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文档简介

1、ATX 电源技术详解目前, ATX 电源广泛应用于电脑中,与 AT 电源相比,它更符合 绿 色电脑的节能标准,它对应的主板是 ATX 主板。 1.ATX 电源的特点 与AT电源相比,ATX电源增加了 丄3.3V、+ 5VSB、PS ON三个 输出。其中+ 3.3V”输出主要是供CPU用,而+ 5VSB、“PON 输出则体现了 ATX 电源的特点。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“PON信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。“PON小于1V伏时开启电源,大于 4.5伏时关闭电源。 2

2、.ATX 电源的核心电路 ATX 电源的主变换电路与 AT 电源相同,也是采用 “双管半桥它激式 电路, PWM(脉宽调制)控制器同样采用TL494控制芯片,但取消了市电开 关。 由于取消了市电开关,所以只要接上电源线,在变换电路 上就会有+ 300V 直流电压,同时辅助电源也向 TL494 提供工作电压, 为启动电源作好准备。ATX 电源的特点就是利用 TL494 芯片第4 脚的“死驱控制 功能,当该脚电压为+ 5V 时, TL494 的第 9、 11 脚无输出脉冲,使两个开关管都截止,电源就处于待机状态,无电压 输出。而当第4脚为0V时,TL494就有触发脉冲提供给开关管,电 源进入正常工

3、作状态。辅助电源的一路输出送TL494 ,另一路输出经 分压电路得到 + 5VSB和“ PON两个信号电压,它们都为+ 5V。 其中, “+ 5VSB 输出连接到 ATX 主板的 “电源监控部件 ,作为它的 工作电压,要求 + 5VSB输出能提供10mA的工作电流。 电源监控部件”的输出与“ PS ON相连,在其触发按钮开关(非锁定开关)未按 下时,“ PSON为+ 5V,它连接到电压比较器 U1的正相输入端, 而 U1 负相输入端的电压为 4.5V 左右,这样电压比较器 U1 的输入为 + 5V,送到TL494的死驱控制脚”,使ATX电源处于待机状态。当 按下主板的电源监控触发按钮开关 (装

4、在主机箱的面板上 ),“PSS ON” 变为低电平,则电压比较器 U1的输出就为0V,使ATX主机电源开 启。再按一次面板上的触发按钮开关,使“ PSON又变为+ 5V,从而关闭电源。同时也可用程序来控制 “电源监控部件 ”的输出,使 “PS ON变为+ 5V,自动关闭电源。如在 WIN9X平台下,发出关机指 令, ATX 电源就自动关闭。 3.主板无法加电的故障分析由于ATX 电源的开启受制于主板的电源监控部件, 所以当 ATX 主机出现 无法加电的故障时,不能立刻确定故障是电源本身还是主板的“电源监控部件 ”,给维修带来一定难度。根据以上分析, 我们可在 “PSON输出与地之间接一个100

5、 OHM左右的电阻,使“P ON变 为低电平,就能启动 ATX 电源,这样即可区分故障部位。同时也提 示我们,如果 ATX 主板的 “电源监控部件 出现故障,由于它的维修 有较大难度,我们可以跳过 “电源监控部件 ,直接控制 “PS ON 的 电压,就能开启或关闭主机。 当然,此时主机的自动关闭功能没有了。电脑电源各路输出电压的作用及规格简述33V:最早在ATX结构中提出,现在基本上所有的新款电源都设有这一一 路输出。而在AT/PSH电源上没有这一路输出。以前电源供应的最低 电压为+5V,提供给主板、CPU内存、各种板卡等。从第二代奔腾芯 片开始,由于CPU的运算速度越来越快,Intel公司为

