最新計算機ATX電源原理及檢修技術(shù)

介紹了計算機ATX開關(guān)電源的工作原理、電路組成以及一些常見故障的維修方法.重點分析了SB電壓產(chǎn)生電路、KA7500B為核心的PWM信號產(chǎn)生電路和ATX電源完善的保護網(wǎng)絡(luò)。

1 引言

PU是計算機的心臟，那么電源就是計算機的能量源泉了。目前，ATX電源取代AT電源廣泛使用于電腦之中。計算機是高科技含量產(chǎn)品，由于價格的原因，人們常常忽視電源的技術(shù)含量。實際上，要提供一個精巧、安全、嚴(yán)密的電源供主機使用也決非易事。在對電源原理的分析中，我們也不難發(fā)現(xiàn)設(shè)計者的精妙構(gòu)思。下面是對ATX電源的原理和檢修方法的詳細介紹。

2 ATX電源原理

2.1 　ATX電源與主機板接口

源取消了傳統(tǒng)的交流電源開關(guān)，它采用軟開關(guān)技術(shù)，依靠+5SB、POWER On/Off控制信號的組合來實現(xiàn)電源的開啟和關(guān)閉，使計算機的遠程控制和定時開關(guān)機功能順利實現(xiàn)。傳統(tǒng)AT電源采用兩組插頭與主機板聯(lián)接，每組各有6根線。與AT電源不同，ATX電源采用一組20線插頭，其具體接線如圖所示：

圖 1　ATX電源與主機板接口

1、11、12：+3.3V； 2：-12V； 4：POWER On/Off；8：-5V；9、10、14、16：+5V；

18：PG信號； 19：+5V輔助電壓；20：+12V；其余各黑色線為接地線。[1]

P4專用插頭：P4耗電量非常大，再加上現(xiàn)在顯卡的耗電量也比較大，所以P4電源比普通電源多出兩個接頭，一個6芯，另外一個4芯。

2.2　ＡTX電源組成結(jié)構(gòu)

城CGCATX2K電源為例對ATX電源作介紹，CGCATX2K是長城公司新出的一款優(yōu)秀的電源，性能穩(wěn)定，輸出功率大，其詳細電路經(jīng)本人參照電路板手工繪出，如圖5所示。因保護知識產(chǎn)權(quán)的原因 ，本文對所有元件進行了重新編號并略去了元件型號。但這不影響我們對電源原理的理解和分析。此電源采用PWM開關(guān)電源技術(shù)，開關(guān)電源具有轉(zhuǎn)換效率高且便于控制的優(yōu)點，下面是電源電路的框圖，如圖2所示。[4]

2.3　ＡＴＸ電源電路分析

2.3.1 抗干擾電路

輸過程中會受到高頻干擾，微機電源的功率轉(zhuǎn)換分和輔助電源部分是工作在高頻狀態(tài)，也會對市電網(wǎng)產(chǎn)生高頻干擾?？垢蓴_電路可起雙向濾波作用，一般由濾波電容和互感線圈構(gòu)成，在這里我們只畫出了Ｒx,Ｃx和THR。

2.3.2 整流電路

D1~D4直接對220V交流電進行橋式整流，產(chǎn)生300V左右的直流電壓，經(jīng)Ｃ01～Ｃ02濾波后，分別加到輔助電源和功率變換電路。

2.3.3 完備的輔助電源+5VSB電壓系統(tǒng)

+5VSB是供主機系統(tǒng)在ATX待機狀態(tài)時的電源以及自動開關(guān)機和遠程喚醒通訊聯(lián)絡(luò)相關(guān)電路的工作電源。

輔助電源部分采用獨特的自激振蕩與led/' target='_blank'>光電耦合器件控制相結(jié)合的電路。增強了電路的可靠性和提高了電壓的穩(wěn)定系數(shù)。

T1、C8、D6、R14、Q11等元件組成自激振蕩電路，通電后可在ＳＢ端產(chǎn)生５Ｖ左右的電壓。IC11、IC2及其外圍元件組成穩(wěn)壓電路。當(dāng)SB端電壓有微小變化時，經(jīng)精密電阻Ｒ24、Ｒ25反饋到LM431。LM431是一個精密放大器，LM431電流的大小將影響到IC11的１、２腳的導(dǎo)通與否。當(dāng)SB電壓偏高時，IC11的３，４腳導(dǎo)通，由于IC11內(nèi)部的光電耦合作用使1、2腳導(dǎo)通。3腳產(chǎn)生的電壓經(jīng)D７整流，Ｃ10濾波加到１腳,從２輸出至Q12的基極使Q12導(dǎo)通，Q12的Ｃ，Ｅ電壓Vceo下降，從而Ｑ11基極電壓下降，Q11開關(guān)管截止，SB電壓下降。反之，SB電壓偏低時，經(jīng)過相反的控制過程可使Ｑ11導(dǎo)通時間延長，SB輸出電壓上升，達到了穩(wěn)定電壓的目的。

Q21、R21、R22、C14、ZD2是防止SB電壓過高的保護電路?？煞乐褂捎赟B+5V電壓過高而引起主機板損壞，造成嚴(yán)重后果。當(dāng)SB電壓過高時，ZD2擊穿，這一電壓加到單向可控硅Q21的控制極使Q21的ＡＫ極之間導(dǎo)通，SB電壓對地短路，保護了后級電路。Ｃ14的作用是在ZD2擊穿后讓Ｑ21維持導(dǎo)通狀態(tài)。

