ATX电源工作流程及维修

1、ATX电源工作流程及维修极少部分电源生产厂商为获得更多利润,在电源的设计、用料、做工等方面偷工减料，导致市场中出现了不少劣质电源，给消费者造成许多不必要的损失。那么，电源的优劣该如何分辨呢？我们认为，只有对电源内部的各重要部分进行分析，才能更好的解答这个问题。故此，本刊特邀金河田资深电源工程师刘正波做客技术广角,从专业角度分析ATX电源的优劣。（优质电源示例采用金河田劲霸 ATX-600）一、ATX电源的重要性及其工作原理ATX电源在电脑中所起的基本作用是将 220V交流电转化为电脑所需的直流电，但从原 理或设计来讲它则包含四个方面：a.将220V交流电与输出的直流电隔离，同时将220V交流电

2、转化为供电脑主板和其他设备使用的低压直流电。b.防止雷击、尖峰脉冲等外界干扰通过电网影响电脑工作。c.开关电源内部的元器件在工作时会处于频繁的开/关状态，这样就会不可避免地产生一些干扰信号，而 ATX电源本身应该具备滤除这些干扰信号的功能，以避免对电网中的其他电 器设备产生干扰。d.通过电源风扇抽风，降低 机箱内部温度,以达到辅助 主板_、CPU、显卡、硬盘等配件散 热的目的。由以上几点足见 ATX电源的重要性，所以我们将从ATX电源的原理部分开始，针对其内部的重要组成部分进行分析。以市场上常见 ATX电源所采用的 半桥电路 为例，其工作流程为：电源的外接 AC电压经 过EMI滤波电路 滤除各

3、种干扰信号后，通过 整流滤波 将AC电压变为 平滑的直流电，经过 开关晶体管 的导通与截止，并结合变压器的隔离 及电压变换作用，最后通过低压端的整流滤 波电路输出。开关电源的稳压保护过程则是经反馈电路从输出端取样，再将信号送到PWM（Pulse-Width Modulation ,脉宽调制）电路调节开关晶体管的导通与截止时间，从而使输 出电压稳定。各种保护功能是通过对输出端的电流、电压的监控然后将信号反馈到PWM控制电路从而实现各种保护功能。图1 ATX电源半桥电路工作流程示意图、拆开电源分析优劣从内部来看，ATX电源由几个部分组合而成（图 2）,这几部分的有无或优劣，将直接 影响最终用户正常

4、使用电脑。A EM1浊波电路0幻!整流浊波C.弄灵受能电踣D低压整派渡漉电端E. PWM用M保护也描F恃机电踹G.般若风端图2组成ATX电源的重要部分1.EMI滤波部分电源的EMI滤波部分主要是为了滤除外界的突发脉冲和高频干扰，同时将其自身产生的电磁辐射削减到最低.ATX电源的EMI部分主要是由滤除共模干扰的电容（图4中方框圈选部分）、滤除差模干扰的电容 （图4中圆圈框选部分）、扼流线圈等组成。较好的电源其 EMI 部分通常采用两部分，一部分在公座上加了一个CE小板，ATX电源的EMI是3c认证中的一个重要检测项目。 优质电源会采用完整的二级滤波电路。劣质电源最有可能在这部分偷工减料，最常见的

5、做法是省掉一级滤波电路或干脆不采用EMI滤波部分，或者滤除差模干扰的电容采用非安规材料。图3优质电源输入座上的一级 EMI滤波电路图4优质电源PCB大板上的EMI二级滤波电路图5劣质电源的EMI部分及EMI电路，无法通过 3c测试.整流部分和高压滤波部分电源通过EMI滤波以后由桥式整流管 将其变为较平滑的直流电，然后经过高压电容对其 进行高压滤波。电源桥式整流部分常用的方案有两种：一种是由四个分立的二极管组成，另一种是将四个分立的二极管集成在一起。后一种方案的优点是便于散热，一般超过300W的电源都采用集成式，其耐压值至少为600V, ATX电源的高压滤波一般采用两个耐压值为200V的电容.电

6、容的容量直接影响着电源的低压特性，这个问题在我国显得尤其重要，因为国内大部分地区的电网并非想像中那么稳定.一般在用电比较密集的环境，电网电压会由标准的 220V降到180V190V,如电源的低压特性不够好 ，会引发多种问题，如电脑在用电高峰期会频繁死 机重启等.一般设计较好的300W电源上，其平滑滤波电容（业内俗称大电容）的容量应达680 F或更高。劣质 ATX电源的大电容容量大部分不足，最明显的是大电容的体积偏小。图6优质350W电源采用1000科F的大电容. PFC电路PFC（power factor correction） 电路即功率因数校正电路 ，PFC补偿电路分为两种， 一种是 被动

