1、电脑 ATX开关电源工作原理与维修技巧一、原理分析1.待机电源待机电源又称辅助电源，电路见附图。自激振荡部分由Q03,T3,C14,D04,2R21,2R22,2R4 等元件组成；稳压部分由 IC5（电压基准源）,IC1（光祸）,Q4(PWM)等元件组成；保护和尖峰吸收部分由 Q4,2823、2R10,C02 及 2R5、C05A,D06 等元件组成。可见待机电源的构成与部分彩电开关电源（带光祸的）基本一致，详细工作过程也大致相同。T3 次级，一路由 DOIA 和 C09 整流滤波输出十 22V,为驱动电路 T2初级和 IC2 (TIA94CN )脚提供工作电压。一路由 DOf、C03、IA,
2、 C05 整流滤波输出+5VSB (Stand By)，由一根紫色导线经 ATX 插头送到主板上“电源监控部件 ”电路，为该电路提供待机电压。别看待机电源结构简单，在微机系统中却占据着重要地位，一方面它给主控 PWM 电路和担任多种信号处理的四比较器供电，保障 ATX 开关电源自行运转；另一方面，它又像永不熄灭的“火种” ，向主机提供待机电压。2.主开关电源(1）主控 PWM 型集成电路 TL494CN 简介 TLA94CN 内部由振荡器、“死区”比较器、PWM 比较器、两个误差放大器 1 和 2、触发器、逻辑门、三极管 Q1,Q2,基准电压调节器以及由两个滞回比较(器施密特触发器）组成的欠压
3、封锁电路等部分组成。其中脚、脚外接定时电容和定时电阻；由触发器和逻辑门构成的逻辑电路由脚控制输出方式，在电脑 ATX 开关电源中(13) 脚接 5V 基准电压，使内部三极管 QI,Q2 工作在推挽输出方式；基准电压调节器将待机电源经(12)脚提供的 22V 工作电压转换为 5V 基准电压，由(14)脚输出。(2)脉宽调制与驱动电路得到主机启动指令后 IC2(TL494CN)立刻由待机状态转人工作状态，脚、脚输出相位差为 1800 的 PWM 信号，使 17 初级一侧的 Q1,Q2 轮流导通或截止，并经 T2 次级 L3 ,LA绕组的藕合，驱动 QO1,Q02 也为轮流导通或截止，共处于“ 双管
4、推挽”工作方式。电路通过 D02,D03 钳位，吸收反向尖峰电压，保护Q1,Q2 不被击穿;C08,D12,D13 用以抬高 Q1、Q2 的 e 极电平，保证Q1,Q2 的 b 极当“有效低电平脉冲”出现时可靠截止：由R10,D14,R54,R55、C36 及 R51、R56、R57、R58 等组成“ 电流取样”支路，将 QI,Q2 工作电流从 T2 初级绕组抽头引出，经以上元件限流、整流、滤波、分压，完成“电流误差，信号的取样，送到 IC2脚，即误差放大器 2 的同相输人端。IC2脚外围 4 个电阻，组成“电压取样，支路，分别经 R15,R16 对+5V,+12V 输出电压进行取样、叠加，再
5、与 R33、R69 （并联）分压，完成“电压误差 ”信号的取样，送到 IC2脚，即误差放大器 I 的同相输人端。以上两个误差信号，经 IC2 内部误差放大器 I 和 2 放大、叠加，再经 PWM 比较器进行脉宽调制，改变 Ql、Q2 和 QOI、Q02导通截止时间比，从而达到自动稳压目的。另外 IC2、脚之间 C31、R43 组成误差放大器 1 的消振、校正电路。(3）他激式双管推挽半桥功率变换器他激式双管推挽半桥功率变换器，简称“半桥变换 ”。 “半桥”是因对功率开关变压器的推动只用了 1组双管推挽电路而得名。采用“半桥变换” ，有利于转换效率的提高和电源功率的增大，有利于增加稳压宽度和提高
6、负载能力，并且可缩小体积、减轻重量。当 QO1 导通,Q02 截止时，+300V 电压和 C5 放电电流经 QO1的 c,e 极-T2 绕组 L5-Tl 初级绕组-C9-C6，构成对 C6 的充电回路，将电能存储在 C6 中；当 QO1 截止,Q02 导通时，存储在 C6 上的电能及十 300V 对 C5 的充电电流，由 C6 经-C9-T1 初级绕组-T2 绕组L5-Q02 的。 ,e 极叶“热” 地，构成对 C6 的放电回路。从以上这个振荡周期中可以看出：无论 QO1 导通或 Q02 导通，流经 T1 初级绕组工作电流大小相等、方向相反。电路中其他元件功能：1）Dl、D2功能同 D01、D
