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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、±
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。
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。
请参照图2。
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、R78、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Q15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。
2.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-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、±
12V的输出电压。
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13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、±
推动管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,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休闲状态。
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充电的逐渐进行,IC5的3脚控制电平逐渐上升,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零电平起跳到+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用户关机时,ATX开关电源+5V输出端电压必下跌,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,将引起如下的连锁反应:
使IC1的反馈控制端3脚电位下降,经R63耦合到Q21的基极,随着Q21基极电位下降,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脚的固定分压电平时,IC5的输出端1脚将立即从5V下跳到零电平,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。
3.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(+5V或+12V),由R31取得采样电压送到IC1的1脚和2脚基准电压相比较,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、11脚输出脉冲宽度降低,输出电压回落至标准值的范围内,反之稳压控制过程相反,从而使开关电源输出电压稳定。
IC1的电流取样放大器负端输入15脚接稳压5V,正端输入16脚接地,电流取样放大器在脉宽调制控制电路中没有使用。
ATX电源技术详解
目前,ATX电源广泛应用于电脑中,与AT电源相比,它更符合”绿色电脑"
的节能标准,它对应的主板是ATX主板。
1.ATX电源的特点 与AT电源相比,ATX电源增加了“+3.3V、+5VSB、PS-ON”三个输出。
其中“+3.3V”输出主要是供CPU用,而“+5VSB”、“PS-ON”输出则体现了ATX电源的特点。
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。
“PS-ON”小于1V伏时开启电源,大于4.5伏时关闭电源。
2.ATX电源的核心电路 ATX电源的主变换电路与AT电源相同,也是采用“双管半桥它激式”电路,PWM(脉宽调制)控制器同样采用TL494控制芯片,但取消了市电开关。
由于取消了市电开关,所以只要接上电源线,在变换电路上就会有+300V直流电压,同时辅助电源也向TL494提供工作电压,为启动电源作好准备。
ATX电源的特点就是利用TL494芯片第4脚的“死驱控制”功能,当该脚电压为+5V时,TL494的第9、11脚无输出脉冲,使两个开关管都截止,电源就处于待机状态,无电压输出。
而当第4脚为0V时,TL494就有触发脉冲提供给开关管,电源进入正常工作状态。
辅助电源的一路输出送TL494,另一路输出经分压电路得到“+5VSB”和“PS-ON”两个信号电压,它们都为+5V。
其中,“+5VSB”输出连接到ATX主板的“电源监控部件”,作为它的工作电压,要求“+5VSB”输出能提供10mA的工作电流。
“电源监控部件”的输出与“PS-ON”相连,在其触发按钮开关(非锁定开关)未按下时,“PS-ON”为+5V,它连接到电压比较器U1的正相输入端,而U1负相输入端的电压为4.5V左右,这样电压比较器U1的输入为+5V,送到TL494的“死驱控制脚”,使ATX电源处于待机状态。
当按下主板的电源监控触发按钮开关(装在主机箱的面板上),“PS-ON”变为低电平,则电压比较器U1的输出就为0V,使ATX主机电源开启。
再按一次面板上的触发按钮开关,使“PS-ON”又变为+5V,从而关闭电源。
同时也可用程序来控制“电源监控部件”的输出,使“PS-ON”变为+5V,自动关闭电源。
如在WIN9X平台下,发出关机指令,ATX电源就自动关闭。
3.主板无法加电的故障分析 由于ATX电源的开启受制于主板的电源监控部件,所以当ATX主机出现无法加电的故障时,不能立刻确定故障是电源本身还是主板的“电源监控部件”,给维修带来一定难度。
根据以上分析,我们可在“PS-ON”输出与地之间接一个100OHM左右的电阻,使“PS-ON”变为低电平,就能启动ATX电源,这样即可区分故障部位。
同时也提示我们,如果ATX主板的“电源监控部件”出现故障,由于它的维修有较大难度,我们可以跳过“电源监控部件”,直接控制“PS-ON”的电压,就能开启或关闭主机。
当然,此时主机的自动关闭功能没有了。
微机ATX电源的+3.3V电路
[日期:
2006-02-17]来源:
电子报
作者:
张扬
ATX电源是在AT电源的基础上发展来的,ATX电源与AT电源不同的地方是多了一个+3.3V电源和+5V
SB电源。
不同品牌
ATX电源的±
12V电源的电路结构基本上相同,但+3.3V电源的电路结构却差别较大。
笔者现列举几种+3.3V电源的电路供爱好者参考。
一、图1是《电子报》去年第48期“普及型ATX电源控制电路的工作原理”介绍的普及型ATX电源的+3.3V电源电路图。
+3.3V电源由脉冲输出变压器Tl的5V绕组经线圈L5、L6降压,由共阴极的肖特基整流块D23整流,再经Ll、C28滤波后得到。
L5、L6的电压降与通过其中的电流有关,电流小时压降小,输出电压高,空载时的电压可达9.5V左右。
电流大时电压降大,输出电压低。
为保证在最大负载时+3.3V电源输出电压不低于+3.3V,线圈L5和L6的电感量应妥善设计。
在本例中,L5和L6采用外直径12mm、内径6mm、厚4mm的磁心,用φ0.93mm的漆包线穿绕8T,在负载电流为10A时,未经稳压的输出电压为+3.5V。
如果要求负载电流更大,可适当减少线圈的匝数.