2024年9月3日发(作者:繁曼寒)
帝堡PL-350ATX电源原理分析与检修
摘要:本文主要通过帝堡PL-350ATX电源的分析和故障的检修,从中
进一步掌握ATX电源。
关键词:
开关电源、分析、维修
帝堡PL-350ATX电源电路结构比较复杂,整机原理方框图(图1)。
从原理方框图中,可以看出PL-350ATX是由以下几部分组成:交流输
入及整流滤波电路、辅助电源电路、半桥功率变换电路、TL494脉宽
调制推动电路、PS-ON与PW-OK产生电路、直流稳压输出电路、自动
稳压与保护控制电路。
图(1)
下面从检修角度出发,将各个单元电路工作原理简要分析如下
1)交流输入、整流滤波电路:
220V交流电经热敏电阻THR、交流保险丝FU、C3、C4交流滤波
电路,进入由VR1~VR4二极管组成的桥式整流电路。在C5、C6串联
滤波电容和R2、R3均压电阻上得到300V的直流电压,作为半桥功率
变换电路及辅助电源电路的工作电压。
热敏电阻作用是开机的瞬间限流,以防烧断保险丝。交流滤波电
路用来滤除外来的交流干扰(如图2)。
图2
2)辅助电源电路及+5VSB输出:
300V直流电压经R72限流,向振荡管VT15、变压器T3、定时电
路C44、R74等组成的辅助电路供电,产生脉冲振荡。
(如图3)C42、R77组成VT15集电极尖峰抑制电路,当VT15集电
极电流被关断时,利用C42的充电特性,抑制集电极尖峰电压的上升
速率,保护VT15振荡管不被瞬间击穿。VT15饱和期间,T3二次绕组
输出端的感应电势为负,整流管VD5、VD6截止,一次绕组的导通电
流以磁能的形式储存在T3中。当VT15由饱和向截止时,二次绕组的
感应电势为正,VD5整流输出电压供IC16输出+5VSB。若该电压丢失,
主板就不能使ATX电源启动。VD6整流输出电压供待机时IC1脉宽调
制芯片TL494的12脚,此时14脚输出5V基准电压,提供5V基准电
压,提供ATX开关电源控制电路村的工作电压。
图3
3)脉宽调制芯片TL494引脚功能与内部结构的介绍:
电压驱动型脉宽调制芯片TL494采用7-14V的工作电压,内部基
准电压为5V,最高工作频率为300KHz,可推挽/单端输出,最大250Ma。
(上图为TL494内部结构)
4)半桥功率变换电路:
T2副边绕组、开关管VT1、VT2及周边元件,T1原边绕组,防偏
磁电容C8构成半桥功率变换电路,C8和T1原边绕组构成半桥功率
变换电路的输出。当IC1的8脚输出脉宽调制信号的低电平时,VT3
截止,VT4导通,此时储存在T2原边N2绕组中的能量经VD16、N2、
N1、VT4进行泄放的反向电流I2,和N1绕组中的电流(经VD14、R54、
N1、VT4形成回路),在T2副边产生的感应电压使N3绕组上负下正,
N4绕组上正下负,VT1因基极反偏截止,VT2因基极正偏导通。在此
期间,储存在C6电容上的150V直流电压由C6正极→C8→T1原边绕
组→T2的N5绕组→VT2c、e极→C6负极形成放电回路,该回路还有
300V直流电压对C5形成的充电电流。流向T2的N5绕组的电流在N3、
N4绕组产生的感应电压加速VT2饱和,VT1截止当IC1的11脚输出
脉冲低电平的控制信号时,VT4截止,VT3导通。储存在T2原边N1
绕组中的能量,经VD15、R54、N2、VT3进行泄放的反向电流,与N2
绕组中的电流I2(经VD14、R54、N2、VT3形成回路),在T2副边绕
组中产生的感应电压共同作用使N3绕组上正下负,N4绕组上负下正,
VT1导通,VT2截止,300V直流电压和C5放电电流经VT1的c、e极
→T2的N5绕组→T1原边绕组→C8→C6正极→C6负极,形成对C6的
充电回路。流向T2的N5绕组的反向电流在N3、N4绕组产生的感应
电压加速VT1饱和,VT2截止。
当IC1的8、11脚均输出高电平的控制信号时,VT3、VT4因基
极正偏导通,流向T2原边N1、N2绕组的电流,在T2副边N3、N4绕
组产生的感应电压大小相等,极性相同均为上负下正,VT1、VT2基
极反偏截止,此段时间称为死区控制时间。
C4、C10、VD3、VD4、R5至R10组成两组具有负偏压特性的基极
触发电路,在正极性的脉冲电压作用期间,通过对加速电容C4或C10
充电,充电电压值由VD3、R9或VD4、R10正向导通电压确定,瞬间
提供很大的正向偏置基极电流,加速开关管的导通。在负极性的脉冲
电压作用期间,由C4或C10的放电产生的反向电流加快开关管的关
断速度。若C4经N3、R7、VT1的be极等效电阻、R5,以及C10经
N4、R8、VT2的be极等效电阻、R6所形成的负极性电压放电回路的
