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ATX电源的工作原理与检修

ATX电源的工作原理与检修
ATX电源的工作原理与检修

ATX电源的工作原理

自从IBM推出第一台PC至今,微机电源已从AT电源发展到ATX电源。时至今日,微机电源仍是根据IBM公司的个人电脑标准制造的。市场上的ATX电源,不管是品牌电源还是杂牌电源,从电路原理上来看,一般都是在AT电源的基础上,做了适当的改动发展而来的,因此,我们买到的ATX电源,在电路原理上一般都大同小异。在微机国产化的进程上,微机电源技术也由国内生产厂家逐渐消化吸收,生产出了众多国有品牌的电源。微机电源并非高科技产品,以国内生产厂家的技术和生产实力,应该可以生产出物美价廉的电源产品。然而,纵观整个微机电源市场情况却不尽人意,许多电源产品存在着各种选料和质量问题,故障率较高。

ATX电源电路结构较复杂,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。其主电路原理图见图1,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T1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T1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C03、C04、C05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2,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。

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,为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。

3、辅助电源:辅助电源本身也是一个完整的开关电源。只要ATX电源一上电,辅助电源便开始工作,输出的两路电压,一路为+5VSB电源,该输出连接到ATX主板的“电源监控部件”,作为它的工作电压,使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能,实现远程开机,完成电脑唤醒功能;另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电。

4、推挽开关电路:

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,这种工作方式称作它激工作方式。

5、PWM脉宽调制电路:

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IC TL494及周围元件组成。

6、PS-ON控制电路:

ATX电源最主要的特点就是,它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭,只要控制“PS-ON”信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。电源中的S-ON控制电路接受PS-ON 信号的控制,当“PS-ON”小于1V伏时开启电源,大于4.5伏时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关)控制主板的“电源监控部件”的输出状态,同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出,如在WIN9X平台下,发出关机指令,使“PS-ON”变为+5V,ATX电源就自动关闭。

7、保护电路:

为了保证安全工作,ATX电源中设置了各种各样的保护电路,当开关电源发生过电压、过电流故障时,保护电路启动,开关电源停止工作以保护负载和电源本身。

8、输出电路:

输入整流滤波电路将交流电源进行整流滤波,为主变换电路提供纹波较小的直流电压。接插到主板上的排线包含了电源输出的各路电压及控制信号,ATX电源输出排线各脚定义见表1,各路输出的额定电流见表2。

表2 ATX电源各路电压的额定输出电流:(单位:A)

表1 电源输出排线功能一览表

PW-OK信号(在AT电源中及部分电源板上称P.G信号)为微机开机自检启动信号,为了防止开机时各路输出电路时序不定,CPU或各部件未进入初始化状态造成工作错误及突然停电时,硬盘磁头来不及移至着陆区造成盘片划伤,微机电源中均设置了PW-OK 信号。

10、+3.3V电压二次稳压电路:

输出到主板上的+3.3V电压一般为CPU等配件供电,因此,ATX电源在总体自动控制稳压的基础上,在T1的次级+3.3V 电压的输出负载网络增设了二次自动稳压控制电路,以使+3.3V输出电压更精确稳定。

纵上所述,接通电源后,220V交流电压经整流滤波电路,输出+300V 直流高压。此电压同时加到推挽开关电路和辅助电源上,因推挽开关电路的开关功率管没有激励脉冲而处于待机状态。辅助电源一经得到工作电压便开始工作,送出脉宽调制电路、PS-ON控制电路、保护电路的工作电压以及主板的+5VSB待机电压,但因此时没有得到PS-ON主机的控制信号,PS-ON控制电路输出高电平锁住PWM脉宽调制电路使其不起振,此时电源处于待机状态。按下面板的开机触发开关,PS-ON控制电路得到控制信号,解除对脉宽调制电路的锁定,PWM电路开始工作,输出受控的脉宽可变的交流脉冲推动推挽开关电路中的推挽功率管,并时刻根据输出电压的脉动来调整脉冲宽度,以保证输出电压的稳定。推挽开关电路中,推挽功率管依次开关,产生的脉动交变电压被开关变压器感应到副级,经输出电路整流滤波,形成主机所需各路电压。保护电路则监视各路输出电压,当发生过压、欠压故障时及时启动,使PWM电路停止工作,以保证电路及主机的安全。

精密电压基准IC TL431

精密电压基准IC TL431是T0—92封装如图1所示。其性能是输出压连续可调达36V,工作电流范围宽达0.1。100mA,动态电阻典型值为0.22欧,输出杂波低。图2是TL431的典型应用,其中③、②脚两端输出电压V=2.5(R2十R3)V/R3。如果改变R2的阻值大小,就可以改变输出基准电压大小。

2. 综合供电接插件接口不同。ATX电源采用了20脚长方型双排综合插件向主板供电。

3.输出电压不同。ATX电源增加了3.3V +5V供电和一个PS-ON控制输入端口,其中3.3V电压主要为CPU PCI总线供电。

4.电源的启动方式不同,ATX电源一般不设市电开关,而采用TL494脉宽控制芯片和LM339比较放大器作为其控制的核心。其特点是引用TL494第4脚的死区控制功能,当辅助电源工作时,一路输出+5V到主板,另一路输出+12V供给TL494电源,经过该芯片内部稳压电路,由14脚输出+5V,并和13 15脚相接,再经分压电路到LM339电压比较器的反向端,其反向端电压约为4.5V.当PS-ON为+5V时,LM339输出为高电平5V,TL494的8 11脚无输出脉冲,主变换电路截止,电源处于休眠状态。当PS-ON为0V时,

输出为0V,TL494的8 11脚有输出脉冲,主变换电路开始工作。因此,我们不仅可以手动按下主机上的触发按钮开关使PS-ON为低电平启动电源,还可以通过程序或键盘等其他方式使PS-ON为低电平启动电源,从而使ATX电源具有远程控制功能。

如图1是ATX电源的电路组成示意图。ATX电源是一个电压变换和能量供给装置,能量是按电源输入→高压滤波电路→推挽电路→开关变压器→整流电路→输出电路的方向输出的,其中任何一部分电路的功率不达标,都会影响整个电路的输出功率。对比名牌电源和普通兼容电源,我们发现,市场上销售的兼容电源在高压滤波电路、推挽电路、开关变压器、整流电路、输出电路等部分都和名牌电源有较大的差别,因而,二者的功率和质量存在较大的差距。其实仅仅从电源的重量对比上就可以猜测出现在标称250W的电源中蕴藏着多少水分,因为重量的减轻意味着电源盒内部元件数量和质量上的偷工减料、散热片重量的减轻、开关变压器和功率开关管的功率下降,以及电源盒外壳铁皮厚度的锐减等。下面跟我一步一步把兼容电源打摩成"名牌"电源。

电源输入电路的打摩

电源的输入电路主要包括保险丝、限流电路、抗干扰电路、过压保护电路,其具体的打摩方法,见<电脑报>第42期的相关文章。

高压整流滤波电路的打摩

整流滤波电路主要由全桥整流器、滤波电容、平衡电阻组成。经抗干扰滤波器净化后无干扰的220V市电经过全波整流,高压滤波电容滤波后,在高压滤波电容上形成约300V(空载时)的直流电压,用来给电源开关功率管供电。

有的兼价电源中的全桥整流器元件只选用1N4007(1A/1000V),由于电源开机后要对大容量的高压滤波电容充电,1A的额定电流容量显然太小,导致的后果是这种电源常常在开机的瞬间将整流管击穿,选用1N5406(6A/1000V)代换比较可靠。

兼价电源中的高压滤波电容,容量一般为220μF/200V、工作温度为-15棧?5℃,和品牌电源中的优质电容相比,有一定的差距。在高压滤波电路中,一般来说,滤波电容的容量越大则滤波效果越好,选用适当容量的滤波电容,可使整流管的导通时间增长而令峰值电流减小,提高可靠性,防烧整流管,同时对电网的干扰也可以减小。大容量的电容虽有较强大的储存能量能力,但其介质吸收、损耗、漏电量以及失真度会随容量加大而增加,容量过大,反而得不偿失,在品牌电源中,一般采用470μF。高压滤波电容的耐压一般宜按实际工作电压的2倍选取。交流电源在全波整流后,输出的直流电压为交流电压值的1.4倍,因此,220V的交流电压整流滤波后的直流电压为300V左右。因为国内的电压夜间常达到240V以上,入迷的爱好者们也正在此时上网,此时的滤波电压将高达340V以上,此电压是由两个滤波电容串联分担的,因此,选用耐压250V的高压滤波电容串联工作才有保障。同时为了保证良好的温度系数,选用的电容的工作温度范围要宽。纵合以上几点,该电容应选市场上常见的470μF/250V,工作温度为-15棧?5℃的高压滤波电容。对电源中的高频成分干扰,靠电解电容是难以应付的,因此可以考虑在电解电容上并联一个小容量的高压薄膜电容,可以有效抑制频率高达几兆赫的高频信号。薄膜电容的种类较多,以MKP(金属聚丙烯)、MKS(聚苯乙烯)性能最为优异,MKS的温度稳定性高,且电参数随频率变化极小,适用于开关电源电路,选用时耐压参数与滤波电容相同。MKS 的缺点是耐热性较差,焊接时要注意边散热边焊接,且每次焊接时间越短越好。

3、开关功率管的打摩

市售兼价的ATX电源中使用的功率管大多为TO-220封装的MJE13007。该管额定功率70W,耐压400V,电流8A,由于功率和耐压余量小,在实际使用中,因此管损坏引发的故障较多。实际上,这种功率管由于耐压较高,功率适中,一般用在电子日光灯的电路中。被厂商"移花接木"地用在开关电源中,纯粹是属于"小马拉大车"。在ATX电路的印刷电路板上一般都留有TO-220

和TO-3两种封装管的位置,为了达到额定的功率,可以考虑用其它型号功率较大的功率管替换。在TO-220封装管中,2SC3822(125W/500V/8A)的性能是较好的,单管功率可达到125W,但此管价格较高,且不易买到,不是首选代换元件。市场上常见的TO-3形式的封装管中,BU508A(125W/700V/8A),比较容易买到,且价格不高,是比较理想的代换品,用该管代换后,双管推挽额定功率可达到250W,由于现在的PC机所需要的功率也就是100W左右,采用BU508A功率管后的电源具有较大的功率余量,可以较好地应付DIY电脑中添加的种种电脑配件。图2为TO-3形式封装的BU508A和TO-220封装的MJE13007对比图,从图中可以看出二者的巨大差别。

功率管的额定功率是在一定的散热条件下达到的,因此,在功率管上都安装了大散热片,散热片的质量直接决定了功率管的散热效果。好的电源使用的散热片应为铝制甚至为铜制,且体积较大,如果散热片的体积太小,晶体管的热量就不容易散发出去,由此导致晶体管不能发挥全额的功率,同时,热量的堆积会导致晶体管工作不稳定甚至烧毁。为了增大散热片的有效散热面积,散热片都做成梳状,齿越深、分得越开、厚度越大,散热效果越好。有的优质电源为了加强散热效果,采用了L形的散热片,同时,散热片表面为"丰"字形,且打孔,有效地增大了散热片的体积和面积。劣质电源为了节省成本,使用的散热片小且薄,由于加工粗糙,梳状齿甚至没有冲开,部分电源甚至采用铁制的散热片(图3)。电源中的功率管是和散热片固定在一起的,替换时,可象图3那样把二者一起焊下,拆下原功率管,再把新换的功率管在散热片上固定好,安装时必须注意功率管与散热片的良好接触,原散热片上的硅脂不要擦掉,如采用BU508A代换,要注意BU508A分全塑封和半塑封两种封装形式,采用后者时,要采取绝缘措施,否则

安装后会通过散热片形成电气短路。为了防止焊接时产生的应力把电路板损坏,要把二者一同安装到电路板上,先焊接固定好散热片,再焊接功率管。

4、开关整流对管的打摩

在ATX电源中,由于开关电源的工作频率相当高,因此,整流用的二极管必须用高速二极管,以提高工作效率,减少发热量,同时,由于输出的电压较低,为了减少电压损耗,应采用肖特基二极管。在ATX电源中,+5V、+3.3V、+12V的整流管采用的都是肖特基对管,但在兼价电源中,不管输出电流多大,一律采用了MUR1640(16A/40V)整流对管。通过查看电源的标牌,我们得知,在250W的电源中,其各路输出电压的标称输出电流,+5V为21A、+3.3V为14A、+12V为6A,再加上要考虑到功率要有一定的余额,+5V和+3.3V所用的整流管的电流参数远远不足。为了保险起见,建议换用MUR3020(30A/20V),肖特基对管安装时也要注意散热问题,要点与开关功率管的散热一致。图4为整流对管MUR3020和MUR1640的对比图。5、开关变压器的打摩

