電腦ATX電源控制電路的工作原理

1、atx電源的控制電路見(jiàn)圖1?？刂齐娐凡捎胻 l 4 9 4 （有的電源采用ka 7 5 0 0 b ,其管腳功能與t l 4 9 4相同，可互換）及l(fā) m 3 3 9集成電路（以下簡(jiǎn)稱494和339）。4 9 4是雙排1 6腳集成電路，工作電壓74 0 v。它含有由14腳輸出的十5 v基準(zhǔn)電源， 輸出電壓為十5 v （0. 0 5v）, 最大輸出電流2 5 0 ma;一個(gè)頻率可調(diào)的鋸齒波產(chǎn)生電路，振蕩頻率由5腳外接電容及6腳外接電阻來(lái)決定。13腳為高電平時(shí)，由8腳及11腳輸出雙路反相（即推挽工作方式）的脈寬調(diào)制信號(hào)。本例為此 種工作方式，故將13腳與14腳相連接。比較器是一種運(yùn)算放大器，符號(hào)用

2、三角形表示，它有一個(gè)同相輸入端午”；一個(gè)反相輸入端 巳”和一個(gè)輸出端。國(guó)口閘人加在由葡八好t新人看ttf煽相零nin n r范跖白l_jt 由ki，in1 ln匕耳li vf l明 i 7bn聲a端出格二埼心與門場(chǎng)火有君一tltl疆1出軻號(hào)一ltlt 反初施】得的4歡電平蚊展3d的腳鼎軍較低i.i裾吊甲能胞e寸后照漸出淺空 比雄腳電平軟而寫(xiě)口腳輸出法矛 =即見(jiàn)平荻低聞w司埼杷抵沼 心*聊電平弼 忖11 乂靳用軍id招的勺腳阻平 ，副4的i和電半 叫比較錚喻比五帝昵常白腳痂出演酹比較器同相端電平若高于反相端電平，則輸出端輸出高電平；反之輸出低電平。4 9 4內(nèi)的比較放 大器有四個(gè)，為敘述方便，在

3、圖1中用小寫(xiě)字母a、b、c、d來(lái)表示。其中a是死區(qū)時(shí)間比較器。因兩 個(gè)作逆變工作的三極管串聯(lián)后接到十3 1 0v的直流電源上，若兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，就會(huì)形成對(duì)直流電 源的短路。兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通可能發(fā)生在一個(gè)管子從截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，而另一個(gè)管子由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的時(shí) 候。因?yàn)楣茏釉谵D(zhuǎn)換時(shí)有時(shí)間的延遲，截止的管子已經(jīng)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通了，但導(dǎo)通的管子尚未完全轉(zhuǎn)為截止，于 是兩個(gè)管子都呈導(dǎo)通狀態(tài)而形成對(duì)直流電源的短路。為防止這樣的事情發(fā)生，4 9 4設(shè)置了死區(qū)時(shí)間比較 器a。從圖1可以看出，在比較器a的反相輸入端串聯(lián)了一個(gè)電源”，正極接反相端，負(fù)極接4 9 4的 4腳。a比較器同相端輸入的鋸齒波信號(hào)，只有大于電源”

4、電壓的部分才有輸出，在三極管導(dǎo)通變?yōu)榻刂古c截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通期間，也就是死區(qū)時(shí)間，4 9 4沒(méi)有脈沖輸出，避免了對(duì)直流電源的短路。 死區(qū)時(shí)間還可由4 腳外接的電平來(lái)控制，4腳的電平上升，死區(qū)時(shí)間變寬，4 9 4輸出的脈沖就變窄了，若4腳的電平超過(guò)了鋸齒波的峰值電壓，4 9 4就進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)，8腳和11腳就不輸出脈沖了。4 9 4內(nèi)部還有3個(gè)二輸入端與門（用1、2、3表示）、兩個(gè)二輸入端與非門、反相器、t觸發(fā)器等電路。與門是這樣一種電 路，只有所有的輸入端都是高電平，輸出端才能輸出高電平；若有一個(gè)輸入端為低電平，則輸出端輸出低 電平。反相器的作用是把輸入信號(hào)隔離放大后反相輸出。與非門則相當(dāng)于一個(gè)與門

