1、电脑ATX开关电源工作原理与维修技巧1资料电脑ATX开关电源工作原理与维修技巧一、原理分析1.待机电源待机电源又称辅助电源，电路见附图。自激振荡部分由Q03,T3,C14,D04,2R21,2R22,2R4等元件组成；稳压部分由IC5（电压基准源）,IC1（光祸）,Q4(PWM)等元件组成；保护和尖峰吸收部分由Q4,2823、2R10,C02及2R5、C05A,D06等元件组成。可见待机电源的构成与部分彩电开关电源（带光祸的）基本一致，详细工作过程也大致相同。T3次级，一路由DOIA和C09整流滤波输出十22V,为驱动电路T2初级和IC2 (TIA94CN )脚提供工作电压。一路由DOf、C0
2、3、IA, C05整流滤波输出+5VSB (Stand By)，由一根紫色导线经ATX插头送到主板上“电源监控部件”电路，为该电路提供待机电压。别看待机电源结构简单，在微机系统中却占据着重要地位，一方面它给主控PWM电路和担任多种信号处理的四比较器供电，保障ATX开关电源自行运转；另一方面，它又像永不熄灭的“火种”，向主机提供待机电压。2.主开关电源(1）主控PWM型集成电路TL494CN简介TLA94CN内部由振荡器、“死区”比较器、PWM比较器、两个误差放大器1和2、触发器、逻辑门、三极管Q1,Q2,基准电压调节器以及由两个滞回比较(器施密特触发器）组成的欠压封锁电路等部分组成。其中脚、脚
3、外接定时电容和定时电阻；由触发器和逻辑门构成的逻辑电路由脚控制输出方式，在电脑ATX开关电源中(13)脚接5V基准电压，使内部三极管QI,Q2工作在推挽输出方式；基准电压调节器将待机电源经(12)脚提供的22V工作电压转换为5V基准电压，由(14)脚输出。(2)脉宽调制与驱动电路得到主机启动指令后IC2(TL494CN)立刻由待机状态转人工作状态，脚、脚输出相位差为1800的PWM信号，使17初级一侧的Q1,Q2轮流导通或截止，并经T2次级L3 ,LA绕组的藕合，驱动QO1,Q02也为轮流导通或截止，共处于“双管推挽”工作方式。电路通过D02,D03钳位，吸收反向尖峰电压，保护Q1,Q2不被击
4、穿;C08,D12,D13用以抬高Q1、Q2的e极电平，保证Q1,Q2的b极当“有效低电平脉冲”出现时可靠截止：由R10,D14,R54,R55、C36及R51、R56、R57、R58等组成“电流取样”支路，将QI,Q2工作电流从T2初级绕组抽头引出，经以上元件限流、整流、滤波、分压，完成“电流误差，信号的取样，送到IC2脚，即误差放大器2的同相输人端。IC2脚外围4个电阻，组成“电压取样，支路，分别经R15,R16对+5V,+12V输出电压进行取样、叠加，再与R33、R69（并联）分压，完成“电压误差”信号的取样，送到IC2脚，即误差放大器I的同相输人端。以上两个误差信号，经IC2内部误差放
5、大器I和2放大、叠加，再经PWM比较器进行脉宽调制，改变Ql、Q2和QOI、Q02导通截止时间比，从而达到自动稳压目的。另外IC2、脚之间C31、R43组成误差放大器1的消振、校正电路。(3）他激式双管推挽半桥功率变换器他激式双管推挽半桥功率变换器，简称“半桥变换”。“半桥”是因对功率开关变压器的推动只用了1组双管推挽电路而得名。采用“半桥变换”，有利于转换效率的提高和电源功率的增大，有利于增加稳压宽度和提高负载能力，并且可缩小体积、减轻重量。当QO1导通,Q02截止时，+300V电压和C5放电电流经QO1的c,e极-T2绕组L5-Tl初级绕组-C9-C6，构成对C6的充电回路，将电能存储在C
6、6中；当QO1截止,Q02导通时，存储在C6上的电能及十300V对C5的充电电流，由C6经-C9-T1初级绕组-T2绕组L5-Q02的。,e极叶“热”地，构成对C6的放电回路。从以上这个振荡周期中可以看出：无论QO1导通或Q02导通，流经T1初级绕组工作电流大小相等、方向相反。电路中其他元件功能：1）Dl、D2功能同D01、D02a2)C7、C8加速电容，利用充Z放电加速开关管导通或截止。3)D3,D4,R4,R6和D5、D6,R5、R7为加速电容提供充放电回路，并为开关管b极建立负偏压。4)C10,R8吸收开关管电流换向时所产生的谐振尖峰脉冲。5）C9隔直，隔断流经T1初级绕组电流中的直流成
