本文主要是關于ATX電源的相關介紹,并著重對ATX電源3.3V輸出如何驅動LED進行了詳盡的闡述。
ATX電源
ATX電源作用是把交流220V的電源轉換為計算機內部使用的直流5V,12V,24V的電源。
ATX電源的特點:與AT電源相比,ATX電源增加了“+3.3V、+5VSB、PS-ON
”三個輸出。其中“+3.3V”輸出主要是供內存用,而“+5VSB”、“PS-ON”輸出則體現了ATX電源的特點。ATX電源最主要的特點就是,它不采用傳統的市電開關來控制電源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的組合來實現電源的開啟和關閉,只要控制“PS-ON”信號電平的變化,就能控制電源的開啟和關閉。“PS-ON”小于1V伏時開啟電源,大于4.5伏時關閉電源。和AT電源不一樣,ATX電源除了在線路上作了一些改進,其中最重要的區別是,關機時ATX電源本身并沒有徹底斷電,而是維持了一個比較微弱的電流。同時它利用這一電流增加了一個電源管理功能,稱為Stand-By。它可以讓操作系統直接對電源進行管理。通過此功能,用戶就可以直接通過操作系統實現軟關機,而且還可以實現網絡化的電源管理。如在電腦關閉時,可以通過網絡發出信號到電腦的Modem上,然后監控電路就會發出一個ATX電源所特有的+5V SB激活電壓,來打開電源啟動電腦,從而實現遠程開機。
ATX電源主要有兩個版本,一種是ATX1.01版,另一種是ATX2.01版。2.01版與1.01版的ATX電源除散熱風扇的位置不一樣外,它們的激活電流也不同。1.01版只有100mA,2.01版則有500mA~720mA。這意味著2.01版的ATX電源不會像1.01版那樣“過敏”,經常會受外界電壓波動的影響而自行啟動計算機。
核心電路
ATX電源的核心電路:ATX電源的主變換電路與AT電源相同,也是采用“雙管半橋它激式”電路,PWM(脈寬調制)控制器同樣采用TL494控制芯片,但取消了市電開關。由于取消了市電開關,所以只要接上電源線,在變換電路上就會有+300V直流電壓,同時輔助電源也向TL494提供工作電壓,為啟動電源作好準備。ATX電源的特點就是利用TL494芯片第4腳的“死驅控制”功能,當該腳電壓為+5V時,TL494的第8、11腳無輸出脈沖,使兩個開關管都截止,電源就處于待機狀態,
無電壓輸出。而當第4腳為0V時,TL494就有觸發脈沖提供給開關管,電源進入正常工作狀態。輔助電源的一路輸出送TL494,另一路輸出經分壓電路得到“+5VSB”和“PS-ON”兩個信號電壓,它們都為+5V。其中,“+5VSB”輸出連接到ATX主板的“電源監控部件”,作為它的工作電壓,要求“+5VSB”輸出能提供10mA的工作電流。“電源監控部件”的輸出與“PS-ON”相連,在其觸發按鈕開關(非鎖定開關)未按下時,“PS-ON”為+5V,它連接到電壓比較器U1的正相輸入端,而U1負相輸入端的電壓為4.5V左右,這樣電壓比較器U1的輸出為+5V,送到TL494的“死驅控制腳”,使ATX電源處于待機狀態。當按下主板的電源監控觸發按鈕開關(裝在主機箱的面板上),“PS-ON”變為低電平,則電壓比較器U1的輸出就為0V,使ATX主機電源開啟。再按一次面板上的觸發按鈕開關,使“PS-ON”又變為+5V,從而關閉電源。同時也可用程序來控制“電源監控部件”的輸出,使“PS-ON”變為+5V,自動關閉電源。如在WIN9X平臺下,發出關機指令,ATX電源就自動關閉。
故障分析
