ATX电源的工作原理与检修

精品范文模板 可修改删除撰写人：_日 期：_ATX电源的工作原理自从IBM推出第一台PC至今，微机电源已从AT电源发展到ATX电源。时至今日，微机电源仍是根据IBM公司的个人电脑标准制造的。市场上的ATX电源，不管是品牌电源还是杂牌电源，从电路原理上来看，一般都是在AT电源的基础上，做了适当的改动发展而来的，因此，我们买到的ATX电源，在电路原理上一般都大同小异。在微机国产化的进程上，微机电源技术也由国内生产厂家逐渐消化吸收，生产出了众多国有品牌的电源。微机电源并非高科技产品，以国内生产厂家的技术和生产实力，应该可以生产出物美价廉的电源产品。然而，纵观整个微机电源市场情况却不尽人意，许多电源产品存在着各种选料和质量问题，故障率较高。ATX电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配合、相互渗透，且各电路参数设置非常严格，稍有不当则电路不能正常工作。其主电路原理图见图，从图中可以看出，整个电路可以分成两大部分：一部分为从电源输入到开关变压器T1之前的电路(包括辅助电源的原边电路)，该部分电路和交流220V电压直接相连，触及会受到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T1以后的电路，不和交流220V直接相连，称为低压侧电路。二者通过C03、C04、C05高压瓷片电容构成回路，以消除静电干扰。其原理方框图见图2，从图中可以看出整机电路由交流输入回路、整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽调制电路、PS-ON控制电路、保护电路、输出电路和PW-OK信号形成电路组成。弄清各部分电路的工作原理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的，下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。1、交流输入回路交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路有两方面的作用：一是指微机电源对通过电网进入的干扰信号的抑制能力：二是指开关电源的振荡高次谐波进入电网对其它设备及显示器的干扰和对微机本身的干扰。通常要求微机对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它微机等设备的干扰要小。、整流电路：包括整流和滤波两部分电路，将交流电源进行整流滤波，为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。3、辅助电源：辅助电源本身也是一个完整的开关电源。只要ATX电源一上电，辅助电源便开始工作，输出的两路电压，一路为+5VSB电源，该输出连接到ATX主板的“电源监控部件”，作为它的工作电压，使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能，实现远程开机，完成电脑唤醒功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电。4、推挽开关电路：推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。推挽开关管是该部分电路的核心元件，受脉宽调制电路输送的信号作激励驱动信号，当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时，推挽开关管因基级无驱动脉冲故不工作，电路处于关闭状态，这种工作方式称作它激工作方式。、PWM脉宽调制电路：PWM（Pules Width Modulation）即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由IC TL494及周围元件组成。、PS-ON控制电路：ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是采用“5VSB、PSON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PSON”信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。电源中的S-ON控制电路接受PSON 信号的控制，当“PSON”小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关)控制主板的“电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出，如在WIN9X平台下，发出关机指令，使“PSON”变为5V，ATX电源就自动关闭。、保护电路:为了保证安全工作，ATX电源中设置了各种各样的保护电路，当开关电源发生过电压、过电流故障时，保护电路启动，开关电源停止工作以保护负载和电源本身。、输出电路：输入整流滤波电路将交流电源进行整流滤波，为主变换电路提供纹波较小的直流电压。接插到主板上的排线包含了电源输出的各路电压及控制信号，ATX电源输出排线各脚定义见表1，各路输出的额定电流见表2。