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1 引言
PU是計算機的心臟，那么電源就是計算機的能量源泉了。目前，ATX電源取代AT電源廣泛使用于電腦之中。計算機是高科技含量產品，由于價格的原因，人們常常忽視電源的技術含量。實際上，要提供一個精巧、安全、嚴密的電源供主機使用也決非易事。在對電源原理的分析中，我們也不難發(fā)現設計者的精妙構思。下面是對ATX電源的原理和檢修方法的詳細介紹。
2 ATX電源原理
2.1 ATX電源與主機板接口
源取消了傳統的交流電源開關，它采用軟開關技術，依靠+5SB、Power On/Off控制信號的組合來實現電源的開啟和關閉，使計算機的遠程控制和定時開關機功能順利實現。傳統AT電源采用兩組插頭與主機板聯接，每組各有6根線。與AT電源不同，ATX電源采用一組20線插頭，其具體接線如圖所示：
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1、11、12：+3.3V； 2：-12V； 4：POWER On/Off；8：-5V；9、10、14、16：+5V；
18：PG信號； 19：+5V輔助電壓；20：+12V；其余各黑色線為接地線。
P4專用插頭：P4耗電量非常大，再加上現在顯卡的耗電量也比較大，所以P4電源比普通電源多出兩個接頭，一個6芯，另外一個4芯。
2.2 ATX電源組成結構
城CGCATX2K電源為例對ATX電源作介紹，CGCATX2K是長城公司新出的一款優(yōu)秀的電源，性能穩(wěn)定，輸出功率大，其詳細電路經本人參照電路板手工繪出，如圖5所示。因保護知識產權的原因 ，本文對所有元件進行了重新編號并略去了元件型號。但這不影響我們對電源原理的理解和分析。此電源采用PWM開關電源技術，開關電源具有轉換效率高且便于控制的優(yōu)點，下面是電源電路的框圖，如圖2所示。
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2.3 ATX電源電路分析
2.3.1 抗干擾電路
輸過程中會受到高頻干擾，微機電源的功率轉換分和輔助電源部分是工作在高頻狀態(tài)，也會對市電網產生高頻干擾。抗干擾電路可起雙向濾波作用，一般由濾波電容和互感線圈構成，在這里我們只畫出了Ｒx,Ｃx和THR。
2.3.2 整流電路
D1~D4直接對220V交流電進行橋式整流，產生300V左右的直流電壓，經Ｃ01～Ｃ02濾波后，分別加到輔助電源和功率變換電路。
2.3.3 完備的輔助電源+5VSB電壓系統
+5VSB是供主機系統在ATX待機狀態(tài)時的電源以及自動開關機和遠程喚醒通訊聯絡相關電路的工作電源。
輔助電源部分采用獨特的自激振蕩與光電耦合器件控制相結合的電路。增強了電路的可靠性和提高了電壓的穩(wěn)定系數。
T1、C8、D6、R14、Q11等元件組成自激振蕩電路，通電后可在SB端產生5V左右的電壓。IC11、IC2及其外圍元件組成穩(wěn)壓電路。當SB端電壓有微小變化時，經精密電阻R24、R25反饋到LM431。LM431是一個精密放大器，LM431電流的大小將影響到IC11的1、2腳的導通與否。當SB電壓偏高時，IC11的3,4腳導通，由于IC11內部的光電耦合作用使1、2腳導通。3腳產生的電壓經D7整流，C10濾波加到1腳,從2輸出至Q12的基極使Q12導通，Q12的C，E電壓Vceo下降，從而Q11基極電壓下降，Q11開關管截止，SB電壓下降。反之，SB電壓偏低時，經過相反的控制過程可使Q11導通時間延長，SB輸出電壓上升，達到了穩(wěn)定電壓的目的。
Q21、R21、R22、C14、ZD2是防止SB電壓過高的保護電路?？煞乐褂捎赟B+5V電壓過高而引起主機板損壞，造成嚴重后果。當SB電壓過高時，ZD2擊穿，這一電壓加到單向可控硅Q21的控制極使Q21的AK極之間導通，SB電壓對地短路，保護了后級電路。C14的作用是在ZD2擊穿后讓Q21維持導通狀態(tài)。
輔助電源部分還設計了過流保護電路。當流過開關管Ｑ11發(fā)射極的電流過大時，流過R16的電流增大，R16上端電壓
V=I*R（2.1）
也隨之上升，此電壓經R17送到Q12基極，Q12導通，引起Q11截止。防止了開關管由于過流而損壞。
2.3.4功率振蕩及低壓產生電路
功率振蕩部分主要由PWM控制和功率變換兩部分構成，下面先介紹KA7500B脈寬控制原理。KA7500B是Fairchild Semiconductor International公司的產品，它由5V基準電壓輸出電路，兩個誤差放大電路，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，一個輸出控制端口，一個PWM比較器，以及一個空載時間比較器和一個振蕩電路幾個部分組成。
KA7500B的12腳外接由T1提供的20V左右的電壓。KA7500B電源電壓可為16~24V。14腳輸出的是由KA7500B內部所產生的基準電壓。5腳和6腳分別接振蕩電容和振蕩電阻。振蕩電路產生30K到50KHz左右的為鋸齒波。該鋸齒波與４腳輸入的電壓及比較放大器的輸出相比較，得到PWM電壓由8腳和11腳輸出到Q5，Q6控制功率轉換開關管Q31、Q32輪流導通。
有6個端子與PWM輸出直接相關，即1、2、15、1*、13。V1大于V2、V16大于V15時，電路停止輸出脈沖。13腳電壓為0時，無脈沖輸出，此處13腳直接與基準電壓相連。