ATX电源中,开关变压器负责高、低压能量的转换,其质量好坏和功率的大小,直接关系到电源的整体质量。兼价电源中的变压器一般个头较小(磁芯小),所用的漆包线也较细,因而功率远远达不到要求。改装变压器需要找到功率较大的磁芯,使用较粗的漆包线,绕线时也需要特别注意处理好高、低压线圈的绝缘,对工艺要求比较高,业余条件下难以做好,是打摩中的难点,因此有条件的朋友,可以从已损坏的名牌电源中拆下其原装变压器,既方便又具有质量保障。

6、输出滤波电容的打摩

为了滤除开关电源的高频干扰,在ATX电源的输出电路设置了多级LC滤波电路。兼价电源中,输出滤波电路中的电解电容一般容量较小,可以考虑把电源输出端的所有用于滤波的电解电容,换成同体积的2200微法、耐压不低于25V的电容。并在每个滤波电容上各并联一只0.1微法~0.22微法、耐压25V左右的薄膜电容,以滤除输出电压中的高频干扰,这对主机部件的超频起着关键性的作用。

7、辅助开关电源的打摩

在ATX电源中,辅助开关电源是一个独立的开关电源,只要ATX电源一上电,辅助电源便开始工作,输出的电压一路用来向电源板提供工作电压,另一路作为+5VSB电压向主机相关电路供电,以便在侍机状态机内主要设备停止工作的情况下维持部分设备工作,实现远程遥控和网络唤醒功能,因此,对辅助电源的质量要求更高。+5VSB按标准规定输出为5V±5%,ATX2.03标准从今后的实际应用情况考虑,推荐+5VSB的输出能力可以达到720mA,而Intel的Flex标准则要求输出电流最大可达1.5A或2A,以适应各种不同的需求。兼价电源中,辅助电源采用的是单管自激振荡开关电路,为了节省成本,开关管一般也采用MJE13007。由于很难有用户在电脑关机后拔下电源插头,因此只要插上电源插头,该管就一直处于高达300V的高压之下,一旦外界电压再有波动,便有击穿的危险。建议换用BU508A功率管,可以很好地满足辅助电源大电流和抗高电压冲击的能力。打摩结束的ATX电源必须在经过检验合格之后,才能上机使用。由于电源是以+5V输出电压作为基准电压的,在空载的情况下,各输出电压会大大超出其额定值,因此,必须要在+5V端加接功率足够大的负载电阻才能通电,另外,由于ATX电源没有电源开关,通电后,要把电源输出的PS-ON脚(绿色线)和电源地(黑色线)用一个100电阻相联,电源才能正常启动(ATX电源插座管脚功能表见表1,插座管脚示意图见图5),此时,测各路输出电压符合标准,电源打摩才算成功。

ATX电源的输入电路主要由保险丝、交流抗干扰电路、限流电阻、过压保护电路等组成。长城电源号称具备双重过压保护,其输入电路比较有特色,电路图见图3。

220V交流市电经过电源插座进入电源板上,先经延迟性保险丝(防止开机冲击电流烧坏保险丝)FD1,进入抗干扰滤波电路。抗干扰滤波电路是由C01、C02和LF1及LF2、C03组成的两级共模滤波器,由于LF采用高导磁率(高μ值)磁芯和分段绕制,电感量较大、分布电容小。同时两个绕组绕向一致,流过两个绕组中的电流方向(相位)始终相反,因此,对从市电进入的双线对称干扰形成的磁场方向相反而抵消。而对于非对称性干扰信号来说,共模滤波器亦有很好的抑制作用。因为对于非对称性干扰信号来说,每个共模滤波器是两个π形低通滤波器,它由线路滤波器LF1、LF2的两个绕组分别和C01、C02、C03组成,由于每个滤波器的电感量较大(0.8—1mH)、分布电容又很小,因此对很宽频率范围内的非对称性干扰有很好的滤波抑制作用。另外,机内的高频干扰脉冲除了沿电源线向外传导辐射以外,还会通过机内各元件向空间辐射,电路中的CY3、CY4的等效电容和电源盒铁壳(机内地线)相连,这样就可有效地隔离从空间向外辐射的高次谐波,同样对外界的高频干扰也能有效隔离而不会使其进入机内。电路中的CY是压敏电阻,作过压保护元件。长城电源在电路中共设了两级过压保护电路,其作用是吸收从外界串入的高幅值的脉冲,当交流输入电压升高,超过了压敏电阻的额定电压值时,压敏电阻导通,产生的大幅值的电流将保险丝FD1烧毁,切断电源与外界交流电网的联系,以保证电源的安全。

判断ATX电源输入电路的好坏,最简单的方法是在断电的情况下,用万用表测试电源的输入端,正常情况下,由于整流滤波电路的影响,万用表呈现充电的状态,阻值由一个比较小的数值慢慢变化到接近∞。注意有些电源的输入端之间接了一个100K的电阻,

此时,测得的最大阻值为该电阻的阻值。输入电路最主要的故障是由于通过的电流较大,而将相关的保护元件烧毁,此时,电源呈现断路状态,用万用表测电源输入端的阻值为零。

保险丝

保险丝是电子电路中最基本的保护元件,在ATX电源中,保险丝接在输入电路的前端(见图3中的FD1),一般安装在电路板上的插座内,以方便替换。它的作用就是在输入电流出现异常,超过了保险丝的额定电流时,保险丝及时融断,切断电源与外界交流电源的联系,以防止故障范围进一步扩大,以至于影响到主机内配件的安全。

电路中出现过电流的原因不同,导致保险丝损坏的状况也不一样。当保险丝出现玻壳爆裂、发黑、发亮等现象时,说明电源中有元件严重短路,产生的大电流导致保险丝在瞬间烧毁,由于在短时间内产生了大量的热,使保险丝在瞬间高温气化,气化的铅在玻壳上形成了一层发黑、发亮的镀层,严重时会使玻壳爆裂;若保险丝只是在一端熔断,说明保险丝遭受了瞬间大电流脉冲冲击,电路中不一定有元件损坏,也可能是外界电压突然升高,导致输入电流增大所致;若保险丝在中间部位出现断裂现象,说明电路中有过持续一个阶段的大电流,一般是电路中有元件损坏导致输入电流变大所致。

为了承受开机时较大的冲击电流,ATX电源中的保险丝的熔断电流多选在5~10A左右,而实际上,除了开机时冲击电流较大外,电源实际工作时的最大电流不超过2A。因此最好采用延迟式保险丝,象用一般彩电上常用的2~3A延迟性保险丝代换,效果比采用的5A左右的普通保险丝效果要得好,参考国外原装机电路,其采用的也是这种保险丝。延迟性保险丝其玻管内的保险丝大多是螺旋形的,和普通保险丝不同。

限流电阻

在电源的输入电路中,整流电路后的高压滤波电容(图1中的C5、C6)的容量较大(330UF/200U,有的电源中采用470UF/250U),由于开机时要对滤波电容进行充电,会形成很大的冲击电流,常对保险丝和整流部件造成损坏,为避免这种故障的发生,在电源输入电路中一般接有限流电阻THR1。THR1为负温度系数热敏电阻,在冷态时其阻值较大(6欧),限制开机接通电源瞬间产生的强大冲击电流,当开机大电流流过其上时,电阻变热,其阻值迅速减小,保证电源在正常工作时,消耗在其本身上的功率最小,从而降低了电源的损耗,提高了效率。

当限流电阻的引脚接触不良或因电流过大烧毁时,ATX电源将处于断路状态,通电后机器将没有任何反应,有人以为电源已烧毁,其实用万用表测试一下即知是THR1断路,更换THR1即可。

应注意的是,在许多ATX电源中,省略了该电阻,在电路板上设计有此元件的位置,但被用短路线短路掉了。有条件的话,应加上这个电阻,以保证电源的安全。当该热敏电阻损坏时,要选用冷态电阻为6Ω/3W左右的负温度系数的热敏电阻,若实在找不到,可用6Ω/3W的普通水泥电阻代用,只是功耗大了些,但千万不可直接将其短路,以免开机时对相关元件造成大电流冲击;

过压保护电路

ATX电源同普通的AT电源不同,AT电源有电源开关,当断开电源开关后,也同时断开了主机同外界电网的联系。而ATX电源因为具有远程控制、网络唤醒功能,没有单纯的电源开关,只有主机面板上的电源触发开关,关机后,只是电源的推挽开关电路停止工作,电源的整流滤波电路、辅助开关电源、PS-ON控制电路等仍处于工作状态。作为家用电脑来说,目前很少有家庭使用网络唤醒功能,由于使用上的习惯,电脑爱好者们在关机后也很少有人想到要拨下电源插头,造成的后果是ATX电源由于电源没有全关断,其内部仍有部分电路在工作,浪费了能源不说,由于电压的不稳,部分地区的电压在夜间用电非高峰期高达260V以上,有时会对电源造成致命的伤害;另外,由于雷击或其它设备的影响还会导致电路中出现过压脉冲,也会对电源造成损害,因此有必要在电路中加上可靠的过电压保护电路。图4、图5是长城电源中的过电压保护电路小板,为了充分达到良好的滤波效果,它采用了两级过电压保护。过电压保护电路中的关键元件是压敏电阻器(图3中的CY1~CY4),CY1、CY2和CY3、CY4分别组成了两级过电压保护电路,压敏电阻的中点接地。当电路中出现过电压脉冲时,过压脉冲会被两级保护电路吸收,产生的电流被引入大地,从而保护其它电路不受损伤。压敏电阻器简称压敏电阻,它是在某一特定的电压范围内其电导随电压的增加而急剧增大的一种敏感元件,一般跨接在输入电路的两端。当有雷电脉冲从电源线窜入或由机内自感电势的反窜等引入的过电压,作用到压敏电阻的两端时,压敏电阻立即导通而以电流的形式迅速将过电压泄放掉,从而保护了电源中相关部件不被过电压击毁。如果属外界电源电压过高,导致过电压持续的时间过长,流过的电流超过了压敏电阻的承受范围时,会使压敏电阻烧毁,严重时会将压敏电阻烧成一团黑炭,并影响到电路板的绝缘,电路中产生的大电流一般会使保险丝熔断。因此,维修因过电压损坏的电源时,除了替换烧毁的保险丝外,还要仔细清理掉已烧毁的压敏电阻,并用同型号的压敏电阻替换。

要注意的是,许多电源中没有加装过电压保护电路,一旦有过电压冲击,电源将会严重烧毁,因此,有必要自行加装相关的过电压保护电路。参考长城电源的电路,可以很容易地在电源输入回路中加装该保护电路。

电脑ATX电源控制电路原理详解及检测

1 ATX电源的控制信号+5V SB、PS-ON、PW-OK

ATX开关电源与AT电源最显著的区别是,ATX电源取消了传统的市电开关,通过+5V SB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开关。+5V SB是供主机系统在ATX待机状态时的电源,以及开闭自动管理和远程唤醒通迅联络相关电路的工作电源,在待机及受控起动状态下,其输出电压均为+5V,使用紫色线由ATX插头⑨脚引出(见图1)。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,不同型号的ATX电源,待机电压为3V,36V,46V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PS-ON由主控电子开关接地,使用绿色线从ATX插头B14脚输入。PW-OK线是供主板检测电源好坏的输出信号,使用灰色线由ATX插头的⑧脚引出,待机状态为0V,受控启动后为+5V 。

脱机加电检测ATX电源,首先测量在待机状态下的PS-ON和PW-OK信号,前者为高电平,后者为低电平,插头⑨脚除输出+5V SB外,不输出其它电压。其次是将ATX电源人为唤醒,用一根导线把ATX插头B14脚PS-NO信号,与任一地端(③、⑦、⑤、B13、…… B15、B16、B17)中的一脚短接,将 ATX电源由待机状态唤醒为启动受控状态,此时PS-NO信号为低电平,

PW-OK+5V SB信号为高电平,ATX插头+33V、±5V、±12V有输出,电源风扇转动。

2 控制电路的工作原理

2 1 辅助电源电路

只要交流电输入,ATX电源无论是否开启,辅助电源一直在工作,为整个电源控制电路提供工作电压。经整流滤波后300V直流电压,一路经R72、R 76加至辅助电源开关管Q15基极,另一路经T3初级加至Q15 c极,使Q15导通,T3反馈绕组通过正反馈支路C44、R74加至Q15 b极,使Q15饱和导通。反馈电流通过R74 、R78、Q15的b e极对C44充电,随着C44上电压的上升,流经Q15 b极的电流逐渐减小,T3反馈绕组电动势反相,与C44上的电压迭加至Q15 b极,Q15 b极电位变负,Q15迅速截止。