表2 ATX电源各路电压的额定输出电流：（单位：A）电源各输出端 5V 12V 3.3V 5V 12V 5VSB 额定输出电流 21A 6A 14A 0.3A 0.8A 0.8A 表1 电源输出排线功能一览表Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 导线颜色 橘黄 橘黄 黑色 红色 黑色 红色 黑色 灰色 紫色 黄色 功能 3.3V 提供 +3.3V 电源3.3V 提供 +3.3V 电源 地线 5V 提供+5V电源 地线 5V 提供 +5V 电源 地线 Power OK电源正常工作 5VSB 提供 +5V Stand by电源，供电源启动电路用12V 提供 +12V 电源 Pin 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 导线颜色 橘黄 兰色 黑色 绿色 黑色 黑色 黑色 白色 红色 红色 功能 3.3V 提供 +3.3V 电源-12V 提供 -12V 电源地线 PS-ON 电源启动信号，低电平-电源开启，高电平-电源关闭地线 地线 地线 -5V 提供-5V 电源 5V 提供 +5V 电源 5V 提供 +5V 电源 9、PW-OK信号的形成：PW-OK信号（在AT电源中及部分电源板上称P.G信号）为微机开机自检启动信号，为了防止开机时各路输出电路时序不定，CPU或各部件未进入初始化状态造成工作错误及突然停电时，硬盘磁头来不及移至着陆区造成盘片划伤，微机电源中均设置了PW-OK 信号。10、3.3V电压二次稳压电路：输出到主板上的3.3V电压一般为CPU等配件供电，因此，ATX电源在总体自动控制稳压的基础上，在T1的次级3.3V电压的输出负载网络增设了二次自动稳压控制电路，以使3.3V输出电压更精确稳定。纵上所述，接通电源后，220V交流电压经整流滤波电路，输出300V 直流高压。此电压同时加到推挽开关电路和辅助电源上，因推挽开关电路的开关功率管没有激励脉冲而处于待机状态。辅助电源一经得到工作电压便开始工作，送出脉宽调制电路、PS-ON控制电路、保护电路的工作电压以及主板的+5VSB待机电压，但因此时没有得到PS-ON主机的控制信号，PS-ON控制电路输出高电平锁住PWM脉宽调制电路使其不起振，此时电源处于待机状态。按下面板的开机触发开关，PS-ON控制电路得到控制信号，解除对脉宽调制电路的锁定，PWM电路开始工作，输出受控的脉宽可变的交流脉冲推动推挽开关电路中的推挽功率管，并时刻根据输出电压的脉动来调整脉冲宽度，以保证输出电压的稳定。推挽开关电路中，推挽功率管依次开关，产生的脉动交变电压被开关变压器感应到副级，经输出电路整流滤波，形成主机所需各路电压。保护电路则监视各路输出电压，当发生过压、欠压故障时及时启动，使PWM电路停止工作，以保证电路及主机的安全。精密电压基准IC TL431精密电压基准IC TL431是T092封装如图1所示。其性能是输出压连续可调达36V，工作电流范围宽达01。100mA，动态电阻典型值为022欧,输出杂波低。图2是TL431的典型应用，其中、脚两端输出电压V=25(R2十R3)VR3。如果改变R2的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。2. 综合供电接插件接口不同。ATX电源采用了20脚长方型双排综合插件向主板供电。3.输出电压不同。ATX电源增加了3.3V +5V供电和一个PS-ON控制输入端口，其中3.3V电压主要为CPU PCI总线供电。4.电源的启动方式不同，ATX电源一般不设市电开关，而采用TL494脉宽控制芯片和LM339比较放大器作为其控制的核心。其特点是引用TL494第4脚的死区控制功能，当辅助电源工作时，一路输出+5V到主板，另一路输出+12V供给TL494电源，经过该芯片内部稳压电路，由14脚输出+5V，并和13 15脚相接，再经分压电路到LM339电压比较器的反向端，其反向端电压约为4.5V.当PS-ON为+5V时，LM339输出为高电平5V,TL494的8 11脚无输出脉冲，主变换电路截止，电源处于休眠状态。当PS-ON为0V时，输出为0V,TL494的8 11脚有输出脉冲，主变换电路开始工作。因此，我们不仅可以手动按下主机上的触发按钮开关使PS-ON为低电平启动电源，还可以通过程序或键盘等其他方式使PS-ON为低电平启动电源，从而使ATX电源具有远程控制功能。如图是ATX电源的电路组成示意图。ATX电源是一个电压变换和能量供给装置，能量是按电源输入高压滤波电路推挽电路开关变压器整流电路输出电路的方向输出的，其中任何一部分电路的功率不达标，都会影响整个电路的输出功率。对比名牌电源和普通兼容电源，我们发现，市场上销售的兼容电源在高压滤波电路、推挽电路、开关变压器、整流电路、输出电路等部分都和名牌电源有较大的差别，因而，二者的功率和质量存在较大的差距。其实仅仅从电源的重量对比上就可以猜测出现在标称250W的电源中蕴藏着多少水分，因为重量的减轻意味着电源盒内部元件数量和质量上的偷工减料、散热片重量的减轻、开关变压器和功率开关管的功率下降，以及电源盒外壳铁皮厚度的锐减等。下面跟我一步一步把兼容电源打摩成名牌电源。电源输入电路的打摩电源的输入电路主要包括保险丝、限流电路、抗干扰电路、过压保护电路，其具体的打摩方法，见电脑报第42期的相关文章。高压整流滤波电路的打摩 整流滤波电路主要由全桥整流器、滤波电容、平衡电阻组成。经抗干扰滤波器净化后无干扰的220V市电经过全波整流，高压滤波电容滤波后，在高压滤波电容上形成约300V（空载时）的直流电压，用来给电源开关功率管供电。有的兼价电源中的全桥整流器元件只选用1N4007（1A1000V），由于电源开机后要对大容量的高压滤波电容充电，1A的额定电流容量显然太小，导致的后果是这种电源常常在开机的瞬间将整流管击穿，选用1N5406（6A1000V）代换比较可靠。