畢恩興

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710014）

由于ATX電源便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制和喚醒，近年來應(yīng)用比較普遍。ATX電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)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(shù)設(shè)置非常嚴(yán)格，稍有不當(dāng)則電路不能正常工作。臺(tái)式計(jì)算機(jī)電源電路故障在計(jì)算機(jī)故障中占有較高的比例，大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶和維修人員，對(duì)其結(jié)構(gòu)和工作過程不熟悉，遇到與電源有關(guān)的故障不能準(zhǔn)確判斷是哪部分電路的故障，哪個(gè)元件的故障，有時(shí)不能確定電源故障或是主板上其他電路或設(shè)備的故障，給計(jì)算機(jī)的使用和維修帶來一定的困難。筆者根據(jù)多年教學(xué)和維修經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)檢測(cè)和易損元件觀測(cè)查找故障的方法，即對(duì)故障現(xiàn)象的分析確定關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)，通過對(duì)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)的波形和參數(shù)的測(cè)試，可以快速確定故障范圍，通過對(duì)故障范圍內(nèi)易損元器件的觀測(cè)，能很快找到故障元器件，更換元件修復(fù)計(jì)算機(jī)電源。

1 ATX開關(guān)電源的特點(diǎn)及工作過程

臺(tái)式計(jì)算機(jī)ATX開關(guān)電源是獨(dú)立的單元電路，由待機(jī)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(guān)，主機(jī)關(guān)機(jī)并為徹底斷電，+5VSB電源仍然存在，依靠+5VSB控制信號(hào)的組合來實(shí)現(xiàn)電源的開啟和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開閉自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程喚醒通信聯(lián)絡(luò)。主電源電路只有主機(jī)開啟，主電源電路被喚醒時(shí)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(jī)連接，為計(jì)算機(jī)提供各種優(yōu)質(zhì)的工作電源，ATX開關(guān)電源結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 ATX開關(guān)電源結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of ATX switch power

待機(jī)電源電路采用單管自激振蕩方式，不管主機(jī)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(shí)加到主開關(guān)管、主開關(guān)變壓器、待機(jī)電源開關(guān)管、待機(jī)電源開關(guān)變壓器。由于此時(shí)主開關(guān)管沒有開關(guān)信號(hào)，處于截止?fàn)顟B(tài)，因此主電源開關(guān)變壓器上沒有電壓輸出。由于待機(jī)電源電路設(shè)計(jì)成單管自激式振蕩方式，300 V直流電加到待機(jī)電源開關(guān)管和待機(jī)電源開關(guān)變壓器后，待機(jī)電源開關(guān)管立即開始工作，在待機(jī)電源開關(guān)變壓器的次級(jí)上輸出二組交流電壓，經(jīng)整流濾波后，輸出+5VSB和+12 V電壓，+5VSB加到主板上作為待機(jī)電壓，加到主機(jī)的開機(jī)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(hào)PS-ON，控制IC內(nèi)部的振蕩器即開始工作，輸出控制信號(hào)到主電源推動(dòng)管基極，推動(dòng)管導(dǎo)通，推動(dòng)變壓器中產(chǎn)生開關(guān)脈沖送到開關(guān)管基極，使主電源開關(guān)管導(dǎo)通，主電源開關(guān)變壓器便產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，開關(guān)變壓器次級(jí)線圈中的高頻脈沖經(jīng)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(jī)接到關(guān)機(jī)命令后，控制IC內(nèi)部的振蕩器停止工作，主電源推動(dòng)管截止，開關(guān)管截止，主電源電路停止工作。但此時(shí)待機(jī)電源電路仍在工作，便于遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不用也不需要遠(yuǎn)程喚醒時(shí)，建議切斷市電電源。

2 ATX開關(guān)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(shè)備的故障

通過對(duì)ATX開關(guān)電源的脫機(jī)檢測(cè)，可以判斷是電源故障或是主板上其他電路或設(shè)備的故障[2]。

2.1.1 空載檢測(cè)