5、和一個(gè)反相器的組合。t觸發(fā)器的作用是：每輸入一個(gè)脈沖，輸出端的電平就變化一次。如輸出端q為低電平，輸入一個(gè)脈沖后， q變?yōu)楦唠娖?，再輸入一個(gè)脈沖，q又回到低電平。比較器、與門、反相器、t觸發(fā)器以及鋸齒波振蕩器 及8腳、11腳輸出的波形見(jiàn)圖2。3 3 9是四比較器集成電路。 按管腳的順序把內(nèi)部四個(gè)比較器設(shè)為a、b、c、d比較器。4 9 4和3 3 9再配合其他電路，共同完成atx電源的穩(wěn)壓，產(chǎn)生pwok信 號(hào)及各種保護(hù)功能。一、 產(chǎn)生pwok信號(hào)pc主機(jī)要求各路電源穩(wěn)定之后才工作，以保護(hù)各元器件不致因電壓不穩(wěn)而損壞，故設(shè)置了pw-ok信號(hào)（約十5 v）,主機(jī)在獲得此信號(hào)后才開(kāi)始工作。接通電源時(shí)，

6、要求pwok信號(hào)比5 v、+12v、十3. 3v電源延遲數(shù)百毫秒才產(chǎn)生，關(guān)機(jī)時(shí)pwok信號(hào)應(yīng)比直流電源先消失數(shù)百毫秒，以便 主機(jī)先停止工作，硬盤的磁頭回復(fù)到著陸區(qū)，以保護(hù)硬盤。at x電源接通市電后，輔助電源立即工作。一方面輸出十5 vsb電源，同時(shí)向4 9 4的 12腳提供十幾伏到二十多伏的直流電源。4 9 4從 14腳輸出十5 v基準(zhǔn)電源，鋸齒波振蕩器也開(kāi)始起振工作。若主機(jī)未開(kāi)機(jī)，p son信號(hào)為高電平，經(jīng)r3 7使3 3 9的b比較器6腳亦為高電平，因電阻r3 7小于r4 4, 6腳電平高于7腳電平，b比較器輸出端1腳輸出低電平，經(jīng)d 3 6的鉗位作用，a比較 器的反相端4腳亦為低電平，

7、其電平低于同相端 5腳的電平，輸出端2腳呈高電平，經(jīng)r 4 1使4 9 4 的4腳為高電平，故4 9 4內(nèi)部的死區(qū)時(shí)間比較器a輸出低電平，與門1也因此輸出低電平并進(jìn)而使與門 2和與門3輸出低電平，封鎖了振蕩器的輸出，8腳、11腳無(wú)脈沖輸出，at x電源無(wú) 5 v、1 2 v、+ 3.3 v電源輸出，主機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。因十5 v、+ 1 2 v電源輸出為零，經(jīng)電阻r 15、r 1 6使4 9 4的1腳電平亦為零，4 9 4的c比較器的輸出端3腳輸出亦為零，經(jīng)r 4 8使3 3 9的 9腳亦為零電平，故3 3 9的c比較器的輸出端14腳為零電平。另外，3 3 9的 1腳低電平信號(hào)因d 3 4的鉗位

8、作用，也使14腳為低電平，經(jīng)r5。和r6 3使11腳亦為低電平。因此d比較器的輸出端13腳為低電平，也就是pwok信號(hào)為低電平，主機(jī)不會(huì)工作。開(kāi)啟主機(jī)時(shí)，通過(guò)人工或遙控操作閉合了與ps on相關(guān)的開(kāi)關(guān)，p son呈低電平，經(jīng)r 3 7使3 3 9的反相端6腳為低電平，b比較器1腳輸出高電平，d3 5、d 3 6反偏截止，a比較器的輸出電平則由5腳與4腳的電平?jīng)Q定。正常工作時(shí)，5腳電平低于4腳電平，2腳輸出低電平，經(jīng)r 4 1送到4 9 4的 4腳，使4腳的電平變?yōu)榈碗娖?，鋸齒波 振蕩信號(hào)可以從死區(qū)時(shí)間比較器a輸出脈沖信號(hào)，另一方面，振蕩信號(hào)送到了pwm比較器b的同相輸入 端，pwm比較器輸出的

9、脈沖信號(hào)的寬度，則是由4 9 4的 1腳的電平（也就是負(fù)載的大?。┡c 16腳的 電平來(lái)決定。pwm比較器輸出的脈沖信號(hào)，最后經(jīng)緩沖放大器放大后，從8、11腳輸出脈沖信號(hào)，atx電源向主機(jī)輸出 5 v、1 2 v、十3 . 3 v電源。此過(guò)程因c 3 5的充電有數(shù)百毫秒的延時(shí)，但對(duì) 主機(jī)開(kāi)機(jī)并無(wú)影響。4 9 4的 1腳從十5 v、+ 1 2 v經(jīng)取樣電阻r 1 5、r 1 6得到電壓，其電平略高 于2腳電平，3腳輸出高電平，經(jīng)r 4 8使3 3 9的9腳得到高電平，其電平高于8腳電平，因而14腳輸出高電平，此電平經(jīng)r 5 0與基準(zhǔn)+5 v電源經(jīng)r 6 4共同對(duì)c 3 9充電，經(jīng)數(shù)百毫秒后，11腳

