ATX電源的工作原理

自從IBM推出第一臺PC至今，微機電源已從AT電源發(fā)展到ATX電源。時(shí)至今日，微機電源仍是根據IBM公司的個(gè)人電腦標準制造的。市場(chǎng)上的ATX電源，不管是品牌電源還是雜牌電源，從電路原理上來(lái)看，一般都是在A(yíng)T電源的基礎上，做了適當的改動(dòng)發(fā)展而來(lái)的，因此，我們買(mǎi)到的ATX電源，在電路原理上一般都大同小異。在微機國產(chǎn)化的進(jìn)程上，微機電源技術(shù)也由國內生產(chǎn)廠(chǎng)家逐漸消化吸收，生產(chǎn)出了眾多國有品牌的電源。微機電源并非高科技產(chǎn)品，以國內生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)力，應該可以生產(chǎn)出物美價(jià)廉的電源產(chǎn)品。然而，縱觀(guān)整個(gè)微機電源市場(chǎng)情況卻不盡人意，許多電源產(chǎn)品存在著(zhù)各種選料和質(zhì)量問(wèn)題，故障率較高。

ATX電源電路結構較復雜，各部分電路不但在功能上相互配合、相互滲透，且各電路參數設置非常嚴格，稍有不當則電路不能正常工作。其主電路原理圖見(jiàn)圖１，從圖中可以看出，整個(gè)電路可以分成兩大部分：一部分為從電源輸入到開(kāi)關(guān)變壓器T1之前的電路(包括輔助電源的原邊電路)，該部分電路和交流220V電壓直接相連，觸及會(huì )受到電擊，稱(chēng)為高壓側電路；另一部分為開(kāi)關(guān)變壓器T1以后的電路，不和交流220V直接相連，稱(chēng)為低壓側電路。二者通過(guò)C03、C04、C05高壓瓷片電容構成回路，以消除靜電干擾。其原理方框圖見(jiàn)圖2，從圖中可以看出整機電路由交流輸入回路、整流濾波電路、推挽開(kāi)關(guān)電路、輔助開(kāi)關(guān)電源、PWM脈寬調制電路、PS-ON控制電路、保護電路、輸出電路和PW-OK信號形成電路組成。弄清各部分電路的工作原理及相互關(guān)系對我們維修判斷故障是很有用處的，下面簡(jiǎn)單介紹一下各組成部分的工作原理。

1、交流輸入回路

交流輸入回路包括輸入保護電路和抗干擾電路等。輸入保護電路指交流輸入回路中的過(guò)流、過(guò)壓保護及限流電路；抗干擾電路有兩方面的作用：一是指微機電源對通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入的干擾信號的抑制能力：二是指開(kāi)關(guān)電源的振蕩高次諧波進(jìn)入電網(wǎng)對其它設備及顯示器的干擾和對微機本身的干擾。通常要求微機對通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入的干擾信號抑制能力要強，通過(guò)電網(wǎng)對其它微機等設備的干擾要小。

２、整流電路：

包括整流和濾波兩部分電路，將交流電源進(jìn)行整流濾波，為開(kāi)關(guān)推挽電路提供紋波較小的直流電壓。

3、輔助電源：輔助電源本身也是一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)電源。只要ATX電源一上電，輔助電源便開(kāi)始工作，輸出的兩路電壓，一路為+5VSB電源，該輸出連接到ATX主板的“電源監控部件”，作為它的工作電壓，使操作系統可以直接對電源進(jìn)行管理。通過(guò)此功能，實(shí)現遠程開(kāi)機，完成電腦喚醒功能；另一路輸出電壓為保護電路、控制電路等電路供電。

4、推挽開(kāi)關(guān)電路：

推挽開(kāi)關(guān)電路是ATX開(kāi)關(guān)電源的主要部分，它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起著(zhù)將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。推挽開(kāi)關(guān)管是該部分電路的核心元件，受脈寬調制電路輸送的信號作激勵驅動(dòng)信號，當脈寬調制電路因保護電路動(dòng)作或因本身故障不工作時(shí)，推挽開(kāi)關(guān)管因基級無(wú)驅動(dòng)脈沖故不工作，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，這種工作方式稱(chēng)作它激工作方式。

５、PWM脈寬調制電路：

WM（Pules Width Modulation）即脈寬調制電路，其功能是檢測輸出直流電壓，與基準電壓比較，進(jìn)行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開(kāi)關(guān)電路以保持輸出電壓的穩定，主要由IC TL494及周?chē)�元件組成。

