电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理.docx

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1、电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理ATX电源的经典维修ATX电源构造简介ATX电源电路构造较复杂，各部分电路不但在功能上互相配合、互相浸透，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。下面以市面上使用较多的银河、世纪之星ATX电源为例，讲述ATX电源的工作原理、使用与维修。其主电路整机原理图见图13-10，从图中能够看出，整个电路能够分成两大部分：一部分为从电源输入到开关变压器T3之前的电路(包括辅助电源的原边电路)，该部分电路和沟通220V电压直接相连，触及会遭到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T3以后的电路，不和沟通220V直接相连，称为低压侧电路。二者通过C2、

2、C3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13-1，从图中能够看出整机电路由沟通输入回路与整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽调制及推动电路、PS-ON控制电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路和PW-OK信号构成电路组成。弄清各部分电路的工作原理及互相关系对我们维修判定故障是很有用途的，下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。图13-1主机电源方框原理图1、沟通输入、整流、滤波与开关电源电路沟通输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指沟通输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路有两方面的作用：一是指电脑电源对通过电网进入的干扰信

3、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电脑本身的干扰。通常要求电脑对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它电脑等设备的干扰要小。推挽开关电路由Q1、Q2、C7及T3，组成推挽电路。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沟通电压，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鼓励驱动信号，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，这种工作方式称作他激工作方式。本章介绍的ATX电源在电路构造上属于他激式脉宽调

4、制型开关电源，220V市电经BD1BD4整流和C5、C6滤波后产生+300V直流电压，同时C5、C6还与Q1、Q2、C8及T1原边绕组等组成所谓“半桥式直流变换电路。当给Q1、Q2基极分别馈送相位相差180的脉宽调制驱动脉冲时，Q1和Q2将轮流导通，T1副边各绕组将感应出脉冲电压，分别经整流滤波后，向电脑提供3.3V、5V、12V组直流稳压电源。THR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。D1、D2是Q1、Q2的反相击穿保护二极管，C9、C10为加速电容，D3、D4、R9、R10为C9、C10提供能量泄放回路，为Q1、Q2下一个周期饱和导通作好准备。主变换电路输出的

5、各组电源，在主机未开启前均无输出。其单元电路原理如下列图13.2所示：图13-2沟通输入、整流、滤波与开关电源单元电路图2、辅助电源电路整流滤波后产生的+300V直流电压还通过R72向以Q15、T3及相关元件组成直流辅助电源供电电路。R76和R78用来向Q15提供起振所需的初始偏流，R74和C44为正反应通路。该辅助电源输出两路直流电源：一路经Q16稳压后送出+5VSB电源，作为电脑中主板“电源监控部件的供电电源；另一路经BD6、C29整流滤波后向由IC1及Q3、Q4等组成的脉宽调制及推动组件供电。正常情况下，只要接通220伏市电，该辅助电源就能启动工作，产生上述两路直流电压。其单元电路原理如

6、下列图13.3所示：图13-3直流辅助电源单元电路图3、PWM脉宽调制及推动电路IC1TL494等组成PWM电路。PWMPulesWidthModulation即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比拟，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，进而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由IC1TL494及周围元件组成。其单元电路原理如下列图13.4所示：图13-4PWM脉宽调制及推动单元电路图TL494的简单工作原理是：当IC1的VCC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Vref。首先，该参考电压分两路为IC1组件的各控制端建立起它们各自的参考基准电平：

7、一路经过R38、R37组成的分压器为内部采样放大器的反相输入端2脚建立+2.5V的基准电平，另一路经过电阻R90、R40组成的分压器为“死区电平控制输入端4脚建立约+0.15V的低电平；其次，Vref还向PS-ON软开/关机电路及自动保护电路供电。在IC112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50由定时元件C30、R41确定，相位相差180的脉宽调制信号，经Q3、Q4放大，T2耦合，驱动Q1和Q2轮流导通工作，电源输出端可得到电脑所需的各组直流稳压电源。若使4脚为高电平，则进入IC1的“死区，IC1停止输出脉冲信号，Q1、Q2截止，各组输出端无电压输出。电脑正是利用此

8、“死区控制特性来实现软开/关机和电源自动保护的。D17、D18及C27用于抬高推动管Q3、Q4射极电平，使得当基极有脉冲低电平常Q3、Q4能可靠截止。4、自动稳压电路1+3.3V自动稳压控制电路ATX电源在T1副边+3.3V输出端设置了二次自动稳压控制电路，通过改变L6可变感抗，控制3.3V输出电压准确稳定。若输出电压上升，经R31、R30取样的IC4WL431Ur电位上升，Uk电位下降，Q11饱和导通。在T1副边N2绕组L6侧交变矩形脉冲正半周期间D11截止，D13导通，Q11的c极电位0.7V；在负半周期间，D13截止，D11导通，由Q11的e、c极饱和导通向L6注入的反向电流使L6可变感

