ATX電源的控制電路見(jiàn)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(jiǎn)稱(chēng)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(gè)頻率可調的鋸齒波產(chǎn)生電路,振蕩頻率由{5}腳外接電容及{6}腳外接電阻來(lái)決定.{13}腳為高電平時(shí),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(gè)同相輸入端“+”;一個(gè)反相輸入端“-”和一個(gè)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(gè),為敘述方便,在圖1中用小寫(xiě)字母a、b、c、d來(lái)表示.其中a是死區時(shí)間比較器.因兩個(gè)作逆變工作的三極管串聯(lián)后接到+310V的直流電源上,若兩個(gè)三極管同時(shí)導通,就會(huì )形成對直流電源的短路.兩個(gè)三極管同時(shí)導通可能發(fā)生在一個(gè)管子從截止轉為導通,而另一個(gè)管子由導通轉為截止的時(shí)候.因為管子在轉換時(shí)有時(shí)間的延遲,截止的管子已經(jīng)轉為導通了,但導通的管子尚未完全轉為截止,于是兩個(gè)管子都呈導通狀態(tài)而形成對直流電源的短路.為防止這樣的事情發(fā)生,494設置了死區時(shí)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(lián)了一個(gè)“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?yōu)榻刂古c截止轉為導通期間,也就是死區時(shí)間,494沒(méi)有脈沖輸出,避免了對直流電源的短路.死區時(shí)間還可由{4}腳外接的電平來(lái)控制,{4}腳的電平上升,死區時(shí)間變寬,494輸出的脈沖就變窄了,若{4}腳的電平超過(guò)了鋸齒波的峰值電壓,494就進(jìn)入了保護狀態(tài),{8}腳和{11}腳就不輸出脈沖了.494內部還有3個(gè)二輸入端與門(mén)(用1、2、3表示)、兩個(gè)二輸入端與非門(mén)、反相器、T觸發(fā)器等電路.與門(mén)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(gè)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(mén)則相當于一個(gè)與門(mén)和一個(gè)反相器的組合.T觸發(fā)器的作用是:每輸入一個(gè)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(gè)脈沖后,Q變?yōu)楦唠娖?再輸入一個(gè)脈沖,Q又回到低電平.比較器、與門(mén)、反相器、T觸發(fā)器以及鋸齒波振蕩器及{8}腳、{11}腳輸出的波形見(jiàn)圖2.339是四比較器集成電路.按管腳的順序把內部四個(gè)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(chǎn)生PW-OK信號及各種保護功能.
一、 產(chǎn)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(kāi)始工作.接通電源時(shí),要求PW-OK信號比±5V、±12V、+3．3V電源延遲數百毫秒才產(chǎn)生,關(guān)機時(shí)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(pán)的磁頭回復到著(zhù)陸區,以保護硬盤(pán).
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(shí)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(kāi)始起振工作.若主機未開(kāi)機,PS-ON信號為高電平,經(jīng)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(jīng)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(jīng)R41使494的{4}腳為高電平,故494內部的死區時(shí)間比較器a輸出低電平,與門(mén)1也因此輸出低電平并進(jìn)而使與門(mén)2和與門(mén)3輸出低電平,封鎖了振蕩器的輸出,{8}腳、{11}腳無(wú)脈沖輸出,ATX電源無(wú)±5V、±12V、+3．3V電源輸出,主機處于待機狀態(tài).因+5V、+12V電源輸出為零,經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(huì )工作.開(kāi)啟主機時(shí),通過(guò)人工或遙控操作閉合了與PS-ON相關(guān)的開(kāi)關(guān),PS-ON呈低電平,經(jīng)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?jīng)Q定.正常工作時(shí),{5}腳電平低于{4}腳電平,{2}腳輸出低電平,經(jīng)R41送到494的{4}腳,使{4}腳的電平變?yōu)榈碗娖?鋸齒波振蕩信號可以從死區時(shí)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(lái)決定.PWM比較器輸出的脈沖信號,最后經(jīng)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(guò)程因C35的充電有數百毫秒的延時(shí),但對主機開(kāi)機并無(wú)影響.494的{1}腳從+5V、+12V經(jīng)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(jīng)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(jīng)R50與基準+5V電源經(jīng)R64共同對C39充電,經(jīng)數百毫秒后,{11}腳電平升到高于{10}腳電平時(shí),D比較器{13}腳輸出高電平,此電平經(jīng)R49反饋至{11}腳,維持{11}腳處于高電平狀態(tài),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(kāi)始正常工作.
