臺式計算機ATX開關電源檢修技巧

畢恩興

（西安鐵路職業(yè)技術學院 陜西 西安 710014）

由于ATX電源便于實現計算機的遠程控制和喚醒，近年來應用比較普遍。ATX電源電路結構較復雜，各部分電路不但在功能上相互配合、相互滲透，且各電路參數設置非常嚴格，稍有不當則電路不能正常工作。臺式計算機電源電路故障在計算機故障中占有較高的比例，大多數計算機用戶和維修人員，對其結構和工作過程不熟悉，遇到與電源有關的故障不能準確判斷是哪部分電路的故障，哪個元件的故障，有時不能確定電源故障或是主板上其他電路或設備的故障，給計算機的使用和維修帶來一定的困難。筆者根據多年教學和維修經驗，總結出關鍵測試點檢測和易損元件觀測查找故障的方法，即對故障現象的分析確定關鍵測試點，通過對關鍵測試點的波形和參數的測試，可以快速確定故障范圍，通過對故障范圍內易損元器件的觀測，能很快找到故障元器件，更換元件修復計算機電源。

1 ATX開關電源的特點及工作過程

臺式計算機ATX開關電源是獨立的單元電路，由待機電源電路和主電源電路兩部分組成。與AT電源不同，它取消了傳統(tǒng)的市電開關，主機關機并為徹底斷電，+5VSB電源仍然存在，依靠+5VSB控制信號的組合來實現電源的開啟和關斷，實現開閉自動管理和遠程喚醒通信聯(lián)絡。主電源電路只有主機開啟，主電源電路被喚醒時才開始工作，主要輸出+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 種直流電壓， 通過多組電源輸出插頭與主機連接，為計算機提供各種優(yōu)質的工作電源，ATX開關電源結構如圖1所示。

圖1 ATX開關電源結構Fig.1 Structure of ATX switch power

待機電源電路采用單管自激振蕩方式，不管主機是否開啟，只要接上市電電源，它就開始工作。300 V直流電壓同時加到主開關管、主開關變壓器、待機電源開關管、待機電源開關變壓器。由于此時主開關管沒有開關信號，處于截止狀態(tài)，因此主電源開關變壓器上沒有電壓輸出。由于待機電源電路設計成單管自激式振蕩方式，300 V直流電加到待機電源開關管和待機電源開關變壓器后，待機電源開關管立即開始工作，在待機電源開關變壓器的次級上輸出二組交流電壓，經整流濾波后，輸出+5VSB和+12 V電壓，+5VSB加到主板上作為待機電壓，加到主機的開機電路，+12 V電壓專門為主控IC供電，主控IC一旦收到喚醒信號PS-ON，控制IC內部的振蕩器即開始工作，輸出控制信號到主電源推動管基極，推動管導通，推動變壓器中產生開關脈沖送到開關管基極，使主電源開關管導通，主電源開關變壓器便產生高頻脈沖信號，開關變壓器次級線圈中的高頻脈沖經過整流濾波和穩(wěn)壓，得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 種直流電壓[1]。 主機接到關機命令后，控制IC內部的振蕩器停止工作，主電源推動管截止，開關管截止，主電源電路停止工作。但此時待機電源電路仍在工作，便于遠程喚醒控制，仍在消耗電能，功率約為10 W。從安全和節(jié)能的角度考慮，如果計算機長時間不用也不需要遠程喚醒時，建議切斷市電電源。

2 ATX開關電源的維修技巧

2.1 確定電源故障或是主板上其他電路或設備的故障

通過對ATX開關電源的脫機檢測，可以判斷是電源故障或是主板上其他電路或設備的故障[2]。

2.1.1 空載檢測

將ATX開關電源從主板上拆下，接上交流電源，將電源綠線與黑線短接，強制啟動電源，若電源風扇能轉動，則ATX開關電源基本正常，再測試其負載能力，進一步確定是否是ATX開關電源存在故障。

