1、ATX 電源工作流程及維修極少部分 電源 生產廠商為獲得更多利潤， 在電源的設計、 用料、做工等方面偷工減料， 導致 市場中出現了不少劣質電源， 給消費者造成許多不必要的損失。 那么， 電源的優劣該如何分 辨呢？我們認為， 只有對電源內部的各重要部分進行分析， 才能更好的解答這個問題。 故此， 本刊特邀 金河田 資深電源工程師劉正波做客技術廣角， 從專業角度分析 ATX 電源的優劣。 （優 質電源示例采用金河田勁霸 ATX-600）一、 ATX 電源 的重要性及其工作原理ATX 電源在 電腦 中所起的基本作用是將 220V 交流電轉化為電腦所需的直流電，但從原 理或設計來講它則包含四個方面：將

2、 220V 交流電和輸出的直流電隔離， 同時將 220V 交流電轉化為供 電腦主板 和其他設備 使用的低壓直流電。防止雷擊、 尖峰脈沖 等外界干擾通過電網影響電腦工作。開關電源內部的元器件在工作時會處于頻繁的開/關狀態，這樣就會不可避免地產生一些干擾信號，而 ATX 電源本身應該具備濾除這些干擾信號的功能，以避免對電網中的其他電 器設備產生干擾。通過電源風扇抽風，降低 機箱內部溫度，以達到輔助 主板、 CPU 、顯卡、硬盤 等配件散 熱的目的。由以上幾點足見 ATX 電源的重要性，所以我們將從 ATX 電源的原理部分開始，針對其 內部的重要組成部分進行分析。以市場上常見 ATX 電源所采用的

3、半橋電路 為例，其工作流程為：電源的外接 AC 電壓 經 過 EMI 濾波電路 濾除各種干擾信號后，通過 整流濾波 將 AC 電壓變為 平滑的直流電 ，經過 開關晶體管 的導通和截止， 并結合 變壓器的隔離 及電壓變換作用， 最后通過 低壓端的整流濾 波電路 輸出。開關電源的穩壓保護過程則是經反饋電路從輸出端取樣，再將信號送到 PWM （Pulse-Width Modulation ，脈寬調制） 電路調節開關晶體管的導通和截止時間，從而使輸 出電壓穩定。 各種保護功能是通過對輸出端的電流、 電壓的監控然后將信號反饋到 PWM 控 制電路從而實現各種保護功能。圖 1 ATX 電源半橋電路工作流程

4、示意圖二、拆開電源分析優劣從內部來看， ATX 電源由幾個部分組合而成（圖 2 ），這幾部分的有無或優劣，將直接 影響最終用戶正常使用電腦。圖 2 組成 ATX 電源的重要部分EMI 濾波部分電源的 EMI 濾波部分主要是為了濾除外界的突發脈沖和高頻干擾 , 同時將其自身產生的 電磁輻射削減到最低 .ATX 電源的 EMI 部分主要是由濾除共模干擾的電容 （圖 4 中方框圈選 部分）、濾除差模干擾的電容 （圖 4 中圓圈框選部分） 、扼流線圈等組成。 較好的電源其 EMI 部分通常采用兩部分，一部分在公座上加了一個 CE 小板， ATX 電源的 EMI 是 3C 認證中 的一個重要檢測項目。

5、優質電源會采用完整的二級濾波電路。 劣質電源最有可能在這部分偷 工減料，最常見的做法是省掉一級濾波電路或干脆不采用 EMI 濾波部分，或者濾除差模干 擾的電容采用非安規材料。圖 3 優質電源輸入座上的一級 EMI 濾波電路圖 4 優質電源 PCB 大板上的 EMI 二級濾波電路圖 5 劣質電源的 EMI 部分及 EMI 電路，無法通過 3C 測試整流部分和高壓濾波部分電源通過 EMI 濾波以后由 橋式整流管 將其變為較平滑的直流電，然后經過高壓電容對其 進行高壓濾波。 電源橋式整流部分常用的方案有兩種： 一種是由四個分立的二極管組成， 另 一種是將四個分立的二極管集成在一起。 后一種方案的優點