4腳為KA7500B的一個重要的控制端。4腳電壓為4.5V時，輸出的脈沖寬度為0，當4腳電壓為0V時，輸出脈沖寬度為最大。
除脈沖寬度控制電路外，低壓產生電路的原理比較容易理解，在此不作詳細的論述。
需要補充的是，由于通過Q11，Q31，Q31，D38，D39，D40的功率比較大，所以這些元件加了散熱板。應注意元件與散熱板之間都用石英片絕緣，在拆裝時應注意不可去掉石英片。如果有電子愛好者需要打摩電源、增大電源功率時，可在充分散熱的前提下將開關管E13007改為BU508A。
2.3.4 POWER GOOD 信號的產生
P.G.是提供給主機板的開機復位信號。如果各路直流輸出電壓已達到它們的最低檢測電平（+5V輸出在4.75V以上），則電源在開機后大約延時100到500毫秒后產生，產生延時的關鍵元件是C24。
圖3是LM339比較器內部結構圖。LM339上半部分用來產生P.G.信號。電源開始工作后，14腳輸出高電平，向C24充電，經一定的充電時間后，11腳才建立起了高電平。當11腳電壓高于10腳時，13腳輸出高電平，這就是P.G.信號。這一高電平能被保持。
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圖3 ?LM339內部結構圖
P.G.信號非常重要，即使電源的各路直流輸出都正常，如果沒有P.G.信號，主板還是沒法，如果沒有P.G.信號，主板還是沒法工作。如果P.G.信號時序不對,可能會造成開不了機的情況。關機時，P.G.信號比ATX電源+5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機觸發(fā)系統在電源斷電前自動關閉，防止突然掉電時，磁盤磁頭來不及移至著陸區(qū)而劃傷硬盤。
2.4 低壓穩(wěn)壓，保護電路
? 圖4 ATX電源電路圖
2.4.1 +5，+12穩(wěn)壓電路
+5V、+12V的微小變化，經R68，R69、R610輸入到KA7500B的1腳。由KA7500B內部誤差放大器放大，比較后可調整驅動脈沖的寬度，可精確校正+5V、+12V電壓的變化。
2.4.2 +3.3V穩(wěn)壓保護
+3.3V穩(wěn)壓保護電路由圖5中5編號開頭的元件組成。LM431是精密放大器，L51、L52是兩個磁飽和變壓器，當3.3V電壓有微小變化時，經R58，R57反饋至LM431，LM431導通電流的大小影響Q52的基極電流的大小，使Q51趨于飽和或截止，改變了L51、L52初級線圈n1電流的大小，次級L51n2、L52n2的感抗發(fā)生變化，D39左邊的電壓變化，從而校正了3.3V電壓的變化。
2.4.3 低壓過電壓保護電路
R27、ZD4、D29、R86、D26、R87、R84、R85及C22、D25等組成過電壓保護電路。當+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V中有一路電壓過高時,LM339的5腳電壓升高,2腳輸出高電平到KA7500B4腳使8、11輸出脈沖寬度為0,使電路停止工作。D21、D23與5腳相連，可使2腳輸出的高電平鎖定，使過電壓保護穩(wěn)定。
3 ATX電源檢修
為防止損壞主機板或其它部件，ATX電源出現故障后必須拆機檢修。一般開關電源不能工作在空載狀態(tài)下，ATX電源由于各電壓輸出端都并聯了負載電阻，拆機后不會由于空載而擴大故障。
通電后，即使功率轉換部分沒有工作，輔助電源也應該有+5V電壓輸出。即測量接口19腳對地有+5V電壓。無SB電壓輸出或電壓不穩(wěn)時要檢查交直流變換和輔助電源電路。
交直流變換部分。測量D3負端電壓是否為300V左右。保險絲燒毀后必須更換同型號的延時保險，不能隨意用其它導線或保險代換，燒保險一般表明存在較嚴重的故障，此時應慎重對待。常見的原因有整流二極管損壞、濾波電容擊穿或漏電、開關管Q11損壞，或者還有其它部分對地嚴重短路。
輔助電源部分檢查的中心是Q11，正常情況下輔助電源工作在振蕩狀態(tài)下，用萬用表測Q11基極為一負壓。常見的現象是啟動電阻R11、R12開路引起電路未起振，除此之外逐步檢查Q12、ZD1、ZD2、Q21、LM431、IC11等。這些元件較之電阻更容易損壞，最后才檢查電阻是否存在故障。SB電壓不穩(wěn)或偏離正常值主要是由于R24、R25阻值變化引起，這是兩個精密電阻。
在正常情況下，PS/ON腳與地相連后，功率振蕩電路即可啟動。如果各電壓輸出正常，則一般說明電源工作良好，但要注意P.G.信號是否正常。 P.G.信號是電源輸出到主機板的信號，表明電源工作良好，如果P.G.不正常也會引起主機板輸出高電平到PS/ON，功率振蕩部分不工作。
用示波器檢查KA7500B的5、 8、11腳有沒有振蕩脈沖輸出。檢查的另一個關鍵點是KA7500B的控制腳4腳，當它為高電平時，電路沒有脈沖輸出。ATX電源的各保護電路非常嚴密，任何一路故障都會引起4腳電壓異常。檢修時注意分析引起4腳高電平的各種原因，同時分析LM339各個引腳電壓，在可靠分析的基礎上做出正確的判斷。
4 結束語
本文分析了ATX電源的工作原理及常用的檢修方法和步驟。電子工程師在設計電源時充分考慮到了電源的保護問題，使整個供電系統形成了一個完整的網絡。達到了向主機提供安全、可靠、穩(wěn)定的電源的目的。隨著科技的進步和對使用經驗的總結，采用新技術的更好的電源將不斷地涌現。
工商網監(jiān)
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