主板開機電路工作原理與常見故障維修分析

李永鋒

（惠州市惠陽公路管理局 廣東惠州 516000）

主板開機電路工作原理與常見故障維修分析

李永鋒

（惠州市惠陽公路管理局 廣東惠州 516000）

隨著計算機運用的不斷普及，計算機主板電路的正常運行變得越來越重要。計算機主板電路中一個重要的部分就是開機電路，時常會出現(xiàn)故障，嚴重影響著計算機的正常運行。本文主要闡述了主板開機電路的工作原理以及常見故障，希望能夠?qū)S修人員產(chǎn)生一定的幫助和指導(dǎo)意義。

主板；電路；南橋；故障；開機

引言

主板開機電路是否正常運行對于計算機的開啟與關(guān)閉具有決定性的作用，雖然不同的主板具有不同的電路設(shè)計，但是其工作原理都是基本相同的。為了保證計算機的正常運行，做好主板開機電路的故障分析和處理是十分重要和必要的。

1 主板開機電路工作原理

1.1 主板開機電路組成

主板的開機電路主要由ATX電源插座、南橋、I／O（有的沒有）、門電路、開機鍵（PW-ON）和一些電阻、電容、三極管、二極管等元件組成，如圖1所示。

圖1 主板開機電路組成圖

1.1.1 ATX電源接口

ATX電源接口總共由20個針腳組成，其中第9腳（紫色電源線+5V）和第14腳（綠色電源線+5V）與開機電路有關(guān)。ATX電源工作原理是把電源的第14腳變成0V，電源就開始工作。

1.1.2 南橋

南橋內(nèi)部包含一個觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路直接通向ATX電源插座的第14腳，所以它直接起著控制電源第14腳電壓的作用。南橋內(nèi)部觸發(fā)電路正常工作的條件是：①為南橋提供主供電為+3.3V電壓。②CMOS的跳線帽上提供2.5～3.3V電壓。③提供32.768kHz頻率的時鐘信號。只要符合這三個條件，再由非門電路送給南橋一個電壓信號，南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路就會工作，實現(xiàn)控制電源第14腳的電壓的功能。

1.1.3 門電路

在主板開機電路中使用的門電路主要是74系列非門電路。74系列非門電路一共有14個針腳，它的第7腳接地第14腳為電源輸入腳（Vcc）直接通向ATX電源插座的第9腳。74系列非門電路的1、3、5、9、13 腳輸入電壓，2、4、6、8、12 腳輸出電壓，且當(dāng)?shù)?l、3、5、9、13 腳輸入的是高電壓時，第 2、4、6、8、12 腳輸出的是低電壓；當(dāng)?shù)?1、3、5、7、9、13 腳輸入的是低電壓時，第 2、4、6、8、12 腳輸出的是高電壓。

1.1.4 I/O芯片

在支持Pentium 4 CPU的主板中，開機電路是由I/O芯片內(nèi)部的門電路控制電源的第14腳的，所以Pentium 4主板的開機電路應(yīng)該在I/O芯片內(nèi)部。

1.1.5 開機鍵（PW-ON）

開機鍵在主板開機電路中的作用是向非門電路或I/O芯片中的門電路提供一個觸發(fā)信號（低電平），用來觸發(fā)主板開機電路工作，最終實現(xiàn)開機。主板的開機鍵一般一端接地，另一端連接電源的第9腳，再連接到門電路或I/O芯片或南橋。

1.2 主板開機電路工作原理

由于主板廠商的設(shè)計不同，主板開機電路會有所不同，但基本電路原理相同，即經(jīng)過主板開機鍵觸發(fā)主板開機電路工作，開機電路將觸發(fā)信號進行處理，最終向電源第14腳發(fā)出低電平信號，將電源的第14腳的高電平拉低，觸發(fā)電源工作，使電源各引腳輸出相應(yīng)的電壓，為各個設(shè)備供電。主板開機電路的工作條件是：為開機電路提供供電、時鐘信號和復(fù)位信號，具備這三個條件，開機電路就開始工作。其中供電由ATX電源的第9腳提供，時鐘信號由南橋的實時時鐘電路提供，復(fù)位信號由電源開關(guān)、南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路提供。下面主要闡述經(jīng)過南橋的開機電路的詳細工作原理：