６、PS-ON控制電路：

ATX電源最主要的特點(diǎn)就是，它不采用傳統的市電開(kāi)關(guān)來(lái)控制電源是否工作，而是采用“＋5VSB、PS－ON”的組合來(lái)實(shí)現電源的開(kāi)啟和關(guān)閉，只要控制“PS－ON”信號電平的變化，就能控制電源的開(kāi)啟和關(guān)閉。電源中的S-ON控制電路接受PS－ON 信號的控制，當“PS－ON”小于1V伏時(shí)開(kāi)啟電源，大于4.5伏時(shí)關(guān)閉電源。主機箱面上的觸發(fā)按鈕開(kāi)關(guān)(非鎖定開(kāi)關(guān))控制主板的“電源監控部件”的輸出狀態(tài)，同時(shí)也可用程序來(lái)控制“電源監控件”的輸出，如在WIN9X平臺下，發(fā)出關(guān)機指令，使“PS－ON”變?yōu)椋?V，ATX電源就自動(dòng)關(guān)閉。

７、保護電路
為了保證安全工作，ATX電源中設置了各種各樣的保護電路，當開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流故障時(shí)，保護電路啟動(dòng)，開(kāi)關(guān)電源停止工作以保護負載和電源本身。

８、輸出電路：

輸入整流濾波電路將交流電源進(jìn)行整流濾波，為主變換電路提供紋波較小的直流電壓。接插到主板上的排線(xiàn)包含了電源輸出的各路電壓及控制信號，ATX電源輸出排線(xiàn)各腳定義見(jiàn)表1，各路輸出的額定電流見(jiàn)表2。

表1 電源輸出排線(xiàn)功能一覽表

　

in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
導線(xiàn)顏色 橘黃 橘黃 黑色 紅色 黑色 紅色 黑色 灰色 紫色 黃色
功能 3.3V 提供 +3.3V 電源
　 3.3V 提供 +3.3V 電源 地線(xiàn) 5V 提供+5V電源 地線(xiàn) 5V 提供 +5V 電源 地線(xiàn) Power OK電源正常工作 ＋5VSB 提供 +5V Stand by電源，供電源啟動(dòng)電路用
　 12V 提供 +12V 電源
in 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
導線(xiàn)顏色 橘黃 蘭色 黑色 綠色 黑色 黑色 黑色 白色 紅色 紅色
功能 3.3V 提供 +3.3V 電源 -12V 提供 -12V 電源
　 地線(xiàn) PS-ON 電源啟動(dòng)信號，低電平-電源開(kāi)啟，高電平-電源關(guān)閉
　 地線(xiàn) 地線(xiàn) 地線(xiàn) -5V 提供-5V 電源 5V 提供 +5V 電源 5V 提供 +5V 電源

　

表2 ATX電源各路電壓的額定輸出電流：（單位：A）

電源各輸出端 ＋5V ＋12V ＋3.3V －5V －12V ＋5VSB
額定輸出電流 21A 6A 14A 0.3A 0.8A 0.8A

9、PW-OK信號的形成：

PW-OK信號（在A(yíng)T電源中及部分電源板上稱(chēng)P.G信號）為微機開(kāi)機自檢啟動(dòng)信號，為了防止開(kāi)機時(shí)各路輸出電路時(shí)序不定，CPU或各部件未進(jìn)入初始化狀態(tài)造成工作錯誤及突然停電時(shí)，硬盤(pán)磁頭來(lái)不及移至著(zhù)陸區造成盤(pán)片劃傷，微機電源中均設置了PW-OK 信號。

10、＋3.3V電壓二次穩壓電路：
輸出到主板上的＋3.3V電壓一般為CPU等配件供電，因此，ATX電源在總體自動(dòng)控制穩壓的基礎上，在T1的次級＋3.3V電壓的輸出負載網(wǎng)絡(luò )增設了二次自動(dòng)穩壓控制電路，以使＋3.3V輸出電壓更精確穩定。