Q15截止时,ZD6、D30、C41、R70组成Q15 b极负偏压截止电路。反馈绕组感应电势的正端经C41,R70,D41形成充电回路,C41负极负电压,Q15 b极电位由于D30,ZD6的导通,被钳位在比C41负电压高约68V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R74形成放电回路。随着C 41充电电流的减小,U b电位上升,当U b电位增加到Q15的b,e极的开启电压时,Q15再次导通,又进入下一个振荡周期。

当Q15由饱和转向截止时,二次绕组输出的高频交流经BD5、BD6整流输出。BD5输出的电压经Q16,7805稳压输出+5V SB,若该电压丢失,主板就不能自动唤醒ATX电源启动。BD6输出电压供给IC1脉宽调制TL494的B12脚电源输入端,该芯片B14脚输出稳压5V,提供ATX电源控制电路所有元件的工作电压。

22 PS-ON和PW-OK、脉宽调制电路

PS-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-O N信号高电平36V,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811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+33V,±5V,±12V的输出电压。受控启动后,PS- ON信号由主板启闭电子开关接地。IC10的Ur零电位,Uk电位升至+5V,Q7截止,c 极零电位。IC1的④脚低电平,充许⑧、B11脚输出脉宽调制信号。IC1的输出方式控制端B13脚接稳压5V,脉宽调制器为并联推挽式输出,⑧、B11脚输出相位差180°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+33V,±5V,±12V的输出电压。推动管Q3,Q4e极所接的D17,D18,C17用于抬高Q3,Q4的e 极电平,使Q3,Q4b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、B11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、B11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脚低电平,Q21饱和导通,IC5的③脚正端输入低电位,小于②脚负端输入的固定分压比,①脚低电位,PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号,主机停止

工作处于待命状态。受控启动后IC1的③脚电位上升,Q21由饱和导通进入放大状态,e极电位由稳压5V经R104对C60 充电来建立,随着C60上充电电压的上升,IC5的③脚控制电平也上升,一旦 IC5的③脚电位大于②脚的固定分压比,经正反馈的迟滞比较器,①脚输出高电平的PW-OK信号。该信号相当于AT电源的PG信号,在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由0电平起跳到+5V,主机检测到PW-OK电源完好的信号后启动系统。在主机运行过程中若遇市电掉电或关机时,ATX开关电源+5V输出电压必下跌,这种幅值变小的反馈信号被送到IC1组件的电压取样放大器同相端①脚后,使IC1的反馈控制端③脚电位下降,Q21 b 极电位也下降,当Q21的e,b极电位达到07V时Q21饱和导通,IC5的③脚电位下降,当③脚电位小于②脚分压比时,IC5的输出端①脚电压从5V变为0V,关机时PW-OK输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提前几百毫秒消失,通知主机触发系统在电源断电前自动关闭,防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。

23 自动稳压控制电路

IC1的①、②脚电压取样放大器正,负输入端,取样电阻R31,R32,R33构成+5V、+12V自动稳压电路。当输出电压升高时,由 R31 取得采样电压送到IC1的①、②脚和基准电压比较,输出误差电压与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较器进行比较放大,使⑧、B11脚输出脉宽降低,输出电压回落至标准值,反之稳压控制过程相反,从而使开关电源电压稳定。

ATX开关电源,由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,脉宽调制控制电路,PS-ON和PW-OK信号产生电路,自动稳压与保护电路,多路直流输出电路组成见图1所示。

跟我学修ATX电源

如何得知我们买到的电源是多大功率呢?DIYer们常用两种方法:一种方法是看电源上的型号,一般来说,电源的型号和它本身的功率有着密切的联系。例如我们买到一台银河YH-2503C电源,有的人就说该电源是250W的;另一种方法是把标称的各路输出电压乘以对应的输出电流后相加得出该电源的功率。许多刊物上是这样介绍的,买电源时,商家是这么给我们介绍的,大部分爱好者们也是这样计算的。其实,上面两种计算方法都是片面和一厢情愿的。从银河网站上找到的银河电源的型号及相应的参数见表4,从表中可以看出,型号为YH-2503C的电源,其实际功率只有200W,我们不明白型号后面的数字具体表示什么含义,但表中数据却说明了型号后面的数字和功率并不等同,所以买电源时,不要为型号后面的数字所迷惑。而如果按上面第二种计算方法,很多电源都是250W的,甚至功率还要高。表5中为市售LS-280A ATX电源标签上的输出参数值,根据表中的数据按上述方法计算,得出的输出功率高达262.3W。那么这台电源的实际功率到底是多大?

表4 YH系列ATX智能化绿色开关电源参数

产品型号YH-2503C YH2508C YH150SFX

交流电压输

入范围

AC 180-264V

输入频率范

47HZ-63HZ

输出功率200W200W150W

各路输出电流

+5V:21A,+12:6A,-12V:0.8A,

-5V:0.3A,+3.3V:14A,+5VSB:1.5A

+5V:21A,+12:6A,-12V:0.8A,

-5V:0.3A,+3.3V:14A,+5VSB:

1.5A

输出电压变

化范围

+5V:5%,+12:5%,-12V:10%,-5V:10%,+3.3V:5%,+5VSB:5%效率满载时>70%

+5V电压保

护范围

5.6V-7.0V

表5 LS-280A电源各路输出电流值

有一个很重要的问题,各路直流输出的最大电流是不可能同时得到的,所以标出的功率也是无法达到的。

解剖一下ATX电源的电路,我们会发现,ATX电源的主电路是在AT电源的主电路的基础上发展而来的,部分电路见图4,从图中可以发现,+3.3V电压是将+5V绕组的交流电压经L降压后整流滤波输出的,也就是说,+3.3V和+5V电压共用一个绕组。在标准的AT电源中,+5V电压输出的最大工作电流为23A,比较一下二者的开关变压器的磁芯截面积和线圈的线径,二者并无什么不同,从而证明了+5V和+3.3V电压的工作电流不可能同时达到最大。所以,上面的标称的功率是无法达到的。很明显,能同时输出的实际最大功率才是有意义的。简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。

要检测电源各路输出的最大电流,比较麻烦,但我们可以简单地做一个实验。衡量一台电源合格与否的一个重要参数是各路输出电压的误差范围,从ATX网站上我们得知,对+5V、+3.3V和+12V电压的误差率为5%,对-5V和-12V电压的误差率为10%,这是一个至关重要的指标,电压太低计算机无法工作,电压太高会烧了你的宝贝。其电压范围应该如表6所示。

表6 输出电压的稳定性

另外,我们对输出电压的纹波还有较高的要求,电源输出的各路直流电压,其交流成分越小越好,纹波太大会对各种芯片有不良影响。比较合适的纹波大小如表7所示。

表7 输出电压的纹波电压的标准

实验是通过检测电源的各路主电压的负载压降和纹波系数来得出各路输出电压的最大电流。

1、测各路输出电压的最大输出电流:要注意的是,由于电路中都是以+5V电压为基准来调整各路电压的,如果+5V电压空载,其它各路电压的输出会大幅降低,因此测其它各路电压的最大电流时,+5V电压输出端的负载电阻不能去掉。测量的方法是在各路电压输出端接上不同阻值的电阻,然后将该负载电阻值逐渐减少,当所测的输出电压值低于该路电压的稳定范围时,记录下此时的电流值作为最大电流。测量的数据见表8。

表8 电源各路输出的最大电流

很抱歉,从表中的数据可以看出,电源能工作的最大电流和电源盒上的标称值是有很大的差距的。如果按电压乘电流的方法计算功率的话,以上三路输出的功率只有3.3*6.6+5*6.3+12*2.4近似等于80W,再加上其它各路输出,该电源的实际输出功率也就100W左右。另外,由于各路输出最大电流不可能同时达到,因此,测得能同时达到的最大输出电流才有意义。

2、测量电源各路电压同时输出时各自的最大电流值:

在各路电压输出端同时接上最小负载,此时电源以满负荷运行,因此测量的速度要快。接通电源开关,此时电源内发出过载的“吱吱“声,让人胆颤心惊,怕继续操作下去把电源烧毁,该实验没有继续做下去,但说明了电源的各路输出同时能达到的最大输出电流比表8中的值还要小得多。最终的输出功率还不到100W!

实验的结果实在让人很沮丧,为什么会出现这样的结果呢?实际解剖一下买来的ATX电源,你就会发现:厂家为节省成本,在元件选择上偷工减料,偷工减料是市售ATX电源功率不足的罪魁祸首。

首先看一下电源中采用的功率开关管,市售电源中,大部分兼容电源中采用的功率开关管型号都为MJE13007(有的只采用MJE13005),见图5中的晶体管。查一下晶体管手册,得知该管的参数为75W/400V/8A,双管功率只有150W,再算上开关电源最大约70%的转换效率,能输出的功率只有100W左右,这和上面实验得出的数值是相符的,从而证实我们买到的电源,标称230W

也好、200W也好,功率只有这么150W。顺便说一句,这种型号的晶体管更多地被用于电子日光灯中,因其耐压较高,被厂家移花接木于开关电源中。

其次看一下整流输出电路中采用的快速整流对管,市售廉价电源中,不论是+3.3V还是+5V或+12V,其整流对管一律采用MUR1640(16A/40V),要知道厂家标称的+5V电压的输出电流可是21A啊?可能是厂家有自知之明,反正电源能输出的最大电流也不会超过此值(开关功率管根本就提供不了),整流管的额定电流取得再大也没有用处,省得再增加成本了。

最后看一下电源开关电路中采用的开关变压器,如今的变压器的大小比起286时的可要小得多了,那时的电源的标称一般比较实在,是多少瓦就标多少瓦,对比现在的电源,变压器磁芯截面积小了,所用的漆包线的线径细了,变压器的功率又怎能上得去呢?

很明显,现在市场上销售的电源质量、元件用料、产品的合格程度已和以前有了较大的不同,不看别的,只从电源的重量对比上就可以猜测出现在标称250W的电源中蕴藏着多少水分,因为重量的减轻意味着电源盒内部元件数量和质量上的偷工减料、散热片重量的减轻、开关变压器和功率开关管的功率下降,以及电源盒外壳铁皮厚度的锐减等。

由此,我们从市场上购买的电源会出现功率不足的现象就很正常了,那是一些小厂为了迎合用户口味,把电源的功率使劲地往大里标,其实际功率又实在有限,再加上销售上的误导,形成了购买电源要功率越大越好的误区。目前市场上,部分比较负责任的品牌的电源除了标出各路电压、电流的输出值外,还专门指出电源总功率不超过145W,或总电流不超过35A,只有这样能保证同时输出的实际最大功率才有意义。所以说不能盲目地追求功率,关键在于电源的性能和质量。

计算电源的功率时,如果电源限定了某几路输出的最大功率,就按功率的限定值计算,如果限定了某几路输出的最大电流,就按其中的最大电压输出乘以最大的电流计算,简单地独立地将各路输出相乘再相加是不科学的。由于计算方法不同,各厂商的电源功率就不完全可比,虽然多数厂商没有提供合理的计算数据,但大都会提供电压和电流的独立参数,根据这些虽然不能准确地计算出电源的功率,但同类参数之间还是有可比性的。

银河ATX电源工作原理及检修思路

ATX电源由于具有软开、自动关机功能,近年来已成为微机的标准配置。银河ATX电源是市场上常见的且具有典型代表性的一种,掌握它的工作原理及检修技术,也就相当于掌握了大多数其他牌号ATX电源的原理及检修思路。下面以银河250

3BATX电源(电路如图)为例,介绍其工作原理和检修思路。

一、工作原理

1.主变换电路

银河2503BATX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,向微机提供+3.3V、±5V、±12V5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。

2.辅助电源

整流滤波后产生的+300V直流电压还通过R72向以Q15、T3及相关元件组成的自激式直流辅助电源供电。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IC16稳压后送出+5VSB电源,作为微机主板“电源监控”部件的供电电源;另一路经BD56、C25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。

3.脉宽调制及推动电路

脉宽调制由IC1担任,芯片选用开关电源专用的脉宽调制集成电路TL494(此芯片《电子报》已有相关资料介绍)。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+2.5V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+0.15V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,电源输出端可得到微机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。微机正是利用此“死区控制”特性来实现软开/关机和电源自动保护的。

