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1、 计算机电源的维护与维修 第一节 计算机开关电源基本结构及原理 第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析 第三节 计算机稳压电源常见故障处理 第四节 UPS电源结构及原理 第五节 后备式UPS故障分析与处理Date1Date2第一节 计算机开关电源基本结构及原理 一、计算机开关电源的基本结构1ATX电源与AT电源的区别目前计算机开关电源有AT和ATX两种类型。ATX电源与AT电源的区别为：1）待机状态不同ATX电源增加了辅助电源电路，只要220V市电输入，无论是否开机，始终 输出一组+5V SB待机电压，供PC机主板电源监控单元、网络通信接口、系统时 钟芯片等使用，为ATX电源启动作准备。2）电
2、源启动方式不同 AT电源采用交流电源开关直接控制电源的通断，ATX电源则采用点动式电源启 闭按钮，实质是用PS-ON直流控制信号启动/关闭电源。具有键盘开/关机、定 时开/关机、Modem唤醒远程开关机、软件关机等控制功能。3）输出电压不同 AT电源共有四路输出(5V、12V)，另向主板提供一个PG电源准备就绪的信 号。ATX电源PW-0K信号与PG信号功能相同，还增加了+3.3V、+5V SB供电输出 和PS-ON电源启闭控制信号，其中+3.3V向CPU、PCI总线供电。 各档电压的输出电流值大约如下： +5V +12V -5V -12V +3.3V +5V SB 21A 6A 0.3A 0
3、.8A 14A 0.8ADate31）ATX电源 Intel于1997年2月推出ATX 2.01标准。与AT电源相比， 主要增加了+3.3V和+5V Stand BY两路输出和一个PS- ON信号，3.3V电压向CPU供电。+5V Stand BY也称为 辅助+5V，只要插上220V的交流电，辅助电源就输出电 压+5V。PS-ON信号是主板向电源提供的电平信号，低 电平时电源启动，高电平时电源关机。利用+5V Stand BY和PS-ON信号可以实现软件开关机器、键盘开机、 网络唤醒等功能。辅助+5V始终是工作的。有些ATX电 源上加了一个开关，用该开关可切断交流电源输入，彻 底关机。接主板的
4、输出插头为20芯插头，其余不变。Date4部件主板CPU光驱软硬盘内存显卡多媒体合计使用电压3.3V、5V、12V3.3V、5V5V、12V5V、12V3.3V、5V3.3V、5V5V、12V 消耗功率2040W2065W1520W2035W510W1015W1020W100205W2电源的技术指标l）输出电压的稳定性输出电压太低，计算机无法工作，输出电压太高会烧坏计算机。 2）输出电压的纹波纹波是指直流中的交流分量。纹波应越小越好。 3）电压保持时间当电网突然停电时，后备式的UPS会切换供电，不过这一般需要210ms， 电源应能靠储能元件中存储的电量维持短暂的供电，一般优质的电源的保持 时间
5、可以达1218ms，确保UPS切换期间的正常供电。4）Power Good信号Power Good信号简称为PG或POK信号，也叫电源准备好信号。只有该信号正 常，主机才能开始工作。电源接通后，各路直流输出电压已达到最低检测电平( 输出为4.75V)，而PG信号电压为0V；经过100500ms的延时，PG电压为5V，发 出“电源正常”的信号。 5）电源功率 表1-1 主机功率由于需要扩充设备，电源的功率不能太小。一般选大于250W的电源。Date5第一节 计算机开关电源基本结构及原理4）主板综合供电插头接口不同AT电源的6芯P8和P9电源插头，在ATX结构中被20芯双列直排插头所替代 ，具有可
6、靠的防插反装置。对于Pentium 4机型的ATX电源，除大4芯(D形)和 小4芯电源接口插头外，还增加4芯12V CPU专用电源插头及6芯+3.3V、+5V电 源增强型插头。2计算机开关电源的基本结构目前，计算机电源大多采用他激双管半桥定频调宽式开关电源。电源中 还输出一个特殊的“POWER GOOD”信号。电源开启后PG信号为低电平，送给 系统时钟电路，由该信号产生一个复位信号(RESET)用于系统复位。经100 500ms的延时后，PG信号由低电平变成高电平，系统复位结束，主机启动并开 始正常运行。PG信号作用就是当电源输出的直流电压均稳定后，才使系统初 始化复位，以保证计算机系统状态的