9、抗增大，导致D12整流输出电压降低。反之，Q11导通程度减弱，注入L6的反向电流使L6可变感抗减小D12整流输出电压上升。图中R29、c25组成IC4WL641的负反应控制电路。图13-53.3V自动稳压单元电路原理图2+5V、+12V自动稳压控制电路由于IC12脚内部采样放大器反相端已固定接入+2.5V参考电压，同相端1脚所需的取样电压来自对电源输出+5V和+12V经取样电阻R33、R34、R35的分压。图中R39、C32组成误差放大器负反应电路。此后将脚与2脚比拟，+5V或+12V电压升高，使得1脚电压升高，根据TL494工作原理，8、11脚输出脉宽变窄，Q1、Q2导通时间缩短，将导致直流

10、输出电压降低，到达稳定输出电压的目的。当输出端电压降低时，电路稳压经过与上述相反。图13-6+5V、+12V自动稳压控制单元电路原理图6、自检启动PG信号产生电路一般电脑对PG信号的要求是：在各组直流稳压电源输出稳定后，再延迟100500毫秒产生+5V高电平，作为电脑控制器的“自检启动控制信号。图13-7自检启动PG信号产生电路PW-OK产生电路由IC5电压比拟器LM393、Q21、C60及其周边元件构成。待机时IC1的反应控制端3脚为低电平，Q21饱和导通，IC5的3脚同相端输入低电位，低于2脚反相端输入的固定分压比由Vref在R105和R106上的分压决定，为1.85V，IC5的第1脚输出

11、为低电位，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休闲状态。开机的霎时IC1的3脚电位上升，Q21由饱和导通进入放大进而截止状态，e极电位由Vref经R104对C60进行充电，随着C60充电的逐步进行，IC5的3脚控制电平逐步上升，一旦IC5的3脚同相端电位高于2脚反相端参考电压，IC5的第1脚输出高电平的PW-OK信号。该信号在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由零电平起跳到+5V，通知电脑自检启动成功，电源已准备好。在主机运行经过中若遇市电掉电或用户关机时，ATX开关电源+5V输出端电压必下跌，这种幅值变小的反应信号被送到IC1组件的电压取样放大器同相端1脚后，将引

12、起如下的连锁反响：使IC1的反应控制端3脚电位下降，经R63耦合到Q21的基极，随着Q21基极电位下降，一旦Q21的e、b极电位到达0.7V，Q21饱和导通，IC5的3脚电位迅速下降，当3脚电位小于2脚的固定分压电平常，IC5的输出端1脚将立即从5V下跳到零电平，关机时PW-OK输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提早几百毫秒消失，通知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止忽然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。7、软开/关机PSON电路电脑通过改变PSON端的输入电平来启动和关闭整个电源。当PSON端悬空或电脑向其送高电平待机状态时，电源关闭无输出；送低电平常，电源启动，各输出端正常

13、输出直流稳压电源。图13-8软开/关机PSON单元电路原理图PSON电路由IC10、Q7、Q20等元件构成。PS-ON信号控制IC1的4脚死区电压，待机时，主板启闭控制电路的电子开关断开，PS-ON信号为高电平3.6V。IC10精细稳压电路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4脚，当4脚电压超过3V时，封锁8、11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+3.3V、5V、12V的输出电压。与此同时，因Q7饱和，Q20也饱和，使得Q5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

14、路不工作。当将PSON端对地短路或软开机电脑向PSON端送低电平时，IC10的Ur为零电位，Uk电位升至+5V，Q7截止D25、D40不起作用，IC14脚电压由R90和R40的分压决定，为0.15V，IC1开场输出调宽脉冲，电源启动工作。此时Q20处于截止状态，将Q5基极释放，允许任何保护信号进入保护控制电路。8、5V、12V直流稳压输出电路T1副边降压绕组N2感应的矩形电压脉冲，一路经共阴极输出特性的肖特基二极管D12全波整流，得到单向方波电压，经电感L7、L5平滑滤波，在直流负载电阻R31、R30上得到+3.3V直流电压。图13-9+3.3V、5V、12V直流稳压输出电路T1副边N3绕组感

15、应的交变电压，经快速恢复二极管D6全波整流，一路经共模扼流电感L1-1、电感L4、C16和R82高频滤波回路，输出+12V电压。ATX开关电源冷却风扇被接在12V电压输出端上。另一路经快速恢复二极管D20，输出约25V直流电压，其值大于辅助电源变压器T3接在N3绕组整流输出的最大电压，ATX电源启动后，由它向IC1和T2原边绕组提供工作电压。N3绕组感应的交变电压，另一路由D7、D8快速恢复二极管组成半波整流，经共模扼流电感L1-2、电感L3，一路经三端稳压器7905、C17、R15降压滤波回路，输出-5V电源。另一路经C20、R14、D9整流滤波回路，输出-12V电源。并联在N3绕组上的C1

16、3、R13尖峰吸收回路，能有效抑制当整流管截至时出如今N3绕组上的尖峰干扰脉冲。9、+3.3V、+5V过压，-5V、-12V欠压保护电路如上图13-8所示中，R32、ZD4组成+3.3V过压取样电路，+5V过压取样信号一路加至ZD5，另一路加至R48，作为欠压取样电路的偏置电压；由R46、R47、R48、D21组成欠压取样电路，-12V欠压取样信号，接至R47，-5V欠压取样信号接至D21。ATX电源输出电压正常时，保护电路不影响IC1脚死区控制电平。当出现+3.3V输出过压时，稳压管ZD4击穿导通；+5V输出过压，稳压管ZD5击穿导通；-5V、-12V输出欠压，负电位的绝对值越小，在分压器R

