ATX开关电源原理图、维修讲解.doc

1一、 概述 ATX 开关电源的主要功能是向计算器系统提供所需的直流电源一般计算器电源所采用的都是双管半桥式无工频变压器的脉宽调制变换型稳压电源它将市电整流成直流后，通过变换型振荡器变成频率较高的矩形或近似正弦波电压，再经过高频整流滤波变成低压直流电压的目的其外观图和内部结构实物图见图 1 和图 2 所示 ATX 开关电源的功率一般为 250W～300W，通过高频滤波电路共输出六组直流电压：+5V（25A） 、—5V（0.5A） 、+12V(10A)、—12V（1A） 、+3.3V（14A） 、+5VSB（0.8A） 为防止负载过流或过压损坏电源，在交流市电输入端设有保险丝，在直流输出端设有过载保护电路 二、工作原理 ATX 开关电源，电路按其组成功能分为：输入整流滤波电路、高压反峰吸收电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS 信号和 PG 信号产生电路、主电源电路及多路直流稳压输出电路、自动稳压稳流与保护控制电路参照实物绘出整机电路图，如图 3 所示 1、输入整流滤波电路 只要有交流电 AC220V 输入，ATX 开关电源无论是否开启，其辅助电源就会一直工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。

如图 4 所示，交流电 AC220V 经过保险管 FUSE、电源互感滤波器 L0，经BD1—BD4 整流、C5 和 C6 滤波，输出 300V 左右直流脉动电压C1 为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响TH1 为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用L0、R1 和C2 组成 Π 型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰C3 和 C4 为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰R2 和 R3 为隔离平衡电阻，在电路中对 C5 和 C6 起平均分配电压作用，且在关机后，与地形成回路，快速泄放 C5、C6 上储存的电荷，从而避免电击 2、高压尖峰吸收电路 如图 5 所示，D18、R004 和 C01 组成高压尖峰吸收电路当开关管 Q03 截止后，T3 将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过 Q03 的 C 极电压很多倍，此尖峰电压的功率经 D18 储存于 C01中，然后在电阻 R004 上消耗掉，从而降低了 Q03 的 C 极尖峰电压，使 Q03 免遭损坏 3、辅助电源电路 如图 6 所示，整流器输出的＋300V 左右直流脉动电压，一路经 T3 开关变压器的初级?~?绕组送往辅助电源开关管 Q03 的 c 极，另一路经启动电阻 R002 给 Q03 的 b 极提供正向偏置电压和启动电流，使 Q03 开始导通。

IC 流经 T3 初级?~?绕组，使 T3?~?反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路 C02、D8、R06 送往 Q03 的 b 极，使 Q03 迅速饱和导通，Q03 上的 Ic 电流增至最大，即电流变化率为零，此时 D7 导通，通过电阻 R05 送出一个比较电压至 IC3（光电耦合器 Q817）的?脚，同时 T3 次级绕组产生的感应电动势经 D50、C04 整流滤波后，一路经 R01 限流后送至 IC3 的?脚，另一路经 R02 送至 IC4（精密稳压电路 TL431） ，由于 Q03 饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经 IC4 的 K 端输出至 IC3 的?脚电压变化率几乎为零，使 IC3 内发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致 Q1 截止反馈电流通过 R06、R003、Q03 的 b、e极等效电阻对电容 C02 充电，随着 C02 充电电压增加，流经 Q03 的 b 极电流逐渐减小，使?~?反馈绕组上的感应电动势开始下降，最终使 T3?~?反馈绕组感应电动势反相（上负下正） ，并与 C02 电压迭加后送往 Q03 的 b 极，使 b 极电位变负，此时开关管 Q03 因 b 极无启动电流而迅速截止。