D17、D18及C22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

由于IC1{2}脚(内部采样放大器反相端)已固定接入+2.5V参考电压,同相端{1}脚所需的取样电压来自对电源输出+5V和+12V的分压。与{2}脚比较,+5V或+12V电压升高,使得{1}脚电压升高,根据TL494工作原理,{8}、{11}脚输出脉宽变窄,Q1、Q2导通时间缩短,将导致直流输出电压降低,达到稳定输出电压的目的。当输出端电压降低时,电路稳压过程与上述相反。

由于+3.3V直流电源的交流输入与+5V直流电源共用同一绕组,这里采用两条措施来获得稳定的+3.3V直流输出电压:

1)在整流二极管D12前串入电感L9,可有效降低输入的高频脉冲电压幅度。

2)在+3.3V输出端接入并联型稳压器,可使其输出稳定在+3.3V。

该并联型稳压器由IC4(TL431)和Q11等组成。TL431是一种可编程精密稳压集成电路,内含参考基准电压部件,参考电压值为2.5V,接成稳压电源时其稳压值可由R31和R30的比值预先设定,这里实际输出电压为2.5V×(1+510/1500)=3.35V(空载),Q11的加入是为了扩大稳定电流,D11是为了提高Q11的c-e极间工作电压,扩大动态工作范围。

5.自检启动(P.G)信号产生电路

一般微机对P.G信号的要求是:在各组直流稳压电源输出稳定后,再延迟100~500毫秒产生+5V高电平,作为微机控制器的“自检启动控制信号”。

本机P.G信号产生电路由Q21、IC5及其外围元件组成。当IC1得电工作后,{3}脚输出高电平,使Q21截止,在Vref经过R104对C60充电延时后,发射极电压可稳定在3.6V,此电压加到比较器IC5同相端,高于反相端参考电压(由Vref在R105和R106上的分压决定,为1.85V),因此比较器输出高电平+5V,通知微机自检启动成功,

电源已准备好。

6.软开/关机(PS-ON)电路

微机通过改变PS-ON端的输入电平来启动和关闭整个电源。当PS-ON端悬空或微机向其送高电平(待机状态)时,电源关闭无输出;送低电平时,电源启动,各输出端正常输出直流稳压电源。

PS-ON电路由IC10、Q7、Q20等元件构成,当PS-ON端开路或软关机(微机向PS-ON端送入+5V高电平)时,接成比较器使用的IC10(TL431)由于内部基准稳压源的作用,输入端R电压为2.5V,输出端K电压为低电平,Q7饱和,c极为高电平,通过R80、D25、D40将IC1{4}脚上拉到高电平,IC1无脉冲输出。与此同时,因Q7饱和,Q20也饱和,使得Q5基极(保护电路控制输入端)被对地短路,禁止保护信号输入,保护电路不工作。当将PS-ON端对地短路或软开机(微机向PS-ON端送低电平)时,IC10的R极电压低于2.5V,K极输出高电平,Q7截止,D25、D40不起作用,IC1{4}脚电压由R90和R40的分压决定,为0.15V,IC1开始输出调宽脉冲,电源启动工作。此时Q20处于截止状态,将Q5基极释放,允许任何保护信号进入保护控制电路。

7.自动保护电路

该电源设置有完善的T1一次绕组过流、短路保护电路,二次绕组+3.3V、+5V输出过压保护,-5V、-12V输出欠压保护电路,所有保护信号都从Q5基极接入,电源正常工作时,该点电位为0V,保护控制管Q5、Q6均截止。若有任何原因使该点电位上升,由于D23、R44的正反馈作用,将使Q5、Q6迅速饱和导通,通过D24将IC1{4}脚上拉到高电平,使IC1无脉冲输出,电源停止工作,从而保护各器件免遭损坏。

ATX电源控制电路的工作原理

ATX电源的控制电路见图1。控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)。494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V。它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定。{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号。本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接。比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端。

比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平。494内的比较放大器有四个,为叙述方便,在图1中用小写字母a、b、c、d来表示。其中a是死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生,494设置了死区时间比较器a。从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接494的{4}脚。A比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路。死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494输出的脉冲就变窄了,若

{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了。494内部还有3个二输入端与门(用1、2、3表示)、两个二输入端与非门、反相器、T触发器等电路。与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平。比较器、与门、反相器、T触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚、{11}脚输出的波形见图2。339是四比较器集成电路。按管脚的顺序把内部四个比较器设为A、B、C、D比较器。494和339再配合其他电路,共同完成ATX电源的稳压,产生PW-OK信号及各种保护功能。

一、产生PW-OK信号

PC主机要求各路电源稳定之后才工作,以保护各元器件不致因电压不稳而损坏,故设置了PW-OK信号(约+5V),主机在获得此信号后才开始工作。接通电源时,要求PW-OK信号比±5V、±12V、+3.3V电源延迟数百毫秒才产生,关机时PW-OK信号应比直流电源先消失数百毫秒,以便主机先停止工作,硬盘的磁头回复到着陆区,以保护硬盘。

ATX电源接通市电后,辅助电源立即工作。一方面输出+5VSB电源,同时向494的{12}脚提供十几伏到二十多伏的直流电源。494从{14}脚输出+5V基准电源,锯齿波振荡器也开始起振工作。若主机未开机,PS-ON信号为高电平,经R37使339的B比较器{6}脚亦为高电平,因电阻R37小于R44,{6}脚电平高于{7}脚电平,B比较器输出端{1}脚输出低电平,经D36的钳位作用,A比较器的反相端{4}脚亦为低电平,其电平低于同相端{5}脚的电平,输出端{2}脚呈高电平,经R41使494的{4}脚为高电平,故494内部的死区时间比较器a输出低电平,与门1也因此输出低电平并进而使与门2和与门3输出低电平,封锁了振荡器的输出,{8}脚、{11}脚无脉冲输出,ATX电源无±5V、±12V、+3.3V电源输出,主机处于待机状态。因+5V、+12V电源输出为零,经电阻R15、R16使494的{1}脚电平亦为零,494的c比较器的输出端{3}脚输出亦为零,经R48使339的{9}脚亦为零电平,故339的C比较器的输出端{14}脚为零电平。另外,339的{1}脚低电平信号因D34的钳位作用,也使{14}脚为低电平,经R50和R63使{11}脚亦为低电平。因此D比较器的输出端{13}

脚为低电平,也就是PW-OK信号为低电平,主机不会工作。开启主机时,通过人工或遥控操作闭合了与PS-ON相关的开关,PS-ON呈低电平,经R37使339的反相端{6}脚为低电平,B比较器{1}脚输出高电平,D35、D36反偏截止,A比较器的输出电平则由{5}脚与{4}脚的电平决定。正常工作时,{5}脚电平低于{4}脚电平,{2}脚输出低电平,经R41送到494的{4}脚,使{4}脚的电平变为低电平,锯齿波振荡信号可以从死区时间比较器a输出脉冲信号,另一方面,振荡信号送到了PWM比较器b的同相输入端,PWM比较器输出的脉冲信号的宽度,则是由494的{1}脚的电平(也就是负载的大小)与{16}脚的电平来决定。PWM比较器输出的脉冲信号,最后经缓冲放大器放大后,从{8}、{11}脚输出脉冲信号,ATX电源向主机输出±5V、±12V、+3.3V电源。此过程因C35的充电有数百毫秒的延时,但对主机开机并无影响。494的{1}脚从+5V、+12V经取样电阻R15、R16得到电压,其电平略高于{2}脚电平,{3}脚输出高电平,经R48使339的{9}脚得到高电平,其电平高于{8}脚电平,因而{14}脚输出高电平,此电平经R50与基准+5V电源经R64共同对C39充电,经数百毫秒后,{11}脚电平升到高于{10}脚电平时,D比较器{13}脚输出高电平,此电平经R49反馈至{11}脚,维持{11}脚处于高电平状态,故{13}脚输出稳定的高电平PW-OK信号,主机检测到此信号后即开始正常工作。

关机时,主机内开关使PS-ON呈高电平,此时339的{6}脚电平高于{7}脚,{1}脚输出低电平,因二极管D34的钳位作用,{14}脚呈低电平,C39对C比较器及B比较器放电,很快{11}脚呈低电平,{13}脚输出低电平,即PW-OK信号呈低电平。在339的{1}脚为低电平时,经D36使{4}臆脚为低电平,{2}脚输出高电平,经R41传送到494的{4}脚,但因C35电位不能突变,经数百毫秒的放电后方使494的{4}脚转为高电平,从而封锁正负脉冲的输出,主机进入待机状态。上述的过程中,关机时C39和C35都要放电,但因放电时间常数不同,C39放电较快,故PW-OK信号先于各电源变成低电平,满足了主机关机的需要。此外,关机时因各路输出电源的电解电容放电需要时间,也使PW-OK信号先于各电源回到低电平。

二、稳压

494的{2}脚经R47与基准电压+5V相连,维持较好的稳定电压,而{1}脚则与取样电阻R15、R16与+5V、+12V相连接,正常的情况下,{1}脚电平与{2}脚电平相等或略高。当输出电压升高时(无论+5V或+12V),{1}脚电平高于{2}脚电平,c比较器输出误差电压与锯齿波振荡脉冲在PWM比较器b进行比较使输出脉冲宽度变窄,输出电压回落到标准值,反之则促使振荡脉冲宽度增加,输出电压回升。由于494内的放大器增益很高,故稳压精度很好。从稳压的原理,我们可以得到ATX电源输出电压偏高或偏低的维修方法。如果输出电压偏低,可在494的{1}脚对地并联电阻,或是把R47的电阻增大。要是电源的输出偏高,则可在{2}脚对地并联电阻,也可以用增大R33或取下R69、R35来降低输出电压。

三、过流保护

过流保护的原理是基于负载愈大,Q3、Q4集电极的脉冲电压也愈高,也即是R13(1.5kΩ)上的电压也愈高,

从这里采样经D14整流和C36滤波,再经R54、R55并联电阻与R51、R56、R58等组成的分压电路送到494的{16}脚。随着负载的加重,{16}脚的电平也随之上升,当超过{15}脚的电平时,误差放大器输出的误差电压促使调制脉冲的宽度变窄从而使负载电流减小。另外,从R56、R58并联电阻获得的分压再经R52送到339的{5}脚,当{5}脚的电平超过{4}脚时,{2}脚即输出高电平送到494的{4}脚,494停止输出脉冲信号,终止±5V、±12V、+3.3V电源的输出,达到过流及短路保护的目的。需要说明的是:494的{16}脚电平的高低只能改变输出脉冲的宽度,但不影响494的{4}脚电平状态,而339的{5}脚电平一旦超过{4}脚的电平,339的{2}脚就送出高电平去封锁449的脉冲输出,终止±5V、±12V、+3.3V电源的输出,同时{2}脚的高电平经R59和二极管D39反馈到{5}脚,维持{5}脚处于高电平状态,此时若过载或短路状态消失,494的{4}脚仍维持高电平,±5V与±12V、+3.3V电源仍不能输出,只有切断交流市电的输入,再重新接通交流电,方可再次开机。

四、过压保护

过电压保护由R17和稳压管Z02并联电路从+5V采样,经D37送到339的{5}脚。若+5V电源由于某种原因升高,339的{5}脚电平也会随之升高,当超过{4}脚电平时,{2}脚即送出高电平去494的{4}脚,封锁±5V、±12V、+3.3V电源的输出,达到过电压保护的目的。正常工作时,R17上的压降不大,Z02截止送到{5}脚的电压较低,若+5V电源的电压上升,使R17上的压降超过Z02的稳压值,Z02导通,+5V电源上升后的电压值全部加到339的{5}脚上,促使其快速封锁494脉冲的输出,以保护电源。

五、欠压保护

欠压保护从-5V的D32及-12V处的R14取样,经R34和D37送到339的{5}脚。若因某种原因使输出电压过低时,-12V及-5V电压的负值也会随之减小,也就是电压值上升,经R34及D37送往339的{5}脚使电平上升,339的{2}脚送出高电平到494的{4}脚,从而封锁449脉冲的输出,实现欠压保护。二极管D32在导通时,其电压降与通过的电流基本无关,保持在0.6V~0.7V,于是-5V电压的减少量会全部传送到D32的负端,提高了欠压保护的灵敏度。