时间常数,远大于IC1输出的脉宽调制周期的话,则经过若干个重复
周期,会在VT1和VT2的基极最终形成负向偏压,减小开关时间,加
速电路转换。
并接在VT1、VT2开关管及VT3、VT4推动管c、e极的换向二极
管VD1、VD2、VD15、VD16,在晶体管截止瞬间,既能将可能出现在
集电极上的负极性反向尖峰电压旁路,保护晶体管不被反向击穿,又
能将电感线圈中储存的能量进行泄放。跨接在T1原边由R4、C7组成
的缓冲回路,有效地抑制出现在高频开关变压器原边绕组上的尖峰干
扰脉冲。(如图4)
图4
5)脉宽调制及推动电路:
PS-ON零电位导致IC10的UG为零电位,UK电位升至5V,VT17
截止,c极零电位。IC1的4脚电位由5V基准电压经R50、R40所组
成的分压电路被建立在一个约0.2V的正常低电平,允许8、11脚输
出相位差180度的脉宽调制控制信号,频率为IC1的5、6脚外接定
时阻容元件振荡频率的一半。脉宽调制控制信号控制VT3、VT4交替
工作,推动VT1、VT2交替工作,C5、C6通过VT1、VT2以不同方向
交替作用于T1的一次绕组,二次绕组的感应电势经整流滤波形成
+3.3V、±5V、±12V的输出电压。
VD17、VD18以及C27用于抬高VT3、VT4发射极电位,用以提高
VT3、VT4的截止电平。由于某种原因,PS-ON出现短时间的低电平,
因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,消除ATX电源输出误动作的可能性。随着5V基准电压对
C31的充电,IC1的4脚电位由PS-ON信号控制。(如图5)
图5
6)+3.3V、±5V、±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,一路经二极管VD12
全波整流,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。
T1副边N3绕组感应的电压,经恢复二极管VD6全波整流,一路
经共模扼电感L1-1、L4、C16和R82滤波回路,输出+12V电压,ATX
开关电源冷却风扇接在12V电压输出端上。另一路经二极管VD20,
输出约25V直流电压,其值大于辅助电源变压器T3副边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,另一路由二极管VD7、VD8的负向全波
整流,经共模扼电感L1-2、L3,一路经三端稳压器7905输出-5V电
压。另一路经C2O、R14、VD9整流滤波回路,输出-12V电压。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止时
出现在N3绕组上的尖峰干扰脉冲。(如图6)
图6
7)自动稳压控制电路:
A)+3.3V自动稳压输出电路
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的UG电位上升,UK电位下降,VT11
饱和导通。在T1副边N2绕组L6侧交变矩形脉冲的正半周期间,VD11
截止,VD13导通,VT11的c极电位0。7V;在负半周期间,VD13截
止,VD11导通,由VT11的c、e极饱和导通向L6流入反向的电流使
L6可变感抗增大,导致VD12整流输出电压降低。+3。3V电压下降又
使VT11导通程度减弱,流入L6的反向电力路使L6可变感抗减小,
VD12整流输出电压上升,最后使+3。3V电压稳定。R29、C25组成IC4
(TL431)的负反馈控制回路。(如图7)
图7
B)+5V、+12V自动稳压控制电路
IC1的1、2脚误差放大器,取样电阻R33、R34、R35构成+5V、
+12V自动稳压控制电路。R39、C32组成误差放大器负反馈回路。当
+5V或+12V输出电压升高时,IC1同相端1脚电位大于反相端2脚基
准电压,使8、11脚输出相位差180度的低电平脉宽变窄,VT3、VT4
截止时间变短,即VT1、VT2导通时间变短,T1原边绕组的矩形脉宽
变窄,经副边降压绕组整流输出的各组直流电压下降,反之稳压控制
过程相反。(如图8)
图8
8)自动保护控制电路:
A)+3.3V、+5V过压;-5V、-12V欠压保护电路
R32、VZ4组成+3.3V过压取样电路,+5V过压取样信号一路加至
VZ5,另一路至R48,作为欠压取样电路的偏置电压;由R46、R48、
VD21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VD21。ATX电源输出电压正常时,保护电路不影响IC1的4