开关管 Q03 截止时，T3?~?反馈绕组、D7、R01、R02、R03、R04、R05、C09、IC3、IC4 组成再起振支路当 Q03 导通的过程中，T3 初级绕组将磁能转化为电能为电路中各元器件提供电压，同时 T3反馈绕组的?端感应出负电压，D7 导通、Q1 截止；当 Q03 截止后，T3 反馈绕组的?端感应出正电压，D7 截止，T3 次级绕组两个输出端的感应电动势为正，T3 储存的磁能转化为电能经 D50、C04 整流滤波后为 IC4 提供一个变化的电压，使 IC3 的?、?脚导通，IC3 内发光二极管流过的电流增大，使光敏三极管发光，从而使 Q1 导通，给开关管 Q03 的 b 极提供启动电流，使开关管 Q03 由截止转为导通同时，正反馈支路 C02 的充电电压经 T3 反馈绕组、R003、Q03 的 be 极等效电阻、R06 形成放电回路随着 C41 充电电流逐渐减小，开关管 Q03 的 Ub 电位上升，当 Ub 电位增加到 Q03 的 be 极的开启电压时，Q03 再次导通，又进入下一个周期的振荡如此循环往复，构成一个自激多谐振荡2器 Q03 饱和期间，T3 次级绕组输出端的感应电动势为负，整流二级管 D9 和 D50 截止，流经初级绕组的导通电流以磁能的形式储存在辅助电源变压器 T3 中。

当 Q03 由饱和转向截止时，次级绕组两个输出端的感应电动势为正，T3 储存的磁能转化为电能经 D9、D50 整流输出其中 D50 整流输出电压经三端稳压器 7805 稳压，再经电感 L7 滤波后输出+5VSB若该电压丢失，主板就不会自动唤醒 ATX电源工作D9 整流输出电压供给 IC2（脉宽调制集成电路 KA7500B）的 12 脚（电源输入端） ，经IC2 内部稳压，从第 14 脚输出稳压+5V，提供 ATX 开关电源控制电路中相关元器件的工作电压 T2 为主电源激励变压器，当副电源开关管 Q03 导通时，IC 流经 T3 初级?~?绕组，使 T3?~?反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，并作用于 T2 初级?~?绕组，产生感应电动势(上负下正)，经D5、D6、C8、R5 给 Q02 的 b 极提供启动电流，使主电源开关管 Q02 导通，在回路中产生电流，保证了整个电路的正常工作；同时，在 T2 初级?~?反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，D3、D4 截止，主电源开关管 Q01 处于截止状态在电源开关管 Q03 截止期间，工作原理与上述过程相反，即 Q02截止，Q01 工作其中，D1、D2 为续流二极管，在开关管 Q01 和 Q02 处于截止和导通期间能提供持续的电流。

这样就形成了主开关电源它激式多谐振电路，保证了 T2 初级绕组电路部分得以正常工作，从而在 T2 次级绕组上产生感应电动势送至推动三极管 Q3、Q4 的 c 极，保证整个激励电路能持续稳定地工作，同时，又通过 T2 初级绕组反作用于 T1 主开关电源变压器，使主电源电路开始工作，为负载提供+3.3V、±5V、±12V 工作电压4、PS 信号和 PG 信号产生电路以及脉宽调制控制电路 如图 7 所示，微机通电后，由主板送来的 PS 信号控制 IC2 的?脚(脉宽调制控制端)电压待机时，主板启动控制电路的电子开关断开，PS 信号输出高电平 3.6V，经 R37 到达 IC1（电压比较器LM339N）的?脚（启动端） ，由内部经 IC1 的?脚输出低电平，使 D35、D36 截止；同时，IC1 的?脚一路经 R42 送出一个比较电压对 C35 进行充电，另一路经 R41 送出一个比较电压给 IC2 的?脚，IC2 的?脚电压由零电位开始逐渐上升，当上升的电压超过 3V 时，关闭 IC2?、11 脚的调制脉宽电压输出，使T2 推动变压器、T1 主电源开关变压器停振，从而停止提供+3.3V、±5V、±12V 等各路输出电压，电源处于待机状态。