7、稳定与可靠。由此可见，当电源正常时 ，PG信号也正常，系统能够正常启动，否则系统无法进入启动状态。 他激式脉宽调制ATX开关电源电路主要由交流输入整流滤波电路、辅助电源电 路、TL494脉宽调制电路、半桥式功率变换电路、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等组成。他激式开关稳压电 源原理结构框图如图12-1所示。Date6第一节 计算机开关电源基本结构及原理Date7第一节 计算机开关电源基本结构及原理二、他激式开关电源的基本原理220V交流电经交流滤波电路滤除外来的杂波信号，再经桥式整流和滤波电 路后得到约300V的直流电，送给半桥式功率变换电路进行
8、功率转换。功率变换 电路中的开关功率管在脉冲宽度调制控制组件(TL494)输出的脉冲控制和驱动 下，工作在开关状态，从而将300V直流电切换成宽度可变的高频脉冲电压。高 频脉冲电压经高频变压器向外输出脉冲交流电给高频整流滤波电路，经高频整 流滤波后便可得到计算机所需的各种直流电压。输出电压下降或上升时，由取 样电路将取样信号送入控制电路，经过其内部调制，由控制电路的输出端将变 宽的或变窄的驱动脉冲送至两个开关功率管(如图12-2所示)，使变换电路产生 的高频脉冲方波也随之变宽或变窄，由此改变输出电压平均值的大小，从而使 直流电压基本稳定在所需的电压值上。另外，ATX电源一般都具有保护电路，进行
9、过压、过流保护和欠压保护，以 保证计算机的安全。Date8第一节 计算机开关电源基本结构及原理Date9第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析 一、ATX开关电源电路组成1各功能电路组成ATX开关电源由交流输入整流滤波电路，辅助电源电路，脉宽调制控制电 路，半桥功率变换电路，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等组成。2直流电源额定输出ATX开关电源其20芯电源插 头各引脚定义如图12-3所示。Date10第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析 电压驱动型脉宽调制芯片TL494采用741V的工作电压，内部基准电压为 5V，最高工作频率300kHz，可推
10、挽/单端输出，最大输出电流为250mA。内部框 图如图12-4所示，引脚功能见表12-1。 3脉宽调制芯片TL494Date11第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析 表12-1 TL494集成电路引脚功能引脚功能说明引脚功能说明1 2 3 4 5 6 7 8误差放大器同相输入端 误差放大器反相输入端脉宽调整控制死区电位控制 振荡器定时电容外接端 振荡器定时电阻外接端电路地输出1 9 10 11 12 13 14 15 16输出1输出2输出2电路供电端Vcc输出方式控制基准电压输出 控制放大器反相输入端 控制放大器同相输入端Date12第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析 二、ATX开关电源
11、工作原理ATX开关电源的电路图如图12-5所示。 Date13第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析1ATX开关电源待机状态1）交流输入整流滤波电路220V交流电经热敏电阻THR、交流保险FU；C3、C4交流滤波电路，进入由 VR1至VR4二极管组成的桥式整流电路。在C5、C6串联滤波电容和R2、R3均压电 阻上得到300V的直流电压，作为半桥功率变换电路及辅助电源电路的工作电压 。热敏电阻用作开机瞬间的限流，以防烧断保险。交流滤波电路用来滤除外 来的交流干扰。 2）辅助电源电路及+5V SB输出300V直流电压经R72限流，向由振荡管VT15、变压器T3、定时电路C44、 R74等组成的辅助
