電腦ATX電源控制電路及原理

電腦ATX電源控制電路及原理

ＡＴＸ電源的控制電路見圖１。控制電路采用ＴＬ４９４（有的電源采用ＫＡ７５００Ｂ，其管腳功能與ＴＬ４９４相同，可互換）及ＬＭ３３９集成電路（以下簡稱４９４和３３９）。４９４是雙排１６腳集成電路，工作電壓７～４０Ｖ。它含有由{14}腳輸出的＋５Ｖ基準電源，輸出電壓為＋５Ｖ（±０．０５Ｖ），最大輸出電流２５０ｍＡ；一個頻率可調的鋸齒波產生電路，振蕩頻率由{5}腳外接電容及{6}腳外接電阻來決定。{13}腳為高電平時，由{8}腳及{11}腳輸出雙路反相（即推挽工作方式）的脈寬調制信號。本例為此種工作方式，故將{13}腳與{14}腳相連接。比較器是一種運算放大器，符號用三角形表示，它有一個同相輸入端“＋”；一個反相輸入端“－”和一個輸出端。
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。４９４內的比較放大器有四個，為敘述方便，在圖１中用小寫字母ａ、ｂ、ｃ、ｄ來表示。其中ａ是死區(qū)時間比較器。因兩個作逆變工作的三極管串聯(lián)后接到＋３１０Ｖ的直流電源上，若兩個三極管同時導通，就會形成對直流電源的短路。兩個三極管同時導通可能發(fā)生在一個管子從截止轉為導通，而另一個管子由導通轉為截止的時候。因為管子在轉換時有時間的延遲，截止的管子已經轉為導通了，但導通的管子尚未完全轉為截止，于是兩個管子都呈導通狀態(tài)而形成對直流電源的短路。為防止這樣的事情發(fā)生，４９４設置了死區(qū)時間比較器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“電源”，正極接反相端，負極接４９４的{4}腳。Ａ比較器同相端輸入的鋸齒波信號，只有大于“電源”電壓的部分才有輸出，在三極管導通變?yōu)榻刂古c截止轉為導通期間，也就是死區(qū)時間，４９４沒有脈沖輸出，避免了對直流電源的短路。死區(qū)時間還可由{4}腳外接的電平來控制，{4}腳的電平上升，死區(qū)時間變寬，４９４輸出的脈沖就變窄了，若{4}腳的電平超過了鋸齒波的峰值電壓，４９４就進入了保護狀態(tài)，{8}腳和{11}腳就不輸出脈沖了。４９４內部還有３個二輸入端與門（用１、２、３表示）、兩個二輸入端與非門、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隔離放大后反相輸出。與非門則相當于一個與門和一個反相器的組合。Ｔ觸發(fā)器的作用是：每輸入一個脈沖，輸出端的電平就變化一次。如輸出端Ｑ為低電平，輸入一個脈沖后，Ｑ變?yōu)楦唠娖剑佥斎胍粋€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}腳輸出的波形見圖２。３３９是四比較器集成電路。按管腳的順序把內部四個比較器設為Ａ、Ｂ 、Ｃ 、Ｄ 比較器。４９４和３３９再配合其他電路，共同完成ＡＴＸ電源的穩(wěn)壓，產生ＰＷ－ＯＫ信號及各種保護功能。
　　一、 產生ＰＷ－ＯＫ信號
　?。校弥鳈C要求各路電源穩(wěn)定之后才工作，以保護各元器件不致因電壓不穩(wěn)而損壞，故設置了ＰＷ－ＯＫ信號（約＋５Ｖ），主機在獲得此信號后才開始工作。接通電源時，要求ＰＷ－ＯＫ信號比±５Ｖ、±１２Ｖ、＋３．３Ｖ電源延遲數百毫秒才產生，關機時ＰＷ－ＯＫ信號應比直流電源先消失數百毫秒，以便主機先停止工作，硬盤的磁頭回復到著陸區(qū)，以保護硬盤。
　　ＡＴＸ電源接通市電后，輔助電源立即工作。一方面輸出 ＋５ＶＳＢ電源，同時向４９４的{12}腳提供十幾伏到二十多伏的直流電源。４９４從{14}腳輸出＋５Ｖ基準電源，鋸齒波振蕩器也開始起振工作。若主機未開機，ＰＳ－ＯＮ信號為高電平，經Ｒ３７使３３９的Ｂ比較器{6}腳亦為高電平，因電阻Ｒ３７小于Ｒ４４，{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Ｄ３６的鉗位作用，Ａ比較器的反相端{4}腳亦為低電平，其電平低于同相端{5}腳的電平，輸出端{2}腳呈高電平，經Ｒ４１使４９４的{4}腳為高電平，故４９４內部的死區(qū)時間比較器ａ輸出低電平，與門１也因此輸出低電平并進而使與門２和與門３輸出低電平，封鎖了振蕩器的輸出，{8}腳、{11}腳無脈沖輸出，ＡＴＸ電源無±５Ｖ、±１２Ｖ、＋３．３Ｖ電源輸出，主機處于待機狀態(tài)。因＋５Ｖ、＋１２Ｖ電源輸出為零，經電阻Ｒ１５、Ｒ１６使４９４的{1}腳電平亦為零，４９４的ｃ比較器的輸出端{3}腳輸出亦為零，經Ｒ４８使３３９的{9}腳亦為零電平，故３３９的Ｃ比較器的輸出端{14}腳為零電平。另外，３３９的{1}腳低電平信號因Ｄ３４的鉗位作用，也使{14}腳為低電平，經Ｒ５０和Ｒ６３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ＰＷ－ＯＫ信號為低電平，主機不會工作。開啟主機時，通過人工或遙控操作閉合了與ＰＳ－ＯＮ相關的開關，ＰＳ－ＯＮ呈低電平，經Ｒ３７使３３９的反相端{6}腳為低電平，Ｂ比較器{1}腳輸出高電平，Ｄ３５、Ｄ３６反偏截止，Ａ比較器的輸出電平則由{5}腳與{4}腳的電平決定。正常工作時，{5}腳電平低于{4}腳電平，{2}腳輸出低電平，經Ｒ４１送到４９４的{4}腳，使{4}腳的電平變?yōu)榈碗娖?，鋸齒波振蕩信號可以從死區(qū)時間比較器ａ輸出脈沖信號，另一方面，振蕩信號送到了ＰＷＭ比較器ｂ的同相輸入端，ＰＷＭ比較器輸出的脈沖信號的寬度，則是由４９４的{1}腳的電平（也就是負載的大小）與{16}腳的電平來決定。ＰＷＭ比較器輸出的脈沖信號，最后經緩沖放大器放大后，從{8}、{11}腳輸出脈沖信號，ＡＴＸ電源向主機輸出±５Ｖ、±１２Ｖ、＋３．３Ｖ電源。此過程因Ｃ３５的充電有數百毫秒的延時，但對主機開機并無影響。４９４的{1}腳從＋５Ｖ、＋１２Ｖ經取樣電阻Ｒ１５、Ｒ１６得到電壓，其電平略高于{2}腳電平，{3}腳輸出高電平，經Ｒ４８使３３９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Ｒ５０與基準＋５Ｖ電源經Ｒ６４共同對Ｃ３９充電，經數百毫秒后，{11}腳電平升到高于{10}腳電平時，Ｄ比較器{13}腳輸出高電平，此電平經Ｒ４９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 ＰＷ－ＯＫ信號，主機檢測到此信號后即開始正常工作。
關機時，主機內開關使ＰＳ－ＯＮ呈高電平，此時３３９的{6}腳電平高于{7}腳，{1}腳輸出低電平，因二極管Ｄ３４的鉗位作用，{14}腳呈低電平，Ｃ３９對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ＰＷ－ＯＫ信號呈低電平。在３３９的{1}腳為低電平時，經Ｄ３６使{4}臆腳為低電平，{2}腳輸出高電平，經Ｒ４１傳送到４９４的{4}腳，但因Ｃ３５電位不能突變，經數百毫秒的放電后方使４９４的{4}腳轉為高電平，從而封鎖正負脈沖的輸出 ，主機進入待機狀態(tài)。上述的過程中，關機時Ｃ３９和Ｃ３５都要放電，但因放電時間常數不同，Ｃ３９放電較快，故ＰＷ－ＯＫ信號先于各電源變成低電平，滿足了主機關機的需要。此外，關機時因各路輸出電源的電解電容放電需要時間，也使ＰＷ－ＯＫ信號先于各電源回到低電平。