6、了降低能耗, 把CPU的电压降到了 3.3V以下。为了减少主板产生热量和节省能源, 现在的电源直接提供3.3V电压,经主板的电压转换电路变换后用于 驱动CPU内存等电路。5V:目前用于驱动除磁盘、 光盘驱动器马达以外的大部分电路。 包括 磁盘、光盘驱动器的控制电路。12V:用于驱动磁盘驱动器马达、 散热风扇, 或通过主板的总线槽来驱 动其他板卡。在最新的P4系统中,由于P4处理器对能源的需求很大, 电源专门增加了一个4PIN的插头,提供+12V电压给主板,经主板变 换后提供给CPU和其他电路。所以P4结构的电源+12V输出较大,P4 结构电源也称为 ATX12V。 12V:主要用于某些串口电路

7、,其放大电路需要用到 +12V和-12V,通 常输出小于 1A。5V:在较早的PC中用于软驱控制器及某些ISA总线板卡电路,通常 输出电流小于1A。在许多新系统中已经不再使用-5V电压,现在的某 些形式电源一般不再提供-5V输出。5V Stand By:最早在ATX提出,在系统关闭后,保留一个+5V的等待电压,用 于电源及系统的唤醒服务。以前的 PSII、AT电源都是采用机械式开 关来开机关机,从ATX开始(包括SFX不再使用机械式开关来开机 关机,而是通过键盘或按钮给主板一个开机关机信号, 由主板通知电 源关闭或打开。由于+5V Stand-by是一个单独的电源电路,只要有输入电压, +5V

8、SB就存在,这样就使电脑能实现远程Modems醒或网络唤醒功能。 最早的ATX1.0版只要求+5VSB达到0.1A,随着CPU及主板的功能提 高,+5VSB0.1A已不能满足系统的要求,所以Intel公司在ATX2.01 版提出+5VSB不低于0.72A。随着互联网应用的不断深入,一些系统 要求+5VSB提供 2A、3A,甚至更大的电流输出,以保障系统功能的实 现,因此对电源提出了更高的设计要求。为了保证输出电压的稳定,ATX电源内部设计了一套补偿电路, 能够根据输出电压下跌的幅度自动进行补偿来抵消输出电压的下降, 不过绝大多数的ATX电源并没有为每一路输出电压提供单独的稳压 电路,而是同时补

9、偿,这样就容易出现一个特殊的现象,比如 +3.3V、+5V和+ 12V中的+5V因为负载太大而导致输出电压开始下降,电源会 同时增加这三路的输出电压,并不会单独对 +5V进行控制,其结果必 然导致+3.3V和+ 12V的输出电压过渡补偿而超过额定的电压,当电源设计欠佳或输出功率不足时这种特有的现象就更加明显!实际使用中输出电压下降与上升的现象往往会同时出现, 其中负 载大的一路其输出电压往往小于额定值而其他输出电压则会高于额 定值,如果电源无法满足电脑硬件的需要这种电压的变化就会更加明 显。一、电源输出电压的合理波动范围电源输出的正电压,合理的波动范围在 -5%+5%之内,而负电压的合 理波动

10、范围在 -10%+10%。+5V:4.755.25V+3.3V:3.143.46V+12V:11.412.6V-5V:-4.5-5.5V-12V:-10.8-13.2V二、电源输出波动的重要性电源输出电压的稳定性, 是电源的一个重要指标, 但绝不是判断一款 电源优劣的唯一指标。 电源性能指标非常繁多, 电压的稳定性只是其 中一项。只要电源输出在合理的范围内, 对电脑配件都不会造成负面影响, 这 时电压的波动范围在 1%和 5%的意义是一样的,过分地关注波动的大 小是不必要的。但波动的相对大小,侧面反映了电源的负载能力,波 动率相对越小的电源,其实际的最大输出功率可能越大,毕竟,输出 电压超出规

11、定范围时的输出功率是没有益处的。相对来说, 电压偏高比电压偏低更具有危险性, 电压偏低至多引起电 脑工作的不正常,而电压偏高则可能烧毁硬件。三、不同的负载,其波动状况不一样很显然,电源输出电压的波动大小,与电源的负载是息息相关的。1、INTEL 系统INTEL P4处理器功耗较高,有的要达到 60W左右,如果从+5V取电, 则+5V需要提供高达12A的电流,对电源+5V输出的要求较高,而从 电源的+12V取电,只需要6A的电流,因此INTEL在主板上增加了 P4 专用的供电接口规范,改由+12V为CPU供电。使用INTEL P4的CPU由于+12V端的负载较重,会导致+12V的下跌,电源此时会

