台式计算机ATX开关电源检修技巧

毕恩兴

（西安铁路职业技术学院 陕西 西安 710014）

由于ATX电源便于实现计算机的远程控制和唤醒，近年来应用比较普遍。ATX电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配合、相互渗透，且各电路参数设置非常严格，稍有不当则电路不能正常工作。台式计算机电源电路故障在计算机故障中占有较高的比例，大多数计算机用户和维修人员，对其结构和工作过程不熟悉，遇到与电源有关的故障不能准确判断是哪部分电路的故障，哪个元件的故障，有时不能确定电源故障或是主板上其他电路或设备的故障，给计算机的使用和维修带来一定的困难。笔者根据多年教学和维修经验，总结出关键测试点检测和易损元件观测查找故障的方法，即对故障现象的分析确定关键测试点，通过对关键测试点的波形和参数的测试，可以快速确定故障范围，通过对故障范围内易损元器件的观测，能很快找到故障元器件，更换元件修复计算机电源。

1 ATX开关电源的特点及工作过程

台式计算机ATX开关电源是独立的单元电路，由待机电源电路和主电源电路两部分组成。与AT电源不同，它取消了传统的市电开关，主机关机并为彻底断电，+5VSB电源仍然存在，依靠+5VSB控制信号的组合来实现电源的开启和关断，实现开闭自动管理和远程唤醒通信联络。主电源电路只有主机开启，主电源电路被唤醒时才开始工作，主要输出+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压， 通过多组电源输出插头与主机连接，为计算机提供各种优质的工作电源，ATX开关电源结构如图1所示。

图1 ATX开关电源结构Fig.1 Structure of ATX switch power

待机电源电路采用单管自激振荡方式，不管主机是否开启，只要接上市电电源，它就开始工作。300 V直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出。由于待机电源电路设计成单管自激式振荡方式，300 V直流电加到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，待机电源开关管立即开始工作，在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，经整流滤波后，输出+5VSB和+12 V电压，+5VSB加到主板上作为待机电压，加到主机的开机电路，+12 V电压专门为主控IC供电，主控IC一旦收到唤醒信号PS-ON，控制IC内部的振荡器即开始工作，输出控制信号到主电源推动管基极，推动管导通，推动变压器中产生开关脉冲送到开关管基极，使主电源开关管导通，主电源开关变压器便产生高频脉冲信号，开关变压器次级线圈中的高频脉冲经过整流滤波和稳压，得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压[1]。 主机接到关机命令后，控制IC内部的振荡器停止工作，主电源推动管截止，开关管截止，主电源电路停止工作。但此时待机电源电路仍在工作，便于远程唤醒控制，仍在消耗电能，功率约为10 W。从安全和节能的角度考虑，如果计算机长时间不用也不需要远程唤醒时，建议切断市电电源。

2 ATX开关电源的维修技巧

2.1 确定电源故障或是主板上其他电路或设备的故障

通过对ATX开关电源的脱机检测，可以判断是电源故障或是主板上其他电路或设备的故障[2]。

2.1.1 空载检测

将ATX开关电源从主板上拆下，接上交流电源，将电源绿线与黑线短接，强制启动电源，若电源风扇能转动，则ATX开关电源基本正常，再测试其负载能力，进一步确定是否是ATX开关电源存在故障。

2.1.2 负载能力检测

将CPU从主板上拆下，安装上假负载（避免损坏CPU），接上废旧硬盘、光驱等负载（不能是坏的），开机测电压是否正常，若电压不稳，则电源负载能力差，则是电源故障，重点检查滤波电容、开关管等，若ATX开关电源负载能力正常，则ATX开关电源正常，是主板上其他电路或设备的故障。

2.2 +300 V直流电压产生电路的维修

220 V交流电经过第一、二级EMI滤波后变成较纯净的50 Hz交流电，经全桥整流和滤波后输出300 V的直流电压。若市电电压正常，+300 V电压不正常，则故障在这部分电路，主要检测保险管、桥式整流电路、大容量高压电解电容等元件及市电是否正常。该电路的故障特征为无+300 V电压输出、电源负载能力差。易损元件为保险丝、桥式整流电路、高压滤波电容、负温度系数热敏电阻、尖峰吸收回路中的电容、电阻和电感。

2.3 辅助电源的维修

辅助电源本身也是一个完整的开关电源。只要ATX电源一上电，辅助电源便开始工作，输出的两路电压，一路为+5VSB电源，该输出连接到ATX主板的“电源监控部件”，作为它的工作电压，使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能，实现远程开机，完成电脑唤醒功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电[3]。+5VSB是主机系统在ATX待机时的电源，所以当电源加入市电交流220 V时，即使计算机未开机，应该有+5 V输出，通过检测该点电压有无，可以缩小故障范围。若该点电压正常，则故障可能在主电源电路、脉宽控制电路或保护电路。若该点无电压输出，再测+300 V电压有无，若+300 V正常，则故障在待机电源电路，主要检测辅助开关变压器、自激振荡电路、整流滤波稳压电路。该电路的特征是当按动机箱的Power启动按键后，计算机无反应，经测试 +300V电压正常，无+5VSB待机电压输出。易损元件为辅助电源开关三极管 （一般为场效应三极管）、三端集成稳压器、稳压二极管、续流二极管、输出滤波电容、自激振荡三极管、快恢复二极管、振荡电容等。

