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摘要：以一实用电路为例，对KA351l的特点进行阐述，并对常见故障进行分析。
关键词：过压保护 欠压保护 软启动 过流保护PS－ON
中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：1002－2422(2008)03－0091－02
1 KA3511的特点
KA351l的主要特点：(1)固定频率、可变占空比电压型PWM控制，类似TL494(2)只需少量外部元件，就可以组成独立，性能优良的主开关电源控制电路；(3)具有利用死区时间控制，来实现软启动的能力；(4)为推挽操作对偶输出，每个输出晶体管的电流容量为200mA(5)对主电源输出的 3，3V、 5V和 12V，具有过压及欠压保护(OVP、UVP)功能：(6)遥控开供控制功能(PS－ON)；(7)含有滞后功能电源好信号生成器；(8)精密电压参考，容差为±2％(4.9V≤Vref≤5.1V)：(9)电源电压VCC=14～30V，待机(STANDBY)时KA3511电流(ICC)典型值是10mA：(10)具有对输入的遥控及保护控制功能进行锁定。
2 KA3511供电方式
KA3511一般采用双电源供电方式：一路来自独立辅助电源的 12V：另一路则由主电源高频开关变压器T2次级 12V绕组一端，经R21、D21、C32组成的寄生辅助电源，其电压为 24V。当电源接通市电时，此刻主电源尚未工作。独立辅助电源的 12V经D11，一路到KA3511第一脚VCC即前级驱动电路。当KA3511第6脚PS－ON为低电位时，主电源启动。寄生辅助电源 24V输出，D11反向偏置， 12V被阻断，整个驱动及控制电路均由 24V供电。
ATX开关电源中若采用TL494脉宽调制芯片，其必须与运放器及部分有源元件方可构成完整的控制电路。要使在待机时各控制电路能正常工作，则需要提供 5V作为参考和偏置电源。此电源主要来自 5VSB或PWMIC自带对外输出的基准电源 5VR(如TL494第14脚)。KA351l周边电路只采用少量的无源元件，其内部的基准源主要提供给自身电路。另KA3511第9脚为欠压检测输入，将VCC通过RIO、R11分压馈送到此脚，来监测VCC是否欠压，其阀值为1.25V。
3 过流保护电路
对半桥式它激型开关电源，由于PWMIC位于与功率开关隔离的输出端。采用第一种方法，需用电流互感器将采样点与前级隔离。因此用电流互感器T3，将初级与功率主回路开关变压器T2初级串联，将T3次测到的信号经过处理输出过流检测信号经二极管D23电容C1经整流滤波，再经电阻R3降压送到KA3511第16脚PT端。另一种为PWM信号采样法，是将PWM信号驱动变压器T1次级的中点b作为采样点。此点信号为两对称点a、c相差180度PWM信好的合成，后续处理过程如同第一种主回路电流互感法。当输出负载增大时，PWM的占空比也相应增大，经处理馈送到16脚PT的电位也随之上升。AK3511的阀值电压为 1.2V，即当16脚的电位≥1.2V，KA3511第1、3脚输出相位相差180度的PWM信号被关断，主电源停止工作。
4 过压、欠压保护及输出电压调整
KA3511的13、14、15三只引脚，分别连接到输出电压端 3.3V、 5V、 12V上。每只引脚分别承担相应输出电压的过压和欠压保护功能。相应的过、欠压典型阀值为 4.1V、 6.2V、 14.4V和 2.3V、 4.0V、 10V。实测过压阀值为下限 3.8V、 5.8V、 13.5V，欠压不变。在过欠压保护上，KA3511与TL494的优点在：为各输出电压过欠压保护电路设计带来极大的方便。KA3511第4脚为输出电压调整反馈端。 5V、 12V、 3.3V输出电压的设定值由R1、R2、R3、VR1、R9的电阻分压比来决定。调整VR1为一级统调，通常以 5V为基准。其余各路与设定值存在一定偏差，为达到准确设定值，需经二级细调。现时采用最多的是针对 3.3V一路，通常此路是引自主开关变压器T2， 5V一对称绕组d、e两端，相同的PWM波形相差180度。其中一端经一特定电感L4，将占空比减小(f点)，并与另一端分别整流汇合成(g点)，再经电感L3电容C15滤波得 3.3V。二级细调电路由TL431、Q5、VR2、D13、D10等组成。