采用ATX電源的計算機系統如果出現故障,首先要從CMOS設置、Windows中ACPI的設置及電源和主板等幾個方面進行全面的分析。硬件方面,為了區別故障在負載上還是在電源本身,可以將電源拆卸下來,用一臺廢舊設備(例如硬盤等)作假負載,以免出現空載保護,在PS-ON信號線(綠色)與地線之間接入一只100~150Ω的電阻,使該信號變為低電平,如果電源可以工作,說明故障點在主板或電源按鈕(Power Button),否則故障就在電源自身。
根據計算機維修的“先軟后硬”原則,用戶首先要檢查BIOS設置是否正確,排除因設置不當造成的假故障;第二步,檢查ATX電源中輔助電源和主電源是否正常;
第三步,檢查主板電源監控電路是否正常。下面,本文根據故障的不同表現,分別介紹分析及處理方法。
維修方法
打開電源的上半盒子,觀察電源內部。
A,元件有沒炸裂的現象,如果保險管已燒黑,說明初級電路有短路現象,重點檢查整流二極管,待機電 源管,半橋雙三極管,有沒擊穿。
B,元件沒炸裂的現象,通電,用表測量20針中的綠線,紫線,有沒+5V電壓,如果沒有,就要檢查待機 電路,重點測開機電阻,一般開機電阻取值幾百K,容易出現阻值變大,開路現象 。檢查與待機電源管相連的小三極管有沒短路,開路。
C,20針中的綠線,紫線,有+5V電壓,再用導線短路綠線與黑線強行開機,看能不能開機,如果不能,看TL494(7500B)的電源腳有沒電壓(12腳是電源),如果沒有,查與待機電路次級相連的線路。TL494 (7500B)的電源腳有電壓,不能開機,要查死區控制腳(4)是5V,還是0V,如果是5V,一般是電路保護了,查看三個雙二極管整流器有沒短路。
通過以上三項,可以修好70%有故障的電源。在修理中發現極少有IC損壞的現象,壞的是TL494的多, LM339還沒見損壞過。
電腦ATX電源3.3V輸出如何驅動LED
因為南橋損壞一般都有明顯的發熱。不過也不能這么武斷的判斷,你可以用萬用表跑一下線路,看看3.3V連接的貼片電容或電阻有沒有損壞。判斷的大致順序:先將與1、2、11腳連接的有問題的濾波電容拆除,1、2、11腳依然對地短路;同時量拆除電容空出的焊盤兩腳之間也是短路的。將IO、網卡芯片、時鐘IC、BIOS、電源IC等需要用到3.3V電源的芯片及其周圍量著有問題濾波電容都拆除,電源1、2、11腳故障依舊。將為內存供電的MOS管、1.25V上拉供電8針芯片也都拆除,電源1、2、11腳故障依舊。同時量板子上的其它電阻、二極管等都是好的。查看AGP、PCI、內存槽無異物、也無電流過大燒壞的痕跡。經過無數次的維修,原因大致有三個,一是插槽中有金屬屑造成短路,二是主板供電電路壞了,可能是回路中有電容器被擊穿(短路)或損壞了。三是南橋損壞,如果真實這樣,除非你的板子是高端主板,如果不是基本上就沒有維修的必要了。南橋更換還需要專業的BGA機,植球,特麻煩,而且失敗的幾率非常大。
電腦ATX電源控制電路及原理
ATX電源的控制電路見圖1。控制電路采用TL494(有的電源采用KA7500B,其管腳功能與TL494相同,可互換)及LM339集成電路(以下簡稱494和339)。494是雙排16腳集成電路,工作電壓7~40V。它含有由{14}腳輸出的+5V基準電源,輸出電壓為+5V(±0.05V),最大輸出電流250mA;一個頻率可調的鋸齒波產生電路,振蕩頻率由{5}腳外接電容及{6}腳外接電阻來決定。{13}腳為高電平時,由{8}腳及{11}腳輸出雙路反相(即推挽工作方式)的脈寬調制信號。本例為此種工作方式,故將{13}腳與{14}腳相連接。比較器是一種運算放大器,符號用三角形表示,它有一個同相輸入端“+”;一個反相輸入端“-”和一個輸出端。
