臺式機(jī)電源電路圖原理分析 臺式機(jī)電源是如何實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能的

ATX電源的控制電路如上圖?？刂齐娐凡捎肨L494及LM339集成電路（以下簡稱494和339）。494是雙排16腳集成電路，工作電壓7～40V。它含有由{14}腳輸出的＋5V基準(zhǔn)電源，輸出電壓為＋5V（±0．05V），最大輸出電流250mA；一個(gè)頻率可調(diào)的鋸齒波產(chǎn)生電路，振蕩頻率由{5}腳外接電容及{6}腳外接電阻來決定。{13}腳為高電平時(shí)，由{8}腳及{11}腳輸出雙路反相（即推挽工作方式）的脈寬調(diào)制信號。

比較器是一種運(yùn)算放大器，符號用三角形表示，它有一個(gè)同相輸入端“＋”；一個(gè)反相輸入端“－”和一個(gè)輸出端。

比較器同相端電平若高于反相端電平，則輸出端輸出高電平；反之輸出低電平。494內(nèi)的比較放大器有四個(gè)，為敘述方便，在上圖中用小寫字母a、b、c、d來表示。其中a是死區(qū)時(shí)間比較器。因兩個(gè)作逆變工作的三極管串聯(lián)后接到＋310V的直流電源上，若兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，就會形成對直流電源的短路。兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通可能發(fā)生在一個(gè)管子從截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，而另一個(gè)管子由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的時(shí)候。因?yàn)楣茏釉谵D(zhuǎn)換時(shí)有時(shí)間的延遲，截止的管子已經(jīng)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通了，但導(dǎo)通的管子尚未完全轉(zhuǎn)為截止，于是兩個(gè)管子都呈導(dǎo)通狀態(tài)而形成對直流電源的短路。為防止這樣的事情發(fā)生，494設(shè)置了死區(qū)時(shí)間比較器a。從圖中可以看出，在比較器a的反相輸入端串聯(lián)了一個(gè)“電源”，正極接反相端，負(fù)極接494的{4}腳。A比較器同相端輸入的鋸齒波信號，只有大于“電源”電壓的部分才有輸出，在三極管導(dǎo)通變?yōu)榻刂古c截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通期間，也就是死區(qū)時(shí)間，494沒有脈沖輸出，避免了對直流電源的短路。死區(qū)時(shí)間還可由{4}腳外接的電平來控制，{4}腳的電平上升，死區(qū)時(shí)間變寬，494輸出的脈沖就變窄了，若{4}腳的電平超過了鋸齒波的峰值電壓，494就進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)，{8}腳和{11}腳就不輸出脈沖了。494內(nèi)部還有3個(gè)二輸入端與門（用1、2、3表示）、兩個(gè)二輸入端與非門、反相器、T觸發(fā)器等電路。與門是這樣一種電路，只有所有的輸入端都是高電平，輸出端才能輸出高電平；若有一個(gè)輸入端為低電平，則輸出端輸出低電平。反相器的作用是把輸入信號隔離放大后反相輸出。與非門則相當(dāng)于一個(gè)與門和一個(gè)反相器的組合。T觸發(fā)器的作用是：每輸入一個(gè)脈沖，輸出端的電平就變化一次。如輸出端Q為低電平，輸入一個(gè)脈沖后，Q變?yōu)楦唠娖?，再輸入一個(gè)脈沖，Q又回到低電平。

339是四比較器集成電路。 LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ ”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號電壓。當(dāng)“ ”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“ ”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)， LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。

按管腳的順序把內(nèi)部四個(gè)比較器設(shè)為A、B 、C 、D 比較器。494和339再配合其他電路，共同完成ATX電源的穩(wěn)壓，產(chǎn)生PW－OK信號及各種保護(hù)功能。

一、 產(chǎn)生PW－OK信號

PC主機(jī)要求各路電源穩(wěn)定之后才工作，以保護(hù)各元器件不致因電壓不穩(wěn)而損壞，故設(shè)置了PW－OK信號（約＋5V），主機(jī)在獲得此信號后才開始工作。接通電源時(shí)，要求PW－OK信號比±5V、±12V、＋3．3V電源延遲數(shù)百毫秒才產(chǎn)生，關(guān)機(jī)時(shí)PW－OK信號應(yīng)比直流電源先消失數(shù)百毫秒，以便主機(jī)先停止工作，硬盤的磁頭回復(fù)到著陸區(qū)，以保護(hù)硬盤。