六、电源保护电路故障的维修

从上面的叙述中可以了解到,各种保护电路最终都是通过控制339的{5}脚电平来控制494的{4}脚电平实现的。正常工作时,339的{5}脚电平低于339的{4}脚电平,339的{2}脚输出低电平,使494的{4}脚呈低电平状态(约为0.25V)。若339的{5}脚电平高于339的{4}脚电平,339的{2}脚输出高电平,于是494的{4}脚变为高电平,电源就进入了保护状态,终止各路电源的输出。因此ATX电源出了故障,若电源的整流、滤波、逆变以及辅助电源均完好,则要检查339的{4}、{5}脚的电平。若是{5}脚电平高于{4}脚的电平,表示电源进入了保护状态。下一步则找出是什么原因使电源进入了保护状态。可检查与339的{5}脚相连各支路另一端的电压是不是比{5}脚电压高,高出{5}脚电压的支路就是故障所在的支路。另外,也可以用断开与{5}脚相连的一个个支路,若是断开某一条支路后{5}脚的电平正常了,那么故障就出在这一条支路上。再沿着这条支路往下查,很快就可以把故障排除。下面通过两个实例来加以说明。

1.一台SLPS-250ATXC电源的输出电压偏低。空载下,+5V电源的电压只有+1.8V,其他各路电压也按比例同样下降。电源是采用TL494及LM339集成电路的典型ATX电路。检查494的{4}脚电压为+2.6V。电路似乎处于保护状态。但保护状态时各路输出的电压均应为零,而现在却是正常电压的三分之一,令人费解。试着把494的第{4}脚接地,电源立即输出正常。{4}脚接地就正常工作,说明494并未损坏,问题可能出在339以及有关的电路。用万用表查339管脚的电压,当查到第{4}脚及{7}脚时,各路电源均正常了。甚至只用一条表笔去碰{7}脚或{4}脚,也可使电源恢复正常工作。这等于在{4}脚或{7}脚上加了一条“天线”,天线接收了外来信号电源就工作正常了!我试了试天线的长度,40厘米以下对电源不起作用,长度增加了,输出电压也随着增加,达到1米左右时,输出电压就正常了,494的{4}脚电压也恢复到0V。但电源要

用“天线”才能工作,说明还有故障未找到。再检查339的{4}脚与{5}脚的电压,{5}脚电压为2.4V,{4}脚的电压为1.2V,输出端{2}脚的电压为2.9V。(这部分电路见图3)。但是339的{2}脚高电位,必须由{5}脚电位高于{4}脚的电位时才能产生,那{5}脚最初的高电位是怎么来的?把与{5}脚相连的各支路断开试一试。在断开c支路以后,电源就正常了。沿着D2往下找,最后在+3.3V电源处对地接一个1000μF的电容时,电源就正常了。再检查+3.3V电源原来的滤波电容,发现已经失效。更换电容后494的{4}脚电压恢复正常,用表笔去碰触339的{4}脚或{7}脚也不起作用,问题得到了解决。为什么+3.3V电源的滤波电容失效会造成输出电压偏低?+3.3V电源在没有电容滤波时,输出的直流电源中含有很强的由逆变功率管输出的脉冲成分,通过D3及D2送到LM339的{5}脚,使{5}脚的电平高于{4}脚的电平,电源进入了保护状态。从+20V电源经R3、D1、R2和三个并联电阻到接地的支路中,三个电阻并联后的电阻值是2.43kΩ,再略去其他支路的影响,可以估算出{5}脚的电压大约是2.3V,因二极管D1的钳位作用,{2}脚输出电压只能在2.9V左右,经R1送到TL494的{4}脚,减去电阻R1的降压,494的{4}脚电压就是2.6V了。在此电压下,494会输出较窄的脉冲,于是在空载下,+5V电源有约1.8V的电压输出。解决的办法可在d支路中串联一个47kΩ的电阻,并把R2由3.9kΩ换成100kΩ就行了。经这样处理后,不论是正常工作或是保护状态,各路电源的输出电压和各管脚的电压均正常了。而R2电阻的改动,也不会影响电源的过载保护性能。至此,电源的故障才完全得到了解决(爱好者手中若有SLPS-250ATXC电源,可参考此例加一个47kΩ电阻以提高电源的保护性能)。

为什么339的{4}脚加了天线会正常工作呢?这是{2}脚经D1反馈到{5}脚后,产生了轻微的高频寄生振荡。{4}脚或{7}脚接了天线以后,破坏了电路的振荡条件,使{4}脚的电压升高,当超过{5}脚的电压时,{2}脚送出0V的低电平信号到494的{4}脚,电源就工作正常了。同样,在D1支路中串联了47kΩ电阻后,增加了阻尼因数,破坏了电路的振荡条件,电源也就正常了。此时若取下+3.3V电源处新加的电解电容,通电后,电源会立即进入保护状态,各路电源都没有输出。

2.一台新时代HY-ATX300电源,空载时输出电压正常,但不能带动负载。检查494各个管脚的电压,发现{12}

脚的电压只有10V,这是造成不能带动负载的原因。在辅助电源逆变变压器T3的初级线圈1加上16.5V的高频电压,测得次级+5VSB挡线圈3的电压是0.9V,向494集成电路{12}脚供电线圈4的电压为1.5V,约是+5VSB挡线圈电压的1.7倍。电源的+5VSB电源是直接从线圈3经整流和滤波后得到,+5VSB电源的稳压则是借助WD431稳压集成电路和光电耦合器反馈回逆变三极管得到的,如图4所示。由此可以算出线圈4的电压为5×1.7=8.5V,因负载较轻,经电容滤波后的电压就是10V左右了。由此说明T3脉冲变压器线圈4的匝数少了。拆开T3变压器,得到各绕组的匝数为:初级2×110匝;反馈绕组10匝;+5VSB绕组12匝;绕组4的匝数是8匝。重新绕制绕组4,把匝数由原来的8匝增加到20匝,其余绕组的匝数不变。绕好后上机实验,494集成电路{12}脚的电压上升到17V,电源的输入功率可达130W,故障排除。从故障现象看,可能是工厂生产时将变压器装错了

ATX电源辅助电路原理与检修

ATX开关电源中,辅助电源电路是维系微机、ATX电源能否正常工作的关键。其一,辅助电源向微机主板电源监控电路输出+5VSB待机电压,其二,向ATX电源内部脉宽调制芯片和推动变压器一次绕组提供+22V左右直流工作电压。只要ATX开关电源接入市电,无论是否启动微机,其他电路可以有待机休闲和受控启动两种控制方式的轮换,而辅助电源电路即处在高频、高压的自激振荡或受控振荡的工作状态,部分电路自身缺乏完善的稳压调控和过流保护,使其成为ATX电源中故障率最高的部位。

本文以目前微机中使用的三款国产ATX开关电源为例,根据实物测绘的辅助电源电路,结合检修实例剖析辅助电路的工作原理如下:

一、银河银星-280BATX电源辅助电路(见图1)

整流后的300V直流电压,经限流电阻R72、启动电阻R76、T3推动变压器一次绕组L1分别加至Q15振荡管b、c极,Q15导通。反馈绕组L2感应电势,经正反馈回路C44、R74加至Q15b极,加速Q15导通。T3二次绕组L3、L4感应电势上负下正,整流管BD5、BD6截止。随着C44充电电压的上升,注入Q15的基极电流越来越少,Q15退出饱和而进入放大状态,L1绕组的振荡电流减小,由于电感线圈中的电流不能跃变,L1绕组感应电势反相,L2绕组的反相感应电势经R70、C41、D41回路向C41充电,C41正极接地,负极负电位,使ZD3、D30导通,Q15基极被迅速拉至负电位,Q15截止。T3二次绕组L3、L4感应电势上正下负,BD5、BD6整流二极管输出两路直流电源,其中+5VSB是主机唤醒ATX电源受控启动的工作电压,若该电压异常,当采用键盘、鼠标、网络远程方式开机或按下机箱面板启动按钮时,ATX电源无法受控启动输出多路直流稳压电源。截止期间,C44电压经R74、L2绕组放电,随着C44放电电压的下降,Q15基极电位回升,一旦大于0.7V,Q15再次导通。导通期间,C41经R70放电,若C41放电回路时间常数远大于Q15的振荡周期时,最终在Q15基极形成正向导通0.7V,反向截止负偏压的电位,减小Q15关断损耗,D30、ZD3组成基极负偏压截止电路。R77、C42为阻容吸收回路,抑制吸收Q15截止时集电极产生的尖峰谐振脉冲。

该辅助电源无任何受控调整稳压保护电路,常见故障是R72、R76阻值变大或开路,Q15、ZD3、D30、D41击穿短路,并伴随交流输入整流滤波电路中的整流管击穿,交流保险炸裂现象。隐蔽故障是C41由于靠近Q15散热片,受热烘烤而容量下降,导致二次绕组BD6整流输出电压在ATX电源接入市电瞬间急剧上升,高达80V,通电瞬间常烧坏DBL494脉宽调制芯片。这种故障相当隐蔽,业余检修一般不易察觉,导致相当一部分送修的银河ATX开关电源未能找到故障根源,从而又烧坏新换的元件。

二、森达Power98ATX电源辅助电路(见图2)

自激振荡工作原理与银河ATX开关电源相同。在T3推动变压器一次绕组振荡电路中增加了过流调整管Q2。Q1自激振荡受Q2调控,当T3一次绕组整流输入电压升高或二次绕组负载过重,流经L1绕组和Q1c、e极的振荡电流增加时,R06过流检测电阻压降上升,由R03、R04传递给Q2b极,Q2b极电位大于0.7V,Q2导通,将Q1基极电位拉低,Q1饱和导通时间缩短,一次绕组由电能转化为磁能的能量储存减少,二次绕组整流输出电压下降。而Q1振荡开关管自激振荡正常时,Q2调整管截止。

该电路一定程度上改善了辅助电源工作的可靠性,但当市电上升,整流输入电压升高,或T3二次绕组负载过重,Q2调整作用滞后时,仍会烧R01、R02、Q1、R06元件,有时殃及ZD1、D01、Q2元件。

三、技展200XAATX电源辅助电路(见图3)

其一次绕组边同上述两种电路;二次绕组边增加了过压保护回路。工作原理如下:

若T3二次绕组输出电压上升,由R51、R58分压,精密稳压调节器Q12参考端Ur电位上升,控制端Uk电位下降,IC1发光二极管导通,光敏三极管c、e极输出电流流入调整管Q17基极,Q17导通使振荡开关管Q16截止,从而起到过压保护作用。D27、R9、C13组成Q16尖峰谐振脉冲吸收回路,C29、L10、C32组成滤波回路,消除+5VSB的纹波电压。

ATX开关电源辅助电路故障检修

在ATX开关电源中,+5VSB开关电源是非受控的辅助电源,其工作在高频率、高电压的工作状态下,在正常情况下接通电源时,它输出一路非受控的+5VSB电压和一组为脉宽调制集成控制ICDBL494{12}脚供电电压,使其处于待机状态。以ATX9912P机型为例,介绍其常见故障及检修,供参考,电路如附图。

[例1]接通电源,开启电源开关O/I,无电压输出,同时无+5VSB。

拆盖查相关元件无异常,保险管F1完好,测滤波电容C1、C2无短路现象,并有充放电过程;用数字万用表DT9208测开关管Q2及Q1、ZD1、D8均未发现击穿或变值现象。于是,接通电源测Q2c极有+300V电压,说明电源整流滤波输出正常。检查未发现损坏的元件,分析很可能是控制回路中某电容(如C5、C4等)失效,更换C5后开机,一切正常。

[例2]接通电源,开启电源开关O/I,无输出。

拆盖测保险F1已熔断,同时,测量开关管Q2已击穿,用C3150代换Q2(C5027),装上F1(6.3A/250V)后,开机,一切正常。此故障是因Q2固定螺丝间的绝缘管或绝缘片安装不良,导致Q2因外壳与散热片相碰而击穿,并熔断F1,导致无输出,所以在更换Q时应特别注意绝缘可靠。

[例3]故障现象同例2。

拆盖,用万用表测F1已熔断,查Q1、Q2均击穿更换Q1、Q2后,装上F1开机,故障依旧。经查R10、R11开路,用100Ω/0.125W的电阻换上后,开机有输出,但+5VSB过高,说明反馈回路或稳压部分还有故障。快速关机(开机时过长,会再次击穿开关管),经查光耦合器PH1损坏,用PC817更换后,开机一切正常。

[例4]开启电源开关O/I,+5VSB过低,其余各路输出正常。

其余各路输出正常,说明电源工作基本正常,但+5VSB接上负载后,下降至2~4V左右(此时,用示波器测其波形变得很散,甚至看不到波形)。说明电源带负载能力差,故障很可能发生在反馈控制回路,经查Q1性能不良(b-e结阻值变大),用C945更换后,开机带载一切正常。