受控启动后，PS 信号由主板启动控制电路的电子开关接地，IC1 的?脚为低电平（0V）,IC2 的?脚变为低电平（0V） ，此时允许?、11 脚输出脉宽调制信号IC2 的 13 脚（输出方式控制端）接稳压+5V (由 IC2 内部 14 脚稳压输出+5V 电压)，脉宽调制器为并联推挽式输出，?、11 脚输出相位差 180 度的脉宽调制信号,输出频率为 IC2 的?、?脚外接定时阻容组件 R30、C30的振荡频率的一半，控制推动三极管 Q3、Q4 的 c 极相连接的 T2 次级绕组的激励振荡T2 初级它激振荡产生的感应电动势作用于 T1 主电源开关变压器的初级绕组，从 T1 次级绕组的感应电动势整流输出+3.3V、±5V、±12V 等各路输出电压 D12、D13 以及 C40 用于抬高推动管 Q3、Q4 的 e 极电平，使 Q3、Q4 的 b 极有低电平脉冲时能可靠截止C35 用于通电瞬间关闭 IC2 的?、11 脚输出脉宽调制信号脉冲ATX 电源通电瞬间，由于 C35 两端电压不能突变，IC2 的?脚输出高电平，?、11 脚无驱动脉冲信号输出随着 C35 的充电，IC2 的启动由 PS 信号电平高低来加以控制，PS 信号电平为高电平时 IC2 关闭，为低电平时 IC2 启动并开始工作。

PG 产生电路由 IC1（电压比较器 LM339N） 、R48、C38 及其周围组件构成待机时 IC2 的?脚（反馈控制端）为零电平，经 R48 使 IC1 的?脚正端输入低电位，小于 11 脚负端输入的固定分压比，IC113 脚（PG 信号输出端）输出低电位，PG 向主机输出零电平的电源自检信号，主机停止工作处于待机状态受控启动后 IC2 的?脚电位上升，IC1 的?脚控制电平也逐渐上升，一旦 IC1 的?脚电位大于 11 脚的固定分压比，经正反馈的迟滞比较器，13 脚输出的 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 PG 电源完好的信号后启动系统，在主机运行过程中若遇市电停电或用户执行关机操作时，ATX 开关电源+5V 输出电压必然下跌，这种幅值变小的反馈信号被送到 IC2 的?脚（电压取样比较器同相输入端） ，使 IC2 的?脚电位下降，经 R48 使 IC1 的?脚电位迅速下降，当?脚电位小于 11 脚的固定分压电平时，IC1 的 13 脚将立即从+5V 下跳到零电平，关机时 PG 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3电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘的磁头来不及归位而划伤硬盘。

5、主电源电路及多路直流稳压输出电路 如图 8 所示，微机受控启动后，PS 信号由主板启动控制电路的电子开关接地，允许 IC2 的?、11 脚输出脉宽调制信号，去控制与推动三极管 Q3、Q4 的 c 极相连接的 T2 推动变压器次级绕组产生的激励振荡脉冲T2 的初级绕组由它激振荡产生的感应电动势作用于 T1 主电源开关变压器的初级绕组，从 T1 次级??绕组产生的感应电动势经 D20、D28 整流、L2（功率因素校正变压器，也称低电压扼流线圈以它为主来构成功率因素校正电路，简称 PFC 电路，起自动调节负载功率大小的作用当负载要求功率很大时，则 PFC 电路就经过 L2 来校正功率大小，为负载输送较大的功率；当负载处于节能状态时，要求的功率很小，PFC 电路通过 L2 校正后为负载送出较小的功率，从而达到节能的作用 ）第?绕组以及 C23 滤波后输出—12V 电压；从 T1 次级???绕组产生的感应电动势经 D24、D27 整流、L2 第?绕组及 C24 滤波后输出—5V 电压；从 T1 次级???绕组产生的感应电动势经 D21、L2 第??绕组以及 C25、C26、C27 滤波后输出+5V 电压；从 T1 次级??绕组产生的感应电动势经L6、L7、D23、L1 以及 C28 滤波后输出+3.3V 电压；从 T1 次级??绕组产生的感应电动势经 D22、L2第?绕组。