脚死区控制电平。当出现+3.3V输出过压时,稳压管VZ4击穿导通;
+5V输出过压,稳压管VZ5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、VD21的公共接点VD22正
极处所形成的监控信号电位越高,导致VD22导通。过压、欠压保护
信号最终汇集在VT5基极,只要取样信号有一路过压或欠压,VT5导
通,c极零电位,VT6导通,基准电压5V经VT6的c、e极,一路经
VD23、R44加至VT5的b极,加强VT5导通,另一路经VD24加至IC1
的4脚,封锁8、11脚脉宽调制输出,使VT2、VT1截止,停止各路
电压输出。
为防止ATX电源受控启动瞬间,电源输出电压还没有达到标称值
时 ,出现-5V、-12V欠压保护误动作,使VT5、VT6导通,造成错误
地向IC1的4脚发出约4.2V高电平,导致ATX电源不能被受控启动,
引入了启动电容C34。开机瞬间电容C34两端电压不能突变,VT5、
VT6截止,不能影响IC1的4脚死区控制电平。(如图9)
图9
B)过流保护控制电路
过流保护控制是根据输出负载越重,流过T1原边线圈的N1电流
越大,同时流过T2副边线圈N5的电流也越大,T2原边线圈N1、N2
的VT3、VT4集电极截止电压越高的规律,使T2原边绕组电源输入
VD14、R54进行取样,经VD19、R53,在C28建立累积电压,经R49
至R52分压,一旦过流保护的采样电压平均值超过稳压管VZ3的稳定
值,VT5、VT6导通,使IC1的4脚电压为高电平,封锁8、11脚脉
宽调制输出,使VT2、VT1截止,停止各路电压输出。(如图10)
图10
9)PS-ON与PW-OK控制电路:
A)PS-ON
待机状态,ATX主板启闭控制电路的电子开关断开,IC1的14脚
5V基准电压。经R6、R62、IC10精密稳压调节器WL431控制端R、阳
极A至直流地,组成PS-ON控制信号的直流分压电路,PS-ON信号为
高电平(3.6V)。
当按主机面板的电源启闭按钮,或在BIOS电源自动管理程序中
设置键盘开机、定时开机、网络键盘开机等控制方式启动ATX电源后,
PS-ON控制端被PC机主板启闭控制电路的电子开关接地,PS-ON信号
零电平。
B)PW-OK
PW-OK产生电路由IC5电压比较器LM393的1、2、3脚。Q21、
C60及其周边元件,构成IC1反相输入2脚,接由基准电压5V经R38、
R37分压后的比较电压,待机时IC的同相输入1脚电位为OV,脉宽
调制控制3脚为低电平。Q21导通,将IC5同相输入3脚电位位至低
电平,小于反相输入2脚由基准电压5V经R105和R106分压后的比
较电位。1脚低电位,PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号,通
知主机停止工作处于休眠待命状态。
若主机运行过程中遇市电掉电或用户关机时,IC1的12脚的25
输入跌落至零的时间大于ATX电源+5V输出端的电压消失时间,则IC1
同相端1脚误差采样电位提前下降到小于反相端2脚的基准电位。使
IC1的3脚脉宽调制控制电位下降,经R63使Q21基准电位下降。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脚的基准电位时,IC5的1脚将立即从5V
下跳至零电平。关机时PW-OK信号比ATX开关电源输出电压提前
100-200ms先行消失。若硬盘正在执行读写 ,读写通知主板硬盘控
制系统立即将磁头回退到安全着陆区,防止突然掉电时硬盘盘片被划
伤损坏。(图6、图10及图11)
图11
我们通过对ATX电源工作原理分析后,知道电源是发生故障率最高的
部位,通过对多台ATX电源的维修,归纳如下2点:
一、在断电情况下,“望、闻、问、切”
由于检修电源要接触到22V高压电,人体一旦接触36V以上的电
压应有生产危险。因此,在有可能的条件下,尽量先检查一下在断电
状态下有无明显的短路、元器件损坏故障,首先,打开电源的外壳,
检查保险丝(图5)是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电
源的PCB板上元件破裂,则应重点检查此元件,一般来讲这是出现故
障的主要原因;闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器
件,问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规的操作,这一点对