經(jīng)過南橋的開機電路的電路原理圖如圖2所示。圖2中，1117為穩(wěn)壓三極管，作用是將電源的SB5V電壓變成+3.3V電壓，Q21為三極管，它的作用是控制電源第14腳的電壓，當(dāng)它導(dǎo)通時，電源第14腳的電壓變?yōu)榈碗娖健?/p>

圖2 南橋的開機電路的電路原理圖

當(dāng)電腦的主機通電后，ATX電源的第14腳輸出+5V電壓，ATX電源的第14腳通過一個末級控制三極管和一個二極管連接到南橋的觸發(fā)電路中，由于南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路沒有工作，三極管Q21的b極為低電平，三極管Q21處于截止。同時ATX電源的第9腳輸出+5V待命電壓。+5V待命電壓通過穩(wěn)壓三極管（1117）或電阻后，產(chǎn)生+3.3V電壓，此電壓分開成兩條路，一條直接通向南橋內(nèi)部，為南橋提供主供電，而另一條通過二極管或三極管，再通過CMOS的跳線針（必須插上跳線帽將它們連接起來）進入南橋，為CMOS電路提供供電，這時南橋外的32.768kHz晶振向南橋提供32.768kHz頻率的時鐘信號。另外，ATX電源第9腳連接到電源開關(guān)的其中一個針腳上（電源開關(guān)的另一個針腳接地），再連接到南橋的觸發(fā)電路中，此時開機鍵的電壓為高電平。在按下電源開關(guān)鍵的瞬間，開機鍵的電壓變?yōu)榈碗娖?，南橋?nèi)部的觸發(fā)電路沒有工作。在松開開機鍵的瞬間，開機鍵的電壓變?yōu)楦唠娖?，此時開機鍵的電壓由低變高，向南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路輸送一個觸發(fā)信號，南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路被觸發(fā)。這時觸發(fā)電路向三極管Q21輸出高電平，三極管Q21導(dǎo)通，由于三極管的e極接地，因此ATX電源第14腳的電壓由高電平變?yōu)榈碗娖?，ATX電源開始工作，電源的其他針腳分別向主板輸送相應(yīng)電壓，主板處于啟動狀態(tài)。當(dāng)關(guān)閉計算機時，在按下開機鍵的瞬間，開機鍵的電壓再次變?yōu)榈碗娖?，南橋?nèi)部的觸發(fā)電路沒有被觸發(fā)。在松開開機鍵的瞬間，開機鍵的電壓變?yōu)楦唠娖?，此時南橋內(nèi)部的觸發(fā)電路被觸發(fā)，這時觸發(fā)電路向三極管Q21輸出低電平，三極管Q21截止，這時ATX電源第14腳的電壓又變?yōu)楦唠娖剑珹TX電源停止工作，主板處于停止狀態(tài)。

2 主板開機電路常見故障解決方法

主板開機電路常見故障如下：

2.1 故障1

2.1.1 故障表現(xiàn)

