第09章+电源系统故障维修.ppt

第9章电源系统故障维修,9.1ATX电源组成与设计规范9.2ATX电源电路结构9.3电源主要技术性能【重点】9.4电源故障分析与处理,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第2页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.1ATX电源基本组成ATX电源组成：整流桥堆、场效应开关管、整流二极管、开关变压器、脉宽调制器芯片（PWM）、比较放大器芯片、电容、电感、电阻、PCB板等电子元件。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第3页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.1ATX电源基本组成,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第4页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.1ATX电源基本组成,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第5页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.1ATX电源基本组成,PFC输出电容,PFC电感,PFC输入电容,整流桥堆,待机电源控制,开关变压器,高压滤波电容,开关管,EMI电感,快恢复二极管,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第6页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.2电源设计规范的发展微机发展：XT电源（已淘汰）；AT电源（已淘汰）；ATX电源；BTX电源（已取消）。ATX电源最新设计规范：ATX12V2.31,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第7页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范在ACPI中，由BIOS收集硬件信息，定义电源管理方案，由操作系统负责执行。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第8页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范ACPI有很多电源管理模式可供选择，执行效果也各不相同。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第9页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范ACPI全局电源管理状态：G0（正常工作）；G1（睡眠状态）；G2（软关机）；G3（机械性关机）。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第10页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范CPU电源管理工作在G0状态下，CPU电压和时钟频率由工作量决定。CPU电源管理状态：C0（最大工作状态）；C1（挂起）；C2（允许停止）；C3（深度睡眠）；C4（更深度睡眠）；C5和C6是新增的电源状态。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第11页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范,CPU电压核心时钟系统时钟L1缓存L2缓存唤醒时间消耗功率,CPU电源管理状态,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第12页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.3ACPI电源管理规范ACPI电源睡眠模式：S0工作状态；S1待机状态（POS）；S2休眠状态（不推荐）；S3休眠状态（STR，挂起到内存）；S4休眠状态（STD，挂起到硬盘）；S5软关机状态。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第13页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.4ATX电源的认证3C认证（中国国家强制性产品认证）：包含了电器产品的性能、安全、环保等规定，对ATX电源，增加了电源抗干扰方面的强制规定和功率因数的规定。80Plus认证：要求电源在20%、50%、100%等负载点下，达到80%以上的电源转换效率。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第14页共55页,9.1ATX电源组成与设计规范,9.1.4ATX电源的认证,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第15页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.1ATX电源工作原理电路按成功能分为：EMI滤波电路、桥式整流滤波电路、功率因素校正电路、开关变换电路、脉宽调制电路、辅助电源电路、整流稳压电路、保护电路、直流滤波电路等。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第16页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.1ATX电源工作原理牛,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第17页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.1ATX电源工作原理电路分成两大部分：前一部分从市电输入到开关变压器之前的电路，这部分电路称为高压侧电路；开关变压器以后的电路是低压侧电路。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第18页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.1ATX电源工作原理工作原理：将交流电首先整流为高压脉动直流电，然后通过大功率开关三极管，将电压改变成连续的高频高压的交流信号，这些高频交流电输入到开关变压器的初级，再经过开关变压器的次级降压输出，然后通过整流和滤波电路输出低压直流电。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第19页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.1ATX电源工作原理,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第20页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.2EMI滤波电路EMI（电磁干扰）指电子元件工作中产生的电磁波对其它电子元件产生的干扰现象。电源本身产生的干扰噪声如果通过输入端向外泄漏出去，就表现为辐射噪声和传导噪声；在电源输出端泄漏出去就表现为纹波电压。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第21页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.2EMI滤波电路市电输入中的干扰,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第22页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.2EMI滤波电路电源随频率不同，噪声曲线会发生变化。EMI滤波电路的主要作用是滤除外部电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外部电网的电磁干扰。在电源中一般有两极EMI滤波电路。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第23页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.2EMI滤波电路,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第24页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.3高压整流和滤波电路整流电路由全桥整流器、高压滤波电容、平衡电阻组成。桥式整流电路的两种形式：4个二极管封装在一起的桥堆芯片；4个分立的大功率二极管。桥式整流电路将220V的交流电转换为高压脉动直流电。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第25页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.3高压整流和滤波电路,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第26页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.3高压整流和滤波电路高压滤波电容的作用是滤除高压直流电中的交流成分，输出平稳的高压直流脉动电压。高压滤波电容的耐压值一般按实际工作电压的2倍选取。