關(guān)機時(shí),主機內開(kāi)關(guān)使PS-ON呈高電平,此時(shí)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(shí),經(jīng)D36使{4}臆腳為低電平,{2}腳輸出高電平,經(jīng)R41傳送到494的{4}腳,但因C35電位不能突變,經(jīng)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(jìn)入待機狀態(tài).上述的過(guò)程中,關(guān)機時(shí)C39和C35都要放電,但因放電時(shí)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(mǎn)足了主機關(guān)機的需要.此外,關(guān)機時(shí)因各路輸出電源的電解電容放電需要時(shí)間,也使PW-OK信號先于各電源回到低電平.
二、 穩壓
494的{2}腳經(jīng)R47與基準電壓+5V相連,維持較好的穩定電壓,而{1}腳則與取樣電阻R15、R16與+5V、+12V相連接,正常的情況下,{1}腳電平與{2}腳電平相等或略高.當輸出電壓升高時(shí)(無(wú)論+5V或+12V),{1}腳電平高于{2}腳電平,c比較器輸出誤差電壓與鋸齒波振蕩脈沖在PWM比較器b進(jìn)行比較使輸出脈沖寬度變窄,輸出電壓回落到標準值,反之則促使振蕩脈沖寬度增加,輸出電壓回升.由于494內的放大器增益很高,故穩壓精度很好.從穩壓的原理,我們可以得到ATX電源輸出電壓偏高或偏低的維修方法.如果輸出電壓偏低,可在494的{1}腳對地并聯(lián)電阻,或是把R47的電阻增大.要是電源的輸出偏高,則可在{2}腳對地并聯(lián)電阻,也可以用增大R33或取下R69、R35來(lái)降低輸出電壓.
三、 過(guò)流保護
過(guò)流保護的原理是基于負載愈大,Q3、Q4集電極的脈沖電壓也愈高,也即是R13(1．5kΩ)上的電壓也愈高,從這里采樣經(jīng)D14整流和C36濾波,再經(jīng)R54、R55并聯(lián)電阻與R51、R56、R58等組成的分壓電路送到494的{16}腳.隨著(zhù)負載的加重,{16}腳的電平也隨之上升,當超過(guò){15}腳的電平時(shí),誤差放大器輸出的誤差電壓促使調制脈沖的寬度變窄從而使負載電流減小.另外,從R56、R58并聯(lián)電阻獲得的分壓再經(jīng)R52送到339的{5}腳,當{5}腳的電平超過(guò){4}腳時(shí),{2}腳即輸出高電平送到494的{4}腳,494停止輸出脈沖信號,終止±5V、±12V、+3．3V電源的輸出,達到過(guò)流及短路保護的目的.需要說(shuō)明的是:494的{16}腳電平的高低只能改變輸出脈沖的寬度,但不影響494的{4}腳電平狀態(tài),而339的{5}腳電平一旦超過(guò){4}腳的電平,339的{2}腳就送出高電平去封鎖449的脈沖輸出,終止±5V、±12V、+3．3V電源的輸出,同時(shí){2}腳的高電平經(jīng)R59和二極管D39反饋到{5}腳,維持{5}腳處于高電平狀態(tài),此時(shí)若過(guò)載或短路狀態(tài)消失,494的{4}腳仍維持高電平,±5V與±12V、+3．3V電源仍不能輸出,只有切斷交流市電的輸入,再重新接通交流電,方可再次開(kāi)機.
四、 過(guò)壓保護
過(guò)電壓保護由R17和穩壓管Z02并聯(lián)電路從+5V采樣,經(jīng)D37送到339的{5}腳.若+5V電源由于某種原因升高,339的{5}腳電平也會(huì )隨之升高,當超過(guò){4}腳電平時(shí),{2}腳即送出高電平去494的{4}腳,封鎖±5V、±12V、+3．3V電源的輸出,達到過(guò)電壓保護的目的.正常工作時(shí),R17上的壓降不大,Z02截止送到{5}腳的電壓較低,若+5V電源的電壓上升,使R17上的壓降超過(guò)Z02的穩壓值,Z02導通,+5V電源上升后的電壓值全部加到339的{5}腳上,促使其快速封鎖494脈沖的輸出,以保護電源.