10、電平升到高于10腳電平時(shí)，d比較器13腳輸出高電平，此電平經(jīng)r 4 9反饋至 11腳，維持11腳處于高 電平狀態(tài)，故13腳輸出穩(wěn)定的高電平pwok信號(hào)，主機(jī)檢測(cè)到此信號(hào)后即開(kāi)始正常工作。關(guān)機(jī)時(shí)，主機(jī)內(nèi)開(kāi)關(guān)使p son呈高電平，止匕時(shí)3 3 9的6腳電平高于7腳，1腳輸出低電平，因二極管d 3 4的鉗位作用，14腳呈低電平，c 3 9對(duì)c比較器及b比較器放電，很快11腳呈低電平，13腳輸出低電平，即pwok信號(hào)呈低電平。在3 3 9的1腳為低電平時(shí)，經(jīng)d3 6使4臆腳為低電平，2腳輸出高電平，經(jīng)r4 1傳送到4 9 4的 4腳，但因c 3 5電位不能突變，經(jīng)數(shù)百毫秒的放電后方 使4 9 4的4腳

11、轉(zhuǎn)為高電平，從而封鎖正負(fù)脈沖的輸出，主機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。上述的過(guò)程中，關(guān)機(jī)時(shí)c3 9和c3 5都要放電，但因放電時(shí)間常數(shù)不同，c3 9放電較快，故pwok信號(hào)先于各電源變成低 電平，滿足了主機(jī)關(guān)機(jī)的需要。止匕外，關(guān)機(jī)時(shí)因各路輸出電源的電解電容放電需要時(shí)間，也使pwok信號(hào)先于各電源回到低電平。二、穩(wěn)壓4 9 4的2腳經(jīng)r 4 7與基準(zhǔn)電壓十5 v相連，維持較好的穩(wěn)定電壓，而1腳則與取樣電阻r 1 5、r 1 6與十5 v、+ 1 2 v相連接，正常的情況下，1腳電平與2腳電平相等或略高。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)（無(wú)論+5 v或十1 2 v） ,1腳電平高于2腳電平，c比較器輸出誤差電壓與鋸齒波振蕩脈沖在

12、pwm比較器b進(jìn)行比較使輸出脈沖寬度變窄，輸出電壓回落到標(biāo)準(zhǔn)值，反之則促使振蕩脈沖寬度增加，輸出電 壓回升。由于4 9 4內(nèi)的放大器增益很高，故穩(wěn)壓精度很好。從穩(wěn)壓的原理，我們可以得到atx電源輸 出電壓偏高或偏低的維修方法。如果輸出電壓偏低，可在4 9 4的1腳對(duì)地并聯(lián)電阻，或是把r4 7的電阻增大。要是電源的輸出偏高，則可在2腳對(duì)地并聯(lián)電阻，也可以用增大r 3 3或取下r 6 9、r3 5來(lái)降低輸出電壓。三、過(guò)流保護(hù)過(guò)流保護(hù)的原理是基于負(fù)載愈大，q3、q 4集電極的脈沖電壓也愈高，也即是r 1 3 （1. 5 kq）上的電壓也愈高，從這里采樣經(jīng)d 1 4整流和c3 6濾波，再經(jīng)r5 4、r

13、5 5并聯(lián)電阻與r5 1、r5 6、r5 8等組成的分壓電路送到4 9 4的 16腳。隨著負(fù)載的加重，16腳的電平也隨之上升，當(dāng)超過(guò) 1 5腳的電平時(shí)，誤差放大器輸出的誤差電壓促使調(diào)制脈沖的寬度變窄從而使負(fù)載電流減小。另外，從r56、r5 8并聯(lián)電阻獲得的分壓再經(jīng)r 5 2送到3 3 9的 5腳，當(dāng)5腳的電平超過(guò)4腳時(shí)，2腳即輸出 高電平送到4 9 4的4腳，4 9 4停止輸出脈沖信號(hào)，終止5 v、1 2 v、十3 . 3 v電源的輸出，達(dá)到過(guò)流及短路保護(hù)的目的。需要說(shuō)明的是：4 9 4的16腳電平的高低只能改變輸出脈沖的寬度，但不影響4 9 4的4腳電平狀態(tài)，而3 3 9的5腳電平一旦超過(guò)4