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第27页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.4PFC电路PFC（功率因数校正）电路可以减少电源对电网的谐波污染和干扰。PFC电路有被动PFC（无源PFC）和主动PFC（有源PFC）。被动PFC电路由一个大号电感器组成。主动PFC电路由电感、电容、集成电路芯片及电子元器件组成。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第28页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.4PFC电路,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第29页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.5开关变换电路开关变换电路由大功率开关三极管（或场效应管）、开关变压器、高速整流二极管等元件组成。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第30页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.5开关变换电路开关三极管与PWM（脉宽调制）芯片构成振荡电路，产生高频脉冲。开关变压器将高频交流电转换为高频低压交流电。开关变压器的工作状态由PWM控制。推动变压器的功能是将信号进行放大。待机变压器为主板提供5VSB待机电压。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第31页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.6脉宽调制电路PWM提供触发脉冲给开关三极管。,PWM,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第32页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.6脉宽调制电路PWM芯片结构,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第33页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.7辅助电源电路辅助电源是一个完整的开关电源，工作原理与开关变换电路基本相同。只要有交流市电输入，ATX电源无论是否开启，辅助电源都一直在工作，为电源控制电路提供工作电压。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第34页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.7辅助电源电路,待机变压器,推动变压器,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第35页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.8低压滤波和直流输出电路低压直流滤波电路的功能是滤除低压电流中的杂波。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第36页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.9开机/关机控制电路ATX电源采用5VSB、PS-ON信号的组合来实现电源的开启和关闭。当PS-ON信号小于1V伏时，就会开启电源，大于4.5V时就关闭电源。ATX电源关闭后，主板内部仍然有5V/100mA的弱电流，以维持主板上“电源监控部件”等一小部分电路的工作。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第37页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.9开机/关机控制电路PW-OK是电源输出的“电源准备好”信号PW-OK使用灰色线由ATX插头第8脚引出，待机时为0V低电平，受控启动输出稳定后为5V高电平。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第38页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.10电源保护电路EMI电路中有12个压敏电阻，耐压值为270V，当市电电压超过270V时，压敏电阻就会击穿，保护电源电路的安全。为了防止输入电流过大而烧毁电源，输入电路前端设置有保险丝（或保险电阻）。保护电路检测输出电压或电流，当输出端发生短路、过压、过流、过载、欠压时，保护电路动作，切断开关管的激励信号，输出电压和电流为零，起到保护作用。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第39页共55页,9.2ATX电源电路结构,9.2.10电源保护电路,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第40页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.1直流输出接口与信号ATX12V2.31规范电源输出接口：主板24脚电源接口；CPU的12V1电源接口（8脚/4脚）；显卡等外设使用的12V2电源接口（6脚）；SATA硬盘电源接口（5脚）；传统外设电源接口（4脚）等。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第41页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.1直流输出接口与信号,24脚主板电源,SATA,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第42页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.1直流输出接口与信号,20脚主板电源,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第43页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.1直流输出接口与信号,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第44页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.2电源直流输出电压+12V电源（黄色线）；-12V电源（蓝色线）；+5V电源（红色线）；+3.3V电源（橙色线）；+5VSB待机电压（紫色线）；PS-ON开/关机信号（绿色线）；PW-OK电源好信号（灰色线）。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第45页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.2电源直流输出电压,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第46页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.2电源直流输出电压,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第47页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.3电源负载功率额定功率：环境温度为-550、电压在180264V之间，电源长时间稳定输出的功率。最大功率：环境温度为25左右，电压200264V时，电源能长时间稳定输出的功率。峰值功率：短时间（10s）瞬间输出功率。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第48页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.3电源负载功率ATX12V2.31规范对350W电源的技术要求,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第49页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.3电源负载功率电源直流负载交叉图,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第50页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.4功率因数与转换效率PFC电路可对输入电流进行整形，降低波形失真，减少电流中的谐波，减少无功功率。主动PFC电路对输入电流进行整形，使它和输入的正弦波尽量一致，而且相位相同。主动PFC电路的功率因数可达到0.99；被动PFC电路的功率因数在0.60.8之间。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第51页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3.4功率因数与转换效率转换效率=输出功率输入功率100功率因数转换效率功率因数产生的电能损耗由电力公司承担；由转换效率造成的电能损耗由用户负担。在ATX12V2.3规范中，电源转换效率要求达到85以上。,主讲：XX老师,第9章电源系统故障维修,第52页共55页,9.3电源主要技术性能,9.3