2.1.2 負載能力檢測

將CPU從主板上拆下，安裝上假負載（避免損壞CPU），接上廢舊硬盤、光驅等負載（不能是壞的），開機測電壓是否正常，若電壓不穩(wěn)，則電源負載能力差，則是電源故障，重點檢查濾波電容、開關管等，若ATX開關電源負載能力正常，則ATX開關電源正常，是主板上其他電路或設備的故障。

2.2 +300 V直流電壓產生電路的維修

220 V交流電經過第一、二級EMI濾波后變成較純凈的50 Hz交流電，經全橋整流和濾波后輸出300 V的直流電壓。若市電電壓正常，+300 V電壓不正常，則故障在這部分電路，主要檢測保險管、橋式整流電路、大容量高壓電解電容等元件及市電是否正常。該電路的故障特征為無+300 V電壓輸出、電源負載能力差。易損元件為保險絲、橋式整流電路、高壓濾波電容、負溫度系數熱敏電阻、尖峰吸收回路中的電容、電阻和電感。

2.3 輔助電源的維修

輔助電源本身也是一個完整的開關電源。只要ATX電源一上電，輔助電源便開始工作，輸出的兩路電壓，一路為+5VSB電源，該輸出連接到ATX主板的“電源監(jiān)控部件”，作為它的工作電壓，使操作系統(tǒng)可以直接對電源進行管理。通過此功能，實現遠程開機，完成電腦喚醒功能；另一路輸出電壓為保護電路、控制電路等電路供電[3]。+5VSB是主機系統(tǒng)在ATX待機時的電源，所以當電源加入市電交流220 V時，即使計算機未開機，應該有+5 V輸出，通過檢測該點電壓有無，可以縮小故障范圍。若該點電壓正常，則故障可能在主電源電路、脈寬控制電路或保護電路。若該點無電壓輸出，再測+300 V電壓有無，若+300 V正常，則故障在待機電源電路，主要檢測輔助開關變壓器、自激振蕩電路、整流濾波穩(wěn)壓電路。該電路的特征是當按動機箱的Power啟動按鍵后，計算機無反應，經測試 +300V電壓正常，無+5VSB待機電壓輸出。易損元件為輔助電源開關三極管 （一般為場效應三極管）、三端集成穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓二極管、續(xù)流二極管、輸出濾波電容、自激振蕩三極管、快恢復二極管、振蕩電容等。

2.4 主電源電路的維修

主電源電路，采用它激推挽式電路，推挽開關電路是ATX開關電源的主要部分，它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起著將輸出部分與輸入電網隔離的作用。推挽開關管是該部分電路的核心元件，受脈寬調制電路輸送的信號作激勵驅動信號，當脈寬調制電路因保護電路動作或因本身故障不工作時，推挽開關管因基極無驅動脈沖故不工作，電路處于關閉狀態(tài)，這種工作方式稱作它激工作方式。當按動機箱的Power啟動按鍵后，喚醒信號PS-ON處于低電平，主控IC內部的振蕩電路立即啟動，產生驅動控制脈沖信號，經推動管放大后，脈沖信號經推動變壓器加到主開關管的基極，使主開關管工作在高頻開關狀態(tài)，主開關管和主開關變壓器一起產生高頻脈沖信號，經主開關變壓器耦合到主開關變壓器次級輸出初端，主開關變壓器輸出的各組交流電壓經整流、濾波和穩(wěn)壓后得到得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 種直流電壓， 輸出到主板和其他設備，為計算機提供各種工作電源。該電路的幾個關鍵測試點分別是開關管基極控制脈沖信號、開關管基極、集電極和發(fā)射極直流電壓、開關變壓器各路輸出的交流電壓和直流電壓。若+300 V直流電壓和開關管基極控制脈沖信號正常，輸出直流電壓不正常，則是該部分電路的故障[4]。若只有某一路輸出電壓不正常，其余各路輸出電壓正常，則故障在該路輸出電路整流二極管、濾波電感和濾波電容，若各路均無輸出，則故障在開關電路。易損元件是推動開關三極管、推動變壓器、開關三極管（一般為場效應三極管）、阻尼二極管、開關變壓器、各路輸出端整流二極管、各路輸出端濾波電容、濾波電感、限流電阻等。斷電逐一檢查上述相關易損元件便能很快找到故障點，迅速修復電源。