五、 欠壓保護
欠壓保護從-5V的D32及-12V處的R14取樣,經(jīng)R34和D37送到339的{5}腳.若因某種原因使輸出電壓過(guò)低時(shí),-12V及 -5V電壓的負值也會(huì )隨之減小,也就是電壓值上升,經(jīng)R34及D37送往339的{5}腳使電平上升,339的{2}腳送出高電平到494的{4}腳,從而封鎖 449脈沖的輸出,實(shí)現欠壓保護.二極管D32在導通時(shí),其電壓降與通過(guò)的電流基本無(wú)關(guān),保持在0．6V~0．7V,于是-5V電壓的減少量會(huì )全部傳送到D32的負端,提高了欠壓保護的靈敏度.
六、電源保護電路故障的維修
從上面的敘述中可以了解到,各種保護電路最終都是通過(guò)控制339的{5}腳電平來(lái)控制494的{4}腳電平實(shí)現的.正常工作時(shí),339的{5}腳電平低于339的{4}腳電平,339的{2}腳輸出低電平,使494的{4}腳呈低電平狀態(tài)(約為0．25V).若339的{5}腳電平高于339的{4}腳電平,339的{2}腳輸出高電平,于是494的{4}腳變?yōu)楦唠娖?電源就進(jìn)入了保護狀態(tài),終止各路電源的輸出.因此ATX電源出了故障,若電源的整流、濾波、逆變以及輔助電源均完好,則要檢查339的{4}、{5}腳的電平.若是{5}腳電平高于{4}腳的電平,表示電源進(jìn)入了保護狀態(tài).下一步則找出是什么原因使電源進(jìn)入了保護狀態(tài).可檢查與339的{5}腳相連各支路另一端的電壓是不是比{5}腳電壓高,高出{5}腳電壓的支路就是故障所在的支路.另外,也可以用斷開(kāi)與{5}腳相連的一個(gè)個(gè)支路,若是斷開(kāi)某一條支路后{5}腳的電平正常了,那么故障就出在這一條支路上.再沿著(zhù)這條支路往下查,很快就可以把故障排除.下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)例來(lái)加以說(shuō)明.
1．一臺SLPS-250ATXC電源的輸出電壓偏低.空載下,+5V電源的電壓只有+1．8V,其他各路電壓也按比例同樣下降.電源是采用TL494及LM339集成電路的典型ATX電路.檢查494的{4}腳電壓為+2．6V.電路似乎處于保護狀態(tài).但保護狀態(tài)時(shí)各路輸出的電壓均應為零,而現在卻是正常電壓的三分之一,令人費解.試著(zhù)把494的第{4}腳接地,電源立即輸出正常.{4}腳接地就正常工作,說(shuō)明494并未損壞,問(wèn)題可能出在339以及有關(guān)的電路.用萬(wàn)用表查339管腳的電壓,當查到第{4}腳及{7}腳時(shí),各路電源均正常了.甚至只用一條表筆去碰{7}腳或{4}腳,也可使電源恢復正常工作.這等于在{4}腳或{7}腳上加了一條“天線(xiàn)”,天線(xiàn)接收了外來(lái)信號電源就工作正常了!我試了試天線(xiàn)的長(cháng)度,40厘米以下對電源不起作用,長(cháng)度增加了,輸出電壓也隨著(zhù)增加,達到1米左右時(shí),輸出電壓就正常了,494的{4}腳電壓也恢復到0V.但電源要用“天線(xiàn)”才能工作,說(shuō)明還有故障未找到.再檢查339的{4}腳與{5}腳的電壓,{5}腳電壓為2．4V,{4}腳的電壓為1．2V,輸出端{2}腳的電壓為2．9V.(這部分電路見(jiàn)圖3).但是339的{2}腳高電位,必須由{5}腳電位高于{4}腳的電位時(shí)才能產(chǎn)生,那{5}腳最初的高電位是怎么來(lái)的?把與{5}腳相連的各支路斷開(kāi)試一試 .在斷開(kāi)c支路以后,電源就正常了.沿著(zhù)D2往下找,最后在+3．3V電源處對地接一個(gè)1000μF的電容時(shí),電源就正常了.