ATX开关电源辅助电源的维修

随着计算机日新月异的发展,现在的主机电源都用上了ATX电源,取代了原先的AT电源。因为ATX电源配合ATX主板可以实现电脑的定时开/关机和远程控制功能。ATX电源与AT电源的最大差别在于ATX电源增加了一个辅助开关电源,可以说辅助开关电源是ATX电源的生命线,由它连续向开关电源的其他部分提供可靠的工作电压。ATX电源一般不设市电开关,有些即使设置了市电开关,但由于在机箱背面,开/关不方便,也很少使用。所以即使关机,辅助电源还一直工作着,因此它是开关电源中易发生故障的部位。在笔者修理的开关电源中,主电源损坏的很少,大多数故障都出在辅助开关电源。下面先介绍如何判断开关电源中辅助开关电源的好坏,然后以K&WKW-300ATX开关电源为例,介绍辅助电源的维修(实绘出的辅助电源电路如附图)。

ATX电源连接主板的插头是20脚的长方形插头,其中{1}脚为方形,其余为圆形。电源通电后用万用表测量插头{9}脚(紫色线)和{16}脚(黑色线)之间是否有不受控的5V电压,{14}脚(绿色线)和{16}脚之间是否有2~5.25V的电压,如果以上两处电压正常,说明辅助开关电源基本正常;否则,辅助开关电源有故障。

常见故障一:按主机上的轻触电源开关,不能启动或者启动困难,或者有时能启动有时不能启动。这种故障一般是启动电阻R02开路或阻值变大所致。在099ATX-823/825开关电源中,该电阻为R55,其电阻值一般是220kΩ/2W,换新后故障即可排除。这一故障的典型特征就是保险丝完好,无元件烧毁的痕迹。另外,如果检查启动电阻完好,不要忘了检查轻触电源开关,该开关接触不良也会出现上述故障。

常见故障二:按主机上的轻触电源开关,电源不能启动。此故障一般是限流电阻R01开路所致(观察此限流电阻有时有烧焦现象)。笔者在检修此故障的099ATX-823开关电源时,发现限流电阻R53烧焦,换新后检查其他元件正常,但一通电该电阻又烧焦,后检查发现电源开关管Q12(C3457)的绝缘套绝缘不良,更换后就不再烧限流电阻R53了。

常见故障三:在使用过程中突然电源无输出,同时可听见开关电源部位有异常响声,有时伴有元件烧焦的异味;或者前一天电脑还是正常的,第二天则不能开机。拆开电源盒,往往会发现保险丝F1被烧黑开路。这时不能急于更换保险丝试机,而要先检查整流桥、开关管Q2是否击穿短路,同时检查是否ZD1击穿、R06开路、C03爆裂。另外,脉冲变压器T1也有可能损坏,但不多见。若T1损坏,还会导致其次级元件损坏,常见为CX1爆裂。要注意的是:若ZD1击穿后看不出型号,无法得知其稳压值,代换时先用稳压值低的管子试之,如果电路不起振或输出电压达不到规定值,再换稳压值高的试试。若稳压值选得过高,可能会危及电源开关管和负载的安全。

开关电源工作原理

开关电源工作原理 目前常见的电源在主要有两种电源类型:线性电源(linear )和开关电源(switching )。 一、线性电源 线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 工作过程:先将220 V市电通过变压器转为低压交流电,比如说12V,然后再通过一系列的二极管或整流桥堆进行整流,将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”);再通过电容对脉动电压进行滤波,经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”);此时得到的低压直流电依然不够纯净,会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波),要想得到高精度的稳定的直流电压,还需要稳压二极管或者电压反馈电路调整输出电压。最后,我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2 中的“ 5”)。 配图1:标准的线性电源设计图 配图2:线性电源的波形 线性电源的优点:纹波小,调整率好,对外干扰小。适合用于模拟电路,各类放大

器等低功耗设备。 线性电源的缺点:体积大,笨重,效率低、发热量也大。需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,线性电源的调整管工作在放大状态,因而发热量大,效率低(35%左右),需要加体积庞大的散热片,而且还需要同样也是大体积的工频变压器,当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。对于高功耗设备而言,线性电源将会力不从心。 二、开关电源 开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源的工作原理,简单的说是将交流电先整流成直流电,再将直流逆变成交流电,再整流输出成所需要的直流电压。 ①交流电源经整流滤波成直流; ②通过高频PWM(冲宽度调制)信号控制开关管进行高速的导通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给开关变压器进行变压; ③开关变压器次级感应出高频交流电压,经整流滤波变成直流电供给负载; ④输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWI占空比,以达到稳定输出的目的。 开关电源的主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20?30%、效率高(一般为60?70%而线性电源只有30?40%、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 开关电源的主要缺点: 由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地

ATX电源电路原理分析和维修教程整理

ATX电源结构简介 ATX电源电路结构较复杂,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。 图13-1 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+3.3V、±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13.2所示:

EPS工作原理图

EPS工作原理图 什么叫EPS电源及与UPS电源的区别 EPS电源定义 EPS(Emergency Power Supply)是一种集中消防应急供电电源,就在市电故障和异常时,能够继续向负载供电,确保不停电,以保护人民生命和财产的安全。 EPS电源按用途可分为应急照明、混合动力和动力变频三大类。主要应用于道路交通照明、场馆照明、楼宇消防逃生照明、消防泵、喷淋泵等消防设备。 EPS和UPS的区别 UPS(uninterruptible power system)是不间断电源,在市电出现异常和突然中断时,它能不间断持续一

定时间为设备供电,给用户充裕的时间应对工作、处理保存数据。UPS按工作原理可分为后备式、在线式和在线互动式三大类。UPS广泛地应用于IT行业和特殊的精密设备,虽然后备式和互动式UPS与EPS工作模式相似,但UPS在市电正常时也经过稳压和滤波后输出。在市电正常时输出电压质量比EPS高。 EPS(Emergency Power Supply)是应急电源,在市电故障和异常时,能够继续向负载供电,确保不停电,市电正常时由市电直接输出供电,同时根据要求市电正常时无输出,或需通过消防联动控制输出,通常EPS可以在主机里面增加多路输出配电和设备控制电路,可根据设计院图纸制作。 EPS电源的主电、电池逆变、旁路工作模式 一、EPS主电工作模式

主电输入经整流滤波变换成直流后,给电池组充电同时送SPWM逆变器逆器待机工作。当主电异常时切换为电池逆变运行 二、EPS电池逆变工作模式 当主电异常时,蓄电池通过SPWM逆变器逆变出交流电供给输出通过逆变静态开关切换到输出。 三、EPS手动维修旁路模式:

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算, 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出,当Um 与T 不变时,直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。 2.单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

ATX电源原理图及解说

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深入了解电源的滤波保护电路 电源的滤波、保护电路对电源有重要的意义,电脑能否安全使用,很大程度上取决于电源的稳定和保护。 电源的稳定性,一般表现在以下几个方面: 1、输出电压受输入电压波动的影响很小 电网电压在180~264V之间波动时,电源输出的低压直流电波动很小。 2、输出电压受负载影响很小 电源负载在轻载时和重载时,输出电压波动很小。 3、纹波输出很小。 一般来说,电源需要多路滤波和保护电路,磐石355电源是一款比较典型的具有四重滤波、四重保护电路的电源,下面我们以此电源为例,向大家详细介绍一下电源的滤波、保护电路。 一、磐石355的滤波电路 1、电磁干扰 电脑电源是把工频交流整流为直流,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声,噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声,在输出端泄漏出去就表现为纹波。辐射噪声频率高于30MHZ,会传播到空间中;传导噪声频率在30MHZ以下,主要干扰音频设备,通过电源线传播到电网中。 外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行,而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部,因此,电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。 在电脑电源的输入端,需要有由电容和电感构成的滤波器,用于抑制交流电产生的EMI。在 葫芦岛电器维修论坛 http://hldyongan.5d6d.com

(整理)常用彩电开关电源原理

彩电开关电源原理 A3电源: A3机芯电源最早出现在采用三洋公司的LA7680机芯上,故而得名,因其电路简洁、效率高、易扩展、易维修,现在已被各厂家广泛使用。 R520、R521、R522为起动电阻,R519、C514、R524、V513、T501的(1)、(2)绕组组成正反馈回路,C514为振荡电容。 V553 及周边元件、VD515、V511、V512组成稳压控制电路。R552为取样电阻,VD561为V553的发射极提供基准电压,当电源输出电压过高时, V553、VD515、V511、V512均导通程度增加,使开关管V513的基极被分流,输出电压随之下降;反之,若电源输出电压降低时,V553、 VD515、V511、V512均导通程度减少,使开关管V513的基极分流减少,输出电压随之上升。 VD518、VD519、R523组成过压保护电路。另外VD563也为过压保护。 C515的作用: 我们来看如果没有C515会怎样?当某一时刻开关变压器的(1)脚相对(2)脚为正时,一方面(1)脚的电压经R519、C514加到V513的基极,欲使V513饱和,但同时,该电压也经R526加到V512的基极,这样一来,V512饱和导通,而V512饱和导通将迫使V513截止,这就有矛盾了。 再来看加入C515的情况:同样当某一时刻开关变压器的(1)脚相对(2)脚为正,欲使V513饱和,这时该电压也经R526加到V512的基极,但由于有C515的存在,C515两端的电压不能突变,需经一定时间的延迟,或者说C515有一个充电过程,才会使V512饱和,这样就不会干扰V513的饱和了。显然,C515容量的大小决定了延迟的时间,这样也会影响V513基极脉冲的占空比,同样也会影响输出电压的大小,根据这一点,有人误认为C515 是振荡电容,这显然是不对的。 IX0689电源: IX0689电源被广泛运用于国内各种品牌的TA两片机中,是国产机用得最多的电源之一。 振荡电路 300V直流电压经R707、R724分压后,再由C735、L701加到N701的(12)脚,IX0689的(12)脚是内部开关管的B极,于是开关管开始导通,电流从(15)脚C极流入,从(13)脚E极流出,经R714、R710到热地。 T701的(3)、(5)脚为正反馈绕组,在开关管导通时,正反馈电压的极性是(5)正(3)负,(5)脚电压经V735、R713、L701加到N701的(12)脚,使开关管的电流进一步增大,如此循环使开关管很快饱和。 开关管饱和期间,电能转为T701中的磁能。随着N701(13)脚流出的电流不断增大,R710两端的压降也不断增大,当R710上的压降达到1V左右时,开关管开始退出饱和状态。 开关管一旦退出饱和,T701各绕组的感应电压极性全部翻转,正反馈绕组(3)、(5)脚的极性为(3)正(5)负,(5)脚的负电压经C713、R713、L701加到IX0689的(12)脚,使内部开关管的电流进一步减小,如此循环,使开关管迅速截止。 开关管截止期间,开关变压器次级各绕组的整流二极管全部导通,将储存在开关变压器中的磁场能转变为电能,供整机各路负载,同时,T701的(1)、(6)绕组与C717、C718、R710和C706构成振荡回路,当振荡半个周期后,重新使T701的(6)脚为正(1)脚为负,

TL494LM339方案ATX电源电路工作原理和维修

LWT2005 [TL494(KA7500)+LM339] ATX电源电路工作原理与维修 随着电脑的逐渐普及和深入到家庭,显示器已经成为维修界的一个亮点,ATX开关电源又将成为维修界的一个新的亮点。本文以市面上最常见的LWT2005型开关电源供应器为例,详细讲解最新ATX开关电源的工作原理和检修方法,对其它型号的开关电源供应器,也借此起到一个抛砖引玉的作用。 一、概述 ATX开关电源的主要功能是向计算机系统提供所需的直流电源。一般计算机电源所采用的都是双管半桥式无工频变压器的脉宽调制变换型稳压电源。它将市电整流成直流后,通过变换型振荡器变成频率较高的矩形或近似正弦波电压,再经过高频整流滤波变成低压直流电压的目的。其外观图和部结构实物图见图1和图2所示。 ATX开关电源的功率一般为250W~300W,通过高频滤波电路共输出六组直流电压:+5V(25A)、—5V(0.5A)、+12V(10A)、—12V(1A)、+3.3V(14A)、+5VSB(0.8A)。为防止负载过流或过压损坏电源,在交流市电输入端设有保险丝,在直流输出端设有过载保护电路。 二、工作原理 ATX开关电源,电路按其组成功能分为:输入整流滤波电路、高压反峰吸收电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS信号和PG信号产生电路、主电源电路及多路直流稳压输出电路、自动稳压稳流与保护控制电路。参照实物绘出整机电路图,如图3所示。 1、输入整流滤波电路 只要有交流电AC220V输入,ATX开关电源无论是否开启,其辅助电源就会一直工作,直接为开关电源控制电路提供工作电压。如图4所示,交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0,经BD1—BD4整流、C5和C6滤波,输出300V左右直流脉动电压。C1为尖峰吸收电容,防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。TH1为负温度系数热敏电阻,起过流保护和防雷击的作用。L0、R1和C2组成Π型滤波器,滤除市电电网中的高频干扰。C3和C4