比較器同相端電平若高于反相端電平,則輸出端輸出高電平;反之輸出低電平。494內的比較放大器有四個,為敘述方便,在圖1中用小寫字母a、b、c、d來表示。其中a是死區時間比較器。因兩個作逆變工作的三極管串聯后接到+310V的直流電源上,若兩個三極管同時導通,就會形成對直流電源的短路。兩個三極管同時導通可能發生在一個管子從截止轉為導通,而另一個管子由導通轉為截止的時候。因為管子在轉換時有時間的延遲,截止的管子已經轉為導通了,但導通的管子尚未完全轉為截止,于是兩個管子都呈導通狀態而形成對直流電源的短路。為防止這樣的事情發生,494設置了死區時間比較器a。從圖1可以看出,在比較器a的反相輸入端串聯了一個“電源”,正極接反相端,負極接494的{4}腳。A比較器同相端輸入的鋸齒波信號,只有大于“電源”電壓的部分才有輸出,在三極管導通變為截止與截止轉為導通期間,也就是死區時間,494沒有脈沖輸出,避免了對直流電源的短路。死區時間還可由{4}腳外接的電平來控制,{4}腳的電平上升,死區時間變寬,494輸出的脈沖就變窄了,若{4}腳的電平超過了鋸齒波的峰值電壓,494就進入了保護狀態,{8}腳和{11}腳就不輸出脈沖了。
494內部還有3個二輸入端與門(用1、2、3表示)、兩個二輸入端與非門、反相器、T觸發器等電路。與門是這樣一種電路,只有所有的輸入端都是高電平,輸出端才能輸出高電平;若有一個輸入端為低電平,則輸出端輸出低電平。反相器的作用是把輸入信號隔離放大后反相輸出。與非門則相當于一個與門和一個反相器的組合。T觸發器的作用是:每輸入一個脈沖,輸出端的電平就變化一次。如輸出端Q為低電平,輸入一個脈沖后,Q變為高電平,再輸入一個脈沖,Q又回到低電平。比較器、與門、反相器、T觸發器以及鋸齒波振蕩器及{8}腳、{11}腳輸出的波形見圖2。339是四比較器集成電路。按管腳的順序把內部四個比較器設為A、B 、C 、D 比較器。494和339再配合其他電路,共同完成ATX電源的穩壓,產生PW-OK信號及各種保護功能。
一、 產生PW-OK信號
PC主機要求各路電源穩定之后才工作,以保護各元器件不致因電壓不穩而損壞,故設置了PW-OK信號(約+5V),主機在獲得此信號后才開始工作。接通電源時,要求PW-OK信號比±5V、±12V、+3.3V電源延遲數百毫秒才產生,關機時PW-OK信號應比直流電源先消失數百毫秒,以便主機先停止工作,硬盤的磁頭回復到著陸區,以保護硬盤。
ATX電源接通市電后,輔助電源立即工作。一方面輸出 +5VSB電源,同時向494的{12}腳提供十幾伏到二十多伏的直流電源。494從{14}腳輸出+5V基準電源,鋸齒波振蕩器也開始起振工作。若主機未開機,PS-ON信號為高電平,經R37使339的B比較器{6}腳亦為高電平,因電阻R37小于R44,{6}腳電平高于{7}腳電平,B比較器輸出端{1}腳輸出低電平,經D36的鉗位作用,A比較器的反相端{4}腳亦為低電平,其電平低于同相端{5}腳的電平,輸出端{2}腳呈高電平,經R41使494的{4}腳為高電平,故494內部的死區時間比較器a輸出低電平,與門1也因此輸出低電平并進而使與門2和與門3輸出低電平,封鎖了振蕩器的輸出,{8}腳、{11}腳無脈沖輸出,ATX電源無±5V、±12V、+3.3V電源輸出,主機處于待機狀態。因+5V、+12V電源輸出為零,經電阻R15、R16使494的{1}腳電平亦為零,494的c比較器的輸出端{3}腳輸出亦為零,經R48使339的{9}腳亦為零電平,故339的C比較器的輸出端{14}腳為零電平。