兼价电源中的高压滤波电容，容量一般为220F/200V、工作温度为15棧?5，和品牌电源中的优质电容相比，有一定的差距。在高压滤波电路中，一般来说，滤波电容的容量越大则滤波效果越好，选用适当容量的滤波电容，可使整流管的导通时间增长而令峰值电流减小，提高可靠性，防烧整流管，同时对电网的干扰也可以减小。大容量的电容虽有较强大的储存能量能力，但其介质吸收、损耗、漏电量以及失真度会随容量加大而增加，容量过大，反而得不偿失，在品牌电源中，一般采用470F。高压滤波电容的耐压一般宜按实际工作电压的2倍选取。交流电源在全波整流后，输出的直流电压为交流电压值的1.4倍，因此，220V的交流电压整流滤波后的直流电压为300V左右。因为国内的电压夜间常达到240V以上，入迷的爱好者们也正在此时上网，此时的滤波电压将高达340V以上，此电压是由两个滤波电容串联分担的，因此，选用耐压250V的高压滤波电容串联工作才有保障。同时为了保证良好的温度系数，选用的电容的工作温度范围要宽。纵合以上几点，该电容应选市场上常见的470F250V，工作温度为15棧?5的高压滤波电容。对电源中的高频成分干扰，靠电解电容是难以应付的，因此可以考虑在电解电容上并联一个小容量的高压薄膜电容，可以有效抑制频率高达几兆赫的高频信号。薄膜电容的种类较多，以MKP（金属聚丙烯）、MKS（聚苯乙烯）性能最为优异，MKS的温度稳定性高，且电参数随频率变化极小，适用于开关电源电路，选用时耐压参数与滤波电容相同。MKS的缺点是耐热性较差，焊接时要注意边散热边焊接，且每次焊接时间越短越好。3、开关功率管的打摩市售兼价的ATX电源中使用的功率管大多为TO220封装的MJE13007。该管额定功率70W，耐压400V，电流8A，由于功率和耐压余量小，在实际使用中，因此管损坏引发的故障较多。实际上，这种功率管由于耐压较高，功率适中，一般用在电子日光灯的电路中。被厂商移花接木地用在开关电源中，纯粹是属于小马拉大车。在ATX电路的印刷电路板上一般都留有TO220和TO3两种封装管的位置，为了达到额定的功率，可以考虑用其它型号功率较大的功率管替换。在TO220封装管中，2SC3822（125W500V8A）的性能是较好的，单管功率可达到125W，但此管价格较高，且不易买到，不是首选代换元件。市场上常见的TO3形式的封装管中，BU508A（125W700V8A），比较容易买到，且价格不高，是比较理想的代换品，用该管代换后，双管推挽额定功率可达到250W，由于现在的PC机所需要的功率也就是100W左右，采用BU508A功率管后的电源具有较大的功率余量，可以较好地应付DIY电脑中添加的种种电脑配件。图2为TO3形式封装的BU508A和TO220封装的MJE13007对比图，从图中可以看出二者的巨大差别。功率管的额定功率是在一定的散热条件下达到的，因此，在功率管上都安装了大散热片，散热片的质量直接决定了功率管的散热效果。好的电源使用的散热片应为铝制甚至为铜制，且体积较大，如果散热片的体积太小，晶体管的热量就不容易散发出去，由此导致晶体管不能发挥全额的功率，同时，热量的堆积会导致晶体管工作不稳定甚至烧毁。为了增大散热片的有效散热面积，散热片都做成梳状，齿越深、分得越开、厚度越大，散热效果越好。有的优质电源为了加强散热效果，采用了L形的散热片，同时，散热片表面为丰字形，且打孔，有效地增大了散热片的体积和面积。劣质电源为了节省成本，使用的散热片小且薄，由于加工粗糙，梳状齿甚至没有冲开，部分电源甚至采用铁制的散热片（图3）。电源中的功率管是和散热片固定在一起的，替换时，可象图那样把二者一起焊下，拆下原功率管，再把新换的功率管在散热片上固定好，安装时必须注意功率管与散热片的良好接触，原散热片上的硅脂不要擦掉，如采用BU508A代换，要注意BU508A分全塑封和半塑封两种封装形式，采用后者时，要采取绝缘措施，否则安装后会通过散热片形成电气短路。为了防止焊接时产生的应力把电路板损坏，要把二者一同安装到电路板上，先焊接固定好散热片，再焊接功率管。4、开关整流对管的打摩在ATX电源中，由于开关电源的工作频率相当高，因此，整流用的二极管必须用高速二极管，以提高工作效率，减少发热量，同时，由于输出的电压较低，为了减少电压损耗，应采用肖特基二极管。在ATX电源中，5V、3.3V、12V的整流管采用的都是肖特基对管，但在兼价电源中，不管输出电流多大，一律采用了MUR1640（16A40V）整流对管。通过查看电源的标牌，我们得知，在250W的电源中，其各路输出电压的标称输出电流，5V为21A、3.3V为14A、12V为6A，再加上要考虑到功率要有一定的余额，5V和3.3V所用的整流管的电流参数远远不足。为了保险起见，建议换用MUR3020（30A20V），肖特基对管安装时也要注意散热问题，要点与开关功率管的散热一致。图4为整流对管MUR3020和MUR1640的对比图。5、开关变压器的打摩ATX电源中，开关变压器负责高、低压能量的转换，其质量好坏和功率的大小，直接关系到电源的整体质量。兼价电源中的变压器一般个头较小（磁芯小），所用的漆包线也较细，因而功率远远达不到要求。改装变压器需要找到功率较大的磁芯，使用较粗的漆包线，绕线时也需要特别注意处理好高、低压线圈的绝缘，对工艺要求比较高，业余条件下难以做好，是打摩中的难点，因此有条件的朋友，可以从已损坏的名牌电源中拆下其原装变压器，既方便又具有质量保障。6、输出滤波电容的打摩为了滤除开关电源的高频干扰，在ATX电源的输出电路设置了多级LC滤波电路。兼价电源中，输出滤波电路中的电解电容一般容量较小，可以考虑把电源输出端的所有用于滤波的电解电容，换成同体积的2200微法、耐压不低于25V的电容。并在每个滤波电容上各并联一只0.1微法0.22微法、耐压25V左右的薄膜电容，以滤除输出电压中的高频干扰，这对主机部件的超频起着关键性的作用。7、辅助开关电源的打摩在ATX电源中，辅助开关电源是一个独立的开关电源，只要ATX电源一上电，辅助电源便开始工作，输出的电压一路用来向电源板提供工作电压，另一路作为+5VSB电压向主机相关电路供电，以便在侍机状态机内主要设备停止工作的情况下维持部分设备工作，实现远程遥控和网络唤醒功能，因此，对辅助电源的质量要求更高。+5VSB按标准规定输出为5V5%，ATX2.03标准从今后的实际应用情况考虑，推荐+5VSB的输出能力可以达到720mA，而Intel的Flex标准则要求输出电流最大可达1.5A或2A，以适应各种不同的需求。兼价电源中，辅助电源采用的是单管自激振荡开关电路，为了节省成本，开关管一般也采用MJE13007。由于很难有用户在电脑关机后拔下电源插头，因此只要插上电源插头，该管就一直处于高达300V的高压之下，一旦外界电压再有波动，便有击穿的危险。建议换用BU508A功率管，可以很好地满足辅助电源大电流和抗高电压冲击的能力。打摩结束的ATX电源必须在经过检验合格之后，才能上机使用。由于电源是以5V输出电压作为基准电压的，在空载的情况下，各输出电压会大大超出其额定值，因此，必须要在5V端加接功率足够大的负载电阻才能通电，另外，由于ATX电源没有电源开关，通电后，要把电源输出的PSON脚（绿色线）和电源地（黑色线）用一个100电阻相联，电源才能正常启动（ATX电源插座管脚功能表见表1，插座管脚示意图见图5），此时，测各路输出电压符合标准，电源打摩才算成功。ATX电源的输入电路主要由保险丝、交流抗干扰电路、限流电阻、过压保护电路等组成。长城电源号称具备双重过压保护，其输入电路比较有特色，电路图见图3。交流市电经过电源插座进入电源板上，先经延迟性保险丝（防止开机冲击电流烧坏保险丝）FD1，进入抗干扰滤波电路。抗干扰滤波电路是由C01、C02和LF1及LF2、C03组成的两级共模滤波器，由于LF采用高导磁率（高值）磁芯和分段绕制，电感量较大、分布电容小。同时两个绕组绕向一致，流过两个绕组中的电流方向（相位）始终相反，因此，对从市电进入的双线对称干扰形成的磁场方向相反而抵消。而对于非对称性干扰信号来说，共模滤波器亦有很好的抑制作用。因为对于非对称性干扰信号来说，每个共模滤波器是两个形低通滤波器，它由线路滤波器LF1、LF2的两个绕组分别和C01、C02、C03组成，由于每个滤波器的电感量较大（0.81mH）、分布电容又很小，因此对很宽频率范围内的非对称性干扰有很好的滤波抑制作用。另外，机内的高频干扰脉冲除了沿电源线向外传导辐射以外，还会通过机内各元件向空间辐射，电路中的Y3、Y4的等效电容和电源盒铁壳（机内地线）相连，这样就可有效地隔离从空间向外辐射的高次谐波，同样对外界的高频干扰也能有效隔离而不会使其进入机内。电路中的CY是压敏电阻，作过压保护元件。长城电源在电路中共设了两级过压保护电路，其作用是吸收从外界串入的高幅值的脉冲，当交流输入电压升高，超过了压敏电阻的额定电压值时，压敏电阻导通，产生的大幅值的电流将保险丝FD1烧毁，切断电源与外界交流电网的联系，以保证电源的安全。判断ATX电源输入电路的好坏，最简单的方法是在断电的情况下，用万用表测试电源的输入端，正常情况下，由于整流滤波电路的影响，万用表呈现充电的状态，阻值由一个比较小的数值慢慢变化到接近。注意有些电源的输入端之间接了一个100K的电阻，此时，测得的最大阻值为该电阻的阻值。输入电路最主要的故障是由于通过的电流较大，而将相关的保护元件烧毁，此时，电源呈现断路状态，用万用表测电源输入端的阻值为零。保险丝 保险丝是电子电路中最基本的保护元件，在ATX电源中，保险丝接在输入电路的前端（见图3中的FD1），一般安装在电路板上的插座内，以方便替换。它的作用就是在输入电流出现异常，超过了保险丝的额定电流时，保险丝及时融断，切断电源与外界交流电源的联系，以防止故障范围进一步扩大，以至于影响到主机内配件的安全。电路中出现过电流的原因不同，导致保险丝损坏的状况也不一样。当保险丝出现玻壳爆裂、发黑、发亮等现象时，说明电源中有元件严重短路，产生的大电流导致保险丝在瞬间烧毁，由于在短时间内产生了大量的热，使保险丝在瞬间高温气化，气化的铅在玻壳上形成了一层发黑、发亮的镀层，严重时会使玻壳爆裂；若保险丝只是在一端熔断，说明保险丝遭受了瞬间大电流脉冲冲击，电路中不一定有元件损坏，也可能是外界电压突然升高，导致输入电流增大所致；若保险丝在中间部位出现断裂现象，说明电路中有过持续一个阶段的大电流，一般是电路中有元件损坏导致输入电流变大所致。为了承受开机时较大的冲击电流，ATX电源中的保险丝的熔断电流多选在510A左右，而实际上，除了开机时冲击电流较大外，电源实际工作时的最大电流不超过2A。因此最好采用延迟式保险丝，象用一般彩电上常用的23A延迟性保险丝代换，效果比采用的5左右的普通保险丝效果要得好，参考国外原装机电路，其采用的也是这种保险丝。延迟性保险丝其玻管内的保险丝大多是螺旋形的，和普通保险丝不同。限流电阻 在电源的输入电路中，整流电路后的高压滤波电容（图1中的C5、C6）的容量较大（330UF200U，有的电源中采用470UF250U），由于开机时要对滤波电容进行充电，会形成很大的冲击电流，常对保险丝和整流部件造成损坏，为避免这种故障的发生，在电源输入电路中一般接有限流电阻THR1。