2.4 主电源电路的维修

主电源电路，采用它激推挽式电路，推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。推挽开关管是该部分电路的核心元件，受脉宽调制电路输送的信号作激励驱动信号，当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时，推挽开关管因基极无驱动脉冲故不工作，电路处于关闭状态，这种工作方式称作它激工作方式。当按动机箱的Power启动按键后，唤醒信号PS-ON处于低电平，主控IC内部的振荡电路立即启动，产生驱动控制脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极，使主开关管工作在高频开关状态，主开关管和主开关变压器一起产生高频脉冲信号，经主开关变压器耦合到主开关变压器次级输出初端，主开关变压器输出的各组交流电压经整流、滤波和稳压后得到得到+3.3、5、-5、+12、-12 V 5 种直流电压， 输出到主板和其他设备，为计算机提供各种工作电源。该电路的几个关键测试点分别是开关管基极控制脉冲信号、开关管基极、集电极和发射极直流电压、开关变压器各路输出的交流电压和直流电压。若+300 V直流电压和开关管基极控制脉冲信号正常，输出直流电压不正常，则是该部分电路的故障[4]。若只有某一路输出电压不正常，其余各路输出电压正常，则故障在该路输出电路整流二极管、滤波电感和滤波电容，若各路均无输出，则故障在开关电路。易损元件是推动开关三极管、推动变压器、开关三极管（一般为场效应三极管）、阻尼二极管、开关变压器、各路输出端整流二极管、各路输出端滤波电容、滤波电感、限流电阻等。断电逐一检查上述相关易损元件便能很快找到故障点，迅速修复电源。

2.5 稳压控制电路的维修

输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。PWM（Pules Width Modulation）即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定。该电路的关键测试点是由辅助电源提供的12 V直流工作电源，脉宽调制脉冲控制端，脉宽调制脉冲输出端，锯齿波振荡信号，基准电压，取样电压等。若工作电源正常，开机时脉宽调制脉冲控制端送入一个低电平信号（电源唤醒信号）正常，但没有脉宽调制脉冲输出，造成电源不能启动，或者电源输出电压不稳，则是该部分电路的故障[5]。这部分电路的易损元件为脉宽调制集成IC，电压比较器IC，取样电阻、基准电路稳压二极管、振荡电阻和振荡电容等，通过检测和更换上述原件，能快速排除故障。

2.6 保护电路的维修

在正常使用过程中，当IC检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC内部发出信号，使内部的振荡停止，主开关管因没有脉冲信而停止工作，从而达到保护电源的目的。一般分为两种情况，一种情况是电路故障造成保护电路动作，或保护元部件损坏，电源不工作，这不是保护电路的故障，要把造成保护电路动作或保护元部件损坏的原因找出来，并加以修复，不能简单地将损坏的元件更换；第二种情况是保护电路误动作，造成电源不工作，主要是保护电路的取样元件变质或损坏，或者保护电路IC损坏。这部分电路的易损元件为尖峰吸收电路中电阻、电容、二极管和压敏电阻、输出端稳压二极管、电压比较器、热敏电阻、限流电阻、保险丝等。

2.7 PS-ON控制电路的维修

ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是采用“＋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。电源中的PS-ON控制电路接受PS-ON信号的控制，当“PS-ON”小于1 V时开启电源，大于4.5 V时关闭电源。主机箱面上的触发按钮开关（非锁定开关）控制主板的“电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出，如在WIN9X平台下，发出关机指令，使“PS-ON”变为＋5 V，ATX电源就自动关闭。关键测试点是在开机瞬间测PS-ON信号电平的变化，正常情况应有低电平信号，否则可能是电源开关损坏，易损元件是Power开关[6]。

3 结 论

关键测试点检测和易损元器件观测[7]的方法是快速准确检修计算机点行之有效的方法，通过对+300 V直流电压、+5VSB电压、稳压控制电路工作电压、控制脉冲信号、基准电压、取样电压、各路输出电压、开机瞬间唤醒信号PS-ON信号电平等关键测试点的波形和参数检测，能迅速确定故障范围，在对故障范围内的易损元件逐一观测就能快速找到故障元件，更换后修复电源。ATX电源电路中常见易损原件主要有电解电容、储能电感、二极管、保险管、场效应三极管、集成稳压器、控制保护IC、电压比较器等元件。

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