12、自动对+12V进行补偿,但同时会导致+5V的升高。2、AMD系统AMD勺CPU普遍从+5V取电,使得电源+5V负载较重而出现下跌,电 源的补偿电路自动对+5V进行补偿,结果会导致+12V的升高。3、设备功耗的影响 除了 CPU其它设备的功耗也会影响输出电压的波动。例如,硬盘和 光驱使用的是+5V和+ 12V供电,其中+5V为电路部分供电,+12V为马 达供电,不同的硬盘或光驱对+5V +12V供应的电流大小的要求不一 样,有的需要+5V提供较大点的电流,而有的则需要+12V提供较大点 的电流,这都会对电源的输出电压波动有影响。还有一些显卡,功耗也特别惊人,对 +5V或者+3.3V的要求也很高,

13、 这也会影响输出。4、相同的配置,波动也会不同 有实验显示,一台电脑,仅仅更换一块完全相同型号的主板,更换前 后电源输出电压也会有不同。5、电源在使用过程中的电压波动电脑在使用过程中, 所消耗的功率不是固定在一个定值, 也是不断波 动的,电脑消耗功率的波动,同样也会引起电源输出电压的波动。玩 大型的3D游戏,显卡消耗的功率要远高于做文字处理时所消耗的; 看影碟时光驱消耗的功率较高。因此,电源输出电压波动的大小, 与电脑的配置的具体配置以及使用 等都有极大的关系, 抛开电源的周边环境谈电源输出电压的波动是没 有多大意义的。四、主板BIOS和软件检测的准确性 主板BIOS和一些软件检测出来的电压未

14、必是准确的,但可以作为参 考。从网友提供的截图看,BIOS或软件检测存在着一些缺陷。譬如, 很多软件对 +3.3V 检测的结果实际上反映的是内存的外部电压,而相 当一部分软件对电源输出的负电压根本不能检测, 显示的数值偏差过 大。BIOS或软件检测的正电压如+5V等,和实际电压也存在偏差,偏 差值通常随负载的增大而增大, 偏差率有时能达到 1 个百分点。 有实 验表明,BIOS或软件检测的电压与实际电压至少会产生 0.02V的偏 差。五、电源波动是可调的吗?答案是肯定的。厂家在生产电源时,只要波动在合理的范围,都视为 合格产品, 而很少会精益求精把波动控制在更小范围, 因为从厂家的 角度看,范

15、围内的波动, 1%和 5%的意义是一样的。电源的波动幅度,与电源的原材料是相关的。譬如,电源 PCB板上的 电位器,就可以调整输出电压,当输出电压偏低时,可以手动调高输 出。做工比较足的电源通常都会有电位器, 而劣质电源上是看不到的。 一般来说, 做工较足的电源更容易实现输出电压的更稳定, 但这并不 意味做工越足,输出电压越稳定。六、环境对波动的影响电网电压的变化, 对输出电压有影响, 这就涉及到电源的另一个性能 指标:电压调整率。电源适应电压从最低点(通常是 180V过渡到 最高点(通常是264V)时,输出电压的变化不能太大,一般要求控制在 2%以内。温度也会影响波动。环境温度较高时,电子元

16、件会生产温漂,影响输 出电压的稳定性。认识电源输出电压的波动很多朋友比较关心电源的品质,往往喜欢用一些软件检测电源的 输出电压。输出电压的稳定性, 是电源品质的一个重要指标。 为了保证输出电压的稳定,ATX电源内部设计了一套补偿电路,能够 根据输出电压下跌的幅度自动进行补偿来抵消输出电压的下降, 不过 绝大多数的ATX电源并没有为每一路输出电压提供单独的稳压电路, 而是同时补偿,这样就容易出现一个特殊的现象,比如+3.3V、+5V和+ 12 V中的+5V因为负载太大而导致输出电压开始下降, 电源会同时 增加这三路的输出电压,并不会单独对 +5V进行控制,其结果必然导 致+3.3V和+ 12V的

