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ATX电源

(2020-04-02 20:42:55) 百科
ATX电源

ATX电源

ATX电源作用是把交流220V的电源转换为计算机内部使用的直流5V,12V,24V的电源。

基本介绍

  • 中文名:ATX电源
  • 外文名:ATX Power Supply
  • 属性:计算机的工作电源
  • 类型:直流

特点

ATX电源的特点:与AT电源相比,ATX电源增加了“+3.3V、+5VSB、PS-ON
”三个输出。其中“+3.3V”输出主要是供记忆体用,而“+5VSB”、“PS-ON”输出则体现了ATX电源的特点。ATX电源最主要的特点就是,它不採用传统的市电开关来控制电源是否工作,而是採用“+5VSB、PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭,只要控制“PS-ON”信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。“PS-ON”小于1V伏时开启电源,大于4.5伏时关闭电源。和AT电源不一样,ATX电源除了线上路上作了一些改进,其中最重要的区别是,关机时ATX电源本身并没有彻底断电,而是维持了一个比较微弱的电流。同时它利用这一电流增加了一个电源管理功能,称为Stand-By。它可以让作业系统直接对电源进行管理。通过此功能,用户就可以直接通过作业系统实现软关机,而且还可以实现网路化的电源管理。如在电脑关闭时,可以通过网路发出信号到电脑的Modem上,然后监控电路就会发出一个ATX电源所特有的+5V SB激活电压,来打开电源启动电脑,从而实现远程开机。
ATX电源ATX电源
ATX电源主要有两个版本,一种是ATX1.01版,另一种是ATX2.01版。2.01版与1.01版的ATX电源除散热风扇的位置不一样外,它们的激活电流也不同。1.01版只有100mA,2.01版则有500mA~720mA。这意味着2.01版的ATX电源不会像1.01版那样"过敏",经常会受外界电压波动的影响而自行启动计算机。

接口定义

ATX电源接主机板端的接口定义:
Pin
Name
Description
1
3.3V
提供 +3.3V 电源
2
3.3V
提供 +3.3V 电源
3
GND
地线
4
5V
提供 +5V 电源
5
GND
地线
6
5V
提供 +5V 电源
7
GND
地线
8
PW-OK
Power OK,指示电源正常工作
9
5VSB
提供 +5V Stand by电源,供电源启动电路用
10
12V
提供 +12V 电源
11
3.3V
提供 +3.3V 电源
12
-12V
提供 -12V 电源
13
GND
地线
14
PS-ON
电源启动信号,低电平-电源开启,高电平-电源关闭
15
GND
地线
16
GND
地线
17
GND
地线
18
-5V
提供 -5V 电源
19
5V
提供 +5V 电源
20
5V
提供 +5V 电源
ATX电源接口定义图ATX电源接口定义图
Pin No.
Name
Description
1
3.3V
提供 +3.3V 电源
2
3.3V
提供 +3.3V 电源
3
GND
地线
4
+5V
提供 +5V 电源
5
GND
地线
6
+5V
提供 +5V 电源
7
GND
地线
8
Power Good
Power OK,指示电源正常工作
9
5V SB(stand by +5V)
提供 +5V Stand by电源,供电源启动电路用
10
+12V
提供 +12V 电源
11
+12V (Only for 2x12-pin ATX)
提供 +12V电源
12
3.3V (Only for 2x12-pin ATX)
2*12连线器侦察
13
3.3V
提供 3.3V 电源
14
-12V
提供 -12V 电源
15
GND
地线
16
PS_ON(soft On/Off)
PS-ON(电源供应远程开关)
17
GND
地线
18
GND
地线
19
GND
地线
20
-5V
提供 -5V 电源
21
+5V
提供 +5V 电源
22
+5V
提供 +5V 电源
23
+5V (Only for 2x12-pin ATX)
提供 +5V 电源
24
GND (Only for 2x12-pin ATX)
地线
仅供参考!

