电源相关知识.docx

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电源相关知识

一、+5VSB、PS-ON、PW-OK控制信号

　　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（图1）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，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、±5V、±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、±5V、±12V的输出电压。

　　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±5V、±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．