ATX電源接通市電后，輔助電源立即工作。一方面輸出 ＋5VSB電源，同時(shí)向494的{12}腳提供十幾伏到二十多伏的直流電源。494從{14}腳輸出＋5V基準(zhǔn)電源，鋸齒波振蕩器也開始起振工作。若主機(jī)未開機(jī)，PS－ON信號為高電平，經(jīng)R37使339的B比較器{6}腳亦為高電平，因電阻R37小于R44，{6}腳電平高于{7}腳電平，B比較器輸出端{(lán)1}腳輸出低電平，經(jīng)D36的鉗位作用，A比較器的反相端{(lán)4}腳亦為低電平，其電平低于同相端{(lán)5}腳的電平，輸出端{(lán)2}腳呈高電平，經(jīng)R41使494的{4}腳為高電平，故494內(nèi)部的死區(qū)時(shí)間比較器a輸出低電平，與門1也因此輸出低電平并進(jìn)而使與門2和與門3輸出低電平，封鎖了振蕩器的輸出，{8}腳、{11}腳無脈沖輸出，ATX電源無±5V、±12V、＋3．3V電源輸出，主機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。因＋5V、＋12V電源輸出為零，經(jīng)電阻R15、R16使494的{1}腳電平亦為零，494的c比較器的輸出端{(lán)3}腳輸出亦為零，經(jīng)R48使339的{9}腳亦為零電平，故339的C比較器的輸出端{(lán)14}腳為零電平。另外，339的{1}腳低電平信號因D34的鉗位作用，也使{14}腳為低電平，經(jīng)R50和R63使{11}腳亦為低電平。因此D比較器的輸出端{(lán)13}腳為低電平，也就是PW－OK信號為低電平，主機(jī)不會工作。開啟主機(jī)時(shí)，通過人工或遙控操作閉合了與PS－ON相關(guān)的開關(guān)，PS－ON呈低電平，經(jīng)R37使339的反相端{(lán)6}腳為低電平，B比較器{1}腳輸出高電平，D35、D36反偏截止，A比較器的輸出電平則由{5}腳與{4}腳的電平?jīng)Q定。正常工作時(shí)，{5}腳電平低于{4}腳電平，{2}腳輸出低電平，經(jīng)R41送到494的{4}腳，使{4}腳的電平變?yōu)榈碗娖剑忼X波振蕩信號可以從死區(qū)時(shí)間比較器a輸出脈沖信號，另一方面，振蕩信號送到了PWM比較器b的同相輸入端，PWM比較器輸出的脈沖信號的寬度，則是由494的{1}腳的電平（也就是負(fù)載的大?。┡c{16}腳的電平來決定。PWM比較器輸出的脈沖信號，最后經(jīng)緩沖放大器放大后，從{8}、{11}腳輸出脈沖信號，ATX電源向主機(jī)輸出±5V、±12V、＋3.3V電源。此過程因C35的充電有數(shù)百毫秒的延時(shí)，但對主機(jī)開機(jī)并無影響。494的{1}腳從＋5V、＋12V經(jīng)取樣電阻R15、R16得到電壓，其電平略高于{2}腳電平，{3}腳輸出高電平，經(jīng)R48使339的{9}腳得到高電平，其電平高于{8}腳電平，因而{14}腳輸出高電平，此電平經(jīng)R50與基準(zhǔn)＋5V電源經(jīng)R64共同對C39充電，經(jīng)數(shù)百毫秒后，{11}腳電平升到高于{10}腳電平時(shí)，D比較器{13}腳輸出高電平，此電平經(jīng)R49反饋至{11}腳，維持{11}腳處于高電平狀態(tài)，故{13}腳輸出穩(wěn)定的高電平 PW－OK信號，主機(jī)檢測到此信號后即開始正常工作。