7、02a2)C7、C8 加速电容，利用充 Z 放电加速开关管导通或截止。3)D3,D4,R4,R6 和 D5、D6,R5、R7 为加速电容提供充放电回路，并为开关管 b 极建立负偏压。4)C10,R8 吸收开关管电流换向时所产生的谐振尖峰脉冲。5）C9 隔直，隔断流经 T1 初级绕组电流中的直流成分，防止 T1 产生偏磁。3.t5V,t12V,3.3V 整流滤波输出电路(1)由于流经 TI 初级绕组工作电流是大小相等、方向相反，因此在次级绕组两端所感应的脉冲电压也是大小相等、方向相反，这样就可以方便地利用“共阴极 ”二极管或“共阳极” 二极管进行全波整流，用“ 共阴极”整流得正极性直流电压，用
8、“共阳极”整流得负极性直流电压。D21、D22,D23 外形参看附图，D21 和 D23 外形像大功率三极管，内部是共阴极肖特基二极管，D22 是用两个分离的快恢复二极管，将阴极焊在一个铁片上构成的“共阴极” 。它们分别是+5V、+12V、+3.3V 的全波整流管。另用 D24,D25 和 D27,D28 在电路中按“共阳极 ”接法，分别担任一 5V 和一 12V 全波整流，也采用快恢复二极管。(2)各路输出采用 LC 滤波，在这里要注意 L2 的接法。L2 有 5个线圈（其中 2、3 并联）担任 15V、土 12V 滤波，为了利用这种正负关系，使 L2 发挥“ 共模” 扼流的效应，线圈采取共
9、用磁芯，并将两路负电压进行反接。(3)因 IC2 内部 PWM 未对 3.3V 取样，该电压另设由IC4,Q5,D30,D31 等组成的“反向电流反馈”自动稳压电路。IC4 及其外围元件对 3.3V 电压取样，经 Q5 放大并转换成电流误差输出。假设输出电压上升，将引起 IC4 的 K 极电平下降，使 Q5 电流上升，经 D30,D31 分别向 LO1、L02 注人反向电流增加，两个线圈的感抗增大，使整流输出电压下降。反之，向这两个线圈反向注人电流减小，则可使整流输出电压上升，从而达到自动稳压目的。4.过压、欠压和过流自动保护控制电路本电路主要由 IC3脚内部担任“保护” 比较器和 IC2脚内
10、部“死区”比较器组成。正常情况下， IC3 同相输人端 脚电平低于反相输入端脚，输出端脚输出低电平，不影响电源工作。一旦脚电平高于脚，则跳变为高电平加到 IC2脚，通过内部死区” 比较器，中止 ATX 开关电源工作。当+5V 过压时，Z02fQR17 取样会使脚电平升高；当一 V,-12V 欠压时，经 D32,R41、R34 取样会使脚电平升高；当负载电流加重（如输出端严重短路）时，也会使脚电压升高。以上三路取样信号，只要有一路超限，就会引起自动保护控制电路发生跳变，使 ATX 开关电源进人“死区” 保护。5.PS-ON 信号处理电路本电路由 IC3 内部“启闭 ”比较器担任。PS-ON 信号
11、是通过一根绿色细导线经 ATX 插头、插座，与主板启闭控制电路进行通讯，当启闭控制电路的电子开关处于断开状态时，IC2脚 5V 基准电压经 R36，作为高电平通过绿色导线加到主板启闭控制电路上，同时 5V 基准电压又经 R37 加到 IC3“启 z 闭 ”比较器反相输人端脚，输出端脚输出低电平，经 D34 将“保护 ，比较器同相输人端电平拉低，使其输出端脚输出高电平加到 IC2脚，通过内部“死区” 比较器使脚、脚无 PWM 信号输出，也即对主开关电源进行封锁。当主板启闭控制电路的电子开关接地时，PS-ON 信号变为低电平，经 R37 加到 “启闭”比较器反相输人端 脚， 脚输出高电平，D34
