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 ATX电源的检修精要
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2006-12-18

一、概述

电脑硬件更新换代快,而主机电源更新较慢,十几年的发展,就是由AT结构变化为ATX电源。它一旦损坏,由于各种原因的影响,用户一般用新的更换,其实,只要我们熟练掌握它的电路结构,工作原理及维修技巧,修复ATX电源很有必要。

二、电路结构(如图1)

三、工作原理

1.整流输出的+300V分别通过两个脉冲变压器加到主电源、辅助电源的功率管集电极,辅助电源开始工作,输出(1)+12V供电TL494;(2)+5VSB、PS-ON到20脚排插。

2.TL49412脚得到+12V,开始工作,它的131415输出+5V,但它被④脚死区控制。当PS-ON端为低电平时,④脚电压跳变,解除控制,从⑧、11输出推挽波形,推动小功率对管工作,通过变压器耦合,使主电源功率对管工作,由主脉冲变压器另一端后续电路输出各型电压。

3.TL494输出的+5V,供电LM339③脚,它由四个比较器构成,一般两个用来完成启动控制,一个用来形成power-good信号,一个用来空载检测。

四、维修技巧

1.TL494(如图2)

注意:12脚Vcc端有的为20V,甚至高达40V。

2.LM339(如图3)②脚通过二极管(IN4148)等控制TL494④脚;⑥脚通过电阻等联接20针排插PS-ON端;还可以分别测各比较器的输入(+,-)和输出端电压值,判断其逻辑功能是否正常。

3.易损部件:(1)保险、电解电容、开关管、整流桥堆;

(2)与开关管联接的启动电阻、限流电阻;

(3)开关管附近的快恢复二极管、IN4148和稳压管、小功率三极管;

(4)TL494、LM339。

4.常见配件型号:(1)主电源的功率对管为E13007、C4242、C4161;

(2)辅助电源管为C5027、C3866,有的为N型场效应管;

(3)集成块有两片,一片为TL494,有的型号尽管不含494字样,但功能相同,另一片为LM339,有的用LM393(8脚),但周围一定有多个小功率三极管。

5.其它:(1)正常的ATX电源,短路PS-ON,风扇转动正常,各路输出正常,若风扇一转即停,再重复,又如此,这是有空载保护,把硬盘接在输出端,应出现正常现象;否则,为故障。

(2)输出正常,排除主机板故障,但主机不工作,最大可能为power-good信号不正常。

(3)电源功率与主机要配匹,主机经常重新启动,排除电力供应的故障,应考虑换电源。

(4)检修完毕,一定要测各路输出的电压值是否正常。

五、检修实例

1.东阳电源 现象:无任何反应。

检查:(1)保险暴裂,电解电容好;

(2)功率对管短路,b极2只1Ω电阻开路,b、e间的电阻2.2k开路;

(3)辅助电源管短路,限流电阻开路,附近的2个IN4148短路,10V稳压管短路,C1815击穿。

检修:(1)不装功率对管,其余部件换新。加电,测20针排插的+5VSB,PS-ON高电平是否正常,否则,进一步检修辅助电源;

(2)测TL49412、④、131415值正常否,特别注意⑧、11脚电位应相等,不等就换TL494,否则,会烧功率对管。

经上述检测后,换上功率对管,短路PS-ON端,风扇转,一切正常。

2.高达电源

现象:短路PS-ON端,风扇一转即停,再重复,无效,但经过一段时间后,可出现该现象。

检查:保险好,功率管等好,加电测+5VSB,PS-ON输出正常。

检修(1)断开LM339②脚到TL494④脚中的IN4148,短路PS-ON端,风扇转,输出正常。

(2)重查LM339周围的IN4148,无结果,测各比较器的逻辑功能,正常。

(3)画出LM339的局部图(如图4),查D35正向阻值减小,反向有几K的阻值,换掉,正常。注意用数字表在路测D35(二极管档)有蜂鸣声,即可发现故障位,但指针表在路无法判断,除非短路。通电,用数字表测二极管(IN4148)正、负极电位,根据它截止或导通状态,也可判断它的好坏,但指针表很难做到。

3.SUNYONG电源

现象:保险裂,换桥堆后,风扇一转即停,再重复,又如此。

检修:重复例2的检修,无效。该机集成块用的一片LM393,周围有4个小三极管,没有办法,只好画出简图(如图5),一看图,顿时明白,TL494④脚有二路控制,一路由PS-ON端控制,断开另一路控制的IN4148,结果正常。推断这一路为空载检测控制,找一块坏硬盘挂在输出端,果然,短路PS-ON端,正常(注意ATX电源一般不设空载检测)。