5 PS－ON、PG、软启动电路
5.1 PS－ON、PG控制电路
采用KA3511PWM芯片的ATX半桥式他激型开关电源，其PG(电源好)直接由第11脚发送到主板。而主板送出的PS－ON(电源遥控开关)信号，可采用相同的传送方式到芯片第6脚REM。与TL494组成的电源相比，PG和PS－ON控制电路大为简化。图1为采用KA351l电源，PG， 5V、PS－ON三信号间的时序关系。当电源接通市电后，PS－ON为 5V高电位，主电源未启动。当PS－ON为低时，启动主电源。35ms后 5V和其它各路输出电压经软启动电路控制，经15ms上升到输出正常值。再经150ms，PG由低变高，完成电源正常启动过程(图l左半部分)。主机能否正常启动，与PG信号的好坏密不可分：(1)好的PG信号应是，一旦各路输出电压建立后应至少延迟lOOms，PG信号才由低变高：(2)由低变高的PG信号上升沿尽可能是一阶跃函数曲线，当市电关闭或PS-ON为低时，PG信号比 5V提前8ms消失(图1右半部分)。这可确保运行中的硬盘磁头在 5V， 12V消失前回到安全区，防止盘片物理性损坏。
5.2软启动电路
当开关电源开启时，PWM芯片的反馈为零。此时开关变换器的占空比会达到最大值，即各路输出电压会快速达到OVP值。同时为给输出电容充电，功率回路将有大电流流过。由于此刻过流保护电路还未进入工作状态，这大电流可能导致功率器件损坏。为了防止这一情况的发生，解决的方法是给开关变换器的占空比限制一个上限值。让占空比随时间增加而线性增大，这一缓升变化过程通常是对一电容充电来控制。当电容充满时，占空比也就达到它调接输出电压所需的稳态值。通常将软启动的控制端设置在PWM芯片的死区电平控制输入端，KA3511为第19脚DTC(TL494为第4脚)。其外部电路由缓升充电电容C31及分压电阻R31、R23组成。由于各路输出电压上升时值基本相同，现以 5V一路为例。当遥控信号PS－ON变低，主电源开启经35ms后， 5V经15ms由零线性增大到设定值(见图1)。
6 KA3511与KA3511BS的差别
KA3511与KA3511BS均为双列直插，内部结构完全相同。差别有三点，(1)外部引脚的个数，前者为22脚，后者则为24脚，多出的最后一列12、13脚正好为空脚(NC)。(2)外形尺寸不相同，KA3511BS为22.95mmx7.62mmx3.25mm，而KA3511则为27.9mmxl0.16mmx3.8mm，相应的引脚间距分别为1.77mm和2.54mm。(3)功率耗散Pd，KA3511BS为1.5W，KA3511则为1W。另一种KA3511DS无论是内部参数，外形尺寸、引脚个数与KA3511BS完全相同，两者可直接互换。
7 常见故障及排除方法
以KA3511为核心的半桥式他激型开关电源，其前级与采用TL494同类型电源相同，所以故障形式及排除方法相同。次级的输出电路相同，但控制电路差异较大。由于KA3511包含了PG及PS-ON等控制电路，其外围电路比采用TIA94脉宽调制芯片简单了许多。见图1：除KA3511外只使用了几只有源元件及少量的无源元件，对判断故障部位，远比采用TL494的控制电路来得容易。常见的故障有如下几种：
7.1接通市电，开启主机电源灯不亮
首先把电源与主板相连的ATX连接头拔出，用短接线将PS－ON(绿)与地(黑)短接，故障依旧。再用万用表欧母10K档测电源输入回路是否开路，无开路说明保险丝正常。再查 5VSB无输出，初步断定独立辅助电源损坏。
7.2开启主机，电源风扇有轻微转后就停止
同样先用上述方法，故障依旧。在用万用表欧母10欧档测各路输出对地正反向电阻是否接近零，不为零即输出整流管无反向击穿。因KA351l具有输出电压确相保护功能，所以应检查各输出电压端馈线是否开路。由于控制电路除KA3511外，只有少量的无源元件，基本可断定KA3511损坏。实验室此类故障不为个别现象，或许集成度的提高和设计的缺陷KA3511的故障率远高于TL494。
7.3开机电源工作正常，PG常低