THR1为负温度系数热敏电阻，在冷态时其阻值较大（6欧），限制开机接通电源瞬间产生的强大冲击电流 ，当开机大电流流过其上时，电阻变热，其阻值迅速减小，保证电源在正常工作时，消耗在其本身上的功率最小，从而降低了电源的损耗，提高了效率。当限流电阻的引脚接触不良或因电流过大烧毁时，ATX电源将处于断路状态，通电后机器将没有任何反应，有人以为电源已烧毁，其实用万用表测试一下即知是THR1断路，更换THR1即可。应注意的是，在许多ATX电源中，省略了该电阻，在电路板上设计有此元件的位置，但被用短路线短路掉了。有条件的话，应加上这个电阻，以保证电源的安全。当该热敏电阻损坏时，要选用冷态电阻为63左右的负温度系数的热敏电阻，若实在找不到，可用63的普通水泥电阻代用，只是功耗大了些，但千万不可直接将其短路，以免开机时对相关元件造成大电流冲击；过压保护电路 ATX电源同普通的AT电源不同，AT电源有电源开关，当断开电源开关后，也同时断开了主机同外界电网的联系。而ATX电源因为具有远程控制、网络唤醒功能，没有单纯的电源开关，只有主机面板上的电源触发开关，关机后，只是电源的推挽开关电路停止工作，电源的整流滤波电路、辅助开关电源、PS-ON控制电路等仍处于工作状态。作为家用电脑来说，目前很少有家庭使用网络唤醒功能，由于使用上的习惯，电脑爱好者们在关机后也很少有人想到要拨下电源插头，造成的后果是ATX电源由于电源没有全关断，其内部仍有部分电路在工作，浪费了能源不说，由于电压的不稳，部分地区的电压在夜间用电非高峰期高达260V以上，有时会对电源造成致命的伤害；另外，由于雷击或其它设备的影响还会导致电路中出现过压脉冲，也会对电源造成损害，因此有必要在电路中加上可靠的过电压保护电路。图4、图5是长城电源中的过电压保护电路小板，为了充分达到良好的滤波效果，它采用了两级过电压保护。过电压保护电路中的关键元件是压敏电阻器（图3中的CY1CY4），CY1、CY2和CY3、CY4分别组成了两级过电压保护电路，压敏电阻的中点接地。当电路中出现过电压脉冲时，过压脉冲会被两级保护电路吸收，产生的电流被引入大地，从而保护其它电路不受损伤。压敏电阻器简称压敏电阻，它是在某一特定的电压范围内其电导随电压的增加而急剧增大的一种敏感元件，一般跨接在输入电路的两端。当有雷电脉冲从电源线窜入或由机内自感电势的反窜等引入的过电压，作用到压敏电阻的两端时，压敏电阻立即导通而以电流的形式迅速将过电压泄放掉，从而保护了电源中相关部件不被过电压击毁。如果属外界电源电压过高，导致过电压持续的时间过长，流过的电流超过了压敏电阻的承受范围时，会使压敏电阻烧毁，严重时会将压敏电阻烧成一团黑炭，并影响到电路板的绝缘，电路中产生的大电流一般会使保险丝熔断。因此，维修因过电压损坏的电源时，除了替换烧毁的保险丝外，还要仔细清理掉已烧毁的压敏电阻，并用同型号的压敏电阻替换。要注意的是，许多电源中没有加装过电压保护电路，一旦有过电压冲击，电源将会严重烧毁，因此，有必要自行加装相关的过电压保护电路。参考长城电源的电路，可以很容易地在电源输入回路中加装该保护电路。 电脑ATX电源控制电路原理详解及检测1 ATX电源的控制信号5V SB、PS-ON、PW-OKATX开关电源与电源最显著的区别是，ATX电源取消了传统的市电开关，通过5V SB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开关。5V SB是供主机系统在ATX待机状态时的电源，以及开闭自动管理和远程唤醒通迅联络相关电路的工作电源，在待机及受控起动状态下，其输出电压均为V，使用紫色线由ATX插头脚引出（见图1）。PS-ON为主机启闭电源或网络计算机远程唤醒电源的控制信号，不同型号的ATX电源，待机电压为3V，36V，46V各不相同。当按下主机面板的POWER开关或实现网络唤醒远程开机，受控启动PS-ON由主控电子开关接地，使用绿色线从ATX插头脚输入。PW-OK线是供主板检测电源好坏的输出信号，使用灰色线由ATX插头的脚引出，待机状态为0V，受控启动后为5V 。脱机加电检测ATX电源，首先测量在待机状态下的PS-ON和PW-OK信号，前者为高电平， 后者为低电平，插头脚除输出5V SB外，不输出其它电压。其次是将ATX电源人为唤醒，用 一根导线把ATX插头脚PS-NO信号，与任一地端（、 15、16、17）中的一脚短接，将 ATX电源由待机状态唤醒为启动受控状态，此时PS-NO信号为低电平，PW-OK5V SB信号为高电平，ATX插头33V、5V、12V有 输出，电源风扇转动 。2 控制电路的工作原理21 辅助电源电路只要交流电输入，ATX电源无论是否开启，辅助电源一直在工作，为整个电源控制电路提供工作电压。经整流滤波后300V直流电压，一路经R72、R 76加至辅助电源开关管Q15基极，另一路经T3初级加至Q15 c极，使Q15导通，T3反馈 绕组通过正反馈支路C44、R74加至Q15 b极，使Q15饱和导通。反馈电流通过R74 、R78、Q15的b e极对C44充电，随着C44上电压的上升，流经Q15 b极的电流逐渐减小，T3反馈绕组电动势反相，与C44上的电压迭加至Q15 b极，Q15 b极电位变负，Q15迅速截止。Q15截止时，ZD6、D30、C41、R70组成Q15 b极负偏压截止电 路。反馈绕组感应电势的正端经C41，R70，D41形成充电回路，C41负极负电压，Q15 b极电位由于D30，ZD6的导通，被钳 位在比C41负电压高约68V的负电位上。同时正反馈支路C44的充电电压经T3反馈 绕组，R78，Q15的b，e极R74形成放电回路。