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ATX电源工作原理与维修技巧

作者：转载 2008-07-08 00:04

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 )⑩脚提供工作电压。一路由DOf、C03、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⑤脚、⑥脚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⑩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，⑧脚、⑧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IC2⑩脚，即误差放大器2的同相输人端。

IC2①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IC2①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IC2②、③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C6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。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IC3⑤脚内部担任保护比较器和IC2④脚内部死区比较器组成。正常情况下，IC3同相输人端⑤脚电平低于反相输入端④脚，输出端脚输出低电平，不影响电源工作。一旦⑤脚电平高于④脚，则跳变为高电平加到IC2④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⑤脚电平升高；当一V,-12V欠压时，经D32,R41、R34取样会使⑤脚电平升高；当负载电流加重（如输出端严重短路）时，也会使⑤脚电压升高。以上三路取样信号，只要有一路超限，就会引起自动保护控制电路发生跳变，使ATX开关电源进人死区保护。辽宁高福永

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，IC2⑩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⑥脚，输出端①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②脚输出高电平加到IC2④脚，通过内部死区比较器使⑧脚、⑧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信号变为低电平，经R37加到启／闭比较器反相输人端⑥脚，①脚输出高电平，D34截止，使④脚恢复正常时的高电平，②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IC3⑩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。IC2⑩脚输出5V基准电压经R62与R53、R60,R61分压加到IC3⑩脚，同时又经R643109充电(R-It N7常数320ms),再经R63将充电电压加到⑧脚。因同相输人端⑧脚充电电压上升较慢而低于反相端⑩脚电平，使输出端⑩脚输出低电平。当⑧脚电平上升并高于⑩脚时，⑩脚跳变为高电平，输出经过延时的5V"P.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IC3⑨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，IC2③脚电平突然变底，经R48加到IC3断电比较器同相输人端⑨脚，使其输出端⑩脚输出低电平，经R50,R63将⑧脚电平拉低，⑩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。

{mospagebreak title=ATX开关电源的维修技巧}

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，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！
{mospagebreak title=ATX电源维修实例}

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470[LF/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TO⑤脚电压由正常1.01V变为2.47V，高于④脚1.26V，②脚输出高电平3.9妙，IC2④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IC2④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5]ATX开关电源无输出。

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IC2⑩脚输出电压仅为1.32V，正常应输出稳定的+5V基准电压，测⑧、⑧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⑧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）③脚外围元件仍未发现问题，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③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！

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ATX电源原理图