台式计算机ATX开关电源检修技巧

.台式计算机ATX开关电源检修技巧 摘要： 针对台式计算机ATX 开关电源主要故障，从ATX 开关电源的结构特点及基本工作过程分析出发，根据多年教学和维修经验，提出了通过对关键测试点波形和参数的检测，确定故障范围，对故障范围内的易损元件观测判断，能很快找到损坏元件，快速修复开关电源的新方法，对计算机维修人员和教学、自学人员有一定的参考价值和应用价值。由于ATX 电源便于实现计算机的远程控制和唤醒，近年来应用比较普遍。ATX 电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配合、相互渗透，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。台式计算机电源电路故障在计算机故障中占有较高的比例，大多数计算机用户和维修人员，对其结构和工作过程不熟悉，遇到与电源有关的故障不能准确判断是哪部分电路的故障，哪个元件的故障，有时不能确定电源故障或是主板上其他电路或设备的故障，给计算机的使用和维修带来一定的困难。笔者根据多年教学和维修经验，总结出关键测试点检测和易损元件观测查找故障的方法，即对故障现象的分析确定关键测试点，通过对关键测试点的波形和参数的测试，可以快速确定故障范围，通过对故障范围内易损元器件的观测， 能很快找到故障元器件，更换元件修复计算机电源。1 ATX 开关电源的特点及工作过程台式计算机ATX 开关电源是独立的单元电路， 由待机电源电路和主电源电路两部分组成。与AT 电源不同，它取消了传统的市电开关， 主机关机并为彻底断电，+5VSB 电源仍然存在，依靠+5VSB 控制信号的组合来实现电源的开启和关断，实现开闭自动管理和远程唤醒通信联络。主电源电路只有主机开启， 主电源电路被唤醒时才开始工作， 主要输出+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压， 通过多组电源输出插头与主机连接， 为计算机提供各种优质的工作电源， ATX开关电源结构如图1 所示。图1 ATX 开关电源结构待机电源电路采用单管自激振荡方式，不管主机是否开启，只要接上市电电源，它就开始工作。300 V 直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出。由于待机电源电路设计成单管自激式振荡方式，300 V 直流电加到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，待机电源开关管立即开始工作， 在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，经整流滤波后， 输出+5VSB 和+12 V 电压，+5VSB 加到主板上作为待机电压，加到主机的开机电路，+12 V 电压专门为主控IC 供电，主控IC 一旦收到唤醒信号PS-ON， 控制IC 内部的振荡器即开始工作， 输出控制信号到主电源推动管基极，推动管导通， 推动变压器中产生开关脉冲送到开关管基极，使主电源开关管导通， 主电源开关变压器便产生高频脉冲信号， 开关变压器次级线圈中的高频脉冲经过整流滤波和稳压，得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压。主机接到关机命令后，控制IC 内部的振荡器停止工作，主电源推动管截止，开关管截止，主电源电路停止工作。但此时待机电源电路仍在工作， 便于远程唤醒控制， 仍在消耗电能， 功率约为10 W。从安全和节能的角度考虑，如果计算机长时间不用也不需要远程唤醒时，建议切断市电电源。2 ATX 开关电源的维修技巧2.1 确定电源故障或是主板上其他电路或设备的故障通过对ATX 开关电源的脱机检测， 可以判断是电源故障或是主板上其他电路或设备的故障。2.1.1 空载检测将ATX 开关电源从主板上拆下，接上交流电源，将电源绿线与黑线短接，强制启动电源，若电源风扇能转动，则ATX 开关电源基本正常，再测试其负载能力，进一步确定是否是ATX 开关电源存在故障。2.1.2 负载能力检测将CPU 从主板上拆下，安装上假负载（避免损坏CPU），接上废旧硬盘、光驱等负载（不能是坏的），开机测电压是否正常，若电压不稳，则电源负载能力差，则是电源故障，重点检查滤波电容、开关管等，若ATX 开关电源负载能力正常，则ATX 开关电源正常，是主板上其他电路或设备的故障。2.2 +300 V 直流电压产生电路的维修220 V 交流电经过第一、二级EMI 滤波后变成较纯净的50Hz 交流电，经全桥整流和滤波后输出300 V 的直流电压。若市电电压正常，+300 V 电压不正常，则故障在这部分电路，主要检测保险管、桥式整流电路、大容量高压电解电容等元件及市电是否正常。该电路的故障特征为无+300 V 电压输出、电源负载能力差。易损元件为保险丝、桥式整流电路、高压滤波电容、负温度系数热敏电阻、尖峰吸收回路中的电容、电阻和电感。2.3 辅助电源的维修辅助电源本身也是一个完整的开关电源。只要ATX 电源一上电， 辅助电源便开始工作， 输出的两路电压， 一路为+5VSB 电源，该输出连接到ATX 主板的“电源监控部件”，作为它的工作电压， 使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能，实现远程开机，完成电脑唤醒功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电。