電腦ATX開(kāi)關(guān)電源工作原理與維修技巧

1、電腦ATX開(kāi)關(guān)電源工作原理與維修技巧本文以PDL-250型電腦ATX開(kāi)關(guān)甩源為例，介紹其工作原理和多種故障的維修思路以及維修技巧，供參考。一、原理分析待機(jī)電源又稱輔助電源，電路見(jiàn)附圖。自激振蕩部分由Q03,T3,C14,D04,2R21,2R22,2R4等元件組成；穩(wěn)壓部分由IC5（電壓基準(zhǔn)源）,IC1（光禍）,Q4(PWM)等元件組成；保護(hù)和尖峰吸收部分由Q4,2823、2R10,C02及2R5、C05A,D06等元件組成?？梢?jiàn)待機(jī)電源的構(gòu)成與部分彩電開(kāi)關(guān)電源（帶光禍的）基本一致，詳細(xì)工作過(guò)程也大致相同。T3次級(jí)，一路由DOIA和C09整流濾波輸出十22V,為驅(qū)動(dòng)電路T2初級(jí)和IC2 (TI

2、A94CN )腳提供工作電壓。一路由DOf、C03、IA, C05整流濾波輸出+5VSB (Stand By)，由一根紫色導(dǎo)線經(jīng)ATX插頭送到主板上“電源監(jiān)控部件”電路，為該電路提供待機(jī)電壓。別看待機(jī)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在微機(jī)系統(tǒng)中卻占據(jù)著重要地位，一方面它給主控PWM電路和擔(dān)任多種信號(hào)處理的四比較器供電，保障ATX開(kāi)關(guān)電源自行運(yùn)轉(zhuǎn)；另一方面，它又像永不熄滅的“火種”，向主機(jī)提供待機(jī)電壓。(1）主控PWM型集成電路TL494CN簡(jiǎn)介TLA94CN內(nèi)部由振蕩器、“死區(qū)”比較器、PWM比較器、兩個(gè)誤差放大器1和2、觸發(fā)器、邏輯門、三極管Q1,Q2,基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器以及由兩個(gè)滯回比較(器施密特觸發(fā)器）組成的

3、欠壓封鎖電路等部分組成。其中腳、腳外接定時(shí)電容和定時(shí)電阻；由觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)成的邏輯電路由腳控制輸出方式，在電腦ATX開(kāi)關(guān)電源中(13)腳接5V基準(zhǔn)電壓，使內(nèi)部三極管QI,Q2工作在推挽輸出方式；基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器將待機(jī)電源經(jīng)(12)腳提供的22V工作電壓轉(zhuǎn)換為5V基準(zhǔn)電壓，由(14)腳輸出。(2)脈寬調(diào)制與驅(qū)動(dòng)電路得到主機(jī)啟動(dòng)指令后IC2(TL494CN)立刻由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)人工作狀態(tài)，腳、腳輸出相位差為1800的PWM信號(hào)，使17初級(jí)一側(cè)的Q1,Q2輪流導(dǎo)通或截止，并經(jīng)T2次級(jí)L3 ,LA繞組的藕合，驅(qū)動(dòng)QO1,Q02也為輪流導(dǎo)通或截止，共處于“雙管推挽”工作方式。電路通過(guò)D02,D03鉗位，吸收

4、反向尖峰電壓，保護(hù)Q1,Q2不被擊穿;C08,D12,D13用以抬高Q1、Q2的e極電平，保證Q1,Q2的b極當(dāng)“有效低電平脈沖”出現(xiàn)時(shí)可靠截止：由R10,D14,R54,R55、C36及R51、R56、R57、R58等組成“電流取樣”支路，將QI,Q2工作電流從T2初級(jí)繞組抽頭引出，經(jīng)以上元件限流、整流、濾波、分壓，完成“電流誤差，信號(hào)的取樣，送到IC2腳，即誤差放大器2的同相輸人端。IC2腳外圍4個(gè)電阻，組成“電壓取樣，支路，分別經(jīng)R15,R16對(duì)+5V,+12V輸出電壓進(jìn)行取樣、疊加，再與R33、R69（并聯(lián)）分壓，完成“電壓誤差”信號(hào)的取樣，送到IC2腳，即誤差放大器I的同相輸人端。以