核心电路

ATX电源的核心电路:ATX电源的主变换电路与AT电源相同,也是採用“双管半桥它激式”电路,PWM(脉宽调製)控制器同样採用TL494控制晶片,但取消了市电开关。由于取消了市电开关,所以只要接上电源线,在变换电路上就会有+300V直流电压,同时辅助电源也向TL494提供工作电压,为启动电源作好準备。ATX电源的特点就是利用TL494晶片第4脚的“死驱控制”功能,当该脚电压为+5V时,TL494的第8、11脚无输出脉冲,使两个开关管都截止,电源就处于待机状态,
无电压输出。而当第4脚为0V时,TL494就有触发脉冲提供给开关管,电源进入正常工作状态。辅助电源的一路输出送TL494,另一路输出经分压电路得到“+5VSB”和“PS-ON”两个信号电压,它们都为+5V。其中,“+5VSB”输出连线到ATX主机板的“电源监控部件”,作为它的工作电压,要求“+5VSB”输出能提供10mA的工作电流。“电源监控部件”的输出与“PS-ON”相连,在其触发按钮开关(非锁定开关)未按下时,“PS-ON”为+5V,它连线到电压比较器U1的正相输入端,而U1负相输入端的电压为4.5V左右,这样电压比较器U1的输出为+5V,送到TL494的“死驱控制脚”,使ATX电源处于待机状态。当按下主机板的电源监控触发按钮开关(装在主机箱的面板上),“PS-ON”变为低电平,则电压比较器U1的输出就为0V,使ATX主机电源开启。再按一次面板上的触发按钮开关,使“PS-ON”又变为+5V,从而关闭电源。同时也可用程式来控制“电源监控部件”的输出,使“PS-ON”变为+5V,自动关闭电源。如在WIN9X平台下,发出关机指令,ATX电源就自动关闭。
ATX电源ATX电源

故障分析

採用ATX电源的计算机系统如果出现故障,首先要从CMOS设定、Windows中ACPI的设定及电源和主机板等几个方面进行全面的分析。硬体方面,为了区别故障在负载上还是在电源本身,可以将电源拆卸下来,用一台废旧设备(例如硬碟等)作假负载,以免出现空载保护,在PS-ON信号线(绿色)与地线之间接入一只100~150Ω的电阻,使该信号变为低电平,如果电源可以工作,说明故障点在主机板或电源按钮(Power Button),否则故障就在电源自身。
ATX电源ATX电源
根据计算机维修的"先软后硬"原则,用户首先要检查BIOS设定是否正确,排除因设定不当造成的假故障;第二步,检查ATX电源中辅助电源和主电源是否正常;
第三步,检查主机板电源监控电路是否正常。下面,本文根据故障的不同表现,分别介绍分析及处理方法。

维修方法

打开电源的上半盒子,观察电源内部。
A,元件有没炸裂的现象,如果保险管已烧黑,说明初级电路有短路现象,重点检查整流二极体,待机电 源管,半桥双三极体,有没击穿。
B,元件没炸裂的现象,通电,用表测量20针中的绿线,紫线,有没+5V电压,如果没有,就要检查待机 电路,重点测开机电阻,一般开机电阻取值几百K,容易出现阻值变大,开路现象 。检查与待机电源管相连的小三极体有没短路,开路。
C,20针中的绿线,紫线,有+5V电压,再用导线短路绿线与黑线强行开机,看能不能开机,如果不能,看TL494(7500B)的电源脚有没电压(12脚是电源),如果没有,查与待机电路次级相连的线路。TL494 (7500B)的电源脚有电压,不能开机,要查死区控制脚(4)是5V,还是0V,如果是5V,一般是电路保护了,查看三个双二极体整流器有没短路。
通过以上三项,可以修好70%有故障的电源。在修理中发现极少有IC损坏的现象,坏的是TL494的多, LM339还没见损坏过。