常见几种开关电源工作原理及电路图

常见几种开关电源工作原理及电路图

图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。 2.单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。 单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。 3.单端正激式开关电源 单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也 导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。

ATX电源工作原理及检修

ATX电源工作原理及检修 检修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。 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PW-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,P W-OK、+5VSB信号为高电平,ATX插头+3.3V、±5V、±12V有输出,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。 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。 1.辅助电源电路 只要有交流市电输入,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R 72、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、R78、Q15的b、e极等效电阻对电容C44

常见电源的工作原理

常见电光源的工作原理 自19世纪初电能开始用于照明后,电光源技术经历了几次有代表性的发展,人们相继制成了白炽灯、高压汞灯、低压汞灯、卤钨灯,近年来又制成了高压纳灯和金属卤化物灯等新型照明电光源,电光源的发光效率、寿命、显色性等性能指标不断得到提高。 1、第一次电光源技术革命——白炽灯 以爱迪生为代表发明的白炽灯,经过几代科技人员120多年的努力,白炽灯的发光效率平均每年增长0.11lm/W,至今灯发光效率增加了10倍、寿命提高了500倍、价格下降了10倍,满足了人们对400~2000lm光通量的室内照明的需要。 (1)普通白炽灯 普通白炽灯(简称普通灯泡),一般内部安装有金属钨做的灯丝,内部被抽成真空或充入少量惰性气体,灯丝通电后,钨丝呈炽热状态并辐射发光。灯丝温度越高,辐射的可见光比例就越高,即灯将电通转换为可见光的效率就越高。随着白炽灯发光效率的增加,灯丝温度的升高,钨灯丝的蒸发速度也增加,从而使灯的寿命缩短。较大功率的白炽灯泡内充有约80kPa气压的惰性气体,可以在一定程度上抑制金属钨的蒸发,从而延长了白炽灯的使用寿命。普通白炽灯的典型发光效率为10lm/W,使用寿命为1000h左右。 (2)卤钨灯 1959年人们发明了卤钨循环原理的石英白炽灯,给普通白炽灯注入了新的活力,卤钨石英白炽灯具有体积小、灯发光效率维持率在95%以上,灯发光效率和使用寿命有了很大的提高。 “卤”字代表元素周期表中的卤族元素,如氟、氯、溴、碘这类元素。卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯,现在常用的卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯。根据卤钨循环原理制造出的卤钨灯,给热辐射光源注入了新的活力。这类灯的体积小,光通量维持率高(可达95%以上),灯发光效率和使用寿命明显优于白炽灯,卤钨灯的外壳一般采用耐高温并且高强度的石英玻璃或硬质玻璃,灯内充有2~8个大气压的惰性气体及少量的卤素气体,从而可以进一步提高灯丝的工作温度。 普通白炽灯灯丝上的钨原子蒸发出去后,沉积在玻璃泡壳上,时间一长,灯丝越来越细,泡壳越变越黑。经过长期的努力,人们找到了卤族元素——氟、氯、溴、碘。比如碘,它在250℃以上的温度下和钨很亲近,会和钨结合在一起变为碘化钨分子;而在1500℃以上的高温下,碘化钨又分解成碘和钨原子。如果在白炽灯内充上碘,灯泡壁上温度超过250℃时, 碘就会把泡壳上的钨化合成碘化钨蒸气,从泡壳上将钨拉走,向灯丝方向移动。在灯丝附近因为温度高了,碘化钨分解,把钨交还给灯丝,剩下的碘又移到温度较低的泡壳上去拉钨原子,这样,人们也就不必担心钨的蒸发了。消除了灯丝钨蒸发的问题后,就可以提高灯丝的工作温度了。灯丝工作温度提高,意味着通过灯丝的电流增加,也就增加了灯的功率,这样小小体积的碘钨灯就能比体积大很多的普通白炽灯更亮。卤钨灯与普通白炽灯相比,发光效率可提高到30%左右,高质量的卤钨灯寿命可以提高到普通白炽灯寿命的3倍左右。 由于卤钨循环(见图1),减少了灯泡玻璃壳的黑化,卤钨灯的光输出在整个寿命过程中基本可以维持不变。 正是由于卤钨灯的以上优势,使其用途日趋广泛。低压卤钨灯的工作电压一般为 为95~100,12V/24V,灯功率从10~50W不等,它们的主要特点是:色温为2900K,显色指数R a

ATX电源维修的简单方法.docx

A T X电源维修的简单方法 1、辅助电源部分的检修 如果紫色线没有5V(往往伴随绿线没有 3.6-5.2V)的话,就要检修辅助电源。 如果保险烧了,检查四个整流二极管(一般只坏两个和两个), 330UF/250V 电容 有没有鼓包(一般只坏一个电容,但它所接的 150K 电阻绝对开路了),查辅 助电源开关管(绝大多数为XN60 系列场效应管,多彩、鑫谷、达硕多选用K3067 等,也有一些选用普通三极管的(如世纪之星多选用 TOP221Y 等)和两个 E13007 开关管或 C4242 有没有坏,这样检查过后就不会再烧保险了。如果辅助电源还 没有输出,就要检查300V 到辅助电源变压器初级的限流电阻(一般为1.5-4.7 欧)、辅助电源开关管 B 极所接电阻,还有输出电源变压器输出的两个整流管。检查到这 一步电源紫色线肯定有 5V,同时绿线应该有 3.6-5.2V 了。如果绿色线仍然没有 3.6v-5.2V 的电压,这时就需要检修 TL494 了(这里 TL494 是一个总称,它包括 TL494、LM339 及周边电路 )。 2、TL494(可与 KA7500 互换 )及后级输出的检修 接入市电后,紫色线有5V,绿色线没电压时,应检修TL494 。TL494 正常值是:12 脚应为 12V, 2 脚应为 2.5V ,13\14\15 脚为 5V,1 脚为 0V, 4 脚为 5V ,8\11脚为2.2V ,否则 TL494 坏了应更换或者 LM339 及外围有问题,实际应用中 LM339 及外围低压阻容极少损坏。如果上述电压都有了,说明TL494 及其外围没有问题,这时应检查末级的三个肖特基高速整流管有没有坏和末级输出电压的电容, 如果还不行,查 TL494 的 8\11 脚所接的两个推动管C945 或 C1815 肯定有一个 坏了。 测电源有没有问题时,一定要记住测紫 5V 和灰线待机0V 、启动后恒 5V ,至 于绿线有的为 5V 多,有的 3.6V,反正在 3.6V-5.2V之间的都是正常的。 ATX 电源维修笔记 一、简介 电脑硬件更新换代快,而主机电源更新较慢,十几年的发展,就是由AT 结构变 化为 ATX 电源。它一旦损坏,由于各种原因的影响,用户一般用新的更换,其 实,只要我们熟练掌握它的电路结构,工作原理及维修技巧,修复ATX 电源很 有必要。 1.整流输出的 +300V 分别通过两个脉冲变压器加到主电源、辅助电源的功率管集 电极,辅助电源开始工作,输出( 1)+12V 供电 TL494:( 2)+5VSB 、PS-ON 到20 脚排插。 2.TL49412 脚得到 +12V ,开始工作,它的 13\14\15 输出 +5V,但它被④脚死区控制。当 PS-ON 端为低电平时,④脚电压跳变,解除控制,从⑧、 11 输出推挽波形,推动小功率对管工作,通过变压器耦合,使主电源功率对管工作,由主脉冲变压器 另一端后续电路输出各型电压。 3.TL494 输出的 +5V ,供电 LM339 ③脚,它由四个比较器构成,一般两个用来 完成启动控制,一个用来形成 power-good 信号,一个用来空载检测。 4.ATX 电源输出 14 脚(绿色线)为 PS-ON 信号,主板就是通过这个信号来控制 电源的开启和关闭的。当主板电源的“电源检测部件”使 PS-ON 信号为高电平时, 电源关闭,当主板使 PS-ON 信号为低电平时,电源工作,向主板供电。当 ATX 电 源不和主板相连时,电源内部提供 PS-ON 信号高电平,ATX 电源不工作,

ATX电源电路工作原理与故障分析详细讲解

12.1 计算机开关电源基本结构及原理 一、计算机开关电源的基本结构 1.ATX电源与AT电源的区别 目前计算机开关电源有AT和ATX两种类型。ATX电源与AT电源的区别为:1)待机状态不同 ATX电源增加了辅助电源电路,只要220V市电输入,无论是否开机,始终输出一组+5V SB待机电压,供PC机主板电源监控单元、网络通信接口、系统时钟芯片等使用,为ATX电源启动作准备。 2)电源启动方式不同 AT电源采用交流电源开关直接控制电源的通断,ATX电源则采用点动式电源启闭按钮,实质是用PS-ON直流控制信号启动/关闭电源。具有键盘开/关机、定时开/关机、Modem唤醒远程开/关机、软件关机等控制功能。 3)输出电压不同 AT电源共有四路输出(±5V、±12V),另向主板提供一个PG电源准备就绪的信号。ATX电源PW-0K信号与PG信号功能相同,还增加了+3.3V、+5 V SB供电输出和PS-ON电源启闭控制信号,其中+3.3V向CPU、PCI总线供电。 各档电压的输出电流值大约如下:

+5V +12V -5V -12V +3.3V +5V SB 21A 6A 0.3A 0.8A 14A 0.8A 4)主板综合供电插头接口不同 AT电源的6芯P8和P9电源插头,在ATX结构中被20芯双列直排插头所替代,具有可靠的防插反装置。对于Pentium 4机型的ATX电源,除大4芯(D 形)和小4芯电源接口插头外,还增加4芯12V CPU专用电源插头及6芯+3. 3V、+5V电源增强型插头。 2.计算机开关电源的基本结构 目前,计算机电源大多采用他激双管半桥定频调宽式开关电源。电源中还输出一个特殊的“POWER GOOD”信号。电源开启后PG信号为低电平,送给系统时钟电路,由该信号产生一个复位信号(RESET)用于系统复位。经100~5 00ms的延时后,PG信号由低电平变成高电平,系统复位结束,主机启动并开始正常运行。PG信号作用就是当电源输出的直流电压均稳定后,才使系统初始化复位,以保证计算机系统状态的稳定与可靠。由此可见,当电源正常时,PG 信号也正常,系统能够正常启动,否则系统无法进入启动状态。 他激式脉宽调制ATX开关电源电路主要由交流输入整流滤波电路、辅助电源电路、TL494脉宽调制电路、半桥式功率变换电路、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等组成。他激式开关稳压电源原理结构框图如图12-1所示。 二、他激式开关电源的基本原理

[工作]开关电源原理与维修开关电源原理图

[工作]开关电源原理与维修开关电源原理图开关电源原理与维修开关电源原理图 电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%—30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。电子设备电气故障的检修,本着从易到难的原则,基本上都是先从电源入手,在确定其电源正常后,再进行其他部位的检修,且电源故障占电子设备电气故障的大多数。故了解开头电源基本工作原理,熟悉其维修技巧和常见故障,有利于缩短电子设备故障维修时间,提高个人设备维护技能。 二(开关电源的组成 开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成,见图1。 1( 主电路 冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。 整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。 输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。 2( 控制电路 一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。 3( 检测电路 提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。 4( 辅助电源

实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。 开关电源原理图 三(开关电源的工作原理 开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量,当开关S断开时,电路中的储能装置(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放在开关接通时所储存的能量,使负载得到连续而稳定的能量。 VO=TON/T*Vi VO 为负载两端的电压平均值 TON 为开关每次接通的时间 T 为开关通断的工作周期