5、上兩個(gè)誤差信號(hào)，經(jīng)IC2內(nèi)部誤差放大器I和2放大、疊加，再經(jīng)PWM比較器進(jìn)行脈寬調(diào)制，改變Ql、Q2和QOI、Q02導(dǎo)通截止時(shí)間比，從而達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)壓目的。另外IC2、腳之間C31、R43組成誤差放大器1的消振、校正電路。(3）他激式雙管推挽半橋功率變換器他激式雙管推挽半橋功率變換器，簡(jiǎn)稱“半橋變換”。“半橋”是因?qū)β书_(kāi)關(guān)變壓器的推動(dòng)只用了1組雙管推挽電路而得名。采用“半橋變換”，有利于轉(zhuǎn)換效率的提高和電源功率的增大，有利于增加穩(wěn)壓寬度和提高負(fù)載能力，并且可縮小體積、減輕重量。當(dāng)QO1導(dǎo)通,Q02截止時(shí)，+300V電壓和C5放電電流經(jīng)QO1的c,e極-T2繞組L5-Tl初級(jí)繞組-C9-C6，構(gòu)

6、成對(duì)C6的充電回路，將電能存儲(chǔ)在C6中；當(dāng)QO1截止,Q02導(dǎo)通時(shí)，存儲(chǔ)在C6上的電能及十300V對(duì)C5的充電電流，由C6經(jīng)-C9-T1初級(jí)繞組-T2繞組L5-Q02的。,e極葉“熱”地，構(gòu)成對(duì)C6的放電回路。從以上這個(gè)振蕩周期中可以看出：無(wú)論QO1導(dǎo)通或Q02導(dǎo)通，流經(jīng)T1初級(jí)繞組工作電流大小相等、方向相反。電路中其他元件功能：1）Dl、D2功能同D01、D02a2)C7、C8加速電容，利用充Z放電加速開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或截止。3)D3,D4,R4,R6和D5、D6,R5、R7為加速電容提供充放電回路，并為開(kāi)關(guān)管b極建立負(fù)偏壓。4)C10,R8吸收開(kāi)關(guān)管電流換向時(shí)所產(chǎn)生的諧振尖峰脈沖。5）C9隔直，

7、隔斷流經(jīng)T1初級(jí)繞組電流中的直流成分，防止T1產(chǎn)生偏磁。(1)由于流經(jīng)TI初級(jí)繞組工作電流是大小相等、方向相反，因此在次級(jí)繞組兩端所感應(yīng)的脈沖電壓也是大小相等、方向相反，這樣就可以方便地利用“共陰極”二極管或“共陽(yáng)極”二極管進(jìn)行全波整流，用“共陰極”整流得正極性直流電壓，用“共陽(yáng)極”整流得負(fù)極性直流電壓。D21、D22,D23外形參看附圖，D21和D23外形像大功率三極管，內(nèi)部是共陰極肖特基二極管，D22是用兩個(gè)分離的快恢復(fù)二極管，將陰極焊在一個(gè)鐵片上構(gòu)成的“共陰極”。它們分別是+5V、+12V、+3.3V的全波整流管。另用D24,D25和D27,D28在電路中按“共陽(yáng)極”接法，分別擔(dān)任一5V

8、和一12V全波整流，也采用快恢復(fù)二極管。(2)各路輸出采用LC濾波，在這里要注意L2的接法。L2有5個(gè)線圈（其中2、3并聯(lián)）擔(dān)任15V、土12V濾波，為了利用這種正負(fù)關(guān)系，使L2發(fā)揮“共模”扼流的效應(yīng)，線圈采取共用磁芯，并將兩路負(fù)電壓進(jìn)行反接。(3)因IC2內(nèi)部PWM未對(duì)3.3V取樣，該電壓另設(shè)由IC4,Q5,D30,D31等組成的“反向電流反饋”自動(dòng)穩(wěn)壓電路。IC4及其外圍元件對(duì)3.3V電壓取樣，經(jīng)Q5放大并轉(zhuǎn)換成電流誤差輸出。假設(shè)輸出電壓上升，將引起IC4的K極電平下降，使Q5電流上升，經(jīng)D30,D31分別向LO1、L02注人反向電流增加，兩個(gè)線圈的感抗增大，使整流輸出電壓下降。反之，向這

