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计算机开关电源的工作原理与维修.pdf

计算机开关电源的工作原理与维修

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2011-05-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《计算机开关电源的工作原理与维修pdf》,可适用于IT/计算机领域

计算机开关电源的工作原理与维修计算机开关电源工作电压较高通过的电流较大又工作在有自感电动势的状态下因此使用过程中故障率较高。对于电源产生的故障不少朋友束手无策其实只要有一点电子电路知识就可以轻松的维修电源。本文结合电源方框图(图)和ATX型电源电路原理图(附后)图ATX型电源外形图图ATX型电源方框图对ATX电源控制电路的工作原理进行了较详细的阐述望能对广大维修者有所帮助。一、ATX型电源电路的组成及工作原理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、PSON和PWOK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。请参照图和ATX电源电路原理图。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V直流脉动电压一路经R、R至辅助电源开关管Q基极另一路经T开关变压器的初级绕组加至Q集电极使Q导通。T反馈绕组的感应电势(上正下负)通过正反馈支路C、R加至Q基极使Q饱和导通。反馈电流通过R、R、Q的b、e极等效电阻对电容C充电随着C充电电压增加流经Q基极电流逐渐减小T反馈绕组感应电势反相(上负下正)与C电压叠加至Q基极Q基极电位变负开关管迅速截止。Q截止时ZD、D、C、R组成Q基极负偏压截止电路。反馈绕组感应电势的正端经C、R、D至感应电势负端形成充电回路C负极负电压Q基极电位由于D、ZD的导通被箝位在比C负电压高约V(二极管压降和稳压值)的负电位上。同时正反馈支路C的充电电压经T反馈绕组RQ的b、e极等效电阻R形成放电回路。随着C充电电流逐渐减小Ub电位上升当Ub电位增加到Q的b、e极的开启电压时Q再次导通又进入下一个周期的振荡。Q饱和期间T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T辅助电源变压器中。当Q由饱和转向截止时二次绕组两个输出端的感应电势为正T储存的磁能转化为电能经BD、BD整流输出。其中BD整流输出电压供Q三端稳压器工作Q输出VSB若该电压丢失主板就不会自动唤醒ATX电源启动。BD整流输出电压供给IC脉宽调制TL的脚电源输入端该芯片脚输出稳压V提供ATX开关电源控制电路所有元件的工作电压。PSON和PWOK、脉宽调制电路PSON信号控制IC的脚死区电压待机时主板启闭控制电路的电子开关断开PSON信号高电平VIC精密稳压电路WL的Ur电位上升Uk电位下降Q导通稳压V通过Q的e、c极R、D和D送入IC的脚当脚电压超过V时封锁、脚的调制脉宽输出使T推动变压器、T主电源开关变压器停振停止提供V、±V、±V的输出电压。受控启动后PSON信号由主板启闭控制电路的电子开关接地IC的Ur为零电位Uk电位升至VQ截止c极为零电位IC的脚低电平允许、脚输出脉宽调制信号。IC的输出方式控制端脚接稳压V脉宽调制器为并联推挽式输出、脚输出相位差度的脉宽调制控制信号输出频率为IC的、脚外接定时阻容元件的振荡频率的一半控制Q、Q的c极所接T推动变压器初级绕组的激励振荡T次级它激振荡产生的感应电势作用于T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V、±V、±V的输出电压。推动管Q、Q发射极所接的D、D以及C用于抬高Q、Q发射极电平使Q、Q基极有低电平脉冲时能可靠截止。C用于通电瞬间封锁IC的、脚输出脉冲ATX电源带电瞬间由于C两端电压不能突变IC的脚出现高电平、脚无驱动脉冲输出。随着C的充电IC的启动由PSON信号控制。PWOK产生电路由IC电压比较器LM、Q、C及其周边元件构成。待机时IC的反馈控制端脚为低电平Q饱和导通IC的脚正端输入低电位小于脚负端输入的固定分压比脚低电位PWOK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IC的脚电位上升Q由饱和导通进入放大状态e极电位由稳压V经R对C充电来建立随着C充电的逐渐进行IC的脚控制电平逐渐上升一旦IC的脚电位大于脚的固定分压比经正反馈的迟滞比较器脚输出高电平的PWOK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V主机检测到PWOK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V输出端电压必下跌这种幅值变小的反馈信号被送到IC组件的电压取样放大器同相端脚后将引起如下的连锁反应:使IC的反馈控制端脚电位下降经R耦合到Q的基极随着Q基极电位下降一旦Q的e、b极电位达到VQ饱和导通IC的脚电位迅速下降当脚电位小于脚的固定分压电平时IC的输出端脚将立即从V下跳到零电平关机时PWOK输出信号比ATX开关电源V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。自动稳压控制电路IC的、脚电压取样放大器正、负输入端取样电阻R、R、R构成V、V自动稳压电路。当输出电压升高时(V或V)由R取得采样电压送到IC的脚和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、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。IC的电流取样放大器负端输入脚接稳压V正端输入脚接地电流取样放大器在脉宽调制控制电路中没有使用。二、关于VSB、PSON、PWOK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VSB、PSON控制信号的组合来实现电源的开启和关闭。VSB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V高电平使用紫色线由ATX插头脚引出。PSON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V、V、V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PSON由主板的电子开关接地使用绿色线从ATX插头脚输入。PWOK是供主板检测电源好坏的输出信号使用灰色线由ATX插头脚引出待机状态为零电平受控启动电压输出稳定后为V高电平。电源输出插头如图所示图电源输出插头图三、电源的检测脱机带电检测ATX电源首先测量在待机状态下的PSON和PWOK信号前者为高电平后者为低电平插头脚除输出VSB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插头脚PSON信号与任一地端(、、、、、、)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PSON信号为低电平PWOK、VSB信号为高电平ATX插头V、±V、±V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。