6、是便于散熱， 一般超過 300W 的 電源都采用集成式，其耐壓值至少為 600V ，ATX 電源的高壓濾波一般采用兩個耐壓值為 200V 的電容 .電容的容量直接影響著電源的低壓特性,這個問題在我國顯得尤其重要 ,因為國內大部分地區的電網并非想像中那么穩定 . 一般在用電比較密集的環境 ,電網電壓會由標準的 220V 降 到 180V 190V ，如電源的低壓特性不夠好 ,會引發多種問題 ,如電腦在用電高峰期會頻繁死 機重啟等 .一般設計較好的 300W 電源上 ,其平滑濾波電容 （業內俗稱大電容） 的容量應達 680 F 或更高。劣質 ATX 電源的大電容容量大部分不足，最明顯的是大電容的體

7、積偏小。圖 6 優質 350W 電源采用 1000 F 的大電容PFC 電路PFC（power factor correction） 電路即功率因數校正電路 , PFC 補償電路分為兩種， 一種是 被動式 PFC （打開 ATX 電源機殼會發現上蓋或下蓋有一類似變壓器的元件），其作用是可 以降低電源對電網諧波干擾和電網對電源干擾， 成本較低，可靠性比較高。在網吧和公司 這樣電腦集中使用場合中，被動式 PFC 的效果非常明顯；另一種是主動式 PFC 電路，其 AC 部分有一大的環形電感， 此處還大多帶一塊 PFC 控制小卡。 主動式 PFC 功率因數高 ,AC 輸入電壓可以設計成 100 264

8、Vac ，不過相對于被動式 PFC 而言，其成本較高，可靠性反而不如被動式 PFC 設計。在國內銷售的電源大部分采用的為被動式 PFC, 其最明顯的特征是 含有一個 PFC 電感 .市面上的部分劣質電源此部分會采用假PFC 電感或根本不做 PFC 設計。圖 7 PFC 電感的外形和變壓器相似開關晶體管開關晶體管是開關電源中極為重要的部分 , 它是通過自激式或它激式使開關管工作在“開 /關”狀態。其耐壓程度不小于 800V（ 半橋式其耐壓為 400V） ，電流應不小于 6A ，因開關晶 體管工作的頻率和反向電壓均較高， 為易損部件， 而又是開關電源的核心， 所以其質量的好 壞是和電源的質量是成正

9、比的。 開關管做假的可能性比較小， 因為此種開關晶體管沒有一定 能力是無法生產的，劣質電源最常用的是用舊管，或采用一些雜牌的晶體管來代替。圖 8 電源中的開關晶體管變壓器在 ATX 電源中，變壓器的作用是對電源高壓端和低壓端進行隔離，以及電壓的變換（即 將高壓轉化為低壓） ，其電壓變換的比例是根據變壓器兩邊匝數的比例來決定的。 變壓器的 體積越大， 其傳送的能量就越多。 劣質電源的變壓器體積偏小， 會導致電源的輸出功率不足， 無法滿足設備的需要。圖 9 優質電源（左）和劣質電源（右）的變壓器體積大小對比PWM 控制電路開關電源的控制保護部分 , 是通過反饋電路從輸出端取樣，再將信號送到 PWM

10、 電路， 調節開關晶體管的導通和截止時間 ,從而使輸出電壓穩定。各種保護功能是通過對輸出端的 電流、電壓的監控 ,然后將信號反饋到 PWM 控制電路從而實現各種保護功能 . PWM 控制電 路在電源的內部構造中為很重要的一部分， 此部分做假的可能性較小， 而且電路大部分的用 料都不算很貴， 無做假的必要。 但是極少部分劣質電源還是會在這里省掉部分保護電路。 最 簡單的判別方法就是看此部分 PCB 板上是否存在插件的空位。圖 10 如果圖中框選部分存在未插元件的空位， 則說明該產品在 PWM 控制電路上偷工減 料。其它部分散熱風扇：ATX 電源使用的風扇根據尺寸分有 8025 （風扇直徑 *厚度