再檢查+3．3V電源原來(lái)的濾波電容,發(fā)現已經(jīng)失效.更換電容后 494的{4}腳電壓恢復正常,用表筆去碰觸339的{4}腳或{7}腳也不起作用,問(wèn)題得到了解決.為什么+3．3V電源的濾波電容失效會(huì )造成輸出電壓偏低?+3．3V電源在沒(méi)有電容濾波時(shí),輸出的直流電源中含有很強的由逆變功率管輸出的脈沖成分,通過(guò)D3及D2送到LM339的{5}腳,使{5}腳的電平高于{4}腳的電平,電源進(jìn)入了保護狀態(tài).從+20V電源經(jīng)R3、D1、R2和三個(gè)并聯(lián)電阻到接地的支路中,三個(gè)電阻并聯(lián)后的電阻值是2．43kΩ,再略去其他支路的影響,可以估算出{5}腳的電壓大約是2．3V,因二極管D1的鉗位作用,{2}腳輸出電壓只能在2．9V左右,經(jīng)R1送到TL494的{4}腳,減去電阻R1的降壓,494的{4}腳電壓就是2．6V了.在此電壓下,494會(huì )輸出較窄的脈沖,于是在空載下,+5V電源有約1．8V的電壓輸出.解決的辦法可在d支路中串聯(lián)一個(gè)47kΩ的電阻,并把R2由3．9kΩ換成100kΩ就行了.經(jīng)這樣處理后,不論是正常工作或是保護狀態(tài),各路電源的輸出電壓和各管腳的電壓均正常了.而R2電阻的改動(dòng),也不會(huì )影響電源的過(guò)載保護性能.至此,電源的故障才完全得到了解決(愛(ài)好者手中若有SLPS-250ATXC電源,可參考此例加一個(gè)47kΩ電阻以提高電源的保護性能).
為什么339的{4}腳加了天線(xiàn)會(huì )正常工作呢?這是{2}腳經(jīng)D1反饋到{5}腳后,產(chǎn)生了輕微的高頻寄生振蕩.{4}腳或{7}腳接了天線(xiàn)以后,破壞了電路的振蕩條件,使{4}腳的電壓升高,當超過(guò){5}腳的電壓時(shí),{2}腳送出0V的低電平信號到494的{4}腳,電源就工作正常了.同樣,在D1支路中串聯(lián)了47kΩ電阻后,增加了阻尼因數,破壞了電路的振蕩條件,電源也就正常了.此時(shí)若取下+3．3V電源處新加的電解電容,通電后,電源會(huì )立即進(jìn)入保護狀態(tài),各路電源都沒(méi)有輸出.
2．一臺新時(shí)代HY-ATX300電源,空載時(shí)輸出電壓正常,但不能帶動(dòng)負載.檢查494各個(gè)管腳的電壓,發(fā)現{12}腳的電壓只有10V,這是造成不能帶動(dòng)負載的原因.在輔助電源逆變變壓器T3的初級線(xiàn)圈1加上16．5V的高頻電壓,測得次級+5VSB擋線(xiàn)圈3的電壓是0．9V,向494集成電路{12}腳供電線(xiàn)圈4的電壓為1．5V,約是+5VSB擋線(xiàn)圈電壓的1．7倍.電源的+5VSB電源是直接從線(xiàn)圈3經(jīng)整流和濾波后得到,+5VSB電源的穩壓則是借助WD431穩壓集成電路和光電耦合器反饋回逆變三極管得到的,如圖4所示.由此可以算出線(xiàn)圈4的電壓為5×1．7＝8．5V,因負載較輕,經(jīng)電容濾波后的電壓就是10V左右了.由此說(shuō)明T3脈沖變壓器線(xiàn)圈4的匝數少了.拆開(kāi)T3變壓器,得到各繞組的匝數為:初級2×110匝;反饋繞組10匝;+5VSB繞組12匝;繞組4的匝數是8匝.重新繞制繞組4,把匝數由原來(lái)的8匝增加到20匝,其余繞組的匝數不變.繞好后上機實(shí)驗,494集成電路{12}腳的電壓上升到17V,電源的輸入功率可達130W,故障排除.從故障現象看,可能是工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)將變壓器裝錯了.
ATX 電源引腳為 20 腳,其中第一腳為方型,其余為圓型,外形圖如下:
