低電壓保護)，當超出片內設定值后，會(huì )關(guān)閉并鎖定控制電路，停止電源供應器輸出，待故障排除后才可重新啟動(dòng)，內部設計有過(guò)載保護以及防雷擊功能，可保證整個(gè)電源穩定工作。

2．1 PS223主要性能指標

1)過(guò)壓／欠壓保護和鎖定；2)過(guò)電流保護和鎖定；3)故障保護，關(guān)閉輸出；4)電源良好輸出及信號保護；5)內置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；7)38 ms抗沖擊保護；8)73μs抗噪聲保護；9)寬電源電壓范圍(90～270 V)；lO)交流電源關(guān)閉特別保護。

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信號輸出端；VSS為接地端；為OVP／UVP／OCP保護信號輸出端；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，內建Sink電流源，用于OCP保護工作點(diǎn)調整；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，內建Sink電流源，用于OCP保護工作點(diǎn)調整；VSl2B用于12 V(B)OCP比較器V-輸入端，12 V(B)OVP／UVP檢測；OTP為附加保護功能，可用于OTP(溫度異常保護)；IS5為5 V OCP比較器V+輸入，內建Sink電流源，用于OCP保護工作點(diǎn)調整；IS33為3．3 V OCP比較器V+輸入，內建Sink電流源，用于OCP保護工作點(diǎn)調整；VSl2A為12 V OCP比較器V-輸入，12 V OVP／UVP檢測：VS33為3．3 V OCP比較器V-輸入，3．3 V OVP／UVP檢測：VS5為5 V OCP比較器V-輸入，5 V OVP／UVP檢測；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。

2．3 主要控制信號說(shuō)明

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

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

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

PGO(PW_OK)是供主板檢測電源好壞的輸出信號，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。通常待機狀態(tài)為零電平，受控啟動(dòng)電壓輸出穩定后為5 V高電平。使用灰色線(xiàn)由ATX插頭8腳引出，該信號是判斷電源壽命及質(zhì)量是否合格的主要依據之一。

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

3 應用電路及設計

3．1 PS223典型應用電路

PS223典型應用電路如圖2所示。