+5VSB 是主机系统在ATX 待机时的电源， 所以当电源加入市电交流220 V 时，即使计算机未开机，应该有+5 V 输出，通过检测该点电压有无，可以缩小故障范围。若该点电压正常，则故障可能在主电源电路、脉宽控制电路或保护电路。若该点无电压输出，再测+300 V 电压有无， 若+300 V 正常， 则故障在待机电源电路，主要检测辅助开关变压器、自激振荡电路、整流滤波稳压电路。该电路的特征是当按动机箱的Power启动按键后，计算机无反应，经测试+300V电压正常，无+5VSB 待机电压输出。易损元件为辅助电源开关三极管（一般为场效应三极管）、三端集成稳压器、稳压二极管、续流二极管、输出滤波电容、自激振荡三极管、快恢复二极管、振荡电容等。2.4 主电源电路的维修主电源电路，采用它激推挽式电路，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交流电压，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激励驱动信号， 当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时，推挽开关管因基极无驱动脉冲故不工作，电路处于关闭状态，这种工作方式称作它激工作方式。当按动机箱的Power启动按键后，唤醒信号PS-ON 处于低电平，主控IC 内部的振荡电路立即启动，产生驱动控制脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极， 使主开关管工作在高频开关状态， 主开关管和主开关变压器一起产生高频脉冲信号， 经主开关变压器耦合到主开关变压器次级输出初端，主开关变压器输出的各组交流电压经整流、滤波和稳压后得到得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压， 输出到主板和其他设备，为计算机提供各种工作电源。该电路的几个关键测试点分别是开关管基极控制脉冲信号、开关管基极、集电极和发射极直流电压、开关变压器各路输出的交流电压和直流电压。若+300 V 直流电压和开关管基极控制脉冲信号正常，输出直流电压不正常，则是该部分电路的故障。若只有某一路输出电压不正常，其余各路输出电压正常，则故障在该路输出电路整流二极管、滤波电感和滤波电容，若各路均无输出，则故障在开关电路。易损元件是推动开关三极管、推动变压器、开关三极管（一般为场效应三极管）、阻尼二极管、开关变压器、各路输出端整流二极管、各路输出端滤波电容、滤波电感、限流电阻等。断电逐一检查上述相关易损元件便能很快找到故障点，迅速修复电源。2.5 稳压控制电路的维修输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。PWM（Pules Width Modulation）即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定。该电路的关键测试点是由辅助电源提供的12 V 直流工作电源，脉宽调制脉冲控制端，脉宽调制脉冲输出端，锯齿波振荡信号，基准电压，取样电压等。若工作电源正常，开机时脉宽调制脉冲控制端送入一个低电平信号（电源唤醒信号）正常，但没有脉宽调制脉冲输出，造成电源不能启动，或者电源输出电压不稳，则是该部分电路的故障。这部分电路的易损元件为脉宽调制集成IC， 电压比较器IC， 取样电阻、基准电路稳压二极管、振荡电阻和振荡电容等，通过检测和更换上述原件，能快速排除故障。2.6 保护电路的维修在正常使用过程中，当IC 检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC 内部发出信号，使内部的振荡停止，主开关管因没有脉冲信而停止工作，从而达到保护电源的目的。一般分为两种情况，一种情况是电路故障造成保护电路动作，或保护元部件损坏，电源不工作，这不是保护电路的故障，要把造成保护电路动作或保护元部件损坏的原因找出来，并加以修复，不能简单地将损坏的元件更换；第二种情况是保护电路误动作，造成电源不工作，主要是保护电路的取样元件变质或损坏，或者保护电路IC 损坏。这部分电路的易损元件为尖峰吸收电路中电阻、电容、二极管和压敏电阻、输出端稳压二极管、电压比较器、热敏电阻、限流电阻、保险丝等。2.7 PS-ON 控制电路的维修ATX 电源最主要的特点就是， 它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是采用“5VSB、PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PS-ON”信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。电源中的PS-ON 控制电路接受PS-ON 信号的控制，当“PS-ON”小于1 V 时开启电源，大于4.5 V 时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关（非锁定开关）控制主板的“电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出，如在WIN9X 平台下，发出关机指令，使“PS-ON”变为5 V，ATX 电源就自动关闭。关键测试点是在开机瞬间测PS-ON 信号电平的变化，正常情况应有低电平信号，否则可能是电源开关损坏，易损元件是Power 开关6。3 结论关键测试点检测和易损元器件观测7的方法是