7、分，防止T1产生偏磁。3.t5V,t12V,3.3V整流滤波输出电路(1)由于流经TI初级绕组工作电流是大小相等、方向相反，因此在次级绕组两端所感应的脉冲电压也是大小相等、方向相反，这样就可以方便地利用“共阴极”二极管或“共阳极”二极管进行全波整流，用“共阴极”整流得正极性直流电压，用“共阳极”整流得负极性直流电压。D21、D22,D23外形参看附图，D21和D23外形像大功率三极管，内部是共阴极肖特基二极管，D22是用两个分离的快恢复二极管，将阴极焊在一个铁片上构成的“共阴极”。它们分别是+5V、+12V、+3.3V的全波整流管。另用D24,D25和D27,D28在电路中按“共阳极”接法，分
8、别担任一5V和一12V全波整流，也采用快恢复二极管。(2)各路输出采用LC滤波，在这里要注意L2的接法。L2有5个线圈（其中2、3并联）担任15V、土12V滤波，为了利用这种正负关系，使L2发挥“共模”扼流的效应，线圈采取共用磁芯，并将两路负电压进行反接。(3)因IC2内部PWM未对3.3V取样，该电压另设由IC4,Q5,D30,D31等组成的“反向电流反馈”自动稳压电路。IC4及其外围元件对3.3V电压取样，经Q5放大并转换成电流误差输出。假设输出电压上升，将引起IC4的K极电平下降，使Q5电流上升，经D30,D31分别向LO1、L02注人反向电流增加，两个线圈的感抗增大，使整流输出电压下降
9、。反之，向这两个线圈反向注人电流减小，则可使整流输出电压上升，从而达到自动稳压目的。4.过压、欠压和过流自动保护控制电路本电路主要由IC3脚内部担任“保护”比较器和IC2脚内部“死区”比较器组成。正常情况下，IC3同相输人端脚电平低于反相输入端脚，输出端脚输出低电平，不影响电源工作。一旦脚电平高于脚，则跳变为高电平加到IC2脚，通过内部死区”比较器，中止ATX开关电源工作。当+5V过压时，Z02fQR17取样会使脚电平升高；当一V,-12V欠压时，经D32,R41、R34取样会使脚电平升高；当负载电流加重（如输出端严重短路）时，也会使脚电压升高。以上三路取样信号，只要有一路超限，就会引起自动保
10、护控制电路发生跳变，使ATX开关电源进人“死区”保护。5.PS-ON信号处理电路本电路由IC3内部“启闭”比较器担任。PS-ON信号是通过一根绿色细导线经ATX插头、插座，与主板启闭控制电路进行通讯，当启闭控制电路的电子开关处于断开状态时，IC2脚5V基准电压经R36，作为高电平通过绿色导线加到主板启闭控制电路上，同时5V基准电压又经R37加到IC3启z闭”比较器反相输人端脚，输出端脚输出低电平，经D34将“保护，比较器同相输人端电平拉低，使其输出端脚输出高电平加到IC2脚，通过内部“死区”比较器使脚、脚无PWM信号输出，也即对主开关电源进行封锁。当主板启闭控制电路的电子开关接地时，PS-ON
11、信号变为低电平，经R37加到“启闭”比较器反相输人端脚，脚输出高电平，D34截止，使脚恢复正常时的高电平，脚则输出低电平加到IC2.脚，解除“死区”封锁，使ATX开关电源得以启动。6.P.G信号处理电路及断电应急处理电路(1)P.G信号处理由IC3脚内部P.G比较器担任。P.G（或PW-OK）信号是ATX开关电源向主机系统报告可以正常工作的信号，P.G即为PowerGood的缩写。只有微机系统检测到是正常的P.G信号，才能启动ATX开关电源，如果检测不到P.G信号或P.G信号延时不符合要求，系统则禁止对ATX开关电源的启动。IC2脚输出5V基准电压经R62与R53、R60,R61分压加到IC3