11、， 80mm*25mm ）， 12025 （120mm*25mm ）， 8015 （ 80mm*15mm ，多數用于 Micro 機型）。按轉速分有：低轉速 （1500rpm 左右），中轉速（ 2500rpm 左右），高轉速（ 3000rpm 或更高）。一般扇葉直 徑越大其轉速越低，因為其扇葉越大其排風量就越大,在相同的情況下的轉速就可以降低 ,從而減小運行噪聲 .這也是大風扇電源被稱為靜音電源的主要原因.外殼：ATX 電源用外殼多數材質為鍍鋅鋼板（ SECC ），也有少數用鋁做外殼。有一些高檔 的產品，將外殼進行鍍金或鍍鎳處理的，不僅美觀，還能起到防銹的作用。電源的散熱片：一個設計正常的電源

12、，影響其壽命長短的最大因素就是電源內部溫度的高低。散熱片是 根據有些金屬（如銅、鋁等）傳熱較快的原理，由電源中發熱量較大的元器件（電源的開關 晶體和輸出整流管） 將熱量傳至散熱片上， 再由風扇散熱。 常用電源采用的散熱片其材質一 般為鋁質。現實中只要成本可接受，散熱片的體積越大越好。三、劣質 ATX 電源的危害使用劣質電源對用戶而言危害無窮，具體的危害歸納起來有以下 7 點：電源散熱結構不好：使電腦工作不穩定，造成長時間使用后系統頻繁死機，更嚴重的情 況則會燒壞 CPU 。功率不夠： 電源使用壽命低， 內部元件過熱， 容易造成運行大型圖形 軟件或游戲 時死機， 而且無法帶多個外設。電源無 PF

13、C 電路：可能會造成電腦突發性死機，重新啟動。電腦抗干擾性不好：即無 EMI 也未通過 3C 認證，容易因雷擊而導致主板和其他硬件損 壞；多 臺電 腦在一塊使用時相互干擾，出現不定時死機重啟的故障。制作工藝粗糙：電源使用壽命不長，電源工作不穩定， PCB 焊點一個以上自動錫裂，在 經過運輸振動之后無電流輸出。主要元件選用過次：風扇噪聲大，停止轉動后造成電源的元器件因過熱而發生炸裂，即 業內常說的“炸機”。在低溫地區或高溫地區電源無法正常工作，電源負載能力變差。并且 在 AC 輸入偏低或偏高的地區無法使用，易受電子設備在電網中開關機影響。無安全保證：電源漏電或功率大時易發熱起火。四、總結如何判斷

14、 ATX 電源的優劣 ? 其實不外乎三個方面：設計、用料、做工。從用料來講，優 質 DC/AC 線均有束線帶綁扎； AC 大電容使用考究， 容量充足， 一般 200W 機種使用 330UF 以上， 250W 使用 470UF 以上， 300W 使用 680UF 以上的； 200W 以上的 ATX 電源應使用 ERL-35 變壓器。功率器件的散熱片應使用純鋁，且厚度足夠，一般 200W 電源的散熱片厚 度為 22.5mm ，250W 電源的為 2.5 4mm 。從制作工藝來講，電源內部各元器件應排列 整齊，大體積元件應使用膠水加強固定， 元件焊點飽滿， 線材排列整齊， 元件傾斜度較小 （大 元件

15、小于 10 度，小元件小于 5 度），焊接在 PCB 上的元件引腳長為 0.8 2.5mm 之間， 高發熱元件套熱縮套管。目前市場對 ATX 電源的需求正逐步向大功率、多保護（過流、過熱、過壓、過功率）、 高可靠、小體積方向發展。從設計和制造的角度來看，也只有達到以上要求的 ATX 電源， 才算得上可滿足最終用戶需求的優質產品。ATX 電源電路圖分析大家看這個電路，是一個典型的 ATX 電源電路圖，下面，我將以此為基礎，介紹 ATX 電源的工作原理。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。其主電路原理圖見上圖

16、，從圖中可以看出，整個電路可以分成兩大部分： 一部分為從電源輸入到開關變壓器 T3 之前的電路 （包括輔助電源的原邊電路 ），該部分電路和交流 220V 電 壓直接相連，觸及會受到電擊，稱為高壓側電路；另一部分為開關變壓器 T3 以后的電路，不和交流 220V 直接相連，稱為低壓側電路。二者通過 C2 、C3、高壓瓷片電容構成回路，以消除靜電干擾。其原理方框 圖見下圖， 從圖中可以看出整機電路由交流輸入回路、 整流濾波電路、 推挽開關電路、 輔助開關電源、 PWM脈寬調制電路、 PS-ON 控制電路、保護電路、輸出電路和 PW-OK 信號形成電路組成。弄清各部分電路的 工作原理及相互關系對我們