7、式PFC （打开ATX电源机壳会发现上盖或下盖有一类似变压器的元件），其作用是可 以降低电源对电网谐波干扰和电网对电源干扰，成本较低，可靠性比较高。在网吧与公司这样电脑集中使用场合中，被动式 PFC的效果非常明显；另一种是主动式 PFC电路，其 AC部分有一大的环形电感， 此处还大多带一块 PFC控制小卡。主动式PFC功率因数高，AC 输入电压可以设计成 100264Vac ,不过相对于被动式 PFC而言，其成本较高，可靠性反而不如被动式PFC设计。在国内销售的电源大部分采用的为被动式PFC,其最明显的特征是含有一个PFC电感.市面上的部分劣质电源此部分会采用假PFC电感或根本不做PFC设计。

8、图7 PFC电感的外形与变压器相似.开关晶体管开关晶体管是开关电源中极为重要的部分，它是通过自激式或它激式使开关管工作在“开/关”状态。其耐压程度不小于800V（半桥式其耐压为400V）,电流应不小于 6A,因开关晶体管工作的频率和反向电压均较高，为易损部件，而又是开关电源的核心，所以其质量的好坏是与电源的质量是成正比的。开关管做假的可能性比较小，因为此种开关晶体管没有一定 能力是无法生产的，劣质电源最常用的是用旧管，或采用一些杂牌的晶体管来代替。图8电源中的开关晶体管.变压器在ATX电源中，变压器的作用是对电源高压端和低压端进行隔离，以及电压的变换（即 将高压转化为低压），其电压变换的比例是

9、根据变压器两边匝数的比例来决定的。变压器的体积越大，其传送的能量就越多。 劣质电源的变压器体积偏小， 会导致电源的输出功率不足， 无法满足设备的需要。图9优质电源（左）与劣质电源（右）的变压器体积大小对比. PWM控制电路开关电源的控制保护部分，是通过反馈电路从输出端取样，再将信号送到PWM电路，调节开关晶体管的导通与截止时间，从而使输出电压稳定。各种保护功能是通过对输出端的 电流、电压的监控，然后将信号反馈到 PWM控制电路从而实现各种保护功能 .PWM控制电 路在电源的内部构造中为很重要的一部分，此部分做假的可能性较小， 而且电路大部分的用料都不算很贵，无做假的必要。但是极少部分劣质电源还

10、是会在这里省掉部分保护电路。最简单的判别方法就是看此部分 PCB板上是否存在插件的空位。图10如果图中框选部分存在未插元件的空位，则说明该产品在 PWM控制电路上偷工减料。.其它部分散热风扇：ATX电源使用的风扇根据尺寸分有8025 （风扇直径*厚度，80mm*25mm ） , 12025（120mm*25mm ） , 8015 （80mm*15mm ,多数用于 Micro机型）。按转速分有：低转速 （1500rpm 左右），中转速（2500rpm 左右），高转速（3000rpm 或更高）。一般扇叶直 径越大其转速越低，因为其扇叶越大其排风量就越大，在相同的情况下的车t速就可以降低，从而减小运

11、行噪声.这也是大风扇电源被称为静音电源的主要原因外壳：ATX电源用外壳多数材质为镀锌钢板（ SECC ）,也有少数用铝做外壳。有一些高档 的产品，将外壳进行镀金或镀馍处理的，不仅美观，还能起到防锈的作用。电源的散热片：一个设计正常的电源，影响其寿命长短的最大因素就是电源内部温度的高低。散热片是 根据有些金属（如铜、铝等）传热较快的原理，由电源中发热量较大的元器件（电源的开关 晶体和输出整流管） 将热量传至散热片上，再由风扇散热。常用电源采用的散热片其材质一 般为铝质。现实中只要成本可接受，散热片的体积越大越好。三、劣质ATX电源的危害使用劣质电源对用户而言危害无穷，具体的危害归纳起来有以下7点