首先检查连接KA3511第10脚的PG延迟电容是否漏电，若不是则只有更换芯片或另做一延迟电路。
关键词：过压保护 欠压保护 软启动 过流保护PS－ON
中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：1002－2422(2008)03－0091－02
1 KA3511的特点
KA351l的主要特点：(1)固定频率、可变占空比电压型PWM控制，类似TL494(2)只需少量外部元件，就可以组成独立，性能优良的主开关电源控制电路；(3)具有利用死区时间控制，来实现软启动的能力；(4)为推挽操作对偶输出，每个输出晶体管的电流容量为200mA(5)对主电源输出的 3，3V、 5V和 12V，具有过压及欠压保护(OVP、UVP)功能：(6)遥控开供控制功能(PS－ON)；(7)含有滞后功能电源好信号生成器；(8)精密电压参考，容差为±2％(4.9V≤Vref≤5.1V)：(9)电源电压VCC=14～30V，待机(STANDBY)时KA3511电流(ICC)典型值是10mA：(10)具有对输入的遥控及保护控制功能进行锁定。
2 KA3511供电方式
KA3511一般采用双电源供电方式：一路来自独立辅助电源的 12V：另一路则由主电源高频开关变压器T2次级 12V绕组一端，经R21、D21、C32组成的寄生辅助电源，其电压为 24V。当电源接通市电时，此刻主电源尚未工作。独立辅助电源的 12V经D11，一路到KA3511第一脚VCC即前级驱动电路。当KA3511第6脚PS－ON为低电位时，主电源启动。寄生辅助电源 24V输出，D11反向偏置， 12V被阻断，整个驱动及控制电路均由 24V供电。
ATX开关电源中若采用TL494脉宽调制芯片，其必须与运放器及部分有源元件方可构成完整的控制电路。要使在待机时各控制电路能正常工作，则需要提供 5V作为参考和偏置电源。此电源主要来自 5VSB或PWMIC自带对外输出的基准电源 5VR(如TL494第14脚)。KA351l周边电路只采用少量的无源元件，其内部的基准源主要提供给自身电路。另KA3511第9脚为欠压检测输入，将VCC通过RIO、R11分压馈送到此脚，来监测VCC是否欠压，其阀值为1.25V。
3 过流保护电路
对半桥式它激型开关电源，由于PWMIC位于与功率开关隔离的输出端。采用第一种方法，需用电流互感器将采样点与前级隔离。因此用电流互感器T3，将初级与功率主回路开关变压器T2初级串联，将T3次测到的信号经过处理输出过流检测信号经二极管D23电容C1经整流滤波，再经电阻R3降压送到KA3511第16脚PT端。另一种为PWM信号采样法，是将PWM信号驱动变压器T1次级的中点b作为采样点。此点信号为两对称点a、c相差180度PWM信好的合成，后续处理过程如同第一种主回路电流互感法。当输出负载增大时，PWM的占空比也相应增大，经处理馈送到16脚PT的电位也随之上升。AK3511的阀值电压为 1.2V，即当16脚的电位≥1.2V，KA3511第1、3脚输出相位相差180度的PWM信号被关断，主电源停止工作。
4 过压、欠压保护及输出电压调整
KA3511的13、14、15三只引脚，分别连接到输出电压端 3.3V、 5V、 12V上。每只引脚分别承担相应输出电压的过压和欠压保护功能。相应的过、欠压典型阀值为 4.1V、 6.2V、 14.4V和 2.3V、 4.0V、 10V。实测过压阀值为下限 3.8V、 5.8V、 13.5V，欠压不变。在过欠压保护上，KA3511与TL494的优点在：为各输出电压过欠压保护电路设计带来极大的方便。KA3511第4脚为输出电压调整反馈端。 5V、 12V、 3.3V输出电压的设定值由R1、R2、R3、VR1、R9的电阻分压比来决定。调整VR1为一级统调，通常以 5V为基准。其余各路与设定值存在一定偏差，为达到准确设定值，需经二级细调。现时采用最多的是针对 3.3V一路，通常此路是引自主开关变压器T2， 5V一对称绕组d、e两端，相同的PWM波形相差180度。其中一端经一特定电感L4，将占空比减小(f点)，并与另一端分别整流汇合成(g点)，再经电感L3电容C15滤波得 3.3V。二级细调电路由TL431、Q5、VR2、D13、D10等组成。