17、输出电压过渡补偿而超过额定的电压,当电源设计 欠佳或输出功率不足时这种特有的现象就更加明显!vBF实际使用中输出电压下降与上升的现象往往会同时出现, 其中负载大的一路 其输出电压往往小于额定值而其他输出电压则会高于额定值, 如果电 源无法满足电脑硬件的需要这种电压的变化就会更加明显。 一、电源输出电压的合理波动范围vBR电源输出的正电压,合 理的波动范围在 -5%+5%之内,而负电压的合理波动范围在-10%+10% +5V 4.755.25V+3.3V: 3.143.46V+12V11.412.6V-5V: -4.5-5.5V-12V :-10.8-13.2V 二、电源输出波动的重要性vBR电

18、源输出电压的稳定性,是电 源的一个重要指标, 但绝不是判断一款电源优劣的唯一指标。 电源性 能指标非常繁多,电压的稳定性只是其中一项。vBR只要电源输 出在合理的范围内, 对电脑配件都不会造成负面影响, 这时电压的波 动范围在 1%和 5%的意义是一样的,过分地关注波动的大小是不必要 的。但波动的相对大小,侧面反映了电源的负载能力,波动率相对越 小的电源,其实际的最大输出功率可能越大,毕竟,输出电压超出规 定范围时的输出功率是没有益处的。vBF相对来说,电压偏高比 电压偏低更具有危险性, 电压偏低至多引起电脑工作的不正常, 而电 压偏高则可能烧毁硬件。BR三、不同的负载,其波动状况不 一样BR

19、很显然,电源输出电压的波动大小,与电源的负载是息 息相关的。vBR1 INTEL系统INTEL P4处理器功耗较高, 有的要达到60W左右,如果从+5V取电,则+5V需要提供高达12A的 电流,对电源+5V输出的要求较高,而从电源的+12V取电,只需要 6A的电流,因此INTEL在主板上增加了 P4专用的供电接口规范,改 由+12V为CPU供电。BR使用INTEL P4的CPU由于+12V端的负载 较重,会导致+12 V的下跌,电源此时会自动对+12 V进行补偿,但同 时会导致+5V的升高。2 AMD系统AM的 CPU普遍从 +5V取电,使得电源+5V负载较重而出现下跌,电源的补偿电路自动 对

20、+5V进行补偿,结果会导致+12V的升高。vBR3设备功耗的 影响BR除了 CPU其它设备的功耗也会影响输出电压的波动。 例如,硬盘和光驱使用的是+5V和+ 12V供电,其中+5V为电路部分供电,+12V 为马达供电,不同的硬盘或光驱对+5V +12 V供应的电流大小的要求 不一样,有的需要+5V提供较大点的电流,而有的则需要+12V提供较 大点的电流,这都会对电源的输出电压波动有影响。BR还有一些显 卡,功耗也特别惊人,对+5V或者+3.3V的要求也很高,这也会影响 输出。4相同的配置,波动也会不同VBR:有实验显示,一 台电脑, 仅仅更换一块完全相同型号的主板, 更换前后电源输出电压 也会

21、有不同。5电源在使用过程中的电压波动BR电脑在 使用过程中,所消耗的功率不是固定在一个定值,也是不断波动的, 电脑消耗功率的波动, 同样也会引起电源输出电压的波动。 玩大型的 3D游戏,显卡消耗的功率要远高于做文字处理时所消耗的;看影碟 时光驱消耗的功率较高。BR因此,电源输出电压波动的大小, 与电脑的配置的具体配置以及使用等都有极大的关系, 抛开电源的周 边环境谈电源输出电压的波动是没有多大意义的。vBF四、主板BIOS和软件检测的准确性vBF主板BIOS和一些软件检测出来 的电压未必是准确的,但可以作为参考。从网友提供的截图看, BIOS 或软件检测存在着一些缺陷。譬如,很多软件对 +3.3V检测的结果实 际上反映的是内存的外部电压, 而相当一

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