于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后,还要对电源进行更深
地检测。
用万用表测量AC电源线两端的正反电阻及电容器充电情况,如
果电阻值过低,说明电源内部存在短路,正常时其阻值应能达到100
千欧以上;电容器应能够充电放电,如果损坏,则表现为AC电源线
两端阻值低,呈短路状态,否则可能是开关三极管VT1、VT2击穿。
然后检查直流输出部分。脱开负载,分别测量各组输出端的电阻,
正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电
阻的阻值。否则多数是整流二极管反射击穿所致。
二、加电检测
在通过上述检查后,就可通电测试,这时候才是关键所在,需要
有一定的经验、电子甚而及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源
的输入端,开关三极管,电源保护电路以及电源输出电压电流等。如
果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量TL494
的4脚电压,正常值应为0.4V以下,若测得电压值为+4V以上,则
说明电源的处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。由于接触
到高电压,建议没有电子基础的朋友要小心操作。
故障检修:
1.保险丝熔断
一般情况下,保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源
工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引起电
源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二
极管,高压滤波电解电容,逆变功率开关管等,检查一下这些元器件
有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电
路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液
溢出。如果没有发现上述情况,则用万用表进行测量,如果测量出来
两个大功率开关管e、c极间的阻值小于100kΩ,说明开关管损坏.其
次测量输入端的电阻值,若小于200kΩ,说明后端有局部短路现象。
2.无直流电压输出或电压输出不稳定
如果保险丝是完好的,可是在有负载情况下,各级直流电压无输
出,这种情况主要是以下原因造成的;电源中出现开路、短路现象,
过压、过流保护电路出现故障,振荡电路没有工作,电源负载过重,
高频整流滤波电路中整流二极管被击穿,滤波电容漏电等。这时,首
先用万用表测量系统板+5V电源的对地电阻,若大于0.8Ω,则说明
电路板无短路现象,然后将电脑中不必要的硬件暂时拆除,如硬盘、
光盘驱动器等,只留下主板、电源、蜂呜器,然后再测量各输出端的
直流电压,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故
障。
3.电源负载能力差
电源负开能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或是工
作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关三极管的工作不
稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,
整流二极管损坏、高压滤波电容损坏、晶体管工作未选择好等。
4.通电无电压输出,电源内发出吱吱声
这是电源过载或无负载的典型特征,先仔细检查各个元件,重点
检查整流二极管、开关管等、经过仔细检查,发现一个整流二极管
FR107的表面已烧黑,而且电路也给烧黑了.找同型号的二极管换下,
用万用表一量果然是击穿的.接上电源,可风扇不转,吱吱声依然,
用万用表量+12V输出只有+0.2,+5V只有0.1V。这说明元件被击穿
时电源启动自保护,测量初级和次级开关管,发现初级开关管中有一
个已损坏,用相同型号的开关管换上,故障排除,一切正常。
结束语:
综上所述,通过对帝堡PL-350ATX电源的工作原理分析和故障的检修,使笔
者进一步对ATX电源有了一定的了解。
致谢:
本人在撰写的过程中,非常高兴得到广州白云技师学院电子科黄锦和老师、
维修部的前辈、金键老师的有效指导,对本文的修改提出了宝贵的意见,表示感
谢。本人因水平和经验有限,写作时间仓促,文中难免存在有些不足之处,恳请
各位专家指导改正.