另外,339的{1}腳低電平信號因D34的鉗位作用,也使{14}腳為低電平,經R50和R63使{11}腳亦為低電平。因此D比較器的輸出端{13}腳為低電平,也就是PW-OK信號為低電平,主機不會工作。開啟主機時,通過人工或遙控操作閉合了與PS-ON相關的開關,PS-ON呈低電平,經R37使339的反相端{6}腳為低電平,B比較器{1}腳輸出高電平,D35、D36反偏截止,A比較器的輸出電平則由{5}腳與{4}腳的電平決定。正常工作時,{5}腳電平低于{4}腳電平,{2}腳輸出低電平,經R41送到494的{4}腳,使{4}腳的電平變為低電平,鋸齒波振蕩信號可以從死區時間比較器a輸出脈沖信號,另一方面,振蕩信號送到了PWM比較器b的同相輸入端,PWM比較器輸出的脈沖信號的寬度,則是由494的{1}腳的電平(也就是負載的大小)與{16}腳的電平來決定。PWM比較器輸出的脈沖信號,最后經緩沖放大器放大后,從{8}、{11}腳輸出脈沖信號,ATX電源向主機輸出±5V、±12V、+3.3V電源。此過程因C35的充電有數百毫秒的延時,但對主機開機并無影響。494的{1}腳從+5V、+12V經取樣電阻R15、R16得到電壓,其電平略高于{2}腳電平,{3}腳輸出高電平,經R48使339的{9}腳得到高電平,其電平高于{8}腳電平,因而{14}腳輸出高電平,此電平經R50與基準+5V電源經R64共同對C39充電,經數百毫秒后,{11}腳電平升到高于{10}腳電平時,D比較器{13}腳輸出高電平,此電平經R49反饋至{11}腳,維持{11}腳處于高電平狀態,故{13}腳輸出穩定的高電平 PW-OK信號,主機檢測到此信號后即開始正常工作。
關機時,主機內開關使PS-ON呈高電平,此時339的{6}腳電平高于{7}腳,{1}腳輸出低電平,因二極管D34的鉗位作用,{14}腳呈低電平,C39對C比較器及B比較器放電,很快{11}腳呈低電平,{13}腳輸出低電平,即PW-OK信號呈低電平。在339的{1}腳為低電平時,經D36使{4}臆腳為低電平,{2}腳輸出高電平,經R41傳送到494的{4}腳,但因C35電位不能突變,經數百毫秒的放電后方使494的{4}腳轉為高電平,從而封鎖正負脈沖的輸出 ,主機進入待機狀態。上述的過程中,關機時C39和C35都要放電,但因放電時間常數不同,C39放電較快,故PW-OK信號先于各電源變成低電平,滿足了主機關機的需要。此外,關機時因各路輸出電源的電解電容放電需要時間,也使PW-OK信號先于各電源回到低電平。
ATX電源和AT電源的主要區別
AT電源與ATX電源的區別:
1、AT電源是由IBM早期推出PC/AT機時,所提出的標準,當時能夠提供大約190W的電力供應。AT電源上必需有電源開關,以控制電腦的開關。
2、ATX電源是由Intel公司于1995年提出的工業標準,從最初的ATX1.0開始,ATX標準又經過了多次的變化和完善,目前國內市場上流行的是ATX2.03和ATX12V這兩個標準。
ATX電源最主要的特點就是,不采用傳統的市電開關來控制電源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的組合來實現電源的開啟和關閉,只要控制“PS-ON”信號電平的變化,就能控制電源的開啟和關閉。這樣就可以通過操作系統來關閉電腦電源了。
結語
關于ATX電源的相關介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。
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