12、脚，同时又经R643109充电(R-It N7常数320ms),再经R63将充电电压加到脚。因同相输人端脚充电电压上升较慢而低于反相端脚电平，使输出端脚输出低电平。当脚电平上升并高于脚时，脚跳变为高电平，输出经过延时的5VP.G信号。延时要求100-500ms，实际延时与电路选择的RC时间常数有关。(2)断电应急处理电路由IC3脚内部“断电”比较器担任。电脑运行过程中难免发生意外断电，如跳闸、电业拉闸、线被刮断、遭雷击等等，为此ATX开关电压设置了断电应急处理电路。意外断电，会使IC2内电流、电压误差取样放大器1和2输出突然下降，IC2脚电平突然变底，经R48加到IC3断电比较器同相输人端脚，
13、使其输出端脚输出低电平，经R50,R63将脚电平拉低，脚跳变为低电平，以此P.G信号突然消失”的方式，将断电“噩耗”传送主机，让主机停止正常运行，做好关机处理。二、ATX开关电源的维修技巧1.ATX开关电源电路板特点是元件高度密集，而且“立体”分布，最低的元件只有2mm高，而最高的可达50mm高，中间可把各种元件高低分成4-5层，尤其是两个大散热片的遮挡，使许多元件根本看不到，不要说进行检查和测试，有些大元件虽能看到，但表笔却无法插到它的引脚上。若从背面直接测试焊点，又因为大部分元件连正面位置都无法确定，怎么与背面焊点进行对应？因此，维修时最好是先将两个大散热片拆除，这样电路板上各种元件会透亮
14、一些，维修起来也更方便和安全。2.待机电源的损坏往往都很严重，而且维修时经常出现反复，但ATX开关电源印刷电路一般都很窄，焊盘也很小，经不起多次焊接，容易脱落，导致故障越修越糟。解决方法是，从有可能需要多次代换元件的焊点上，引出一根短线，先将元件焊在短线上进行试验，以减少对焊点的焊接次数。3.ATX开关电源保险管一般为4A,5A或6A,在额定输出功率条件下有一定的保护作用，但在维修时，因输出功率很小，保险管就起不了保护作用，如果盲目通电，恰电路仍存在隐患，就会出现旧故障尚未排除又添新故障。为防患未然，首次通电应串联1A保险管，如果IA保险管烧断，说明待机电源存在短路，应先修待机电源。如果IA保
15、险管未烧断，将1A保险管换成2A保险管后继续通电，如果2A保险管烧断，说明主开关电源存在短路，则将主开关电源修好。如果2A保险管未烧断，说明整机虽有故障，但不属于短路性故障，排查顺序仍按先待机电源后主开关电源，而且仍用2A保险管做维修过程的意外保护。4.空载能使+12V有0.6V上升，而对于采用“反向电流反馈”自动稳压的3.3V电压，不但不上升反而下降到1.86V，这种情况容易产生误判，盲目维修，可能没病倒要修出病来。为避免空载使输出电压发生变化，最好用光驱做负载。接上光驱后各路电压趋向正常，不但有光驱工作指示灯可做电源输出显示，而且还可利用耳机发出的乐曲进行监听。因为光驱功率适中（5V/IA
16、，12V/1.5A），既满足维修需要，又不会使开关管、整流管发热，可以放心将它们的大散热片拆除，且又正好适合用2A保险管做意外保护，真可谓一举多得！三、故障检修例1电脑出现无规律频繁启动。用户反复检查无结果，请求支援。打开机箱左侧盖，在ATX插头上检测各路直流电压，有不稳现象。再打开ATX开关电源，发现470LF/200V的C5和C6顶部凸起，说明两个大电解失效，造成输出电压纹波增大，导致电脑频繁启动。注：如果只有一个大电解损坏（漏液），多为与其并联的均压电阻开路，需要一起更换。与此相关的故障还有待机电源T3次级两个滤波电容C03和C09，因紧靠整流二极管，使其失效率增高，出现类似故障应注意对
17、它们的检查。例2主板红色LED指示灯不亮。测ATX插头+5VSB电压为OV，检查待机电源，发现Q03击穿,2823开路,Q4炸裂，待机电源损坏严重，因而造成无+5VSB电压输出。注意：本文中Q03为SSP型场效应管，其他机型有采用三极管的，在路检查应首先看清开关管的类型，以区别它们的极性，否则很容易产生误判。与此相关的故障还有启动电阻变质（阻值增大）或开路，反峰高压脉冲吸收元件D06,C05A击穿，稳压部分ICl、IC5损坏等。以上元件的损坏或击穿原因，都是由于待机电源因不受控制而长期工作（大多数用户长年不拔电脑电源插头），饱受高温老化导致损坏率增高，特别是在雨季，还可能遭雷击危害。例3电脑无