参考文献:
1)家电维修技术(资料版)长春:家电检修技术杂志社。2008年
2)图解ATX电源原理与维修。北京:人民出版社。2009年
2024年9月3日发(作者:繁曼寒)
帝堡PL-350ATX电源原理分析与检修
摘要:本文主要通过帝堡PL-350ATX电源的分析和故障的检修,从中
进一步掌握ATX电源。
关键词:
开关电源、分析、维修
帝堡PL-350ATX电源电路结构比较复杂,整机原理方框图(图1)。
从原理方框图中,可以看出PL-350ATX是由以下几部分组成:交流输
入及整流滤波电路、辅助电源电路、半桥功率变换电路、TL494脉宽
调制推动电路、PS-ON与PW-OK产生电路、直流稳压输出电路、自动
稳压与保护控制电路。
图(1)
下面从检修角度出发,将各个单元电路工作原理简要分析如下
1)交流输入、整流滤波电路:
220V交流电经热敏电阻THR、交流保险丝FU、C3、C4交流滤波
电路,进入由VR1~VR4二极管组成的桥式整流电路。在C5、C6串联
滤波电容和R2、R3均压电阻上得到300V的直流电压,作为半桥功率
变换电路及辅助电源电路的工作电压。
热敏电阻作用是开机的瞬间限流,以防烧断保险丝。交流滤波电
路用来滤除外来的交流干扰(如图2)。
图2
2)辅助电源电路及+5VSB输出:
300V直流电压经R72限流,向振荡管VT15、变压器T3、定时电
路C44、R74等组成的辅助电路供电,产生脉冲振荡。
(如图3)C42、R77组成VT15集电极尖峰抑制电路,当VT15集电
极电流被关断时,利用C42的充电特性,抑制集电极尖峰电压的上升
速率,保护VT15振荡管不被瞬间击穿。VT15饱和期间,T3二次绕组
输出端的感应电势为负,整流管VD5、VD6截止,一次绕组的导通电
流以磁能的形式储存在T3中。当VT15由饱和向截止时,二次绕组的
感应电势为正,VD5整流输出电压供IC16输出+5VSB。若该电压丢失,
主板就不能使ATX电源启动。VD6整流输出电压供待机时IC1脉宽调
制芯片TL494的12脚,此时14脚输出5V基准电压,提供5V基准电
压,提供ATX开关电源控制电路村的工作电压。
图3
3)脉宽调制芯片TL494引脚功能与内部结构的介绍:
电压驱动型脉宽调制芯片TL494采用7-14V的工作电压,内部基
准电压为5V,最高工作频率为300KHz,可推挽/单端输出,最大250Ma。
(上图为TL494内部结构)
4)半桥功率变换电路:
T2副边绕组、开关管VT1、VT2及周边元件,T1原边绕组,防偏
磁电容C8构成半桥功率变换电路,C8和T1原边绕组构成半桥功率
变换电路的输出。当IC1的8脚输出脉宽调制信号的低电平时,VT3
截止,VT4导通,此时储存在T2原边N2绕组中的能量经VD16、N2、
N1、VT4进行泄放的反向电流I2,和N1绕组中的电流(经VD14、R54、
N1、VT4形成回路),在T2副边产生的感应电压使N3绕组上负下正,
N4绕组上正下负,VT1因基极反偏截止,VT2因基极正偏导通。在此
期间,储存在C6电容上的150V直流电压由C6正极→C8→T1原边绕
组→T2的N5绕组→VT2c、e极→C6负极形成放电回路,该回路还有
300V直流电压对C5形成的充电电流。流向T2的N5绕组的电流在N3、
N4绕组产生的感应电压加速VT2饱和,VT1截止当IC1的11脚输出
脉冲低电平的控制信号时,VT4截止,VT3导通。储存在T2原边N1
绕组中的能量,经VD15、R54、N2、VT3进行泄放的反向电流,与N2
绕组中的电流I2(经VD14、R54、N2、VT3形成回路),在T2副边绕
组中产生的感应电压共同作用使N3绕组上正下负,N4绕组上负下正,
VT1导通,VT2截止,300V直流电压和C5放电电流经VT1的c、e极
→T2的N5绕组→T1原边绕组→C8→C6正极→C6负极,形成对C6的
充电回路。流向T2的N5绕组的反向电流在N3、N4绕组产生的感应
电压加速VT1饱和,VT2截止。
当IC1的8、11脚均输出高电平的控制信号时,VT3、VT4因基
极正偏导通,流向T2原边N1、N2绕组的电流,在T2副边N3、N4绕
组产生的感应电压大小相等,极性相同均为上负下正,VT1、VT2基
极反偏截止,此段时间称为死区控制时间。
C4、C10、VD3、VD4、R5至R10组成两组具有负偏压特性的基极
触发电路,在正极性的脉冲电压作用期间,通过对加速电容C4或C10
充电,充电电压值由VD3、R9或VD4、R10正向导通电压确定,瞬间
提供很大的正向偏置基极电流,加速开关管的导通。在负极性的脉冲
电压作用期间,由C4或C10的放电产生的反向电流加快开关管的关
断速度。若C4经N3、R7、VT1的be极等效电阻、R5,以及C10经