縱上所述，接通電源后，220V交流電壓經(jīng)整流濾波電路，輸出＋300V 直流高壓。此電壓同時(shí)加到推挽開(kāi)關(guān)電路和輔助電源上，因推挽開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)功率管沒(méi)有激勵脈沖而處于待機狀態(tài)。輔助電源一經(jīng)得到工作電壓便開(kāi)始工作，送出脈寬調制電路、PS-ON控制電路、保護電路的工作電壓以及主板的+5VSB待機電壓，但因此時(shí)沒(méi)有得到PS-ON主機的控制信號，PS-ON控制電路輸出高電平鎖住PWM脈寬調制電路使其不起振，此時(shí)電源處于待機狀態(tài)。按下面板的開(kāi)機觸發(fā)開(kāi)關(guān)，PS-ON控制電路得到控制信號，解除對脈寬調制電路的鎖定，PWM電路開(kāi)始工作，輸出受控的脈寬可變的交流脈沖推動(dòng)推挽開(kāi)關(guān)電路中的推挽功率管，并時(shí)刻根據輸出電壓的脈動(dòng)來(lái)調整脈沖寬度，以保證輸出電壓的穩定。推挽開(kāi)關(guān)電路中，推挽功率管依次開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生的脈動(dòng)交變電壓被開(kāi)關(guān)變壓器感應到副級，經(jīng)輸出電路整流濾波，形成主機所需各路電壓。保護電路則監視各路輸出電壓，當發(fā)生過(guò)壓、欠壓故障時(shí)及時(shí)啟動(dòng)，使PWM電路停止工作，以保證電路及主機的安全。

精密電壓基準IC TL431

精密電壓基準IC TL431是T0?92封裝如圖1所示。其性能是輸出壓連續可調達36V，工作電流范圍寬達0．1。100mA，動(dòng)態(tài)電阻典型值為0．22歐,輸出雜波低。圖2是TL431的典型應用，其中③、②腳兩端輸出電壓V=2．5(R2十R3)V／R3。如果改變R2的阻值大小，就可以改變輸出基準電壓大小。



ATX電源的結構特點(diǎn)

ATX電源是近年來(lái)在電腦中廣泛采用的新型電源，它配合ATX主板，除了可以手動(dòng)開(kāi)關(guān)電源外，還支持軟件開(kāi) 關(guān)電源以實(shí)現遠程控制功能。

ATX電源是在A(yíng)T電源的基礎上發(fā)展起來(lái)的，它的主變換電路也是采用了半橋式開(kāi)關(guān)電源，但從結構上講ATX電源作了如下改進(jìn)：

1.ATX電源增加了一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)電源，如圖所示。當ATX電源交流輸入端一旦有220V的交流電時(shí)，輔助電源就開(kāi)始工作，一路經(jīng)整流 7805三端穩壓器穩壓，輸出+5V電壓供給ATX主板內部一部分在關(guān)機狀態(tài)下要保持工作的芯片，如網(wǎng)絡(luò )通信接口 電源監控單元 系統時(shí)鐘等部分芯片使用；另一路經(jīng)整流濾波，輸出輔助+12V電源，供給ATX電源內部TL494等芯片工作，為ATX電源主變換電路的啟動(dòng)作準備。

　



2. 綜合供電接插件接口不同。ATX電源采用了20腳長(cháng)方型雙排綜合插件向主板供電。

　

3.輸出電壓不同。ATX電源增加了3.3V +5V供電和一個(gè)PS-ON控制輸入端口，其中3.3V電壓主要為CPU PCI總線(xiàn)供電。

4.電源的啟動(dòng)方式不同，ATX電源一般不設市電開(kāi)關(guān)，而采用TL494脈寬控制芯片和LM339比較放大器作為其控制的核心。其特點(diǎn)是引用TL494第4腳的死區控制功能，當輔助電源工作時(shí)，一路輸出+5V到主板，另一路輸出+12V供給TL494電源，經(jīng)過(guò)該芯片內部穩壓電路，由14腳輸出+5V，并和13 15腳相接，再經(jīng)分壓電路到LM339電壓比較器的反向端，其反向端電壓約為4.5V.當PS-ON為+5V時(shí)，LM339輸出為高電平5V,TL494的8 11腳無(wú)輸出脈沖，主變換電路截止，電源處于休眠狀態(tài)。當PS-ON為0V時(shí)，輸出為0V,TL494的8 11腳有輸出脈沖，主變換電路開(kāi)始工作。因此，我們不僅可以手動(dòng)按下主機上的觸發(fā)按鈕開(kāi)關(guān)使PS-ON為低電平啟動(dòng)電源，還可以通過(guò)程序或鍵盤(pán)等其他方式使PS-ON為低電平啟動(dòng)電源，從而使ATX電源具有遠程控制功能。

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<STRONG>ATX電源的工作原理</STRONG>

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