完整word版,ATX电源电路原理分析与维修教程整理

1、ATX 电源结构简介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。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，从图中可以看出，整个电路可以分成两大部分：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)，该部分电路和交流220V 电压直接相连，触及会受到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T3 以后的电路， 不和交流220V 直接相连， 称为低压侧电路。二者通过C2、C3 高压瓷片电容构成回路，以消除静电干

2、扰。其原理方框图见图13-1，从图中可以看出整机电路由交流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 信号形成电路组成。 弄清各部分电路的工作原理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的，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、交流输入、整流、滤波与开关电源电路交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指交流输入回路中的过流、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号的抑制能力：二是指开关

3、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电源在电路结构上属于他激式脉宽调制型开关电源

4、，220V 市电经BD1 BD4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

5、 C9、 C10 提供能量泄放回路，为Q1、 Q2 下一个周期饱和导通1/15作好准备。主变换电路输出的各组电源，在主机未开启前均无输出。其单元电路原理如下图13.2 所示：图 13-2交流输入、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 为正反馈通路。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

6、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。其单元电路原理如下图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IC1 （ TL494 ）等组成PWM 电路。 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，主要由IC1TL494 及周围元件组成。其单元电路原理如下图13.4 所示：2/15图 13-4PWM 脉宽调制及推动单元电路图

7、TL 494 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：一路经由 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，另一路经由电阻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C3

8、0、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“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时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

9、L6 可变感抗， 控制 3.3V 输出电压精确稳定。若输出电压上升，经R31、 R30 取样的 IC4 （ WL431） Ur 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 IC4（

10、WL641 ）的负反馈控制电路。3/15图 13-5 3.3V 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馈电路。此后将脚与 2脚比较， +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，将导致直流输出电压降低，达到稳定输出电压的目的。当输出端电压降低时，电

11、路稳压过程与上述相反。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”。4/15图 13-7自检启动（ PG）信号产生电路PW-OK 产生电路由IC5 电压比较器LM393 、Q21 、C60 及其周边元件构成。待机时 IC1 的反馈控制端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

12、，为 1.85V ）， IC5 的第 1 脚输出为低电位， 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。开机的瞬间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 充电的逐渐进行， IC5 的 3 脚控制电平逐渐上升，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。在主机运行过程中若遇市电掉电或用户关机时，

13、ATX 开关电源 +5V 输出端电压必下跌，这种幅值变小的反馈信号被送到IC1 组件的电压取样放大器同相端1 脚后，将引起如下的连锁反应：使IC1 的反馈控制端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 极电位达到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 脚的固定分压电平时， 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 输出电压提前几百毫秒消失，通知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤

14、硬盘。7、软开 / 关机（ PSON）电路电脑通过改变 PS ON端的输入电平来启动和关闭整个电源。当 PS ON端悬空或电脑向其送高电平（待机状态）时，电源关闭无输出；送低电平时，电源启动，各输出端正常输出直流稳压电源。5/15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 精密稳压电路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， R

15、80、 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，保护电路不工作。当将 PSON端对地短路或软开机（电脑向 PS ON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.

16、15V ， IC1 开始输出调宽脉冲，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。6/15图 13-9 +3.3V 、± 5V、± 12V 直流稳压输出电路T1 副边 N3 绕组感应的交变电压，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

17、、 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C13、R13 尖峰吸收回

18、路， 能有效抑制当整流管截至时出现在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IC 1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 、-12

19、V输出欠压，负电位的绝对值越小，在分压器 R48、 R46、 R47、D21的公共节点D22 正极处所形成的监控信号电位越高，导致D22 导通。过压、欠压保护信号最终汇集在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交流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

20、激励脉冲而处于待机状态。辅助电源一经得到工作电压便开始工作，送出脉宽调制电路、PS-ON 控制电路、保护电路的工作电压以及主板的+5VSB 待机电压，但因此时没有得到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 电路开始工作，输出7/15受控的脉宽可变的交流脉冲推动推挽开关电路中的推挽功率管，并时刻根据输出电压的脉动来调整脉冲宽度，以保证输出电压的稳定。推挽开关电路中，推挽功率管依次开关，产生的脉动交变电压被开关变压器感应到副级，经

21、输出电路整流滤波，形成主机所需各路电压。保护电路则监视各路输出电压，当发生过压、欠压故障时及时启动，使PWM 电路停止工作，以保证电路及主机的安全。8/15. 图 13.10ATX 电源原理图TL494 、 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

22、端； 3 脚是反馈输入端； 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 脚为高电平时，两个内部驱动三极管交替导通，当13 脚为低电平时，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TL494 内部结构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/IR

23、3M02/MB3670/MB3759 /MST894C/TL594/ULN8186/DBL494/ULS8194R/IR9494/UPC494 /UA494/TL494CN图 13-4 TL494 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 T0 92 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0 22 欧 ,输出杂波低。图13-5 是 TL431 的典型应用，其中、脚两端输出9/15电压 V=2 5(R2 十 R3)V R3。如果改变R2 的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。其代换