17、維修判斷故障是很有用處的， 下面簡單介紹一下各組成部分的工作原理。 圖中， AC INPUT 開始，是交流電源的輸入端：1、交流輸入回路交流輸入回路包括輸入保護電路和抗干擾電路等。輸入保護電路指交流輸入回路中的過流、過壓保護及限流電路；抗干擾電路有兩方面的作用：一是指 微機電源對通過電網進入的干擾信號的抑制能力：二是指開關電源的振蕩高次諧波進入電網對其它設備及 顯示器的干擾和對微機本身的干擾。通常要求微機對通過電網進入的干擾信號抑制能力要強，通過電網對 其它微機等設備的干擾要小。、整流電路：包括整流和濾波兩部分電路，將交流電源進行整流濾波，為 開關推挽電路提供紋波較小的直流電壓。ATX電源工作

18、原理及檢修電路圖ATX電源工作原理及檢修檢修 ATX開關電源，從 +5VSB、PS-ON和 PW-OK 信號入手來定位故障區域，是快速檢修中行 之有效的方法。一、+5VSB、PS-ON、PW-OK控制信號ATX開關電源和 AT 電源最顯著的區別是，前者取消了傳統的市電開關，依靠+5VSB、PS-ON 控制信號的組合來實現電源的開啟和關閉。+5VSB是供主機系統在 ATX待機狀態時的電源，以及開閉自動管理和遠程喚醒通訊聯絡相關電路的工作電源， 在待機及受控啟動狀態下， 其輸出電壓均為 5V高電平，使用紫色線由 ATX插頭 9 腳引出。 PS-ON為主機啟閉電源或網 絡計算機遠程喚醒電源的控制信號

19、，不同型號的 ATX開關電源，待機時電壓值為 3V、3.6V、4.6V 各不相同。當按下主機面板的 POWER開關或實現網絡喚 醒遠程開機， 受控啟動后 PS-ON由主板的電子開關接地， 使用綠色線從 ATX插頭 14 腳輸入。 PW-OK是供主板檢測電源好壞的輸出信號，使用灰色線由 ATX插頭 8 腳引出，待機狀態為 零電平，受控啟動電壓輸出穩定后為 5V 高電平。 脫機帶電檢測 ATX電源， 首先測量在待機狀態下的 PS-ON和 PW-OK信號，前 者為高電平，后者為低電平，插頭 9 腳除輸出 +5VSB外，不輸出其它電壓。其次是將 ATX開 關電源人為喚醒，用一根導線把 ATX插頭 14

20、 腳 PS-ON信號，和任一地端 （3、5、7、13、15、 16、17）中的一腳 短接 ，這一步是檢測的關鍵，將 ATX電源由待機狀態喚醒為啟動受控狀態， 此時 PS-ON信號為 低電平 ，PW-OK、+5VSB信號為 高電平 ，ATX插頭 +3.3V、5V、12V有輸 出，開關電源風扇旋轉。上述操作亦可作為選購ATX開關電源脫機通電驗證的方法。二、 控制電路的工作原理ATX開關電源，電路按其組成功能分為：交流輸入整流濾波電路、脈沖半橋功率變換電 路、輔助電源電路、脈寬調制控制電路、 PS-ON和 PW-OK 產生電路、自動穩壓和保護控制 電路、多路直流穩壓輸出電路。請參照下圖。輔助電源電路

21、ATX開關電源無論是否開啟，其輔助電源一直在工作，為開關電 源控制電路提供工作電壓。市電經高壓整流、濾波，輸出約 300V 直流脈動電壓，一路經 R 72、R76至輔助電源開關管 Q15基極，另一路經 T3開關變壓器的初級繞組加至 Q15 集電極， 使 Q15 導通。 T3 反饋繞組的感應電勢 （上正下負 ）通過正反饋支路 C44、 R74 加至 Q15 基極， 使 Q15 飽和導通。反饋電流通過 R74、R78、Q15 的 b、e 極等效電阻對電容 C44 充電，隨著C44充電電壓增加，流經 Q15基極電流逐漸減小， T3反饋繞組感應電勢反相 （上負下正 ），和C44電壓疊加至 Q15基極，