12、：电源散热结构不好：使电脑工作不稳定，造成长时间使用后系统频繁死机，更严重的情 况则会烧坏CPU。 功率不够：电源使用寿命低，内部元件过热，容易造成运行大型图形 软件或游戏时死机, 而且无法带多个外设。电源无PFC电路：可能会造成电脑突发性死机，重新启动。电脑抗干扰性不好：即无 EMI也未通过3C认证，容易因雷击而导致主板和其他硬件损 坏；多台电脑在一块使用时相互干扰,出现不定时死机重启的故障。制作工艺粗糙：电源使用寿命不长，电源工作不稳定，PCB焊点一个以上自动锡裂，在经过运输振动之后无电流输出。主要元件选用过次：风扇噪声大，停止转动后造成电源的元器件因过热而发生炸裂，即 业内常说的“炸机”

13、。在低温地区或高温地区电源无法正常工作，电源负载能力变差。并且 在AC输入偏低或偏高的地区无法使用，易受电子设备在电网中开关机影响。无安全保证：电源漏电或功率大时易发热起火。四、总结如何判断ATX电源的优劣？其实不外乎三个方面：设计、用料、做工。从用料来讲，优 质DC/AC线均有束线带绑扎；AC大电容使用考究，容量充足，一般200W机种使用330UF 以上，250W 使用470UF以上，300W 使用680UF以上的；200W 以上的ATX电源应使用 ERL-35变压器。功率器件的散热片应使用纯铝，且厚度足够，一般 200W电源的散热片厚 度为22.5mm , 250W电源的为2.54mm。从

14、制作工艺来讲，电源内部各元器件应排列 整齐，大体积元件应使用胶水加强固定，元件焊点饱满，线材排列整齐，元件倾斜度较小（大元件小于10度，小元件小于5度），“接在PCB上的元件引脚长为 0.82.5mm之间， 高发热元件套热缩套管。目前市场对ATX电源的需求正逐步向大功率、多保护（过流、过热、过压、过功率）、 高可靠、小体积方向发展。从设计和制造的角度来看，也只有达到以上要求的ATX电源，才算得上可满足最终用户需求的优质产品。ATX电源电路图分析大家看这个电路，是一个典型的 ATX电源电路图，下面，我将以此为基础，介绍 ATX电源的工作原理。ATX电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配

15、合、相互渗透，且各电路参数设置非常严格， 稍有不当则电路不能正常工作。其主电路原理图见上图，从图中可以看出，整个电路可以分成两大部分： 一部分为从电源输入到开关变压器 T3之前的电路（包括辅助电源的原边电路），该部分电路和交流220V电 压直接相连，触及会受到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T3以后的电路，不和交流 220V直接相连，称为低压侧电路。二者通过C2、C3、高压瓷片电容构成回路，以消除静电干扰。其原理方框图见下图，从图中可以看出整机电路由交流输入回路、整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽调制电路、PS-ON控制电路、保护电路、输出电路和 PW-OK信号形成

16、电路组成。弄清各部分电路的 工作原理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的，下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。图中,AC INPUT开始，是交流电源的输入端：1、交流输入回路交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路有两方面的作用：一是指 微机电源对通过电网进入的干扰信号的抑制能力：二是指开关电源的振荡高次谐波进入电网对其它设备及 显示器的干扰和对微机本身的干扰。通常要求微机对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对 其它微机等设备的干扰要小。2、整流电路：包括整流和滤波两部分电路，将交流电源进行整流滤波，为 开关

17、推挽电路提供纹波较小的直流电压。+3 00 V主支博 I*能电总.压it e吗 M 包题TL494,n 14 is# st-7805 a鼻PS-ONINPUT FILTERSHIELDl-hzsL-.A7H -L34FO505； A733.AERVOLTRSg： CIRCUIT苫MEHRVFCT mW169 TC TL49+4k7叩wBN。n除3 VD-1-J立既Q工;i uC94S+ B-.3V O-S 区s假Ct里 m LOwPS-OND30TCI I产JF， 0ati拓7 SECOND POVR SUPPLY4k7IC3-78UB5VID*rld口CQHanF/iiKVmiDO上年T名.

18、技7777771Drawedl rlth RrrlCAD19P1999 Pavel Ruzlckarti9 It-o; pavouklcor#ip . czht-tp s /Zpavouk.。口酒口 . czATX电源工作原理及检修电路图ATX电源工作原理及检修检彳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-O辟制信号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

19、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I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。脱机带电检测 ATX电源，首先测量在待机状态下的 PS-ON和P

20、W-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 12VT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

21、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。请参照下图。.辅助电源电路只耍白发流讪3L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、R7& 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 Q

22、15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

23、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。.PS-ON和PW-OK脉宽调制电路PS

24、-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勺输出电压。 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1

25、3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勺输出电压。建动管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靠截止。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，