N4、R8、VT2的be极等效电阻、R6所形成的负极性电压放电回路的
时间常数,远大于IC1输出的脉宽调制周期的话,则经过若干个重复
周期,会在VT1和VT2的基极最终形成负向偏压,减小开关时间,加
速电路转换。
并接在VT1、VT2开关管及VT3、VT4推动管c、e极的换向二极
管VD1、VD2、VD15、VD16,在晶体管截止瞬间,既能将可能出现在
集电极上的负极性反向尖峰电压旁路,保护晶体管不被反向击穿,又
能将电感线圈中储存的能量进行泄放。跨接在T1原边由R4、C7组成
的缓冲回路,有效地抑制出现在高频开关变压器原边绕组上的尖峰干
扰脉冲。(如图4)
图4
5)脉宽调制及推动电路:
PS-ON零电位导致IC10的UG为零电位,UK电位升至5V,VT17
截止,c极零电位。IC1的4脚电位由5V基准电压经R50、R40所组
成的分压电路被建立在一个约0.2V的正常低电平,允许8、11脚输
出相位差180度的脉宽调制控制信号,频率为IC1的5、6脚外接定
时阻容元件振荡频率的一半。脉宽调制控制信号控制VT3、VT4交替
工作,推动VT1、VT2交替工作,C5、C6通过VT1、VT2以不同方向
交替作用于T1的一次绕组,二次绕组的感应电势经整流滤波形成
+3.3V、±5V、±12V的输出电压。
VD17、VD18以及C27用于抬高VT3、VT4发射极电位,用以提高
VT3、VT4的截止电平。由于某种原因,PS-ON出现短时间的低电平,
因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,消除ATX电源输出误动作的可能性。随着5V基准电压对
C31的充电,IC1的4脚电位由PS-ON信号控制。(如图5)
图5
6)+3.3V、±5V、±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,一路经二极管VD12
全波整流,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。
T1副边N3绕组感应的电压,经恢复二极管VD6全波整流,一路
经共模扼电感L1-1、L4、C16和R82滤波回路,输出+12V电压,ATX
开关电源冷却风扇接在12V电压输出端上。另一路经二极管VD20,
输出约25V直流电压,其值大于辅助电源变压器T3副边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,另一路由二极管VD7、VD8的负向全波
整流,经共模扼电感L1-2、L3,一路经三端稳压器7905输出-5V电
压。另一路经C2O、R14、VD9整流滤波回路,输出-12V电压。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止时
出现在N3绕组上的尖峰干扰脉冲。(如图6)
图6
7)自动稳压控制电路:
A)+3.3V自动稳压输出电路
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的UG电位上升,UK电位下降,VT11
饱和导通。在T1副边N2绕组L6侧交变矩形脉冲的正半周期间,VD11
截止,VD13导通,VT11的c极电位0。7V;在负半周期间,VD13截
止,VD11导通,由VT11的c、e极饱和导通向L6流入反向的电流使
L6可变感抗增大,导致VD12整流输出电压降低。+3。3V电压下降又
使VT11导通程度减弱,流入L6的反向电力路使L6可变感抗减小,
VD12整流输出电压上升,最后使+3。3V电压稳定。R29、C25组成IC4
(TL431)的负反馈控制回路。(如图7)
图7
B)+5V、+12V自动稳压控制电路
IC1的1、2脚误差放大器,取样电阻R33、R34、R35构成+5V、
+12V自动稳压控制电路。R39、C32组成误差放大器负反馈回路。当
+5V或+12V输出电压升高时,IC1同相端1脚电位大于反相端2脚基
准电压,使8、11脚输出相位差180度的低电平脉宽变窄,VT3、VT4
截止时间变短,即VT1、VT2导通时间变短,T1原边绕组的矩形脉宽
变窄,经副边降压绕组整流输出的各组直流电压下降,反之稳压控制
过程相反。(如图8)
图8
8)自动保护控制电路:
A)+3.3V、+5V过压;-5V、-12V欠压保护电路
R32、VZ4组成+3.3V过压取样电路,+5V过压取样信号一路加至
VZ5,另一路至R48,作为欠压取样电路的偏置电压;由R46、R48、
VD21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VD21。ATX电源输出电压正常时,保护电路不影响IC1的4