18、法启动。观察主板红色LED指示灯亮，测+5VSB电压正常，但各路输出电压为OV。打开ATX开关电源，在路检查发现D23击穿。显然是由此引起过流保护，因而造成ATX开关电源无输出。注意：在3.3V输出端有一个1W的低阻值电阻R68，即使D23未击穿，在路测试也呈短路状态，因此检查D23时，应将该电阻断开，以免产生误判。与此相关故障还有驱动开关管Q1,Q2，半桥变换开关管QO1,Q02,整流输出电路的全波整流管D21、D22。在它们之中，只要有1个元件被击穿，都会导致本故障发生。注意，所有整流二极管必须都是快速恢复管（l00kHz），不能用普通整流二极管代换。例4叼故障现象同例30先在路检查未发现
19、有击穿现象，决定进一步通电检查（需将PS-ON绿色导线接地），测试TO脚电压由正常1.01V变为2.47V，高于脚1.26V，脚输出高电平3.9妙，IC2脚由低电平0.04V变为高电平3.61V，使ATX开关电源进人“死区”保护。用一根导线将IC2脚对地短路，迫使ATX开关电源退出“死区”保护，结果各路输出电压正常，不存在过压、欠压和过流，极有可能是取样支路有问题。IC3有三路取样支路，决定先检查由D37,R34,R41、D32组成的一5V和一12V欠压保护取样支路，结果很快发现R34开路。由于R34开路，引起取样电压升高，导致ATX开关电源误人“死区”保护，因而造成各路无输出。 例5ATX开
20、关电源无输出。测待机电源输出正常，但主电源不工作，查各开关管和整流管未见异常，但IC2脚输出电压仅为1.32V，正常应输出稳定的+5V基准电压，测、脚电压由正常值2V左右（待机电压）上升至22V，说明芯片内部有短路，将其换新后故障排除。TL494和KA7500引脚功能完全一致，可直接互换。例6 开机瞬间测+12V有输出，但很快降至ov。故障时测IC2（14）脚输出电压仅为1.30V，但测脚、（11）脚电压保持2.38V（待机电压）没有改变。这种情况不能轻易确定TL494损坏，需要通过检测各脚对地阻值和检测各脚外围元件进行排查。经过检查未见异常，又检查IC3（C30205）脚外围元件仍未发现问题
21、，决定取下IC3。在IC3空缺情况下，测IC2（14）脚输出电压恢复正（常为实测4.98V）。用一块LM339N代换C30205后故障排除。事后用LM339N和这块C30205进行对比测试（各脚对（12）脚），发现其他各脚都一样，只有脚有些差异，C30205为5.5kf , LM339N为6.6kf，仅此IM之差，结果却是天壤之别！ATX电源电路图解说明2009年05月20日 星期三 21:28一、滤波电路1、 电磁干扰电脑电源是把工频交流整流为直流，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声，噪声在输入端泄漏出去
22、就表现为辐射噪声和传导噪声，在输出端泄漏出去就表现为纹波。辐射噪声频率高于30MHZ，会传播到空间中；传导噪声频率在30MHZ以下，主要干扰音频设备，通过电源线传播到电网中。外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行，而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部，因此，电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。在电脑电源的输入端，需要有由电容和电感构成的滤波器，用于抑制交流电产生的EMI。在电源的输出端，工频电源的整流波形畸变引起的噪声，以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波，因此在输出端也需要接入滤波器，用于抑制直流电产生的EMI。2、 输入端第一道EMI滤波电路第一道EMI滤波电容