將ATX開關(guān)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(qiáng)制啟動(dòng)電源，若電源風(fēng)扇能轉(zhuǎn)動(dòng)，則ATX開關(guān)電源基本正常，再測(cè)試其負(fù)載能力，進(jìn)一步確定是否是ATX開關(guān)電源存在故障。

2.1.2 負(fù)載能力檢測(cè)

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

2.2 +300 V直流電壓產(chǎn)生電路的維修

220 V交流電經(jīng)過第一、二級(jí)EMI濾波后變成較純凈的50 Hz交流電，經(jīng)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(cè)保險(xiǎn)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(fù)載能力差。易損元件為保險(xiǎn)絲、橋式整流電路、高壓濾波電容、負(fù)溫度系數(shù)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(gè)完整的開關(guān)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(duì)電源進(jìn)行管理。通過此功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開機(jī)，完成電腦喚醒功能；另一路輸出電壓為保護(hù)電路、控制電路等電路供電[3]。+5VSB是主機(jī)系統(tǒng)在ATX待機(jī)時(shí)的電源，所以當(dāng)電源加入市電交流220 V時(shí)，即使計(jì)算機(jī)未開機(jī)，應(yīng)該有+5 V輸出，通過檢測(cè)該點(diǎn)電壓有無，可以縮小故障范圍。若該點(diǎn)電壓正常，則故障可能在主電源電路、脈寬控制電路或保護(hù)電路。若該點(diǎn)無電壓輸出，再測(cè)+300 V電壓有無，若+300 V正常，則故障在待機(jī)電源電路，主要檢測(cè)輔助開關(guān)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(dāng)按動(dòng)機(jī)箱的Power啟動(dòng)按鍵后，計(jì)算機(jī)無反應(yīng)，經(jīng)測(cè)試 +300V電壓正常，無+5VSB待機(jī)電壓輸出。易損元件為輔助電源開關(guān)三極管 （一般為場(chǎng)效應(yīng)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(fù)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(guān)電路是ATX開關(guān)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(wǎng)隔離的作用。推挽開關(guān)管是該部分電路的核心元件，受脈寬調(diào)制電路輸送的信號(hào)作激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)脈寬調(diào)制電路因保護(hù)電路動(dòng)作或因本身故障不工作時(shí)，推挽開關(guān)管因基極無驅(qū)動(dòng)脈沖故不工作，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，這種工作方式稱作它激工作方式。當(dāng)按動(dòng)機(jī)箱的Power啟動(dòng)按鍵后，喚醒信號(hào)PS-ON處于低電平，主控IC內(nèi)部的振蕩電路立即啟動(dòng)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)控制脈沖信號(hào)，經(jīng)推動(dòng)管放大后，脈沖信號(hào)經(jīng)推動(dòng)變壓器加到主開關(guān)管的基極，使主開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，主開關(guān)管和主開關(guān)變壓器一起產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，經(jīng)主開關(guān)變壓器耦合到主開關(guān)變壓器次級(jí)輸出初端，主開關(guān)變壓器輸出的各組交流電壓經(jīng)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(shè)備，為計(jì)算機(jī)提供各種工作電源。該電路的幾個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)分別是開關(guān)管基極控制脈沖信號(hào)、開關(guān)管基極、集電極和發(fā)射極直流電壓、開關(guān)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(guān)管基極控制脈沖信號(hào)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(guān)電路。易損元件是推動(dòng)開關(guān)三極管、推動(dòng)變壓器、開關(guān)三極管（一般為場(chǎng)效應(yīng)三極管）、阻尼二極管、開關(guān)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(guān)易損元件便能很快找到故障點(diǎn)，迅速修復(fù)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(duì)脈沖寬度的改變來實(shí)現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM。PWM（Pules Width Modulation）即脈寬調(diào)制電路，其功能是檢測(cè)輸出直流電壓，與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開關(guān)電路以保持輸出電壓的穩(wěn)定。該電路的關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)是由輔助電源提供的12 V直流工作電源，脈寬調(diào)制脈沖控制端，脈寬調(diào)制脈沖輸出端，鋸齒波振蕩信號(hào)，基準(zhǔn)電壓，取樣電壓等。若工作電源正常，開機(jī)時(shí)脈寬調(diào)制脈沖控制端送入一個(gè)低電平信號(hào)（電源喚醒信號(hào)）正常，但沒有脈寬調(diào)制脈沖輸出，造成電源不能啟動(dòng)，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(diào)制集成IC，電壓比較器IC，取樣電阻、基準(zhǔn)電路穩(wěn)壓二極管、振蕩電阻和振蕩電容等，通過檢測(cè)和更換上述原件，能快速排除故障。