9、兩個(gè)線圈反向注人電流減小，則可使整流輸出電壓上升，從而達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)壓目的。4.過(guò)壓、欠壓和過(guò)流自動(dòng)保護(hù)控制電路本電路主要由IC3腳內(nèi)部擔(dān)任“保護(hù)”比較器和IC2腳內(nèi)部“死區(qū)”比較器組成。正常情況下，IC3同相輸人端腳電平低于反相輸入端腳，輸出端腳輸出低電平，不影響電源工作。一旦腳電平高于腳，則跳變?yōu)楦唠娖郊拥絀C2腳，通過(guò)內(nèi)部死區(qū)”比較器，中止ATX開(kāi)關(guān)電源工作。當(dāng)+5V過(guò)壓時(shí)，Z02fQR17取樣會(huì)使腳電平升高；當(dāng)一V,-12V欠壓時(shí)，經(jīng)D32,R41、R34取樣會(huì)使腳電平升高；當(dāng)負(fù)載電流加重（如輸出端嚴(yán)重短路）時(shí)，也會(huì)使腳電壓升高。以上三路取樣信號(hào)，只要有一路超限，就會(huì)引起自動(dòng)保護(hù)控制電路發(fā)

10、生跳變，使ATX開(kāi)關(guān)電源進(jìn)人“死區(qū)”保護(hù)。遼寧高福永本電路由IC3內(nèi)部“啟閉”比較器擔(dān)任。PS-ON信號(hào)是通過(guò)一根綠色細(xì)導(dǎo)線經(jīng)ATX插頭、插座，與主板啟閉控制電路進(jìn)行通訊，當(dāng)啟閉控制電路的電子開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，IC2腳5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R36，作為高電平通過(guò)綠色導(dǎo)線加到主板啟閉控制電路上，同時(shí)5V基準(zhǔn)電壓又經(jīng)R37加到IC3"啟z閉”比較器反相輸人端腳，輸出端腳輸出低電平，經(jīng)D34將“保護(hù)，比較器同相輸人端電平拉低，使其輸出端腳輸出高電平加到IC2腳，通過(guò)內(nèi)部“死區(qū)”比較器使腳、腳無(wú)PWM信號(hào)輸出，也即對(duì)主開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行封鎖。當(dāng)主板啟閉控制電路的電子開(kāi)關(guān)接地時(shí)，PS-ON信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑?/p>

11、經(jīng)R37加到“啟閉”比較器反相輸人端腳，腳輸出高電平，D34截止，使腳恢復(fù)正常時(shí)的高電平，腳則輸出低電平加到IC2.腳，解除“死區(qū)”封鎖，使ATX開(kāi)關(guān)電源得以啟動(dòng)。腳內(nèi)部P.G比較器擔(dān)任。P.G（或PW-OK）信號(hào)是ATX開(kāi)關(guān)電源向主機(jī)系統(tǒng)報(bào)告可以正常工作的信號(hào)，P.G即為PowerGood的縮寫(xiě)。只有微機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到是正常的P.G信號(hào)，才能啟動(dòng)ATX開(kāi)關(guān)電源，如果檢測(cè)不到P.G信號(hào)或P.G信號(hào)延時(shí)不符合要求，系統(tǒng)則禁止對(duì)ATX開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)。IC2腳輸出5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R62與R53、R60,R61分壓加到IC3腳，同時(shí)又經(jīng)R643109充電(R-It N7常數(shù)320ms),再經(jīng)R63將充電電壓