23、是由X电容（白盒子）、线圈型电感和两个Y电容构成的，用来抑制输入端的高频干扰，以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。3、第二道EMI滤波电路为保证输入到整流电路中的电流的纯净，还需要进行第二道滤波。此滤波电路是由X电容、Y电容和变压器型电感组成。4、高压滤波电路高压整流滤波电路把220V的交流市电转换为300V的高压直流电压，一路输到开关电路，一路输到辅助电源电路。高压滤波电容的容量对输出端的稳定性有很大影响，纹波输出的控制也是基于滤波电容的容量。纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，一般为输出电压的0.5%以内。5、低压滤波电路当高频噪声泄漏到负载侧时，可能使电脑配件产生
24、故障，同时，高频噪声也会向空间辐射。低压端采用的直流线路EMI滤波器。直流线路EMI滤波器比较复杂。电源的直流有5V、12V和3.3V电压，对于每路电压，都需要进行滤波。低压端通常有两个大的扼流线圈，其中稍大的对+ 5V和+12V进行滤波，稍小的对+3.3V进行滤波。另外，磐石355的低压大容量滤波电容和线圈型电感数目也较多，共有6个，5V、12V和3.3V 各使用2个滤波电容和1个线圈电感。这样设计可以取得非常好的滤波效果。如下图所示。二、保护电路一些电源具有四重保护电路，即过流、过压、过载和短路保护。1、 输入端过压保护电源的高压滤波电路边上，有两个蓝色的压敏电阻，其耐压值为270V，当市
25、电电压超过270V时，压敏电阻就会被击穿，从而保护电源其它电路以及电脑配件的安全。2、 输入端过流保护第二道EMI滤波电容旁边，会有一根保险丝，当瞬间电流非常大时，保险丝就会熔断，从而保护电源和电脑。3、 输出端过流保护过电流会损伤电源和配件。在下图中，有两根细导线连接了控制电路部分和驱动变压器，当控制电路监测到输出端有过大的电流时，通过导线反馈到驱动变压器，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出。4、 输出端过压保护输出端输出过高的电压，会对电脑配件造成致命的损害，因此防止输出过压是非常重要的功能，在磐石355的输出端的控制电路中，分布着一些稳压管，当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大
26、时，稳压管就会对电压进行调整。5、 输出端过载保护电源是能量的转换设备，而不是像电池是存储能量的设备，因此其输出不受额定功率的限制，比如额定150W的电源，可以提供200W甚至更高的功率，但此时输出电压将出现很大的波动，跌出正常的5%的范围，并且产生的热量甚至可以烧毁电源，因此不设过载保护的电源是危险的。过载保护的机理与过流保护一样，也是由控制电路和驱动变压器进行的。6、 输出端短路保护输出端短路时，LM339N的比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。7、 温度控制电脑电源的转换效率通常在7080%之间，这就意味着相当一部分能量将转化为热量，热量积聚在电源中不能及
27、时散发，会使电源局部温度过高，从而对电源造成伤害。一些电源设计了温控电路，散热片附近的温度探头会检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制。电源不仅要保证输出到电脑配件的功率，还必须保证输出的质量。ATX电源原理及常见故障检修电源是计算机的重要组成部件，它是计算机正常工作的基础。当今微机绝大多数配置ATX电源，它是AT电源发展而来，主变换电路和AT电源相似，并增加了一些辅助电路，除给主机提供稳定可靠的工作电源外，还可配合ATX主板实现软件开关主机的功能。ATX电源除经常发生和AT电源共有的故障外，还有一些特有的故障。下面简要介绍ATX电源的常见故障，仅供参考。 1ATX电源的