随着C 41充电电流的减小，Ub电位上升，当Ub电位增加到Q15的b，e极的开启电压时，Q15再次导通，又进入下一个振荡周期。当Q15由饱和转向截止时，二次绕组输出的高频交流经BD5、BD6整流输出。BD5输 出的电压经Q16，7805稳压输出5V SB，若该电压丢失，主板就不能自动唤醒ATX电源启动。BD6输出电压供给IC1脉宽调制TL494的脚电源输入端，该芯片脚输出稳压5V，提供ATX电源控制电路所有元件的工作电压。22 PS-ON和PW-OK、脉宽调制电路PS-ON信号控制IC1的脚死区电压，待机时，主板启闭控制电路的电子开关断开，PS-O N信号高电平36V，IC10精密稳压电路WL431的Ur电位上升，Uk电位下降，Q7导通，稳压5V通过Q7的e，c极，R80，D25和D40送入IC1的脚，当脚电压超过3V时，封锁811脚的调制脉宽输出，使T2推动变压器，T1主电源开关变压器停振，停 止提供33V，5V，12V的输出电压。受控启动后，PS- ON信号由主板启闭电子开关接地。IC10的Ur零电位，Uk电位升至5V，Q7截止，c 极零电位。IC1的脚低电平，充许、B11脚输出脉宽调制信号。IC1的输出方式控制端脚接稳压5V，脉宽调制器为并联推挽式输出，、脚输出相位差180的脉宽调制控制信号，输出频率为IC1的、脚外接定时阻容元件的振荡频率的一半，控制Q3、Q4的c极所接T2推动变压器初级绕组的激励振荡，T2次级它激振荡产生的感应电势作用于T1主电源开关变压器的一次绕组，二次绕组的感应电势经整 流形成33V，5V，12V的输出电压。推动管Q3，Q4e极所接的D17，D18，C17用于抬高Q3，Q4的e极电平，使Q3，Q4b极有低电平脉冲时能可靠截止。C31用于通电瞬间封锁IC1的、脚输出脉冲，ATX电源带电瞬间，由于C31两端电压不能突变，IC1的脚出现高电平，、脚无驱动脉冲输出。随着C31的充电，IC1的启动由PS-ON信号控制。PW-OK产生电路由IC5电压比较器LM393，Q21，C60及其周边元件构成。待机 时IC1的反馈控制端脚低电平，Q21饱和导通，IC5的脚正端输入低电位，小于脚负端输入的固定分压比，脚低电位，PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号，主机停止工作处于待命状态。受控启动后IC1的脚电位上升，Q21由饱和导通进入放大状态，e极电位由稳压5V经R104对C60 充电来建立，随着C60上充电电压的上升，IC5的脚控制电平也上升，一旦 IC5的脚电位 大于脚的固定分压比，经正反馈的迟滞比较器，脚输出高电平的PW-OK信号。该信号相 当于AT电源的PG信号，在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由0电平起跳到5V，主机检测 到PW-OK电源完好的信号后启动系统。在主机运行过程中若遇市电掉电或关机时，ATX开关电 源5V输出电压必下跌，这种幅值变小的反馈信号被送到IC1组件的电压取样放大器同相端脚后，使IC1的反馈控制端脚电位下降，Q21 b极电位也下降，当Q21的e，b极电位达到07V时Q21饱和导通，IC5的脚电位下降，当脚电位小于脚分压比时，IC5的输出端脚电压从5V变为0V，关机时PW-OK输出信号比ATX开 关电源5V输出电压提前几百毫秒消失，通知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。23 自动稳压控制电路IC1的、脚电压取样放大器正，负输入端，取样电阻R31，R32，R33构成5V、12V自动稳压电路。当输出电压升高时，由 R31 取得采样电压送到IC1的、脚 和基准电压比较，输出误差电压与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较器进行比较 放大，使、脚输出脉宽降低，输出电压回落至标准值，反之稳压控制过程相反 ，从而使开关电源电压稳定。ATX开关电源，由交流输入整流滤波电路，脉冲半桥功率变换电路，辅助电源电路，脉宽调制控制电路，PS-ON和PW-OK信号产生电路，自动稳压与保护电路，多路直流输出电路组成见图1所示。跟我学修ATX电源如何得知我们买到的电源是多大功率呢？DIYer们常用两种方法：一种方法是看电源上的型号，一般来说，电源的型号和它本身的功率有着密切的联系。例如我们买到一台银河YH-2503C电源，有的人就说该电源是250W的；另一种方法是把标称的各路输出电压乘以对应的输出电流后相加得出该电源的功率。许多刊物上是这样介绍的，买电源时，商家是这么给我们介绍的，大部分爱好者们也是这样计算的。其实，上面两种计算方法都是片面和一厢情愿的。从银河网站上找到的银河电源的型号及相应的参数见表4，从表中可以看出，型号为YH-2503C的电源，其实际功率只有200W，我们不明白型号后面的数字具体表示什么含义，但表中数据却说明了型号后面的数字和功率并不等同，所以买电源时，不要为型号后面的数字所迷惑。而如果按上面第二种计算方法，很多电源都是250W的，甚至功率还要高。表5中为市售LS280A ATX电源标签上的输出参数值，根据表中的数据按上述方法计算，得出的输出功率高达262.3W。那么这台电源的实际功率到底是多大？