14、腳的電平，3 3 9的2腳就送出高電平去封 鎖4 4 9的脈沖輸出，終止 5 v、 12v、+3. 3v電源的輸出，同時(shí)2腳的高電平經(jīng)r 5 9和二極管d 3 9反饋到5腳，維持5腳處于高電平狀態(tài)，此時(shí)若過(guò)載或短路狀態(tài)消失，4 9 4的4腳仍維持高電平，5 v與1 2 v、十3 . 3 v電源仍不能輸出，只有切斷交流市電的輸入，再重新接通交流電，方可再次開(kāi)機(jī)。g出第產(chǎn)族及趴/、 ur/lv(j ,/工長(zhǎng)晶卜9)*今工諭心，,gisf一匚 1_-四、過(guò)壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)由r 1 7和穩(wěn)壓管z 0 2并聯(lián)電路從十5 v采樣，經(jīng)d 3 7送到3 3 9的5腳。若十5 v電源由于某種原因升高，3 3 9

15、的 5腳電平也會(huì)隨之升高，當(dāng)超過(guò) 4腳電平時(shí)，2腳即送出高電平去4 9 4的4腳，封鎖5 v、1 2 v、十3 . 3 v電源的輸出，達(dá)到過(guò)電壓保護(hù)的目的。正常工作時(shí)，r 1 7上的壓降不大，z 0 2截止送到 5腳的電壓較低，若十5 v電源的電壓上升，使r 1 7上的壓降超過(guò)z 0 2的穩(wěn)壓值，z 0 2導(dǎo)通，十5 v電源上升后的電壓值全部加到3 3 9的5腳上，促使其快速封鎖4 94脈沖的輸出，以保護(hù)電源。五、欠壓保護(hù)欠壓保護(hù)從一5 v的d 3 2及一1 2 v處的r 1 4取樣，經(jīng)r 3 4和d 3 7送到3 3 9的5腳。若因某種原因使輸出電壓過(guò)低時(shí)，一1 2 v及 一5 v電壓的負(fù)值

16、也會(huì)隨之減小，也就是電壓值上升，經(jīng)r 3 4及d 3 7送往3 3 9的5腳使電平上升，3 3 9的2腳送出高電平到4 9 4的4腳，從而封鎖 4 4 9脈 沖的輸出，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。二極管d 3 2在導(dǎo)通時(shí)，其電壓降與通過(guò)的電流基本無(wú)關(guān)，保持在0 . 6 v-0 . 7 v,于是一5 v電壓的減少量會(huì)全部傳送到d 3 2的負(fù)端，提高了欠壓保護(hù)的靈敏度。六、電源保護(hù)電路故障的維修從上面的敘述中可以了解到，各種保護(hù)電路最終都是通過(guò)控制3 3 9的5腳電平來(lái)控制4 9 4的4腳電平實(shí)現(xiàn)的。正常工作時(shí)，3 3 9的5腳電平低于3 3 9的4腳電平，3 3 9的2腳輸出低電平，使4 9 4的4腳呈低電平

17、狀態(tài)（約為0 . 2 5 v）。若3 3 9的5腳電平高于3 3 9的4腳電平，33 9的2腳輸出高電平，于是4 9 4的4腳變?yōu)楦唠娖?，電源就進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)，終止各路電源的輸出。因此 atx電源出了故障，若電源的整流、濾波、逆變以及輔助電源均完好，則要檢查3 3 9的 4、5腳的電 平。若是5腳電平高于4腳的電平，表示電源進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)。下一步則找出是什么原因使電源進(jìn)入了保 護(hù)狀態(tài)?？蓹z查與3 3 9的5腳相連各支路另一端的電壓是不是比 5腳電壓高，高出5腳電壓的支路就 是故障所在的支路。另外，也可以用斷開(kāi)與5腳相連的一個(gè)個(gè)支路，若是斷開(kāi)某一條支路后5腳的電平正常了，那么故障就出在這一條支路

18、上。再沿著這條支路往下查，很快就可以把故障排除。下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)例來(lái)加以說(shuō)明。1 . 一臺(tái)slps 2 5 oatxc電源的輸出電壓偏低?？蛰d下，+5 v電源的電壓只有+1 . 8 v,其他各路電壓也按比例同樣下降。電源是采用tl 4 9 4及l(fā)m 3 3 9集成電路的典型atx電路。 檢查4 9 4的4腳電壓為十2 . 6 vo電路似乎處于保護(hù)狀態(tài)。但保護(hù)狀態(tài)時(shí)各路輸出的電壓均應(yīng)為零， 而現(xiàn)在卻是正常電壓的三分之一，令人費(fèi)解。試著把4 9 4的第4腳接地，電源立即輸出正常。4腳接地就正常工作，說(shuō)明4 9 4并未損壞， 問(wèn)題可能出在3 3 9以及有關(guān)的電路。用萬(wàn)用表查3 3 9管腳的電壓，當(dāng)查到