22、 Q15基極電位變負，開關管迅速截止。Q15 截止時， ZD6、D30、C41、R70組成 Q15 基極負偏壓截止電路。反饋繞組感應電勢的 正端經 C41、R70、D41至感應電勢負端形成充電回路， C41負極負電壓， Q15 基極電位由于 D30、ZD6的導通，被箝位在比 C41 負電壓高約 6.8V（二極管壓降和穩壓值 ）的負電位上。同 時正反饋支路 C44的充電電壓經 T3反饋繞組， R78，Q15的 b、e極等效電阻， R74形成放 電回路。隨著 C41充電電流逐漸減小， Ub電位上升，當 Ub電位增加到 Q15的 b、e極的開 啟電壓時， Q15 再次導通，又進入下一個周期的振蕩。Q

23、15 飽和期間， T3 二次繞組輸出端的感應電勢為負，整流管截止，流經一次繞組的導通 電流以磁能的形式儲存在 T3輔助電源變壓器中。當 Q15 由飽和轉向截止時，二次繞組兩個 輸出端的感應電勢為正， T3儲存的磁能轉化為電能經 BD5、BD6 整流輸出。其中 BD5整流 輸出電壓供 Q16 三端穩壓器 7805 工作， Q16 輸出 +5VSB，若該電壓丟失，主板就不會自動 喚醒 ATX電源啟動。 BD6整流輸出電壓供給 IC1脈寬調制 TL494的 12 腳電源輸入端，該芯 片 14 腳輸出穩壓 5V，提供 ATX 開關電源控制電路所有元件的工作電壓。PS-ON和 PW-OK、脈寬調制電路P

24、S-ON信號控制 IC1的 4 腳死區電壓，待機時，主板啟閉控制電路的電子開關斷開，PS-ON信號高電平 3.6V， IC10精密穩壓電路 WL431 的Ur電位上升， Uk電位下降， Q7導通，穩壓 5V通過 Q7的 e、 c極， R80、 D25和 D40送入 IC1的 4腳，當 4腳電壓超過 3V 時，封鎖 8、 11 腳的調制脈寬輸出，使 T2推動變壓器、 T1 主電源開關變壓器停振，停止提供 +3.3V、 5 V、 12V的輸出電壓。 受控啟動后， PS-ON信號由主板啟閉控制電路的電子開關接地， IC1 0的 Ur為零電位， Uk電位升至 +5V，Q7截止， c極為零電位， IC1

25、的4腳低電平，允許 8、1 1 腳輸出脈寬調制信號。 IC1 的輸出方式控制端 13 腳接穩壓 5V，脈寬調制器為并聯推挽式 輸出， 8、11 腳輸出相位差 180 度的脈寬調制控制信號，輸出頻率為 IC1的 5、6 腳外接定 時阻容元件的振蕩頻率的一半，控制Q3、 Q4的 c 極所接 T2 推動變壓器初級繞組的激勵振蕩， T2次級它激振蕩產生的感應電勢作用于 T1 主電源開關變壓器的一次繞組，二次繞組的 感應電勢經整流形成 +3.3V、 5V、12V的輸出電壓。Q3、 Q4發射極所接的 D17、D18 以及 C17用于抬高 Q3、 Q4發射極電平，使 Q3、Q4基極有低電平脈沖時能可靠截止。 C31用于通電瞬間封鎖 IC1的 8、11 腳輸出脈沖， ATX 電源帶電瞬間，由于 C31兩端電壓不能突變， IC1的 4 腳出現高電平， 8、11 腳無驅動脈沖 輸出。隨著 C31 的充電， IC1的啟動由 PS-ON信號控制。PW-OK產生電路由 IC5 電壓比較器 LM393、Q21、C60及其周邊元件構成。 待機時 IC1 的反饋控制端 3腳為低電平， Q21飽和導通， IC5的 3腳正端輸入低電位，小于 2腳負端輸 入的固定分壓比， 1 腳低電位， PW-OK向主機輸出零