12、截止，使脚恢复正常时的高电平， 脚则输出低电平加到IC2.脚，解除“ 死区” 封锁，使 ATX 开关电源得以启动。6.P.G 信号处理电路及断电应急处理电路(1)P.G 信号处理由 IC3脚内部 P.G 比较器担任。P.G（或 PW-OK）信号是 ATX 开关电源向主机系统报告可以正常工作的信号， P.G即为 PowerGood 的缩写。只有微机系统检测到是正常的 P.G 信号，才能启动 ATX 开关电源，如果检测不到 P.G 信号或 P.G 信号延时不符合要求，系统则禁止对 ATX 开关电源的启动。IC2脚输出 5V基准电压经 R62 与 R53、R60,R61 分压加到 IC3脚，同时又经
13、R643109 充电(R-It N7 常数 320ms),再经 R63 将充电电压加到脚。因同相输人端脚充电电压上升较慢而低于反相端脚电平，使输出端脚输出低电平。当脚电平上升并高于脚时，脚跳变为高电平，输出经过延时的 5V“P.G“信号。延时要求 100-500ms，实际延时与电路选择的 RC 时间常数有关。(2)断电应急处理电路由 IC3脚内部“ 断电” 比较器担任。电脑运行过程中难免发生意外断电，如跳闸、电业拉闸、线被刮断、遭雷击等等，为此 ATX 开关电压设置了断电应急处理电路。意外断电，会使 IC2 内电流、电压误差取样放大器 1 和 2 输出突然下降，IC2脚电平突然变底，经 R48
14、 加到 IC3 断电比较器同相输人端脚，使其输出端脚输出低电平，经 R50,R63 将脚电平拉低，脚跳变为低电平，以此“P.G 信号突然消失”的方式，将断电“噩耗”传送主机，让主机停止正常运行，做好关机处理。二、ATX 开关电源的维修技巧1.ATX 开关电源电路板特点是元件高度密集，而且“立体” 分布，最低的元件只有 2mm 高，而最高的可达 50mm 高，中间可把各种元件高低分成 4-5 层，尤其是两个大散热片的遮挡，使许多元件根本看不到，不要说进行检查和测试，有些大元件虽能看到，但表笔却无法插到它的引脚上。若从背面直接测试焊点，又因为大部分元件连正面位置都无法确定，怎么与背面焊点进行对应？
15、因此，维修时最好是先将两个大散热片拆除，这样电路板上各种元件会透亮一些，维修起来也更方便和安全。2.待机电源的损坏往往都很严重，而且维修时经常出现反复，但 ATX 开关电源印刷电路一般都很窄，焊盘也很小，经不起多次焊接，容易脱落，导致故障越修越糟。解决方法是，从有可能需要多次代换元件的焊点上，引出一根短线，先将元件焊在短线上进行试验，以减少对焊点的焊接次数。3.ATX 开关电源保险管一般为 4A,5A 或 6A,在额定输出功率条件下有一定的保护作用，但在维修时，因输出功率很小，保险管就起不了保护作用，如果盲目通电，恰电路仍存在隐患，就会出现旧故障尚未排除又添新故障。为防患未然，首次通电应串联
16、1A 保险管，如果 IA 保险管烧断，说明待机电源存在短路，应先修待机电源。如果 IA 保险管未烧断，将 1A 保险管换成 2A 保险管后继续通电，如果 2A 保险管烧断，说明主开关电源存在短路，则将主开关电源修好。如果 2A 保险管未烧断，说明整机虽有故障，但不属于短路性故障，排查顺序仍按先待机电源后主开关电源，而且仍用 2A 保险管做维修过程的意外保护。4.空载能使+12V 有 0.6V 上升，而对于采用“反向电流反馈” 自动稳压的 3.3V 电压，不但不上升反而下降到 1.86V，这种情况容易产生误判，盲目维修，可能没病倒要修出病来。为避免空载使输出电压发生变化，最好用光驱做负载。接上光
17、驱后各路电压趋向正常，不但有光驱工作指示灯可做电源输出显示，而且还可利用耳机发出的乐曲进行监听。因为光驱功率适中（5V/IA，12V/1.5A） ，既满足维修需要，又不会使开关管、整流管发热，可以放心将它们的大散热片拆除，且又正好适合用 2A 保险管做意外保护，真可谓一举多得！三、故障检修例 1电脑出现无规律频繁启动。用户反复检查无结果，请求支援。打开机箱左侧盖，在 ATX 插头上检测各路直流电压，有不稳现象。再打开 ATX 开关电源，发现470LF/200V 的 C5 和 C6 顶部凸起，说明两个大电解失效，造成输出电压纹波增大，导致电脑频繁启动。注：如果只有一个大电解损坏（漏液） ，多为与