表4 YH系列ATX智能化绿色开关电源参数产品型号YH2503CYH2508CYH150SFX交流电压输入范围AC 180264V输入频率范围47HZ63HZ输出功率200W200W150W各路输出电流5V：21A，12：6A，12V：0.8A，5V：0.3A，3.3V：14A，5VSB：1.5A5V：21A，12：6A，12V：0.8A，5V：0.3A，3.3V：14A，5VSB：1.5A输出电压变化范围5V：5%，12：5%，12V：10%，5V：10%，3.3V：5%，5VSB：5%效率满载时70%5V电压保护范围表5 LS280A电源各路输出电流值输出电压5V5V+12V-12V+3.3V5VSB负载电流21A0.3A8A0.8A14A0.8A有一个很重要的问题，各路直流输出的最大电流是不可能同时得到的，所以标出的功率也是无法达到的。解剖一下ATX电源的电路，我们会发现，ATX电源的主电路是在AT电源的主电路的基础上发展而来的，部分电路见图4，从图中可以发现，3.3V电压是将5V绕组的交流电压经L降压后整流滤波输出的，也就是说，3.3V和5V电压共用一个绕组。在标准的AT电源中，5V电压输出的最大工作电流为23A，比较一下二者的开关变压器的磁芯截面积和线圈的线径，二者并无什么不同,从而证明了5V和3.3V电压的工作电流不可能同时达到最大。所以，上面的标称的功率是无法达到的。很明显，能同时输出的实际最大功率才是有意义的。简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。要检测电源各路输出的最大电流，比较麻烦，但我们可以简单地做一个实验。衡量一台电源合格与否的一个重要参数是各路输出电压的误差范围，从ATX网站上我们得知，对5V、3.3V和12V电压的误差率为5，对5V和12V电压的误差率为10，这是一个至关重要的指标，电压太低计算机无法工作，电压太高会烧了你的宝贝。其电压范围应该如表6所示。表6 输出电压的稳定性输出电压最小标准最大单位5V+4.75+5.005.25V12V+11.20+12.0012.80V12V-11.00-12.0013.00V5V-4.75-5.005.25V5VSB+4.75+5.005.25V3.3V+3.15+3.303.45V另外，我们对输出电压的纹波还有较高的要求，电源输出的各路直流电压，其交流成分越小越好，纹波太大会对各种芯片有不良影响。比较合适的纹波大小如表7所示。表7 输出电压的纹波电压的标准输出电压+5V+12V-5V-12V+5VSB+3.3V纹波(mv)10015010015010080实验是通过检测电源的各路主电压的负载压降和纹波系数来得出各路输出电压的最大电流。 1、测各路输出电压的最大输出电流：要注意的是，由于电路中都是以5V电压为基准来调整各路电压的，如果5V电压空载，其它各路电压的输出会大幅降低，因此测其它各路电压的最大电流时，5V电压输出端的负载电阻不能去掉。测量的方法是在各路电压输出端接上不同阻值的电阻，然后将该负载电阻值逐渐减少，当所测的输出电压值低于该路电压的稳定范围时，记录下此时的电流值作为最大电流。测量的数据见表8。表8 电源各路输出的最大电流电压输出端+3.3V+5V+12V负载电阻（）0.50.85负载电流（A）6.66.32.4电压值(V)+3.1+4.5+11很抱歉，从表中的数据可以看出，电源能工作的最大电流和电源盒上的标称值是有很大的差距的。如果按电压乘电流的方法计算功率的话，以上三路输出的功率只有3.3*6.6+5*6.3+12*2.4近似等于80W，再加上其它各路输出，该电源的实际输出功率也就100W左右。另外，由于各路输出最大电流不可能同时达到，因此，测得能同时达到的最大输出电流才有意义。 2、测量电源各路电压同时输出时各自的最大电流值：在各路电压输出端同时接上最小负载，此时电源以满负荷运行，因此测量的速度要快。接通电源开关，此时电源内发出过载的“吱吱“声，让人胆颤心惊，怕继续操作下去把电源烧毁，该实验没有继续做下去，但说明了电源的各路输出同时能达到的最大输出电流比表8中的值还要小得多。最终的输出功率还不到100W！实验的结果实在让人很沮丧，为什么会出现这样的结果呢？实际解剖一下买来的ATX电源，你就会发现：厂家为节省成本，在元件选择上偷工减料，偷工减料是市售ATX电源功率不足的罪魁祸首。首先看一下电源中采用的功率开关管，市售电源中，大部分兼容电源中采用的功率开关管型号都为MJE13007（有的只采用MJE13005）,见图5中的晶体管。查一下晶体管手册，得知该管的参数为75W400V8A，双管功率只有150W，再算上开关电源最大约70的转换效率，能输出的功率只有100W左右，这和上面实验得出的数值是相符的，从而证实我们买到的电源，标称230W也好、200W也好，功率只有这么150W。顺便说一句，这种型号的晶体管更多地被用于电子日光灯中，因其耐压较高，被厂家移花接木于开关电源中。其次看一下整流输出电路中采用的快速整流对管，市售廉价电源中，不论是3.3V还是5V或12V，其整流对管一律采用MUR1640（16A40V），要知道厂家标称的5V电压的输出电流可是21A啊？可能是厂家有自知之明，反正电源能输出的最大电流也不会超过此值（开关功率管根本就提供不了），整流管的额定电流取得再大也没有用处，省得再增加成本了。最后看一下电源开关电路中采用的开关变压器，如今的变压器的大小比起286时的可要小得多了，那时的电源的标称一般比较实在，是多少瓦就标多少瓦，对比现在的电源，变压器磁芯截面积小了，所用的漆包线的线径细了，变压器的功率又怎能上得去呢？很明显，现在市场上销售的电源质量、元件用料、产品的合格程度已和以前有了较大的不同，不看别的，只从电源的重量对比上就可以猜测出现在标称250W的电源中蕴藏着多少水分，因为重量的减轻意味着电源盒内部元件数量和质量上的偷工减料、散热片重量的减轻、开关变压器和功率开关管的功率下降，以及电源盒外壳铁皮厚度的锐减等。