脚死区控制电平。当出现+3.3V输出过压时,稳压管VZ4击穿导通;
+5V输出过压,稳压管VZ5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、VD21的公共接点VD22正
极处所形成的监控信号电位越高,导致VD22导通。过压、欠压保护
信号最终汇集在VT5基极,只要取样信号有一路过压或欠压,VT5导
通,c极零电位,VT6导通,基准电压5V经VT6的c、e极,一路经
VD23、R44加至VT5的b极,加强VT5导通,另一路经VD24加至IC1
的4脚,封锁8、11脚脉宽调制输出,使VT2、VT1截止,停止各路
电压输出。
为防止ATX电源受控启动瞬间,电源输出电压还没有达到标称值
时 ,出现-5V、-12V欠压保护误动作,使VT5、VT6导通,造成错误
地向IC1的4脚发出约4.2V高电平,导致ATX电源不能被受控启动,
引入了启动电容C34。开机瞬间电容C34两端电压不能突变,VT5、
VT6截止,不能影响IC1的4脚死区控制电平。(如图9)
图9
B)过流保护控制电路
过流保护控制是根据输出负载越重,流过T1原边线圈的N1电流
越大,同时流过T2副边线圈N5的电流也越大,T2原边线圈N1、N2
的VT3、VT4集电极截止电压越高的规律,使T2原边绕组电源输入
VD14、R54进行取样,经VD19、R53,在C28建立累积电压,经R49
至R52分压,一旦过流保护的采样电压平均值超过稳压管VZ3的稳定
值,VT5、VT6导通,使IC1的4脚电压为高电平,封锁8、11脚脉
宽调制输出,使VT2、VT1截止,停止各路电压输出。(如图10)
图10
9)PS-ON与PW-OK控制电路:
A)PS-ON
待机状态,ATX主板启闭控制电路的电子开关断开,IC1的14脚
5V基准电压。经R6、R62、IC10精密稳压调节器WL431控制端R、阳
极A至直流地,组成PS-ON控制信号的直流分压电路,PS-ON信号为
高电平(3.6V)。
当按主机面板的电源启闭按钮,或在BIOS电源自动管理程序中
设置键盘开机、定时开机、网络键盘开机等控制方式启动ATX电源后,
PS-ON控制端被PC机主板启闭控制电路的电子开关接地,PS-ON信号
零电平。
B)PW-OK
PW-OK产生电路由IC5电压比较器LM393的1、2、3脚。Q21、
C60及其周边元件,构成IC1反相输入2脚,接由基准电压5V经R38、
R37分压后的比较电压,待机时IC的同相输入1脚电位为OV,脉宽
调制控制3脚为低电平。Q21导通,将IC5同相输入3脚电位位至低
电平,小于反相输入2脚由基准电压5V经R105和R106分压后的比
较电位。1脚低电位,PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号,通
知主机停止工作处于休眠待命状态。
若主机运行过程中遇市电掉电或用户关机时,IC1的12脚的25
输入跌落至零的时间大于ATX电源+5V输出端的电压消失时间,则IC1
同相端1脚误差采样电位提前下降到小于反相端2脚的基准电位。使
IC1的3脚脉宽调制控制电位下降,经R63使Q21基准电位下降。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脚的基准电位时,IC5的1脚将立即从5V
下跳至零电平。关机时PW-OK信号比ATX开关电源输出电压提前
100-200ms先行消失。若硬盘正在执行读写 ,读写通知主板硬盘控
制系统立即将磁头回退到安全着陆区,防止突然掉电时硬盘盘片被划
伤损坏。(图6、图10及图11)
图11
我们通过对ATX电源工作原理分析后,知道电源是发生故障率最高的
部位,通过对多台ATX电源的维修,归纳如下2点:
一、在断电情况下,“望、闻、问、切”
由于检修电源要接触到22V高压电,人体一旦接触36V以上的电
压应有生产危险。因此,在有可能的条件下,尽量先检查一下在断电
状态下有无明显的短路、元器件损坏故障,首先,打开电源的外壳,
检查保险丝(图5)是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电
源的PCB板上元件破裂,则应重点检查此元件,一般来讲这是出现故
障的主要原因;闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器
件,问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规的操作,这一点对
于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后,还要对电源进行更深