18、其并联的均压电阻开路，需要一起更换。与此相关的故障还有待机电源 T3 次级两个滤波电容 C03 和 C09，因紧靠整流二极管，使其失效率增高，出现类似故障应注意对它们的检查。例 2主板红色 LED 指示灯不亮。测 ATX 插头+5VSB 电压为 OV，检查待机电源，发现 Q03 击穿,2823 开路,Q4 炸裂，待机电源损坏严重，因而造成无+5VSB 电压输出。注意：本文中 Q03 为 SSP 型场效应管，其他机型有采用三极管的，在路检查应首先看清开关管的类型，以区别它们的极性，否则很容易产生误判。与此相关的故障还有启动电阻变质（阻值增大）或开路，反峰高压脉冲吸收元件 D06,C05A 击穿，
19、稳压部分 ICl、IC5 损坏等。以上元件的损坏或击穿原因，都是由于待机电源因不受控制而长期工作（大多数用户长年不拔电脑电源插头） ，饱受高温老化导致损坏率增高，特别是在雨季，还可能遭雷击危害。例 3电脑无法启动。观察主板红色 LED 指示灯亮，测 +5VSB 电压正常，但各路输出电压为 OV。打开 ATX 开关电源，在路检查发现 D23 击穿。显然是由此引起过流保护，因而造成 ATX 开关电源无输出。注意：在3.3V 输出端有一个 1W 的低阻值电阻 R68，即使 D23 未击穿，在路测试也呈短路状态，因此检查 D23 时，应将该电阻断开，以免产生误判。与此相关故障还有驱动开关管 Q1,Q2
20、，半桥变换开关管 QO1,Q02,整流输出电路的全波整流管 D21、D22。在它们之中，只要有 1 个元件被击穿，都会导致本故障发生。注意，所有整流二极管必须都是快速恢复管（l00kHz ） ，不能用普通整流二极管代换。例 4叼故障现象同例 30先在路检查未发现有击穿现象，决定进一步通电检查（需将PS-ON 绿色导线接地） ，测试 TO脚电压由正常 1.01V 变为2.47V，高于脚 1.26V，脚输出高电平 3.9 妙，IC2脚由低电平0.04V 变为高电平 3.61V，使 ATX 开关电源进人“死区” 保护。用一根导线将 IC2脚对地短路，迫使 ATX 开关电源退出“死区” 保护，结果各路
21、输出电压正常，不存在过压、欠压和过流，极有可能是取样支路有问题。IC3 有三路取样支路，决定先检查由 D37,R34,R41、D32 组成的一5V 和一 12V 欠压保护取样支路，结果很快发现 R34 开路。由于R34 开路，引起取样电压升高，导致 ATX 开关电源误人“ 死区”保护，因而造成各路无输出。 例 5ATX 开关电源无输出。测待机电源输出正常，但主电源不工作，查各开关管和整流管未见异常，但 IC2脚输出电压仅为 1.32V，正常应输出稳定的+5V基准电压，测、脚电压由正常值 2V 左右（待机电压）上升至22V，说明芯片内部有短路，将其换新后故障排除。TL494 和KA7500 引脚
22、功能完全一致，可直接互换。例 6 开机瞬间测 +12V 有输出，但很快降至 ov。故障时测 IC2（14）脚输出电压仅为 1.30V，但测脚、 （11）脚电压保持 2.38V（待机电压）没有改变。这种情况不能轻易确定TL494 损坏，需要通过检测各脚对地阻值和检测各脚外围元件进行排查。经过检查未见异常，又检查 IC3（C30205）脚外围元件仍未发现问题，决定取下 IC3。在 IC3 空缺情况下，测 IC2（14）脚输出电压恢复正（常为实测 4.98V） 。用一块 LM339N 代换 C30205 后故障排除。事后用 LM339N 和这块 C30205 进行对比测试（各脚对（12）脚） ，发现其他各脚都一样，只有脚有些差异，C30205 为