ATX开关电源工作原理浅析

ATX开关电源工作原理浅析 由于ATX开关电源品牌繁多,电路各有千秋,但基本原理还是一致的,大同小异。只要弄明白其中的一种,就可触类旁通,举一反三,使问题迎刃而解。ATX开关电源整机电路,由220V交流输入回路、整流滤波电路、PWM脉宽调制控制电路、推挽驱动电路、半桥开关变换电路、辅助开关电源、PS-ON和PW-OK产生电路、+3.3V电压稳压控制电路、多路直流输出电路和稳压保护电路组成。如图所示。一、220V 交流输入电路220V交流输入电路主要包括保护电路和抗干扰电路。保护电路由F1、NTCR1、Z1、Z2组成,主要起到过流、过压保护和限流作用;抗干扰电路由C1、C4、R1、扼流圈T1、差模扼流圈T5组成,主要对由电网进入的干扰信号和由开关电源返出的干扰信号进行抑制。共模高压瓷片滤波电容C2、C3通过中点接地,消除静电干扰。二、整流滤波电路整流滤波电路由整流二极管D21~D24、高压滤波电容C5、C6组成。220V交流电经整流滤波后,为辅助开关电源和半桥开关变换电路,提供波纹较小的300V左右的直流电压。R2、R3为均压电阻。T为PFC功率因数校正线圈,用于提高电能利用率。三、辅助开关电源辅助开关电源为变压器耦合、并联型开关电路。只要一上电,它就开始工作。分析如下:从整流滤波电路引来的300V左右直流电压,一

路经R55、R56至开关管Q12基极,另一路经T6开关变压器初级绕组加到Q12集电极,使Q12导通。开关管Q12导通后,其集电极电流在T6初级绕组上产生上正下负的感应电动势,正反馈绕组也相应产生上正下负的感应电动势。于是,T6反馈绕组的感应电动势通过反馈支路C3、R56加到Q12的基极,使其迅速饱和导通。在开关管Q12饱和导通期间,T6次级绕组所接的整流滤波电路因感应电动势反相而截止,电能以磁能的方式存储在绕组内。同时,T6正反馈绕组的感应电压,通过R56、Q12的be结对电容C31(图中错标为C3)充电。随着C3充电过程的不断进行,其两端电位差升高,流经Q12基极电流不断减小,使Q12退出饱和状态,其内阻不断加大,导致集电极电流进一步下降,从而使T6各绕组的感应电动势反相(上负下正),正反馈绕组负的脉冲电压与定时电容C31所充电压叠加,经R56加至Q12基极,使其迅速截止。同时,正反馈绕组通过D28给C19充电,C19负端得负电位,通过ZD2使Q12基极被箝位在比C19负电位高约9V的负电位上。C19充电结束后,又通过R57放电,把电能以热能的方式释放出去。在开关管Q12截止期间,C3的充电电压经T6反馈绕组、Q12的be结、R56形成放电回路,以便为下一个正反馈电压脉冲提供通道,保证开关管Q12能够再次进入饱和导通状态。随着C19放电电流的不断减小,Q12基极电位不断上升,当上升到Q12的be结

UPS(配置在线式应急电源)电源工作原理和维护

一.引言 保证任何情况下的正常供电,是用电重要的行业的重要基础.对于安全部门,还有一个特殊要求,就是切换主备电源的自动互投的过程中“保零秒”.互投时出现瞬间闪络停电,这对一般照明负荷影响不大,但是对发射机等上行和传输设备.服务器.编码器等设备,影响就很大.另外,在外线全部停电时,启动发电机需要时间.所以对于安全工艺机房内不允许瞬间闪络断电的负荷,必须配置在线式应急电源(UPS),并严禁其他非播出工艺负荷接入应急电源系统.UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备,因其主要机智能化程度高,储能器材采用免维护蓄电池,使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修.其实维护的好坏,对电源的寿命和故障率有很大影响. 虽说各个单位配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同,但其原理和主要功能基本相同.在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式,这是因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换,自身供电时间的长短可选,并具有稳压.稳频.净化的特点. 二.UPS电源系统 1.UPS不间断电源的作用 UPS的全称是Uninterruptible PowerSystem,即不间断电源.UPS是一种以逆变器为主要元件.稳压稳频输出的负载电源保护设备.它主要起到三个作用:一是提供后备电源,防止突然断电造成节目停播事故;二是消除“污染”,改善电源质量,对电源系统中的浪涌.噪声.电压下降等现象它都能改进;三是对整个安全系统提供可持续不间断电力保护,使我们的安全系统及其整个网络运行更加稳定安全. 2.UPS不间断电源装置的基本原理 (1)基本构成和原理见如图1原理框图:该设备由可控整流部分.逆变器部分.逆变交流静态开关.旁路交流静态开关.可充电免维护铅酸电池.电池组开关.主机输入输出开关,逆变器故障旁路开关.应急及检修旁路开关等组成.其中电子部分统一受主机微电脑控制器控制.配套设备为蓄电池组和远地微机监测设备.

开关电源的基本原理与分类方法

开关电源的基本原理与分类方法 开关电源是指调整功率管以开关方式进行工作的稳压电源。缩写为SPS(Switching Power Supply),开关电源的核心部分是一个直流变换器。目前开关电源向着高频、高可靠性、低功耗、低噪声、抗干扰和模 块化方向发展。开关电源现在在社会上应用越来越广泛,需求也越来越大。 电源在一个典型系统中或者在一台机器中担当十分重要的角色,电源给系统的电路提供持续、稳定的 能量,使得系统或者机器能够正常地工作。电源的好坏直接影响了系统能否正常工作。随着电源的应用和 需求越来越广泛,人们对于电源的要求也越来越高。人们对电源的效率、体积、重量、稳定性和可靠性等 方面都有了更高的要求。 开关电源正是以其效率高、体积小、重量轻、稳定性高、零负载消耗低等多方面的优势逐步取代了效 率低、又笨又重的线性电源。现在社会上出现的需要应用开关电源的仪器、机器越来越多;利用开关电源作为驱动电源的产品也层出不穷,例如LED驱动开关电源的需求量越来越多。而现代电力电子技术的发展, 特别是大功率器件IGBT和MOSFET、各类电源芯片的迅速发展,将开关电源的工作频率提高到相当高的水平,使得开关电源的转换效率不断提高。人们对于转换效率的不断要求也促使开关电源的开发技术将越来 越高。 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输 出短路保护电路等部分构成。 开关带能源的工作原理: 首先是将交流输入电源经整流滤波成脉动直流;然后通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;接着开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;最后,输出 部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。 常见的开关电源的分类方法有下列几种: 1.按激励方式的不同可以划分为他激式和自激式。他激式开关电源电路中专设激励信号振荡器;自激式开关功率管兼作振荡管。该形式的开关电源电路结构简单, 元器件少, 可以做成低成本的开关电源。 2.按调制方式的不同可以划分为脉宽调制型、频率调整型和混合调整型。脉宽调制型保持振荡频率保 持不变, 通过调节脉冲宽度来改变输出电压的大小;频率调整型保持占空比保持不变(脉冲宽度保持不变) , 通过改变振荡频率来改变输出电压大小;混合调整型是脉冲宽度和振荡频率均可进行调节的开关电源。 3.按开关管电流的工作方式的不同可以划分为开关型和谐振型。开关型用开关晶体管把直流变成高频 标准方波, 其电路形式类似于他激式;谐振型用开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波, 其电路 形式类似于自激式开关电源。 4.按开关晶体管的类型的不同可以划分为晶体管型和可控硅型。晶体管型采用晶体管(包括场效应管) 作为开关功率管;可控硅型采用可控硅作为开关功率管。这种电路的特点是直接输入交流电压, 不需要一次整流部分。

台达DPS-250GB-4B ATX电源原理分析

台达DPS-250GB-4B ATX电源原理分析 台达DPS-250CB-4B(REV:OO)ATX电源与传统ATX电源不同,它的主辅电源均采用单MOS开关管驱动。其中,主电源采用UC3843BN脉宽调制集成电路,主电源唤醒、过,欠压等保护电路采用DNA1002D芯片,电源最大输出功率为232.5W。该电源被广泛用于联想开天M4600等系列微机上。 电路工作原理简述 1.输入、整流、滤波电路 220V交流输入电压经过差模、共模电感电容组成的EMI滤波电路进入整流电路。EMI 电路的作用,一是防止电源本身的电磁干扰脉冲,通过传导或辐射方式干扰公共线路上的其他电器设备。二是防止公共线路上的电磁脉冲干扰电源本身的工作。整流后的脉动直流电,由滤波电容Cl滤波后获得约300V左右的直流电压,供主辅电源使用。 2.主电源工作原理 主电源主要产生正负5V、±12V、+3.3V电源给计算机主板使用。该电源采用了UC38 43BN电流控制型脉宽调制集成电路,它具有功能全、工作频率高、引脚少、外围元件简单等特点。它的电压调整率可达O.OI%V(非常接近线性稳压电源的调整率)。工作频率可达500k Hz,启动电流仅需ImA.所以它的启动电路非常简单。UC3843BN各脚功能见下表。 在市电供电处于正常范围内,要使UC3842BN(6)脚输出端关闭脉冲输出的方法有四种:(1)关掉Vcc;(2)将(1)脚电压降至IV以下;(3)将(2)脚电压升至2.5V以上;(4)将(3)脚电压升至IV以上。 该电源的启动与关闭是通过控制UC3843BN(2)脚电平的高低,由光电耦合器IC3(336)来实现的。

EPS应急电源的工作原理

EPS应急电源的工作原理 摘要:应急电源EPS的工作原理,以及如何使用户能够理性的去选择产品。文中详细分析了EPS的构造和工作原理以及带负载时的工作特性和运行参数。 关键词:应急电源EPS 应急电源工作原理EPS特性 随着社会的发展,建筑技术水平的不断提高,城市的建筑趋向于大规模,高层化发展随之而来对建筑的供电要求越来越高,社会的信息化,建筑的现代化,使建筑对供电的依赖也越来越大,尤其是一些重要的公共建筑,一旦中断供电,将造成重大的政治影响或经济损失,如果是发生火灾,后果就更不堪设想。所以现行的《高层民用建筑设计防火规范》及《民用建筑电气设计规范》就有严格规定:“一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源,常用的应急电源有:(1)独立于正常电源的发电机组;(2)供电网络中有效地独立于正常电源的专门供电线路;(3)蓄电池。”多年来,运行经验表明,电网供电时采用两路独立的电源.若主供电线路停电,则由备用才路供电,采用这种方式虽然简单、可靠,但供电线路复杂。当发生大面积停电事故时,两路电源均可能发生停电事故。因此,应急电源作为独立于电网之外的备用电源.被广泛应用于各种建筑工程之中。目前,应急电源包括柴油发电机组和蓄电池,近年来,含蓄电池的EPS作为应急电源,被广泛应用,尤其是被用做消防应急电源。 1、EPS的工作原理 应急电源采用单体逆变技术, 集充电器、蓄电池、逆变器及控制器于一体。 YFD、YFS、YFS/P系列智能化应急电源,采用后备式运行方式。 ⑴当市电正常时,由市电经过互投装置给重要负载供电,同时进行市电检测及蓄电池充电管理,然后再由电池组向逆变器提供直流能源。在这里,充电器是一个仅需向蓄电池组提供相当于10%蓄电池组容量(Ah)的充电电流的小功率直流电源,它并不具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时,市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向用户的各种应急负载供电。与此同时,在EPS的逻辑控制板的调控下,逆变器停止工作处于自动关机状态。在此条件下,用户负载实际使用的电源是来自电网的市电,因此,EPS应急电源也是通常说的一直工作在睡眠状态,可以有效的达到节能的效果。 ⑵当市电供电中断或市电电压超限(±15%或±20%额定输入电压)时,互投装置将立即投切至逆变器供电,在电池组所提供的直流能源的支持下,此时,用户负载所使用的电源是通过EPS的逆变器转换的交流电源,而不是来自市电。 ⑶当市电电压恢复正常工作时,EPS的控制中心发出信号对逆变器执行自动关机操作,同时还通过它的转换开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后,EPS在经交流旁路供电通路向负载提供市电的同时,还通过充电器向电池组充电。 2、如何选配EPS EPS通常产品特征分为以下三类产品: ⑴YFD系列EPS(0.5~10KW) YFD系列EPS由单路、双路供电输入二类产品组成(输入电压220V/AC或380V/AC,输出电压220V/AC,适应于应急照明和事故照明的照明负载。 (2)YFS系列EPS(2.2~400KW) YFS系列EPS由单路、双路供电输入二类产品组成(输入电压380V/AC,输出电压380V/AC),除可用于应急照明、事故照明,同时也适应于消防电梯、卷帘门、风机、水泵、淋浴泵、供水泵等电感性负载或混合供电。

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