主要故障

无法开机

用万用表测量 5VSB,如果该电压值正常且稳定,而主机板反馈信号PS-ON始终为高电平,则可能是主机板上的开机电路损坏,或电源启闭按钮损坏;如果上述两者均正常而主电源仍无输出,则可能是开关电源主迴路损坏,或因负载短路或因空载而进入保护状态。

无法关机

主机无法关闭,有以下几种现象和原因:
[1]BIOS中设定关机时有一定的延时时间(Delay Time),关机时需要按住电源按钮,保持数秒钟,才能将机器关闭。不能实现瞬间关机是正常现象,不是故障。
[2] 按钮故障。这种情况下,不仅不能关闭主机,开机也会有问题。
[3]主机板上的电源监控电路故障,PS-ON信号恆为高电平。
[4]键盘电源(键盘的NumLock指示灯在主机关闭后是亮的)无法关闭。
[5]显示器无法关闭。

自行开机

第一类是在BIOS中将定时开机功能设为"Enabled",这样机器会在设定的某个时间自动开机。此外,某些机器的BIOS中具有来电自动开机功能设定,如果选择了来电开机,则在插上交流电源后,机器就会自动启动。出现这类问题,并不是故障,而是用户不了解BIOS设定所造成的。
第二类是BIOS中关闭了定时开机和来电自动开机功能,机器只要接通交流电源还会自行开机,这无疑是硬体故障了。造成这类硬体故障有3种原因:第1种是电源本身的抗干扰能力较差,交流电源接通瞬间产生的干扰使其主迴路开始工作;第2种是 5VSB电压低,使主机板无法输出应有的高电平,总是低电平,这样机器不仅会自行开机,而且还会无法关机;
第3种是来自按钮故障。这种情况下,不仅不能关闭主机,开机也会有问题。
[1]主机板上的电源监控电路故障,PS-ON信号恆为高电平。
[2]键盘电源(键盘的NumLock指示灯在主机关闭后是亮的)无法关闭。有些机器允许使用密码通过键盘开机,键盘上的NumLock灯在关机后仍亮着,是正常现象。
[3]显示器无法关闭。如果显示卡或显示器不支持DPMS(显示器电源管理系统)规範,在主机关闭后显示器指示灯亮,萤幕上仍有白色光栅,也属正常现象。

休眠与唤醒功能异常

休眠与唤醒功能异常表现为:不能进入休眠状态,或进入休眠状态后不能唤醒。出现这类问题时,首先要检查硬体的连线是否正确,开关是否失灵等)和PS-ON信号的电压值。进入休眠状态时,PS-ON信号应为高电平状态;唤醒后,PS-ON信号应为低电平。如果PS-ON信号正常,而休眠和唤醒功能仍不正常,则为ATX电源故障。
需要注意的是,进入夏季后,为了预防雷击,对ATX结构的计算机,如果用户长时间不使用,又不想进行远程控制,建议将交流输入线拔下,以切断交流输入。

零部件异常

有经验的维修人员,在遇到主机板、记忆体、CPU、板卡、硬碟等部件工作异常或损坏故障时,通常要先测量电源电压。正常的工作电压是电脑可靠工作的基本保证,而很多奇怪的故障都是电源惹的祸。
例如一台机器出现找不到硬碟的故障,通过对比试验,确信硬碟是好的。判断为主机板上的IDE接口损坏,于是找来多功能卡,将其插在主机板的空闲ISA插槽,连线硬碟试验,仍然找不到硬碟。测量电源电压, 12V电压只有10V左右。在这样低的供电电压下,硬碟达不到额定转速,当然不能工作。更换一台ATX电源,故障排除。