地检测。
用万用表测量AC电源线两端的正反电阻及电容器充电情况,如
果电阻值过低,说明电源内部存在短路,正常时其阻值应能达到100
千欧以上;电容器应能够充电放电,如果损坏,则表现为AC电源线
两端阻值低,呈短路状态,否则可能是开关三极管VT1、VT2击穿。
然后检查直流输出部分。脱开负载,分别测量各组输出端的电阻,
正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电
阻的阻值。否则多数是整流二极管反射击穿所致。
二、加电检测
在通过上述检查后,就可通电测试,这时候才是关键所在,需要
有一定的经验、电子甚而及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源
的输入端,开关三极管,电源保护电路以及电源输出电压电流等。如
果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量TL494
的4脚电压,正常值应为0.4V以下,若测得电压值为+4V以上,则
说明电源的处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。由于接触
到高电压,建议没有电子基础的朋友要小心操作。
故障检修:
1.保险丝熔断
一般情况下,保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源
工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引起电
源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二
极管,高压滤波电解电容,逆变功率开关管等,检查一下这些元器件
有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电
路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液
溢出。如果没有发现上述情况,则用万用表进行测量,如果测量出来
两个大功率开关管e、c极间的阻值小于100kΩ,说明开关管损坏.其
次测量输入端的电阻值,若小于200kΩ,说明后端有局部短路现象。
2.无直流电压输出或电压输出不稳定
如果保险丝是完好的,可是在有负载情况下,各级直流电压无输
出,这种情况主要是以下原因造成的;电源中出现开路、短路现象,
过压、过流保护电路出现故障,振荡电路没有工作,电源负载过重,
高频整流滤波电路中整流二极管被击穿,滤波电容漏电等。这时,首
先用万用表测量系统板+5V电源的对地电阻,若大于0.8Ω,则说明
电路板无短路现象,然后将电脑中不必要的硬件暂时拆除,如硬盘、
光盘驱动器等,只留下主板、电源、蜂呜器,然后再测量各输出端的
直流电压,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故
障。
3.电源负载能力差
电源负开能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或是工
作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关三极管的工作不
稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,
整流二极管损坏、高压滤波电容损坏、晶体管工作未选择好等。
4.通电无电压输出,电源内发出吱吱声
这是电源过载或无负载的典型特征,先仔细检查各个元件,重点
检查整流二极管、开关管等、经过仔细检查,发现一个整流二极管
FR107的表面已烧黑,而且电路也给烧黑了.找同型号的二极管换下,
用万用表一量果然是击穿的.接上电源,可风扇不转,吱吱声依然,
用万用表量+12V输出只有+0.2,+5V只有0.1V。这说明元件被击穿
时电源启动自保护,测量初级和次级开关管,发现初级开关管中有一
个已损坏,用相同型号的开关管换上,故障排除,一切正常。
结束语:
综上所述,通过对帝堡PL-350ATX电源的工作原理分析和故障的检修,使笔
者进一步对ATX电源有了一定的了解。
致谢:
本人在撰写的过程中,非常高兴得到广州白云技师学院电子科黄锦和老师、
维修部的前辈、金键老师的有效指导,对本文的修改提出了宝贵的意见,表示感
谢。本人因水平和经验有限,写作时间仓促,文中难免存在有些不足之处,恳请
各位专家指导改正.
参考文献:
1)家电维修技术(资料版)长春:家电检修技术杂志社。2008年
2)图解ATX电源原理与维修。北京:人民出版社。2009年