5 PS－ON、PG、软启动电路
5.1 PS－ON、PG控制电路
采用KA3511PWM芯片的ATX半桥式他激型开关电源，其PG(电源好)直接由第11脚发送到主板。而主板送出的PS－ON(电源遥控开关)信号，可采用相同的传送方式到芯片第6脚REM。与TL494组成的电源相比，PG和PS－ON控制电路大为简化。图1为采用KA351l电源，PG， 5V、PS－ON三信号间的时序关系。当电源接通市电后，PS－ON为 5V高电位，主电源未启动。当PS－ON为低时，启动主电源。35ms后 5V和其它各路输出电压经软启动电路控制，经15ms上升到输出正常值。再经150ms，PG由低变高，完成电源正常启动过程(图l左半部分)。主机能否正常启动，与PG信号的好坏密不可分：(1)好的PG信号应是，一旦各路输出电压建立后应至少延迟lOOms，PG信号才由低变高：(2)由低变高的PG信号上升沿尽可能是一阶跃函数曲线，当市电关闭或PS-ON为低时，PG信号比 5V提前8ms消失(图1右半部分)。这可确保运行中的硬盘磁头在 5V， 12V消失前回到安全区，防止盘片物理性损坏。
5.2软启动电路
当开关电源开启时，PWM芯片的反馈为零。此时开关变换器的占空比会达到最大值，即各路输出电压会快速达到OVP值。同时为给输出电容充电，功率回路将有大电流流过。由于此刻过流保护电路还未进入工作状态，这大电流可能导致功率器件损坏。为了防止这一情况的发生，解决的方法是给开关变换器的占空比限制一个上限值。让占空比随时间增加而线性增大，这一缓升变化过程通常是对一电容充电来控制。当电容充满时，占空比也就达到它调接输出电压所需的稳态值。通常将软启动的控制端设置在PWM芯片的死区电平控制输入端，KA3511为第19脚DTC(TL494为第4脚)。其外部电路由缓升充电电容C31及分压电阻R31、R23组成。由于各路输出电压上升时值基本相同，现以 5V一路为例。当遥控信号PS－ON变低，主电源开启经35ms后， 5V经15ms由零线性增大到设定值(见图1)。
6 KA3511与KA3511BS的差别
KA3511与KA3511BS均为双列直插，内部结构完全相同。差别有三点，(1)外部引脚的个数，前者为22脚，后者则为24脚，多出的最后一列12、13脚正好为空脚(NC)。(2)外形尺寸不相同，KA3511BS为22.95mmx7.62mmx3.25mm，而KA3511则为27.9mmxl0.16mmx3.8mm，相应的引脚间距分别为1.77mm和2.54mm。(3)功率耗散Pd，KA3511BS为1.5W，KA3511则为1W。另一种KA3511DS无论是内部参数，外形尺寸、引脚个数与KA3511BS完全相同，两者可直接互换。
7 常见故障及排除方法
以KA3511为核心的半桥式他激型开关电源，其前级与采用TL494同类型电源相同，所以故障形式及排除方法相同。次级的输出电路相同，但控制电路差异较大。由于KA3511包含了PG及PS-ON等控制电路，其外围电路比采用TIA94脉宽调制芯片简单了许多。见图1：除KA3511外只使用了几只有源元件及少量的无源元件，对判断故障部位，远比采用TL494的控制电路来得容易。常见的故障有如下几种：
7.1接通市电，开启主机电源灯不亮
首先把电源与主板相连的ATX连接头拔出，用短接线将PS－ON(绿)与地(黑)短接，故障依旧。再用万用表欧母10K档测电源输入回路是否开路，无开路说明保险丝正常。再查 5VSB无输出，初步断定独立辅助电源损坏。
7.2开启主机，电源风扇有轻微转后就停止
同样先用上述方法，故障依旧。在用万用表欧母10欧档测各路输出对地正反向电阻是否接近零，不为零即输出整流管无反向击穿。因KA351l具有输出电压确相保护功能，所以应检查各输出电压端馈线是否开路。由于控制电路除KA3511外，只有少量的无源元件，基本可断定KA3511损坏。实验室此类故障不为个别现象，或许集成度的提高和设计的缺陷KA3511的故障率远高于TL494。
7.3开机电源工作正常，PG常低
首先检查连接KA3511第10脚的PG延迟电容是否漏电，若不是则只有更换芯片或另做一延迟电路。