12、加到腳。因同相輸人端腳充電電壓上升較慢而低于反相端腳電平，使輸出端腳輸出低電平。當(dāng)腳電平上升并高于腳時(shí)，腳跳變?yōu)楦唠娖?，輸出?jīng)過(guò)延時(shí)的5V"P.G"信號(hào)。延時(shí)要求100-500ms，實(shí)際延時(shí)與電路選擇的RC時(shí)間常數(shù)有關(guān)。(2)斷電應(yīng)急處理電路由IC3腳內(nèi)部“斷電”比較器擔(dān)任。電腦運(yùn)行過(guò)程中難免發(fā)生意外斷電，如跳閘、電業(yè)拉閘、線被刮斷、遭雷擊等等，為此ATX開(kāi)關(guān)電壓設(shè)置了斷電應(yīng)急處理電路。意外斷電，會(huì)使IC2內(nèi)電流、電壓誤差取樣放大器1和2輸出突然下降，IC2腳電平突然變底，經(jīng)R48加到IC3斷電比較器同相輸人端腳，使其輸出端腳輸出低電平，經(jīng)R50,R63將腳電平拉低，腳跳變

13、為低電平，以此"P.G信號(hào)突然消失”的方式，將斷電“噩耗”傳送主機(jī)，讓主機(jī)停止正常運(yùn)行，做好關(guān)機(jī)處理。二、ATX開(kāi)關(guān)電源的維修技巧1.ATX開(kāi)關(guān)電源電路板特點(diǎn)是元件高度密集，而且“立體”分布，最低的元件只有2mm高，而最高的可達(dá)50mm高，中間可把各種元件高低分成4-5層，尤其是兩個(gè)大散熱片的遮擋，使許多元件根本看不到，不要說(shuō)進(jìn)行檢查和測(cè)試，有些大元件雖能看到，但表筆卻無(wú)法插到它的引腳上。若從背面直接測(cè)試焊點(diǎn)，又因?yàn)榇蟛糠衷B正面位置都無(wú)法確定，怎么與背面焊點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)？因此，維修時(shí)最好是先將兩個(gè)大散熱片拆除，這樣電路板上各種元件會(huì)透亮一些，維修起來(lái)也更方便和安全。2.待機(jī)電源的損壞

14、往往都很嚴(yán)重，而且維修時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)反復(fù)，但ATX開(kāi)關(guān)電源印刷電路一般都很窄，焊盤(pán)也很小，經(jīng)不起多次焊接，容易脫落，導(dǎo)致故障越修越糟。解決方法是，從有可能需要多次代換元件的焊點(diǎn)上，引出一根短線，先將元件焊在短線上進(jìn)行試驗(yàn)，以減少對(duì)焊點(diǎn)的焊接次數(shù)。3.ATX開(kāi)關(guān)電源保險(xiǎn)管一般為4A,5A或6A,在額定輸出功率條件下有一定的保護(hù)作用，但在維修時(shí)，因輸出功率很小，保險(xiǎn)管就起不了保護(hù)作用，如果盲目通電，恰電路仍存在隱患，就會(huì)出現(xiàn)舊故障尚未排除又添新故障。為防患未然，首次通電應(yīng)串聯(lián)1A保險(xiǎn)管，如果IA保險(xiǎn)管燒斷，說(shuō)明待機(jī)電源存在短路，應(yīng)先修待機(jī)電源。如果IA保險(xiǎn)管未燒斷，將1A保險(xiǎn)管換成2A保險(xiǎn)管后繼續(xù)通電

15、，如果2A保險(xiǎn)管燒斷，說(shuō)明主開(kāi)關(guān)電源存在短路，則將主開(kāi)關(guān)電源修好。如果2A保險(xiǎn)管未燒斷，說(shuō)明整機(jī)雖有故障，但不屬于短路性故障，排查順序仍按先待機(jī)電源后主開(kāi)關(guān)電源，而且仍用2A保險(xiǎn)管做維修過(guò)程的意外保護(hù)。4.空載能使+12V有0.6V上升，而對(duì)于采用“反向電流反饋”自動(dòng)穩(wěn)壓的3.3V電壓，不但不上升反而下降到1.86V，這種情況容易產(chǎn)生誤判，盲目維修，可能沒(méi)病倒要修出病來(lái)。為避免空載使輸出電壓發(fā)生變化，最好用光驅(qū)做負(fù)載。接上光驅(qū)后各路電壓趨向正常，不但有光驅(qū)工作指示燈可做電源輸出顯示，而且還可利用耳機(jī)發(fā)出的樂(lè)曲進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。因?yàn)楣怛?qū)功率適中（5V/IA，12V/1.5A），既滿足維修需要，又不會(huì)使開(kāi)