电源是计算机的重要组成部件,它是计算机正常工作的基础。当今微机绝大多数配置ATX电源,它是AT电源发展而来,主变换电路和AT电源相似,并增加了一些辅助电路,除给主机提供稳定可靠的工作电源外,还可配合ATX主板实现软件开关主机的功能。ATX电源除经常发生和AT电源共有的故障外,还有一些特有的故障。下面简要介绍ATX电源的常见故障,仅供参考。
  1.ATX电源的工作原理方框图
  ATX电源方框图如图1所示。
  从图1可以看出,ATX电源的主变换电路和AT电源相似,采用双管半桥它激式电路。整个电路的核心是脉宽调制(PWM)控制芯片,多数ATX电源都采用TL494(或其替代芯片),利用TL494的④脚“死区控制”功能来实现主变换电路的开启和关闭。





  2.如何判定故障范围
  由于微机电源都设置了过压、过流保护电路,电源发生故障时,大多表现为主机加电无任何指示,主机不启动,显示器无任何显示,电源风扇不转。由于ATX主板上有一部分电路称为“电源检测模块”,它可以控制电源的开启和关闭,这部分电路出现了故障,也表现为上述故障现象。那么,怎样判定是ATX电源故障还是主板故障呢?
  ATX电源和主板之间是通过一个20脚长方形双排综合插件连接的,如图2所示,其中14脚(绿色线)为PS-ON信号,主板就是通过这个信号来控制电源的开启和关闭的。当主板电源的“电源检测部件”使PS-ON信号为高电平时,电源关闭;当主板使PS-ON信号为低电平时,电源工作,向主板供电。当ATX电源不和主板相连时,电源内部提供PS-ON信号高电平,ATX电源不工作,处于待机状态。当计算机通电后无法开启时,可将所有供电插头拔下,将14脚和地线(黑色线)用导线短接,若电源风扇转动,各路输出正确,即可判定电源是正常的,否则是电源故障。

  3.ATX电源常见故障维修(l)无300V直流电压。这种故障,首先从交流输入插座查起,保险管、整流二极管(桥)、滤波电容是常坏的元件。找到损坏元件后,还要检查主变换电路大功率开关管及其附属电路,在保证其正常时,才可以加电,因为这种故障通常是山大功率元件损坏后引起的。大功率管多采用MJE13007(400V/8A/75W),是故障率最高的元件,更换时要选用性能参数等于或高于原参数的管子,最好选用原型号的管子,还要注意两个管子的参数应一致。
  (2)通电后辅助电源正常,启动电源各路主电压无输出。
  这种故障有两种可能,一是主变换电路有故障,二是控制部分损坏。首先静态检查半桥功率管及其附属电路和驱动电路,若无故障,检查TL494④脚在PS-ON信号为低电平时是否变为低电平,若无变化,是PS-ON处理电路故障,有变化,再检查8 、11脚有无脉冲输出,若无则TL494损坏。
  (3)有300v直流电压,辅助电源不工作。
  这是最常见的故障.表现为+300V正常,无+5VSB电压,Tl494的12脚无电压,可以判定辅助电源有故障,辅助电源常见电路简图如图3所示。

  这是典型的单管自激式开关电源电路,变压器T3次级有两路输出,一路经整流滤波再由7805稳压,输出5VSB电压;另一路整流滤波后,直接加在TL494的12脚,作为TL494的工作电源,由于TL494的可工作电压范围较宽(7~40V),这一路没有稳压措施。TL494的14脚输出基准+5V(VREF),提供给保护电路、P.G产生电路和PS-ON处理电路,作为这些电路的工作电压。由于电路简单,没有完善的稳压调控及保护电路,使辅助电源电路成为ATX电源中故障率较高的部分,常损坏的元件是功率管和功率电阻(4.7Ω),特别是功率管的启动电阻(300kΩ)。另外,辅助电源出现故障,输出电过高时,也可能造成其供电的电路无件损坏,如TL494等这是出ATX电源的特点决定的。当计算机软关闭后,市电并没有断掉,辅助电源一直在工作,特别在夜间,市电有可能很高,并且辅助电源也较为简易,所以极易损坏辅助电源电路。一般在没有特殊情况时,软关机后若较长时间不用,应切断市电。
  (4)各路电压正常,无P.G信号。
  ATX电源的P.G(也称PW-OK)信号的形成电路常如图4所示。



  在电源加电后,辅助电源首先建立VREF(LM393的工格电源也为VREF),TL494的③脚提供较低电压,三极管A733导通,LM393的①脚输出低电平。当ATX电源开启主变换电路工作,TL494的③脚维持较高电平,使二极管A733处于截止状态,VREF通过电容(4.7uF)充电,延迟一段时间后,输出+5V的P.G信号,主机开始工作。当电源输出电压降低时,检测电路送到TL494的检测电压也随之降低,如果电压降低超过额定范围,TL494的③脚电平将降为低电平,三极管A733导通,使l。M393的①脚输出低电平,主机停止工作。
  出现上述故障,一般是LM393集成电路坏,P.G信号恒为低电平,也有可能是三极管A733短路,将P.G信号钳位在低电平。这部分电路由于工作电压较低,阻容元件很少发生故障。将损坏的元件更交换后,即可排除该故障。
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*+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(图1)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


