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电脑AT电源电路原理分析与维修教程

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2024年3月29日发(作者:潮运虹)

ATX电路结构较复杂,各部分电路不但在功能上相互配合、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。下面以市面上使用较多的银

河、世纪之星ATX电源为例,讲述ATX电源的工作原理、使用与维修。其主电路整

机原理图见图13-10,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。其原理方框图见图13-1,从图中可以看出整

机电路由交流输入回路与整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽

调制及推动电路、PS-ON控制电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出

电路和PW-OK信号形成电路组成。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。

主机电源方框原理图

1、交流输入、整流、滤波与开关电源电路

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:一是指电脑电源对

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电脑本身的干扰。通常要求电脑对通过电网进入的干

扰信号抑制能力要强,通过电网对其它电脑等设备的干扰要小。

推挽开关电路由Q1、Q2、C7及T3,组成推挽电路。推挽开关电路是ATX开关电源

的主要部分,它把直流电压变换成高频交流电压,并且起着将输出部分与输入电网

隔离的作用。推挽开关管是该部分电路的核心元件,受脉宽调制电路输送的信号作

激励驱动信号,当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时,推挽开关

管因基级无驱动脉冲故不工作,电路处于关闭状态,这种工作方式称作他激工作方

式。

本章介绍的ATX电源在电路结构上属于他激式脉宽调制型开关电源,220V市电经

BD1~BD4整流和C5、C6滤波后产生+300V直流电压,同时C5、C6还与Q1、Q2、C8

及T1原边绕组等组成所谓“半桥式”直流变换电路。当给Q1、Q2基极分别馈送相

位相差180°的脉宽调制驱动脉冲时,Q1和Q2将轮流导通,T1副边各绕组将感应

出脉冲电压,分别经整流滤波后,向电脑提供+、±5V、±12V 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

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

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(Pules Width Modulation)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IC1 TL494及周围元件组成。

其单元电路原理如下图

PWM脉宽调制及推动单元电路图

TL 494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+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+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)+自动稳压控制电路

ATX电源在T1副边+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;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。

2024年3月29日发(作者:潮运虹)

ATX电路结构较复杂,各部分电路不但在功能上相互配合、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。下面以市面上使用较多的银

河、世纪之星ATX电源为例,讲述ATX电源的工作原理、使用与维修。其主电路整

机原理图见图13-10,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。其原理方框图见图13-1,从图中可以看出整

机电路由交流输入回路与整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽

调制及推动电路、PS-ON控制电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出

电路和PW-OK信号形成电路组成。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。

主机电源方框原理图

1、交流输入、整流、滤波与开关电源电路

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:一是指电脑电源对

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电脑本身的干扰。通常要求电脑对通过电网进入的干

扰信号抑制能力要强,通过电网对其它电脑等设备的干扰要小。

推挽开关电路由Q1、Q2、C7及T3,组成推挽电路。推挽开关电路是ATX开关电源

的主要部分,它把直流电压变换成高频交流电压,并且起着将输出部分与输入电网

隔离的作用。推挽开关管是该部分电路的核心元件,受脉宽调制电路输送的信号作

激励驱动信号,当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时,推挽开关

管因基级无驱动脉冲故不工作,电路处于关闭状态,这种工作方式称作他激工作方

式。

本章介绍的ATX电源在电路结构上属于他激式脉宽调制型开关电源,220V市电经

BD1~BD4整流和C5、C6滤波后产生+300V直流电压,同时C5、C6还与Q1、Q2、C8

及T1原边绕组等组成所谓“半桥式”直流变换电路。当给Q1、Q2基极分别馈送相

位相差180°的脉宽调制驱动脉冲时,Q1和Q2将轮流导通,T1副边各绕组将感应

出脉冲电压,分别经整流滤波后,向电脑提供+、±5V、±12V 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

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

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(Pules Width Modulation)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IC1 TL494及周围元件组成。

其单元电路原理如下图

PWM脉宽调制及推动单元电路图

TL 494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+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+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)+自动稳压控制电路

ATX电源在T1副边+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;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。

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