由此，我们从市场上购买的电源会出现功率不足的现象就很正常了，那是一些小厂为了迎合用户口味，把电源的功率使劲地往大里标，其实际功率又实在有限，再加上销售上的误导，形成了购买电源要功率越大越好的误区。目前市场上，部分比较负责任的品牌的电源除了标出各路电压、电流的输出值外，还专门指出电源总功率不超过145W，或总电流不超过35A，只有这样能保证同时输出的实际最大功率才有意义。所以说不能盲目地追求功率，关键在于电源的性能和质量。计算电源的功率时，如果电源限定了某几路输出的最大功率，就按功率的限定值计算，如果限定了某几路输出的最大电流，就按其中的最大电压输出乘以最大的电流计算，简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。由于计算方法不同，各厂商的电源功率就不完全可比，虽然多数厂商没有提供合理的计算数据，但大都会提供电压和电流的独立参数，根据这些虽然不能准确地计算出电源的功率，但同类参数之间还是有可比性的。银河电源工作原理及检修思路电源由于具有软开、自动关机功能，近年来已成为微机的标准配置。银河电源是市场上常见的且具有典型代表性的一种，掌握它的工作原理及检修技术，也就相当于掌握了大多数其他牌号电源的原理及检修思路。下面以银河 电源（电路如图）为例，介绍其工作原理和检修思路。一、工作原理主变换电路银河 电源在电路结构上属于他激式脉宽调制型开关电源，市电经整流和、滤波后产生直流电压，同时、还与、及原边绕组等组成所谓“半桥式”直流变换电路。当给、基极分别馈送相位相差的脉宽调制驱动脉冲时，和将轮流导通，副边各绕组将感应出脉冲电压，分别经整流滤波后，向微机提供、组直流稳压电源。为热敏电阻，冷阻大，热阻小，用于在电路刚启动时限制过大的冲击电流。、是、的反相击穿保护二极管，、为加速电容，、为、提供能量泄放回路，为、下一个周期饱和导通作好准备。主变换电路输出的各组电源，在主机未开启前均无输出。辅助电源整流滤波后产生的直流电压还通过向以、及相关元件组成的自激式直流辅助电源供电。和用来向提供起振所需的初始偏流，和为正反馈通路。该辅助电源输出两路直流电源：一路经稳压后送出电源，作为微机主板“电源监控”部件的供电电源；另一路经、整流滤波后向由及、等组成的脉宽调制及推动组件供电。正常情况下，只要接通伏市电，该辅助电源就能启动工作，产生上述两路直流电压。脉宽调制及推动电路脉宽调制由担任，芯片选用开关电源专用的脉宽调制集成电路（此芯片电子报已有相关资料介绍）。当的端12脚得电后，内部基准电源即从其输出端14脚向外提供参考基准电压（）。首先，该参考电压分两路为组件的各控制端建立起它们各自的参考基准电平：一路经由、组成的分压器为内部采样放大器的反相输入端2脚建立的基准电平，另一路经由电阻、组成的分压器为“死区”电平控制输入端4脚建立约的低电平；其次，还向软开关机电路及自动保护电路供电。在12脚得电，且4脚为低电平的情况下，其8脚和11脚分别输出频率为（由定时元件、确定），相位相差的脉宽调制信号，经、放大，耦合，驱动和轮流导通工作，电源输出端可得到微机所需的各组直流稳压电源。若使4脚为高电平，则进入的“死区”，停止输出脉冲信号，、截止，各组输出端无电压输出。微机正是利用此“死区控制”特性来实现软开关机和电源自动保护的。、及用于抬高推动管、射极电平，使得当基极有脉冲低电平时、能可靠截止。自动稳压电路由于2脚（内部采样放大器反相端）已固定接入参考电压，同相端1脚所需的取样电压来自对电源输出和的分压。与2脚比较，或电压升高，使得1脚电压升高，根据工作原理，8、11脚输出脉宽变窄，、导通时间缩短，将导致直流输出电压降低，达到稳定输出电压的目的。当输出端电压降低时，电路稳压过程与上述相反。由于直流电源的交流输入与直流电源共用同一绕组，这里采用两条措施来获得稳定的直流输出电压：）在整流二极管前串入电感，可有效降低输入的高频脉冲电压幅度。）在输出端接入并联型稳压器，可使其输出稳定在。该并联型稳压器由（）和等组成。是一种可编程精密稳压集成电路，内含参考基准电压部件，参考电压值为，接成稳压电源时其稳压值可由和的比值预先设定，这里实际输出电压为（）（空载），的加入是为了扩大稳定电流，是为了提高的极间工作电压，扩大动态工作范围。自检启动（）信号产生电路一般微机对信号的要求是：在各组直流稳压电源输出稳定后，再延迟毫秒产生高电平，作为微机控制器的“自检启动控制信号”。本机信号产生电路由、及其外围元件组成。当得电工作后，3脚输出高电平，使截止，在经过对充电延时后，发射极电压可稳定在，此电压加到比较器同相端，高于反相端参考电压（由在和上的分压决定，为），因此比较器输出高电平，通知微机自检启动成功，电源已准备好。软开关机（）电路微机通过改变端的输入电平来启动和关闭整个电源。当端悬空或微机向其送高电平（待机状态）时，电源关闭无输出；送低电平时，电源启动，各输出端正常输出直流稳压电源。电路由、等元件构成，当端开路或软关机（微机向端送入高电平）时，接成比较器使用的（）由于内部基准稳压源的作用，输入端电压为，输出端电压为低电平 ，饱和，极为高电平，通过、将4脚上拉到高电平，无脉冲输出。与此同时，因饱和，也饱和，使得基极（保护电路控制输入端）被对地短路，禁止保护信号输入，保护电路不工作。当将端对地短路或软开机（微机向端送低电平）时，的极电压低于，极输出高电平，截止，、不起作用，4脚电压由和的分压决定，为，开始输出调宽脉冲，电源启动工作。此时处于截止状态，将基极释放，允许任何保护信号进入保护控制电路。自动保护电路该电源设置有完善的一次绕组过流、短路保护电路，二次绕组、输出过压保护，、输出欠