12、电源电路供电，产生脉冲振荡。图中C42、R77组成VT15集电极尖峰抑制电路，当VT15集电极电流被关断时 ，利用C42的充电特性，抑制集电极尖峰电压的上升速率，保护VT15振荡管不 被瞬时击穿。VT15饱和期间，T3二次绕组输出端的感应电势为负，整流管VR5、VR6截止 ，流经一次绕组的导通电流以磁能的形式储存在T3中。当VT15由饱和转向截止 时，二次绕组的感应电势为正，VR5整流输出电压供IC16三端稳压器7805， IC16输出+5V SB。若该电压丢失，主板就不能使ATX电源启动。VR6整流输出电 压供待机时IC1脉宽调制芯片TL494的12脚，此时14脚输出5V基准电压，提供 AT
13、X开关电源控制电路的工作电压。 Date141ATX开关电源待机状态1）交流输入整流滤波电路220V交流电经热敏电阻THR、交流保险FU；C3、 C4交流滤波电路，进入由VR1至VR4二极管组成的桥 式整流电路。在C5、C6串联滤波电容和R2、R3均压 电阻上得到300V的直流电压，作为半桥功率变换电路 及辅助电源电路的工作电压。热敏电阻用作开机瞬间的限流，以防烧断保险。交 流滤波电路用来滤除外来的交流干扰。第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析Date152）辅助电源电路及+5V SB输出300V直流电压经R72限流，向由振荡管VT15、变压器T3、定时电路 C44、R74等组成的辅助电源电
14、路供电，产生脉冲振荡。图中C42、R77组成VT15集电极尖峰抑制电路，当VT15集电极电流 被关断时，利用C42的充电特性，抑制集电极尖峰电压的上升速率，保 护VT15振荡管不被瞬时击穿。300V去激励管VT4Date16VT15饱和期间，T3二次绕组输出端的感应电势为负，整流 管VR5、VR6截止，流经一次绕组的导通电流以磁能的形式 储存在T3中。当VT15由饱和转向截止时，二次绕组的感应 电势为正，VR5整流输出电压供IC16三端稳压器7805， IC16输出+5V SB。若该电压丢失，主板就不能使ATX电源 启动。VR6整流输出电压供待机时IC1脉宽调制芯片TL494 的12脚，此时1
15、4脚输出5V基准电压，提供ATX开关电源控 制电路的工作电压。300V 去激励管VT4第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析Date17第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析3）PS-ON高电平待机状态，ATX主板启闭控制电路的电子开关断开，IC1的14脚5V基准电压 ，经 R61、R62、IC10精密稳压调节器WL431控制端R、阳极A至直流地，组成PS -ON控制信号的直流分压电路，PS-ON信号为高电平(3.6V)。4）PW-OK零电平PW-OK产生电路由IC5电压比较器LM393(双运放)的1、2、3脚，VT21、C60 及其周边元件构成。IC1反相输入2脚，接由基准电压5V经R38、
16、R37分压后的比 较电压，待机时IC1同相输入1脚电位为0V，脉宽调制控制3脚为低电平。VT21 导通，将IC5同相输入端3脚电位拉至低电平，小于反相输入端2脚由基准电压 5V经R105和R106分压后的比较电位，输出端1脚低电位，PW-OK向主机输出零电 平的电源自检信号，通知主机停止工作处于休眠待命状态。Date18第二节 他激半桥式开关电源电路原理分析3）PS-ON高电平待机状态，ATX主板启闭控制电路的电子开关断开，IC1的14脚5V基准电压，经 R61、R62、IC10精密稳压调节器WL431控制端R、阳极A至直流地，组成PS-ON 控制信号的直流分压电路，PS-ON信号为高电平(3.6V)。 停止提供+3.3V、5V、12V直流电源PS-ON信号控制IC1的4脚死区电位，ICl0控制端R与阴极K之间的控制信号呈反相调节特 性，待机时PS-ON为高电平，UR高电位，UK电位下降，VT7导通。5V基准电压由VT7的