16、關(guān)管、整流管發(fā)熱，可以放心將它們的大散熱片拆除，且又正好適合用2A保險(xiǎn)管做意外保護(hù)，真可謂一舉多得！三、故障檢修例1電腦出現(xiàn)無(wú)規(guī)律頻繁啟動(dòng)。用戶反復(fù)檢查無(wú)結(jié)果，請(qǐng)求支援。打開(kāi)機(jī)箱左側(cè)蓋，在ATX插頭上檢測(cè)各路直流電壓，有不穩(wěn)現(xiàn)象。再打開(kāi)ATX開(kāi)關(guān)電源，發(fā)現(xiàn)470LF/200V的C5和C6頂部凸起，說(shuō)明兩個(gè)大電解失效，造成輸出電壓紋波增大，導(dǎo)致電腦頻繁啟動(dòng)。注：如果只有一個(gè)大電解損壞（漏液），多為與其并聯(lián)的均壓電阻開(kāi)路，需要一起更換。與此相關(guān)的故障還有待機(jī)電源T3次級(jí)兩個(gè)濾波電容C03和C09，因緊靠整流二極管，使其失效率增高，出現(xiàn)類似故障應(yīng)注意對(duì)它們的檢查。例2主板紅色LED指示燈不亮。測(cè)AT

17、X插頭+5VSB電壓為OV，檢查待機(jī)電源，發(fā)現(xiàn)Q03擊穿,2823開(kāi)路,Q4炸裂，待機(jī)電源損壞嚴(yán)重，因而造成無(wú)+5VSB電壓輸出。注意：本文中Q03為SSP型場(chǎng)效應(yīng)管，其他機(jī)型有采用三極管的，在路檢查應(yīng)首先看清開(kāi)關(guān)管的類型，以區(qū)別它們的極性，否則很容易產(chǎn)生誤判。與此相關(guān)的故障還有啟動(dòng)電阻變質(zhì)（阻值增大）或開(kāi)路，反峰高壓脈沖吸收元件D06,C05A擊穿，穩(wěn)壓部分ICl、IC5損壞等。以上元件的損壞或擊穿原因，都是由于待機(jī)電源因不受控制而長(zhǎng)期工作（大多數(shù)用戶長(zhǎng)年不拔電腦電源插頭），飽受高溫老化導(dǎo)致?lián)p壞率增高，特別是在雨季，還可能遭雷擊危害。例3電腦無(wú)法啟動(dòng)。觀察主板紅色LED指示燈亮，測(cè)+5VSB

18、電壓正常，但各路輸出電壓為OV。打開(kāi)ATX開(kāi)關(guān)電源，在路檢查發(fā)現(xiàn)D23擊穿。顯然是由此引起過(guò)流保護(hù)，因而造成ATX開(kāi)關(guān)電源無(wú)輸出。注意：在3.3V輸出端有一個(gè)1W的低阻值電阻R68，即使D23未擊穿，在路測(cè)試也呈短路狀態(tài)，因此檢查D23時(shí)，應(yīng)將該電阻斷開(kāi)，以免產(chǎn)生誤判。與此相關(guān)故障還有驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管Q1,Q2，半橋變換開(kāi)關(guān)管QO1,Q02,整流輸出電路的全波整流管D21、D22。在它們之中，只要有1個(gè)元件被擊穿，都會(huì)導(dǎo)致本故障發(fā)生。注意，所有整流二極管必須都是快速恢復(fù)管（l00kHz），不能用普通整流二極管代換。例4叼故障現(xiàn)象同例30先在路檢查未發(fā)現(xiàn)有擊穿現(xiàn)象，決定進(jìn)一步通電檢查（需將PS-ON綠色導(dǎo)線接地），測(cè)試TO腳電壓由正常1.01V變?yōu)?.47V，高于腳1.26V，腳輸出高電平3.9妙，IC2腳由低電平0.04V變?yōu)楦唠娖?.61V，使ATX開(kāi)關(guān)電源進(jìn)人“死區(qū)”保護(hù)。用一根導(dǎo)線將IC2腳對(duì)地短路，迫使ATX開(kāi)關(guān)電源退出“死區(qū)”保護(hù)，結(jié)果各路輸