24、原则是431 的可以互换。图 13-5 TL431 封装与应用原理图三、集成三端稳压器7805的使用与代换集成三端稳压器根据稳定电压的正、负极性分为78× ××，79× ××两大系列。附图给出了正、负稳压的典型电路。图 13-6三端稳压器的管脚图图 13-7正、负稳压的典型电路10 /1578xx 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

25、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ATX 电源检修的思路与技巧检修 ATX 开关电源，从 +5VSB 、PS-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

26、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 各不相同。当按下主机面板的POWER 开关或实现网络唤醒远程开机，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

27、。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-ON 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

28、选购ATX 开关电源脱机通电验证的方法。ATX 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 12V 20V 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

29、脚应有 1.5 2V 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。11/15再补充一些常见故障部位:1、电源保险断前级的热敏电阻，整流桥，滤波电容，两个电源管，后备电源部份的电源管，都是首要检查是否短路。2、上电有300V 高压检查 5VSB 是否有输出，如有，再检查开关电源控制器4 脚电压，如是4V 左右，是电源保护了，检查各电压的取样电阻和LM339 ，不过经验说来，快速整流管短路引起的保护占多数，输出滤波电容爆浆引起也有。另两个电源管的控制极上的电阻和二极管也要检查，虽然开关电源管没短路，它们的损坏机率不大，不可忽略，一定要检查一下。常见产生保护问题可能出现的部位:(

30、1) 5V12V 快速整流管短路(2) 其中一个电压的取样电阻烧断或阻值有变化(3) 输出滤波电容爆浆(4) 电压输出短路(5) LM339 高低电平输出异常3、5VSB 无输出(1) 启动电阻 (几百 K 左右大小 )烧坏或阻值有变化 ,这个损坏最多(2) 电源管开路或短路(3) 后备电源电源管外围电阻或二极管损坏(4) 5VSB 输出端整流二极管短路(5) E 结所接的小阻值电阻烧断ATX 电源维修经验总结：在我修过的ATX电源中的故障，一般都是接电后没反映，80%的故障是无+5V待机电压，只要将待机电源的开关管的基极到+300V之间的启动电阻换掉就可修复，此电阻的阻值一般在500K600

31、K左右，也可以换的较大点。待机电压有了，不开机的原因多是+12V、+5V、+3.3V的整流管击穿，造成电源保护，也有的是滤波电容短路坏掉的。在一些低档的电源中也存在主电源滤波电容鼓起漏电的故障，这时候就会出现烧保险的情况了。检修 ATX 电源，电源管理 IC 是重点，下面我就以常见的 TL494 这种芯片为例，列出该 IC 各脚的正常工作电压，以方便大家检修：在引脚电压12V供电正常情况下，116脚的电压依次为：1: 0V；2: 2.4V；3: 0.06V；4: 0V；5: 1.4V；6: 3.3V；7: 0V；8: 1.5V；9: 0V；10:0V；11: 1.5V；12:12V；13: 4

32、.9V；14: 4.9V；15:4.9V；16: 0V。12 /15补充：第14 脚电压不对，可以断定IC 损坏！而无待机电压，短接PS 。 ON ，照样可以使电源启动。第 12 脚电压不对，需要查待机电路的输出。ATX 电源故障案例诊断与维修故障诊断采用 ATX电源的计算机系统出了故障，要从 CMOS设置、 Windows 中 ACPI 的设置及电源和主板等几个方面进行全面的分析。硬件方面，为了区别故障在负载上还是在电源本身，可以将电源拆卸下来，用一台报废的设备（如硬盘等）作假负载，以免出现空载保护。在PS ON信号线（绿色）与地线之间接入一只100 150的电阻，使该信号变为低电平。如果电

33、源可以工作，说明故障在主板或电源按钮（PowerButton），否则故障在电源自身，只有更换电源自身，只有更换电源了。根据计算机维修中“先软后硬”的原则，首先要检查BIOS 设置是否正确，排除因设置不当造成的假故障；第二步，检查 ATX 电源中辅助电源和主电源是否正常；第三步，检查主板电源监控电路是否正常。下面根据故障的不同表现，分别介绍分析和处理的方法。【故障一】无法开机用万用表测量 +5VSB，如果该电压值正常且稳定，而主板反馈信号 PS-ON始终为高电平，则可能是主板上的开机电路损坏，或电源启闭按钮损坏；如果上述两者均为正常而主电源仍无输出，则可能是开关电源主回路损坏，或因负载存在短路或空载而进入保护状态。【故障二】无法关机关不了主机，有以下几种现象和原因： BIOS 中设定关机时有一定的延时时间（DelayTime），关机时需要按住电源按钮，保持数秒钟，才能将机器关闭。不能实现瞬间关闭，是正常现象，不是故障。 电源按钮失灵。这种情况下，不仅不能关机，开机也会有问题。 主板上的电源监控电路故障，PS-ON信号恒为高电平。