ATX电源电路原理分析与维修教程整理Word文件下载.docx
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５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C9、C10提供能量泄放回路，为Q1、Q2下一个周期饱和导通作好准备。
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（PulesWidthModulation）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：
图13-4PWM脉宽调制及推动单元电路图
TL494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＋５Ｖ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IC1{12}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50ｋＨｚ（由定时元件C30、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（WL641）的负反馈控制电路。
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IC1{2}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①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100～500毫秒产生+5V高电平，作为电脑控制器的“自检启动控制信号”。
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，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，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。
7、软开/关机（PS－ON）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。
图13-8软开/关机（PS－ON）单元电路原理图
PS－ON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，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、±
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PS－ON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，IC1{4}脚电压由R90和R40的分压决定，为0.15V，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、±
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。
图13-9+3.3V、±
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、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IC1④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、-12V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IC1④脚，封锁⑧、⑾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。
.图13.10ATX电源原理图
13.1.2TL494、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/IR3M02/MB3670/MB3759
/MST894C/TL594/ULN8186/DBL494/ULS8194R/IR9494/UPC494
/UA494/TL494CN
图13-4TL494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0．1。
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③、②脚两端输出电压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。
其代换原则是431的可以互换。
图13-5TL431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
78xx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
13.2.1ATX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。
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、±
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。
13.2.2ATX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。
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:
（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
13.2.3ATX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500K~600K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，1~16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:
10:
0V；
11:
12:
12V；
13:
4.9V；
14:
15:
4.9V；
16:
0V。
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。
13.2.4ATX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100～150Ω的电阻，使该信号变为低电平。
如果电源可以工作，说明故障在主板或电源按钮（Power
Button），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：
①BIOS中设定关机时有一定的延时时间（Delay
Time），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。
②电源按钮失灵。
这种情况下，不仅不能关机，开机也会有问题。
③主板上的电源监控电路故障，PS-ON信号恒为高电平。
④关不了键盘电源（键盘的NumLock指示灯在主机关闭后是亮的）。
有些机器允许使用密码通过键盘开机，键盘上的Num
Lock灯在关机后仍亮着，是正常现象。
⑤关不了显示器。
如果显示卡或显示器中有一个部分不支持DPMS（显示器电源管理系统）规范，在主机关闭后显示器指示灯亮，屏幕上仍有白色光栅，也属正常现象。
【故障三】自行开机
自行开机故障有以下两类：
第一类在BIOS设置中将定时开机功能设为“Enabled”，这样机器会在所设定的某个日期的某个时刻，或每天的某个时刻自动开机。
某些机器的BIOS设置项中具有来电自动开机功能设置，如果选择了来电开机，则在插上交流电源后，机器
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