2.5 穩(wěn)壓控制電路的維修

輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現，這就叫做脈寬調制PWM。PWM（Pules Width Modulation）即脈寬調制電路，其功能是檢測輸出直流電壓，與基準電壓比較，進行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開關電路以保持輸出電壓的穩(wěn)定。該電路的關鍵測試點是由輔助電源提供的12 V直流工作電源，脈寬調制脈沖控制端，脈寬調制脈沖輸出端，鋸齒波振蕩信號，基準電壓，取樣電壓等。若工作電源正常，開機時脈寬調制脈沖控制端送入一個低電平信號（電源喚醒信號）正常，但沒有脈寬調制脈沖輸出，造成電源不能啟動，或者電源輸出電壓不穩(wěn)，則是該部分電路的故障[5]。這部分電路的易損元件為脈寬調制集成IC，電壓比較器IC，取樣電阻、基準電路穩(wěn)壓二極管、振蕩電阻和振蕩電容等，通過檢測和更換上述原件，能快速排除故障。

2.6 保護電路的維修

在正常使用過程中，當IC檢測到負載處于：短路、過流、過壓、欠壓、過載等狀態(tài)時，IC內部發(fā)出信號，使內部的振蕩停止，主開關管因沒有脈沖信而停止工作，從而達到保護電源的目的。一般分為兩種情況，一種情況是電路故障造成保護電路動作，或保護元部件損壞，電源不工作，這不是保護電路的故障，要把造成保護電路動作或保護元部件損壞的原因找出來，并加以修復，不能簡單地將損壞的元件更換；第二種情況是保護電路誤動作，造成電源不工作，主要是保護電路的取樣元件變質或損壞，或者保護電路IC損壞。這部分電路的易損元件為尖峰吸收電路中電阻、電容、二極管和壓敏電阻、輸出端穩(wěn)壓二極管、電壓比較器、熱敏電阻、限流電阻、保險絲等。

2.7 PS-ON控制電路的維修

ATX電源最主要的特點就是，它不采用傳統(tǒng)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。電源中的PS-ON控制電路接受PS-ON信號的控制，當“PS-ON”小于1 V時開啟電源，大于4.5 V時關閉電源。主機箱面上的觸發(fā)按鈕開關（非鎖定開關）控制主板的“電源監(jiān)控部件”的輸出狀態(tài)，同時也可用程序來控制“電源監(jiān)控件”的輸出，如在WIN9X平臺下，發(fā)出關機指令，使“PS-ON”變?yōu)椋? V，ATX電源就自動關閉。關鍵測試點是在開機瞬間測PS-ON信號電平的變化，正常情況應有低電平信號，否則可能是電源開關損壞，易損元件是Power開關[6]。

3 結 論

關鍵測試點檢測和易損元器件觀測[7]的方法是快速準確檢修計算機點行之有效的方法，通過對+300 V直流電壓、+5VSB電壓、穩(wěn)壓控制電路工作電壓、控制脈沖信號、基準電壓、取樣電壓、各路輸出電壓、開機瞬間喚醒信號PS-ON信號電平等關鍵測試點的波形和參數檢測，能迅速確定故障范圍，在對故障范圍內的易損元件逐一觀測就能快速找到故障元件，更換后修復電源。ATX電源電路中常見易損原件主要有電解電容、儲能電感、二極管、保險管、場效應三極管、集成穩(wěn)壓器、控制保護IC、電壓比較器等元件。

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