四、电源的维修我们已经知道计算机开关电源的工作原理。只要将交流电源(V)接通全桥或二极管(图、图)图二极管位置图图全桥位置图将交流电(V)整流成为高电压的脉冲直流电再经过电容(图)滤波后成为V的高压直流电压而后进入控制电路。此时控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器(图)的初级。在高频变压器的次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电压。其中控制电路是必不可少的部分。图滤波电容位置图图高频变压器位置图它能有效的监控输出端的电压值并向功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中由于电源输入部分工作在高电压、大电流的状态下一些电子元件故障率最高如限流电阻、热敏电阻(NTC)、整流桥或整流二极管其次输出直流部分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏。当计算机电源出故障时怎样着手检修呢?通过对多台电源的维修总结出了对付电源常见故障的方法。一是用万用表测量脉宽调制器TL的脚电压它是保护电路的关键测试点。二是从VSB、PSON和PWOK信号入手来定位故障区域是快速检修中行之有效的方法。具体操作原则是:、在断电情况下“望、闻、问、切”由于检修电源要接触到V电压人体一旦接触V以上的电压就有生命危险。因此在有可能的条件下尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先打开电源的外壳检查保险丝(图)是否熔断再观察电源的内部情况如果发现电源的PCB板上元件破裂则应重点检查图保险丝位置图此元件一般来讲这是出现故障的主要原因闻一下电源内部是否有糊味检查是否有烧焦的元器件问一下电源损坏的经过是否对电源进行违规的操作这一点对于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后还要对电源进行更深入地检测。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况如果电阻值过低说明电源内部存在短路正常时其阻值应能达到千欧以上电容器应能够充放电如果损坏则表现为AC电源线两端阻值低呈短路状态否则可能是开关三极管Q、Q击穿。然后检查直流输出部分。脱开负载分别测量各组输出端的对地电阻正常时表针应有电容器充放电摆动最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。否则多数是整流二极管反向击穿所致。、加电检测在通过上述检查后就可通电测试。这时候才是关键所在需要有一定的经验、电子基础及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源的输入端、开关三极管、电源保护电路以及电源的输出电压、电流等。如果电源启动一下就停止则该电源处于保护状态下可直接测量TL的脚电压正常值应为V以下若测得电压值为V以上则说明电源的处于保护状态下应重点检查产生保护的原因。另外VSB是供主机系统在ATX待机状态时的电源所以当电源一加入市电V后,VBS端就应有V电压输出的特点可先检测这一点电压的有无若有V电压说明辅助电源是好的故障在主控电源电路中应在主控电源电路中查明故障的原因。由于接触到高电压建议没有电子基础的朋友要小心操作。五、常见故障实例.保险丝熔断一般情况下保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管高压滤波电解电容逆变功率开关管等检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断应该首先查看电路板上的各个元件看这些元件的外表有没有被烧糊有没有电解液溢出。如果没有发现上述情况则用万用表进行测量如果测量出来两个大功率开关管e、c极间的阻值小于kΩ说明开关管损坏。其次测量输入端的电阻值若小于kΩ说明后端有局部短路现象。.无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的可是在有负载情况下各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的:电源中出现开路、短路现象过压、过流保护电路出现故障振荡电路没有工作电源负载过重高频整流滤波电路中整流二极管被击穿滤波电容漏电等。这时首先用万用表测量系统板V电源的对地电阻若大于.Ω则说明电路板无短路现象然后将电脑中不必要的硬件暂时拆除如硬盘、光盘驱动器等只留下主板、电源、蜂鸣器然后再测量各输出端的直流电压如果这时输出为零则可以肯定是电源的控制电路出了故障。.电源负载能力差电源负开能力差是一个常见的故障一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中主要原因是各元器件老化开关三极管的工作不稳定没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电整流二极管损坏、高压滤波电容损坏、晶体管工作点未选择好等。、通电无电压输出电源内发出吱吱声。这是电源过载或无负载的典型特征。先仔细检查各个元件重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查发现一个整流二极管N的表面已烧黑而且电路板也给烧黑了。找同型号的二极管换下用万用表一测量果然是击穿的。接上电源可风扇不转吱吱声依然。用万用表量+V输出只有+V+V只有V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次级开关管发现初级开关管中有一个已损坏用相同型号的开关管换上故障排除一切正常。、没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。由于保险丝不断地熔断搜索范围就缩小了。可能性只有个:、整流桥击穿、大电解电容击穿、过压保护元件压敏电阻击穿、初级开关管击穿。电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管或是将四个二极管固化在一起。将整流桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常(注意焊回时要注意正负极)过压保护元件压敏电阻也是正常的。最后的可能就只剩开关管Q、Q了。分别拆下测量果然击穿找同型号开关管换上问题解决。其实维修电源并不难一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关三极管击穿以及电源自保护等因开关电源的电路较简单故障类型少很容易判断出故障位置。只要有足够的电子基础知识多看看相关报刊多动动手平时注意经验的积累电源故障是可以轻松检修的。、错将V电源接入V市电网中而烧毁对于这类人为故障应重点检查整流二极管或整流桥过压保护元件压敏电阻限流电阻滤波电容开关三极管等元件。将烧毁的元件一一更换后即可修复。附:ATX型开关电源电路原理图一、ATX型电源电路的组成及工作原理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辅助电源电路PSON和PWOK、脉宽调制电路自动稳压控制电路二、关于VSB、PSON、PWOK控制信号

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