2.6 保護(hù)電路的維修

在正常使用過程中，當(dāng)IC檢測(cè)到負(fù)載處于：短路、過流、過壓、欠壓、過載等狀態(tài)時(shí)，IC內(nèi)部發(fā)出信號(hào)，使內(nèi)部的振蕩停止，主開關(guān)管因沒有脈沖信而停止工作，從而達(dá)到保護(hù)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(hù)電路動(dòng)作，或保護(hù)元部件損壞，電源不工作，這不是保護(hù)電路的故障，要把造成保護(hù)電路動(dòng)作或保護(hù)元部件損壞的原因找出來，并加以修復(fù)，不能簡(jiǎn)單地將損壞的元件更換；第二種情況是保護(hù)電路誤動(dòng)作，造成電源不工作，主要是保護(hù)電路的取樣元件變質(zhì)或損壞，或者保護(hù)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(xiǎn)絲等。

2.7 PS-ON控制電路的維修

ATX電源最主要的特點(diǎn)就是，它不采用傳統(tǒng)的市電開關(guān)來控制電源是否工作，而是采用“＋5VSB、PS-ON”的組合來實(shí)現(xiàn)電源的開啟和關(guān)閉，只要控制“PS-ON”信號(hào)電平的變化，就能控制電源的開啟和關(guān)閉。電源中的PS-ON控制電路接受PS-ON信號(hào)的控制，當(dāng)“PS-ON”小于1 V時(shí)開啟電源，大于4.5 V時(shí)關(guān)閉電源。主機(jī)箱面上的觸發(fā)按鈕開關(guān)（非鎖定開關(guān)）控制主板的“電源監(jiān)控部件”的輸出狀態(tài)，同時(shí)也可用程序來控制“電源監(jiān)控件”的輸出，如在WIN9X平臺(tái)下，發(fā)出關(guān)機(jī)指令，使“PS-ON”變?yōu)椋? V，ATX電源就自動(dòng)關(guān)閉。關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)是在開機(jī)瞬間測(cè)PS-ON信號(hào)電平的變化，正常情況應(yīng)有低電平信號(hào)，否則可能是電源開關(guān)損壞，易損元件是Power開關(guān)[6]。

3 結(jié) 論

關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)檢測(cè)和易損元器件觀測(cè)[7]的方法是快速準(zhǔn)確檢修計(jì)算機(jī)點(diǎn)行之有效的方法，通過對(duì)+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(hào)、基準(zhǔn)電壓、取樣電壓、各路輸出電壓、開機(jī)瞬間喚醒信號(hào)PS-ON信號(hào)電平等關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)的波形和參數(shù)檢測(cè)，能迅速確定故障范圍，在對(duì)故障范圍內(nèi)的易損元件逐一觀測(cè)就能快速找到故障元件，更換后修復(fù)電源。ATX電源電路中常見易損原件主要有電解電容、儲(chǔ)能電感、二極管、保險(xiǎn)管、場(chǎng)效應(yīng)三極管、集成穩(wěn)壓器、控制保護(hù)IC、電壓比較器等元件。

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