輔助電源部分還設(shè)計了過流保護電路。當(dāng)流過開關(guān)管Ｑ11發(fā)射極的電流過大時，流過Ｒ16的電流增大，Ｒ16上端電壓

Ｖ＝Ｉ*Ｒ?。?.1）

也隨之上升，此電壓經(jīng)Ｒ17送到Ｑ12基極，Ｑ12導(dǎo)通，引起Ｑ11截止。防止了開關(guān)管由于過流而損壞。[1]

2.3.4功率振蕩及低壓產(chǎn)生電路

功率振蕩部分主要由PWM控制和功率變換兩部分構(gòu)成，下面先介紹KA7500B脈寬控制原理。KA7500B是Fairchild Semiconductor International公司的產(chǎn)品，它由5V基準(zhǔn)電壓輸出電路，兩個誤差放大電路，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，一個輸出控制端口，一個PWM比較器，以及一個空載時間比較器和一個振蕩電路幾個部分組成。

KA7500B的12腳外接由Ｔ１提供的20Ｖ左右的電壓。KA7500B電源電壓可為16~24V。14腳輸出的是由KA7500B內(nèi)部所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓。5腳和6腳分別接振蕩電容和振蕩電阻。振蕩電路產(chǎn)生30K到50KHz左右的為鋸齒波。該鋸齒波與４腳輸入的電壓及比較放大器的輸出相比較，得到PWM電壓由８腳和１１腳輸出到Ｑ5，Ｑ6控制功率轉(zhuǎn)換開關(guān)管Ｑ31、Ｑ32輪流導(dǎo)通。

有6個端子與ＰＷＭ輸出直接相關(guān)，即1、2、15、1*、13。V1大于V2、V16大于V15時，電路停止輸出脈沖。13腳電壓為0時，無脈沖輸出，此處13腳直接與基準(zhǔn)電壓相連。

4腳為KA7500B的一個重要的控制端。4腳電壓為4.5V時，輸出的脈沖寬度為0，當(dāng)4腳電壓為0V時，輸出脈沖寬度為最大。

除脈沖寬度控制電路外，低壓產(chǎn)生電路的原理比較容易理解，在此不作詳細的論述。

需要補充的是，由于通過Q11，Q31，Q31，D38，D39，D40的功率比較大，所以這些元件加了散熱板。應(yīng)注意元件與散熱板之間都用石英片絕緣，在拆裝時應(yīng)注意不可去掉石英片。如果有電子愛好者需要打摩電源、增大電源功率時，可在充分散熱的前提下將開關(guān)管E13007改為BU508A。[5]

2.3.4 POWER GOOD 信號的產(chǎn)生

P.G.是提供給主機板的開機復(fù)位信號。如果各路直流輸出電壓已達到它們的最低檢測電平（+5V輸出在4.75V以上），則電源在開機后大約延時100到500毫秒后產(chǎn)生，產(chǎn)生延時的關(guān)鍵元件是C24。

圖3是LM339比較器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。LM339上半部分用來產(chǎn)生P.G.信號。電源開始工作后，14腳輸出高電平，向C24充電，經(jīng)一定的充電時間后，11腳才建立起了高電平。當(dāng)11腳電壓高于10腳時，13腳輸出高電平，這就是P.G.信號。這一高電平能被保持。[3]

P.G.信號非常重要，即使電源的各路直流輸出都正常，如果沒有P.G.信號，主板還是沒法，如果沒有P.G.信號，主板還是沒法工作。如果P.G.信號時序不對,可能會造成開不了機的情況。關(guān)機時，P.G.信號比ATX電源+5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機觸發(fā)系統(tǒng)在電源斷電前自動關(guān)閉，防止突然掉電時，磁盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷硬盤。

2.4 　低壓穩(wěn)壓，保護電路

圖4　ATX電源電路圖

2.4.1 +5，+12穩(wěn)壓電路

+5V、+12V的微小變化，經(jīng)R68，R69、R610輸入到KA7500B的1腳。由KA7500B內(nèi)部誤差放大器放大，比較后可調(diào)整驅(qū)動脈沖的寬度，可精確校正+5V、+12V電壓的變化。

2.4.2 +3.3V穩(wěn)壓保護

+3.3V穩(wěn)壓保護電路由圖5中5編號開頭的元件組成。LM431是精密放大器，L51、L52是兩個磁飽和變壓器，當(dāng)3.3V電壓有微小變化時，經(jīng)R58，R57反饋至LM431，LM431導(dǎo)通電流的大小影響Q52的基極電流的大小，使Q51趨于飽和或截止，改變了L51、L52初級線圈n1電流的大小，次級L51n2、L52n2的感抗發(fā)生變化，D39左邊的電壓變化，從而校正了3.3V電壓的變化。

2.4.3 低壓過電壓保護電路

R27、ZD4、D29、R86、D26、R87、R84、R85及Ｃ22、D25等組成過電壓保護電路。當(dāng)+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V中有一路電壓過高時,LM339的5腳電壓升高,2腳輸出高電平到KA7500B4腳使8、11輸出脈沖寬度為0,使電路停止工作。D21、D23與5腳相連，可使2腳輸出