28、工作原理ATX电源的主变换电路和AT电源相似，采用双管半桥它激式电路。整个电路的核心是脉宽调制（PWM）控制芯片，多数ATX电源都采用TL494（或其替代芯片），利用TL494的脚“死区控制”功能来实现主变换电路的开启和关闭。 2如何判定故障范围由于微机电源都设置了过压、过流保护电路，电源发生故障时，大多表现为主机加电无任何指示，主机不启动，显示器无任何显示，电源风扇不转。由于ATX主板上有一部分电路称为“电源检测模块”，它可以控制电源的开启和关闭，这部分电路出现了故障，也表现为上述故障现象。那么，怎样判定是ATX电源故障还是主板故障呢？ATX电源和主板之间是通过一个20脚长方形双排综合插件连
29、接的，如图2所示，其中14脚（绿色线）为PS-ON信号，主板就是通过这个信号来控制电源的开启和关闭的。当主板电源的“电源检测部件”使PS-ON信号为高电平时，电源关闭；当主板使PS-ON信号为低电平时，电源工作，向主板供电。当ATX电源不和主板相连时，电源内部提供PS-ON信号高电平，ATX电源不工作，处于待机状态。当计算机通电后无法开启时，可将所有供电插头拔下，将14脚和地线（黑色线）用导线短接，若电源风扇转动，各路输出正确，即可判定电源是正常的，否则是电源故障。 3ATX电源常见故障维修（l）无300V直流电压。这种故障，首先从交流输入插座查起，保险管、整流二极管（桥）、滤波电容是常坏的元
30、件。找到损坏元件后，还要检查主变换电路大功率开关管及其附属电路，在保证其正常时，才可以加电，因为这种故障通常是山大功率元件损坏后引起的。大功率管多采用MJE13007（400V8A75W），是故障率最高的元件，更换时要选用性能参数等于或高于原参数的管子，最好选用原型号的管子，还要注意两个管子的参数应一致。（2）通电后辅助电源正常，启动电源各路主电压无输出。这种故障有两种可能，一是主变换电路有故障，二是控制部分损坏。首先静态检查半桥功率管及其附属电路和驱动电路，若无故障，检查TL494脚在PS-ON信号为低电平时是否变为低电平，若无变化，是PS-ON处理电路故障，有变化，再检查8 、11脚有无脉
31、冲输出，若无则TL494损坏。（3）有300v直流电压，辅助电源不工作。这是最常见的故障表现为+300V正常，无+5VSB电压，Tl494的12脚无电压，可以判定辅助电源有故障，辅助电源常见电路简图如图3所示。 这是典型的单管自激式开关电源电路，变压器T3次级有两路输出，一路经整流滤波再由7805稳压，输出5VSB电压；另一路整流滤波后，直接加在TL494的12脚，作为TL494的工作电源，由于TL494的可工作电压范围较宽(740V），这一路没有稳压措施。TL494的14脚输出基准+5V（VREF），提供给保护电路、P.G产生电路和PS-ON处理电路，作为这些电路的工作电压。由于电路简单，没
32、有完善的稳压调控及保护电路，使辅助电源电路成为ATX电源中故障率较高的部分，常损坏的元件是功率管和功率电阻（4.7?），特别是功率管的启动电阻（300k?）。另外，辅助电源出现故障，输出电过高时，也可能造成其供电的电路无件损坏，如TL494等这是出ATX电源的特点决定的。当计算机软关闭后，市电并没有断掉，辅助电源一直在工作，特别在夜间，市电有可能很高，并且辅助电源也较为简易，所以极易损坏辅助电源电路。一般在没有特殊情况时，软关机后若较长时间不用，应切断市电。（4）各路电压正常，无P.G信号。ATX电源的P.G（也称PW-OK）信号的形成电路 在电源加电后，辅助电源首先建立VREF（LM393的工格电源也为VREF），TL494的脚提供较低电压，三极管A733导通，LM393的脚输出低电平。当ATX电源开启主变换电路工作，TL494的脚维持较高电平，使二极管A733处于截止状态，VREF通过电（4.7uF）充电，延迟一段时间后，