检测


为防止损坏主机板或其它部件,ATX电源出现故障后必须拆机检修。一般开关电源不能工作在空载状态下,ATX电源由于各电压输出端都并联了负载电阻,拆机后不会由于空载而扩大故障。
通电后,即使功率转换部分没有工作,辅助电源也应该有+5V电压输出。即测量接口19脚对地有+5V电压。无SB电压输出或电压不稳时要检查交直流变换和辅助电源电路。
交直流变换部分。测量D3负端电压是否为300V左右。保险丝烧毁后必须更换同型号的延时保险,不能随意用其它导线或保险代换,烧保险一般表明存在较严重的故障,此时应慎重对待。常见的原因有整流二极体损坏、滤波电容击穿或漏电、开关管Q11损坏,或者还有其它部分对地严重短路。
辅助电源部分检查的中心是Q11,正常情况下辅助电源工作在振荡状态下,用万用表测Q11基极为一负压。常见的现象是启动电阻R11、R12开路引起电路未起振,除此之外逐步检查Q12、ZD1、ZD2、Q21、LM431、IC11等。这些元件较之电阻更容易损坏,最后才检查电阻是否存在故障。SB电压不稳或偏离正常值主要是由于R24、R25阻值变化引起,这是两个精密电阻。
在正常情况下,PS/ON脚和地相连后,功率振荡电路即可启动。如果各电压输出正常,则一般说明电源工作良好,但要注意P.G.信号是否正常。 P.G.信号是电源输出到主机板的信号,表明电源工作良好,如果P.G.不正常也会引起主机板输出高电平到PS/ON,功率振荡部分不工作。
用示波器检查KA7500B的5、 8、11脚有没有振荡脉冲输出。检查的另一个关键点是KA7500B的控制脚4脚,当它为高电平时,电路没有脉冲输出。ATX电源的各保护电路非常严密,任何一路故障都会引起4脚电压异常。检修时注意分析引起4脚高电平的各种原因,同时分析LM339各个引脚电压,在可靠分析的基础上做出正确的判断。

发展历程


要解释ATX 12V 1.3规範先要从ATX说起,ATX规範是1995年Intel公司制定的主机板及电源结构标準,是英文(AT Extend)的缩写。ATX电源规範经历了ATX 1.1、ATX 2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V等阶段。演进过程如下:
表1 ATX电源标準的演进
版本
发布
时间
简述
ATX 2.03
1999年前
PⅡ、PⅢ时代的电源,不具备P4 4Pin接口
ATX 12V1.0版
2000年2月
P4时代电源的最早版本,增加了P4 4Pin接口
ATX 12V1.1版
2000年8月
与上一版本相比,加强了+3.3V电流输出能力,以适应AGP显示卡大功率的需要
ATX 12V1.2版
2002年1月
与上一版本相比,取消了-5V输出,同时对Power on时间作出了新的规定
ATX 12V1.3版
2003年4月
与上一版本相比,增加S-ATA支持;加强+12V输出能力
ATX 12V2.0版
2003年6月
与上一版本相比,将+12V分为双路输出(+12VDC1和+12VDC2),其中+12VDC2对CPU单独供电,+12V输出能力进一步提升,电源的转换效率更高
ATX 12V2.01版
2004年6月
与上一版本相比,对+12VDC2输出电流的纹波作出新的要求
ATX 12V2.02版
2005年3月
与上一版本相比,加强+5VSB的输出电流至2.5A;增加更高功率电源规格
目前市面上的电源多遵循ATX 2.03或更新的ATX 12V标準。ATX 2.03标準採用+5V和+3.3V电压,分别为功耗较大的处理器及显示卡直接提供所需的电压。而单独的+12V输出则主要套用在硬碟和光碟机设备上,因为当时处理器和显示卡的功耗都相对较低,所以各部件相安无事。
但P4处理器的推出改变了这一切。由于它的功耗较高,使用符合ATX 2.03规範的产品时,+5V的电压根本不能提供足够的电流。基于此,Intel对ATX标準进行了修订,推出了ATX 12V 1.0规範。它和ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电,而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压,将获得比+5V电压大许多的高负载性,以此解决P4处理器的高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为CPU增加了单独的4Pin电源接口,利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。此外,ATX 12V 1.0规範还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等做出了相应规定,确保了电源的稳定性。
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