19、第4腳及7腳時(shí)，各路電源均正常了。甚至只用一條表筆去碰7腳或4腳，也可使電源恢復(fù)正常工作。這等于在4腳或7腳上加了一條 天線”，天線接收了外來(lái)信號(hào)電源就工作正常了！我試了試天線的 長(zhǎng)度，4 0厘米以下對(duì)電源不起作用，長(zhǎng)度增加了，輸出電壓也隨著增加，達(dá)到1米左右時(shí)，輸出電壓就 正常了，4 9 4的4腳電壓也恢復(fù)到0 v。但電源要用天線”才能工作，說(shuō)明還有故障未找到。再檢查33 9的4腳與5腳的電壓，5腳電壓為2. 4 v, 4腳的電壓為1. 2v,輸出端 2腳的電壓為2. 9 vo （這部分電路見(jiàn)圖3）。但是3 3 9的2腳高電位，必須由5腳電位高于4腳的電位時(shí)才能產(chǎn)生，那5腳最初的高電位是怎么

20、來(lái)的？把與 5腳相連的各支路斷開(kāi)試一試。在斷開(kāi)c支路以后，電源就正常了。沿著d 2往下找，最后在十3. 3 v電源處對(duì)地接一個(gè)1 0 0 0 “f的電容時(shí)，電源就正常了。再檢查 + 3.3 v電源原來(lái)的濾波電容，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)失效。更換電容后4 9 4的4腳電壓恢復(fù)正常，用表筆去碰觸3 3 9的4腳或7腳也不起作用，問(wèn)題得到了解決。為什么十3. 3 v電源的濾波電容失效會(huì)造成輸出 電壓偏低？十3. 3v電源在沒(méi)有電容濾波時(shí)，輸出的直流電源中含有很強(qiáng)的由逆變功率管輸出的脈沖成 分，通過(guò)d3及d2送到lm 3 3 9的 5腳，使5腳的電平高于4腳的電平，電源進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)。從 十2 0 v電源經(jīng)r 3、

21、d 1、r2和三個(gè)并聯(lián)電阻到接地的支路中，三個(gè)電阻并聯(lián)后的電阻值是2 . 4 3 k q,再略去其他支路的影響，可以估算出5腳的電壓大約是2. 3 v,因二極管d 1的鉗位作用，2腳輸出電壓只能在2. 9 v左右，經(jīng)r1送到tl 4 9 4的4腳，減去電阻r 1的降壓，4 9 4的 4腳電壓就是2 . 6 v了。在此電壓下，4 9 4會(huì)輸出較窄的脈沖，于是在空載下，十5 v電源有約1 . 8 v的電 壓輸出。解決的辦法可在d支路中串聯(lián)一個(gè)4 7k q的電阻，并把r2由3. 9 kq換成1 0 0 k q就行了。經(jīng)這樣處理后，不論是正常工作或是保護(hù)狀態(tài)，各路電源的輸出電壓和各管腳的電壓均正常了。

22、而r 2電阻的改動(dòng)，也不會(huì)影響電源的過(guò)載保護(hù)性能。至此，電源的故障才完全得到了解決（愛(ài)好者手中若有slps 2 5 0atxc電源，可參考此例加一個(gè)4 7 kq電阻以提高電源的保護(hù)性能）。為什么3 3 9的4腳加了天線會(huì)正常工作呢？這是 2腳經(jīng)d 1反饋到5腳后，產(chǎn)生了輕微的高頻寄 生振蕩。4腳或7腳接了天線以后，破壞了電路的振蕩條件，使4腳的電壓升高，當(dāng)超過(guò)5腳的電壓時(shí)，2腳送出0 v的低電平信號(hào)到4 9 4的4腳，電源就工作正常了。同樣，在d 1支路中串聯(lián)了 4 7k q電阻后，增加了阻尼因數(shù)，破壞了電路的振蕩條件，電源也就正常了。此時(shí)若取下十3. 3 v電源處新加的電解電容，通電后，電源會(huì)立即進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，各路電源都沒(méi)有輸出。2 . 一臺(tái)新時(shí)代hy atx 3 0 0電源，空載時(shí)輸出電壓正常，但不能帶動(dòng)負(fù)載。檢查4 9 4