當(dāng)按下主機電源開關(guān)時，不開機，主機指示燈不亮。

2.1.2 故障分析

造成這種故障的原因主要有三方面：①電源插板中沒電；②電源損壞，三是主板開機電路故障。

2.1.3 解決方法

首先排除電源插板的因素。接著檢測電源，電源可能是第9腳輸出的SB5V電壓太低，導(dǎo)致主板開機電路無法工作?？梢杂萌f用表通過空載測試SB5V電壓，一般小于4.5V電壓可能有問題，然后再帶載測試SB5V電壓，如果電壓被拉得太低，很有可能是因為電源長期使用，帶載能力降低。這時需查電源內(nèi)部的7805芯片和電容是否正常。最后檢查主板開機電路的原因：第1步檢測主板CMOS跳線是否安裝正確。第2步測量給南橋供電的穩(wěn)壓器1117輸出的電壓是否是3.3V，如不是則可能是穩(wěn)壓器1117損壞，更換即可。第3步測量電源開關(guān)上的電壓是否為3.5V左右，如不是則檢測電源插座的第9腳到電源開關(guān)之間線路中的故障元器件。第4步檢測主板上實時時鐘晶振和諧振電容是否正常，可以測量晶振兩腳對地阻抗，晶振對地阻抗應(yīng)基本一致，若相差太大則晶振或諧振電容有問題，先測兩個諧振電容是否正常，若正常則晶振損壞，更換晶振即可。第5步測量在按電源開關(guān)鍵時，開機電路中的門電路輸出電壓有無變化，如沒有變化，則門電路損壞，更換門電路。第6步測量在按下松開電源開關(guān)時，電源第14腳連接的三極管的b極電壓是否變成高電平，如沒有變，則南橋或I/O損壞，另外如b極變?yōu)楦唠娖?，接著測量三極管和二極管是否損壞，如損壞則更換損壞元器件。

2.2 故障2

2.2.1 故障現(xiàn)象

電腦開機后，過幾秒鐘就自動關(guān)機。

2.2.2 故障分析

電腦能開機，說明開機電路被觸發(fā)，向電源第14腳發(fā)送了高電平使電源第14腳連接的三極管導(dǎo)通，電源第14腳的電壓被拉低。而過幾秒又自動關(guān)機，說明開機電路又被觸發(fā)，向電源發(fā)出低電平信號。而開機電路的觸發(fā)信號一般是由開機電路中的門電路發(fā)送的，所以可能是門電路損壞。

2.2.3 解決方法

用萬用表測量開機電路中門電路的輸入輸出腳，發(fā)現(xiàn)參與開機的門電路不能正常輸入高低電平，說明是門電路的故障，更換相同型號的門電路，故障排除。注意造成這種故障也有可能是電路中的某一電容損壞，所以如果開機電路中的門電路沒有損壞，接著要檢查開機電路中的所有電容，直到找到出故障器件。

2.3 故障3

2.3.1 故障表現(xiàn)

電腦在接上電源線后就自動開機，但無法關(guān)機。

2.3.2 故障分析

電腦開機的條件是電源第14腳連接的三極管導(dǎo)通，將電源第14腳接地變成低電平。這臺電腦接上電源線后就自動開機，說明電源第14腳連接的三極管在按開機鍵前就已經(jīng)導(dǎo)通，而三極管的b極在觸發(fā)前導(dǎo)通的情況可能是三極管內(nèi)部發(fā)生了短路，而如果三極管發(fā)生了短路，將使電源第14腳一直處于低電平狀態(tài)，所以電源一直保持工作狀態(tài)，計算機無法實現(xiàn)關(guān)機。

2.3.3 解決方法

將三極管拆下，更換一個型號相同的三極管即可。

3 結(jié)語

綜上所述，計算機主板中一個非常重要的電路就是開機電路，開機電路產(chǎn)生故障的幾率是非常大的，嚴重影響著計算機的正常工作。因而必須掌握開機電路的基本組成和工作原理，才能夠比較熟練的了解產(chǎn)生的故障，做好電路的維修，從而提高維修效率，保證計算機的正常工作。

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[3]鄒士喜.主板開機電路工作原理與常見故障維修[J].電腦知識與技術(shù)，2011（06）：98～99.

TP307

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1004-7344（2016）08-0287-02

2016-3-2

李永鋒（1981-），男，助理工程師，本科，主要從事行政管理工作。