17、48、R46、R47、D21的公共节点D22正极处所构成的监控信号电位越高，导致D22导通。过压、欠压保护信号最终聚集在Q5的基极，只要取样信号有一路过压或欠压，Q5导通，C极0电位，Q6导通，基准电压5V经Q6的e、c极，一路经D23、R44加至Q5的b极，加强Q5的导通，另一路经D24加至IC1脚，封锁、脚脉宽调制输出，使T2、T1停振，停止各路电压。纵上所述，接通电源后，220V沟通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鼓励脉冲而处于待机状态。辅助电源一经得到工作电压便开场工作，送出脉宽调制电路、PS-ON控制电路

18、、保护电路的工作电压以及主板的+5VSB待机电压，但因而时没有得到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电路开场工作，输出当前位置：文档视界电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理.图13.10ATX电源原理图13.1.2TL494、TL431、7805的使用及代换一、脉宽调制控制电路TL494使用与代换TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双

19、管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。其引脚功能如下：1、16脚和2、15脚分别是误差放大器1和误差放大器2的同相输入端和反向输入端；3脚是反应输入端；4脚是死区时间控制端；5、6脚分别接RC振荡器的定时电容和电阻；7脚接地；8、9脚11、10脚分别是两个内部驱动三极管的集电极和发射极；12脚为电源正端；13脚为输出状态控制端，当13脚为高电平常，两个内部驱动三极管交替导通，当13脚为低电平常，两个内部驱动三极管同时导通或截止，此时只能控制一个开关管。14脚是集成电路内部输出的5V基准电压输出端。图13-3TL494封装图TL4

20、94内部构造及引脚功能请参考图13-4所示。TL494的代换参考如下：TL494/KA7500B/BD494/BDL494/S494PA/IR3M02/MB3670/MB3759/MST894C/TL594/ULN8186/DBL494/ULS8194R/IR9494/UPC494/UA494/TL494CN图13-4TL494内部电路示意图二、三端可调分流基准源TL431三端可调分流基准源TL431是T092封装如图13-5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13-5是TL431的典型应用，其中、脚两端输出当前位置：

21、文档视界电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理电脑ATX电源电路原理分析与维修教程整理78xx系列为负极接公共地的稳压集成电路元件，78xx系列有7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等等。7824为输出电压24伏、负极接公共地的稳压集成电路，7805为输出电压5伏、负极接公共地的稳压集成电路。79xx系列为正极接公共地的稳压集成电路元件，79xx系列也有7905、7906、7909、7912、7915、7918、7924等等。后面的两位数为稳压输出电压。13.2ATX电源故障诊断与维修13.2.1ATX电源检修的思路与技巧检修ATX开关电源，从+5VSB、PS

22、-ON和PW-OK信号入手来定位故障区域，是快速检修中行之有效的方法。一、+5VSB、PS-ON、PW-OK控制信号ATX开关电源与AT电源最显著的区别是，前者取消了传统的市电开关，依靠+5VSB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开启和关闭。+5VSB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讯联络相关电路的工作电源，在待机及受控启动状态下，其输出电压均为5V高电平，使用紫色线由ATX插头9脚引出。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开关电源，待机时电压值为3V、3.6V、4.6V各不一样。当按下主机面板的POWER开关或实现

23、网络唤醒远程开机，受控启动后PS-ON由主板的电子开关接地，使用绿色线从ATX插头14脚输入。PW-OK是供主板检测电源好坏的输出信号，使用灰色线由ATX插头8脚引出，待机状态为零电平，受控启动电压输出稳定后为5V高电平。图13-4ATX插槽图示脱机带电检测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9脚除输出+5VSB外，不输出其它电压。其次是将ATX开关电源人为唤醒，用一根导线把ATX插头14脚PS-ON信号，与任一地端3、5、7、13、15、16、17中的一脚短接，这一步是检测的关键，将ATX电源由待机状态唤醒为启动受控状态，此时PS-O

24、N信号为低电平，PW-OK、+5VSB信号为高电平，ATX插头+3.3V、5V、12V有输出，开关电源风扇旋转。上述操作亦可作为选购ATX开关电源脱机通电验证的方法。13.2.2ATX电源检测方法:脱机待机下,测试整流后的两个大滤波电容上应有+300V左右的直流电压,ATX14脚(绿线,PS信号)应该有5V，LM339的13脚PG应该为0V，ATX紫色线上应该有+5V,其他各脚为0V。短接绿、黑线启动电源后,ATX绿线就为0V，PG为5V，同时ATX其他各脚应有正常的电压输出。继续测量7500或494的第12脚供电脚应12V20V的直流供电，第13、14、15脚应有从内部输出的5V，第4脚死区，保护脚正常时为0V，第8脚、第11脚应有1.52V的驱动电压输出。哪一点电压不对，查其相关电路，即可找出故障元件。