二、 穩(wěn)壓
４９４的{2}腳經Ｒ４７與基準電壓＋５Ｖ相連，維持較好的穩(wěn)定電壓，而{1}腳則與取樣電阻Ｒ１５、Ｒ１６與＋５Ｖ、＋１２Ｖ相連接，正常的情況下，{1}腳電平與{2}腳電平相等或略高。當輸出電壓升高時（無論＋５Ｖ或＋１２Ｖ），{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ＰＷＭ比較器ｂ進行比較使輸出脈沖寬度變窄，輸出電壓回落到標準值，反之則促使振蕩脈沖寬度增加，輸出電壓回升。由于４９４內的放大器增益很高，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４９４的{1}腳對地并聯(lián)電阻，或是把Ｒ４７的電阻增大。要是電源的輸出偏高，則可在{2}腳對地并聯(lián)電阻，也可以用增大Ｒ３３或取下Ｒ６９、Ｒ３５來降低輸出電壓。
三、 過流保護
過流保護的原理是基于負載愈大，Ｑ３、Ｑ４集電極的脈沖電壓也愈高，也即是Ｒ１３（１．５ｋΩ）上的電壓也愈高，從這里采樣經Ｄ１４整流和Ｃ３６濾波，再經Ｒ５４、Ｒ５５并聯(lián)電阻與Ｒ５１、Ｒ５６、Ｒ５８等組成的分壓電路送到４９４的{16}腳。隨著負載的加重，{16}腳的電平也隨之上升，當超過{15}腳的電平時，誤差放大器輸出的誤差電壓促使調制脈沖的寬度變窄從而使負載電流減小。另外，從Ｒ５６、Ｒ５８并聯(lián)電阻獲得的分壓再經Ｒ５２送到３３９的{5}腳，當{5}腳的電平超過{4}腳時，{2}腳即輸出高電平送到４９４的{4}腳，４９４停止輸出脈沖信號，終止±５Ｖ、±１２Ｖ、＋３．３Ｖ電源的輸出，達到過流及短路保護的目的。需要說明的是：４９４的{16}腳電平的高低只能改變輸出脈沖的寬度，但不影響４９４的{4}腳電平狀態(tài)，而３３９的{5}腳電平一旦超過{4}腳的電平，３３９的{2}腳就送出高電平去封鎖４４９的脈沖輸出，終止±５Ｖ、±１２Ｖ、＋３．３Ｖ電源的輸出，同時{2}腳的高電平經Ｒ５９和二極管Ｄ３９反饋到{5}腳，維持{5}腳處于高電平狀態(tài)，此時若過載或短路狀態(tài)消失，４９４的{4}腳仍維持高電平，±５Ｖ與±１２Ｖ、＋３．３Ｖ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，方可再次開機。