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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。

   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。上述操作亦可作为选购ATX开关电源脱机通电验证的方法。

   二、 控制电路的工作原理


ATX开关电源,电路按其组成功能分为:交流输入整流滤波电路、脉冲半桥功率变换电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS-ON和PW-OK产生电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路。请参照图2。

   1.辅助电源电路


   只要有交流市电输入,ATX开关电源无论是否开启,其辅助电源一直在工作,为开关电源控制电路提供工作电压。市电经高压整流、滤波,输出约300V直流脉动电压,一路经R72、R76至辅助电源开关管Q15基极,另一路经T3开关变压器的初级绕组加至Q15集电极,使Q15导通。T3反馈绕组的感应电势(上正下负)通过正反馈支路C44、R74加至Q15基极,使Q15饱和导通。反馈电流通过R74、R78、Q15的b、e极等效电阻对电容C44充电,随着C44充电电压增加,流经Q15基极电流逐渐减小,T3反馈绕组感应电势反相(上负下正),与C44电压叠加至Q15基极,Q15基极电位变负,开关管迅速截止。

    Q15截止时,ZD6、D30、C41、R70组成Q15基极负偏压截止电路。反馈绕组感应电势的正端经C41、R70、D41至感应电势负端形成充电回路,C41负极负电压,Q15基极电位由于D30、ZD6的导通,被箝位在比C41负电压高约6.8V(二极管压降和稳压值)的负电位上。同时正反馈支路C44的充电电压经T3反馈绕组,R78,Q15的b、e极等效电阻,R74形成放电回路。随着C41充电电流逐渐减小,Ub电位上升,当Ub电位增加到Q15的b、e极的开启电压时,Q15再次导通,又进入下一个周期的振荡。

   Q15饱和期间,T3二次绕组输出端的感应电势为负,整流管截止,流经一次绕组的导通电流以磁能的形式储存在T3辅助电源变压器中。当Q15由饱和转向截止时,二次绕组两个输出端的感应电势为正,T3储存的磁能转化为电能经BD5、BD6整流输出。其中BD5整流输出电压供Q16三端稳压器7805工作,Q16输出+5VSB,若该电压丢失,主板就不会自动唤醒ATX电源启动。BD6整流输出电压供给IC1脉宽调制TL494的12脚电源输入端,该芯片14脚输出稳压5V,提供ATX开关电源控制电路所有元件的工作电压。

   2.PS-ON和PW-OK、脉宽调制电路


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,R80、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。 受控启动后,PS-ON信号由主板启闭控制电路的电子开关接地,IC10的Ur为零电位,Uk电位升至+5V,Q7截止,c极为零电位,IC1的4脚低电平,允许8、11脚输出脉宽调制信号。IC1的输出方式控制端13脚接稳压5V,脉宽调制器为并联推挽式输出,8、11脚输出相位差180度的脉宽调制控制信号,输出频率为IC1的5、6脚外接定时阻容元件的振荡频率的一半,控制Q3、Q4的c极所接T2推动变压器初级绕组的激励振荡,T2次级它激振荡产生的感应电势作用于T1主电源开关变压器的一次绕组,二次绕组的感应电势经整流形成+3.3V、±5V、±12V的输出电压。

   推动管Q3、Q4发射极所接的D17、D18以及C17用于抬高Q3、Q4发射极电平,使Q3、Q4基极有低电平脉冲时能可*截止。C31用于通电瞬间封锁IC1的8、11脚输出脉冲,ATX电源带电瞬间,由于C31两端电压不能突变,IC1的4脚出现高电平,8、11脚无驱动脉冲输出。随着C31的充电,IC1的启动由PS-ON信号控制。

   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脚正端输入低电位,小于2脚负端输入的固定分压比,1脚低电位,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。受控启动后IC1的3脚电位上升,Q21由饱和导通进入放大状态,e极电位由稳压5V经R104对C60充电来建立,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脚电位大于2脚的固定分压比,经正反馈的迟滞比较器,1脚输出高电平的PW-OK信号。该信号相当于AT电源的PG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,主机检测到PW-OK电源完好的信号后启动系统。在主机运行过程中若遇市电掉电或用户关机时,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硬盘。

   3.自动稳压控制电路


   IC1的1、2脚电压取样放大器正、负输入端,取样电阻R31、R32、R33构成+5V、+12V自动稳压电路。当输出电压升高时(+5V或+12V),由R31取得采样电压送到IC1的1脚和2脚基准电压相比较,输出误差电压与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较器进行比较放大,使8、11脚输出脉冲宽度降低,输出电压回落至标准值的范围内,反之稳压控制过程相反,从而使开关电源输出电压稳定

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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