ATX电源的工作原理文档格式.docx

1、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

2、作，电路处于关闭状态，这种工作方式称作它激工作方式。、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。、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、PSON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PSON”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PSON 信号的控制，当“PSON”小于1V伏时开启电源，大

3、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“PSON”变为5V，ATX电源就自动关闭。、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。、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

4、电压的额定输出电流：（单位：A）电源各输出端 5V 12V 3.3V 5V 12V 5VSB 额定输出电流 21A 6A 14A 0.3A 0.8A 表1 电源输出排线功能一览表Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 导线颜色 橘黄 黑色 红色 灰色 紫色 黄色 功能 3.3V 提供 +3.3V 电源3.3V 提供 +3.3V 电源 地线 5V 提供+5V电源 5V 提供 +5V 电源 Power OK电源正常工作 5VSB 提供 +5V Stand by电源，供电源启动电路用12V 提供 +12V 电源 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 兰色 绿色 白色

5、-12V 提供 -12V 电源PS-ON 电源启动信号，低电平-电源开启，高电平-电源关闭-5V 提供-5V 电源 9、PW-OK信号的形成：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

6、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

7、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T092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01。100mA，动态电阻典型值为022欧,输出杂波低。图2是TL431的典型应用，其中、脚两端输出电压V=25（R2十R3）VR3。如果改变R2的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。2

8、. 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

9、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

10、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

11、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（1A1000V），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（6A1000V）代换比较可靠。兼价电源中的高压滤波电容，容量一般为220F/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

12、，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470F。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

13、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470F250V，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AT

14、X电源中使用的功率管大多为TO220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TO220和TO3两种封装管的位置，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TO220封装管中，2SC3822（125W500V8A）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TO3形式的封装管中

15、，BU508A（125W700V8A），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TO3形式封装的BU508A和TO220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

16、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B

17、U508A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（16A40V）整流对管。通过查看电源的标牌，我

18、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（30A20V），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

19、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

20、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5V5%，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

21、。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PSON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

22、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。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

23、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（0.81mH）、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Y3、Y4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

24、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

25、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

26、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510A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23A延迟性保险丝代换，效果比采用的5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

27、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（330UF200U，有的电源中采用470UF250U），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

28、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63左右的负温度系数的热敏电阻，若实在找不到，可用63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