關(guān)機(jī)時(shí)，主機(jī)內(nèi)開關(guān)使PS－ON呈高電平，此時(shí)339的{6}腳電平高于{7}腳，{1}腳輸出低電平，因二極管D34的鉗位作用，{14}腳呈低電平，C39對C比較器及B比較器放電，很快{11}腳呈低電平，{13}腳輸出低電平，即PW－OK信號呈低電平。在339的{1}腳為低電平時(shí)，經(jīng)D36使{4}臆腳為低電平，{2}腳輸出高電平，經(jīng)R41傳送到494的{4}腳，但因C35電位不能突變，經(jīng)數(shù)百毫秒的放電后方使494的{4}腳轉(zhuǎn)為高電平，從而封鎖正負(fù)脈沖的輸出 ，主機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。上述的過程中，關(guān)機(jī)時(shí)C39和C35都要放電，但因放電時(shí)間常數(shù)不同，C39放電較快，故PW－OK信號先于各電源變成低電平，滿足了主機(jī)關(guān)機(jī)的需要。此外，關(guān)機(jī)時(shí)因各路輸出電源的電解電容放電需要時(shí)間，也使PW－OK信號先于各電源回到低電平。

二、 穩(wěn)壓

494的{2}腳經(jīng)R47與基準(zhǔn)電壓＋5V相連，維持較好的穩(wěn)定電壓，而{1}腳則與取樣電阻R15、R16與＋5V、＋12V相連接，正常的情況下，{1}腳電平與{2}腳電平相等或略高。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)（無論＋5V或＋12V），{1}腳電平高于{2}腳電平，c比較器輸出誤差電壓與鋸齒波振蕩脈沖在PWM比較器b進(jìn)行比較使輸出脈沖寬度變窄，輸出電壓回落到標(biāo)準(zhǔn)值，反之則促使振蕩脈沖寬度增加，輸出電壓回升。由于494內(nèi)的放大器增益很高，故穩(wěn)壓精度很好。從穩(wěn)壓的原理，我們可以得到ATX電源輸出電壓偏高或偏低的維修方法。如果輸出電壓偏低，可在494的{1}腳對地并聯(lián)電阻，或是把R47的電阻增大。要是電源的輸出偏高，則可在{2}腳對地并聯(lián)電阻，也可以用增大R33或取下R69、R35來降低輸出電壓。

三、 過流保護(hù)

過流保護(hù)的原理是基于負(fù)載愈大，Q3、Q4集電極的脈沖電壓也愈高，也即是R13（1．5kΩ）上的電壓也愈高，從這里采樣經(jīng)D14整流和C36濾波，再經(jīng)R54、R55并聯(lián)電阻與R51、R56、R58等組成的分壓電路送到494的{16}腳。隨著負(fù)載的加重，{16}腳的電平也隨之上升，當(dāng)超過{15}腳的電平時(shí)，誤差放大器輸出的誤差電壓促使調(diào)制脈沖的寬度變窄從而使負(fù)載電流減小。另外，從R56、R58并聯(lián)電阻獲得的分壓再經(jīng)R52送到339的{5}腳，當(dāng){5}腳的電平超過{4}腳時(shí)，{2}腳即輸出高電平送到494的{4}腳，494停止輸出脈沖信號，終止±5V、±12V、＋3．3V電源的輸出，達(dá)到過流及短路保護(hù)的目的。需要說明的是：494的{16}腳電平的高低只能改變輸出脈沖的寬度，但不影響494的{4}腳電平狀態(tài)，而339的{5}腳電平一旦超過{4}腳的電平，339的{2}腳就送出高電平去封鎖449的脈沖輸出，終止±5V、±12V、＋3．3V電源的輸出，同時(shí){2}腳的高電平經(jīng)R59和二極管D39反饋到{5}腳，維持{5}腳處于高電平狀態(tài)，此時(shí)若過載或短路狀態(tài)消失，494的{4}腳仍維持高電平，±5V與±12V、＋3．3V電源仍不能輸出，只有切斷交流市電的輸入，再重新接通交流電，方可再次開機(jī)。

四、過壓保護(hù)

過電壓保護(hù)由R17和穩(wěn)壓管Z02并聯(lián)電路從＋5V采樣，經(jīng)D37送到339的{5}腳。若＋5V電源由于某種原因升高，339的{5}腳電平也會隨之升高，當(dāng)超過{4}腳電平時(shí)，{2}腳即送出高電平去494的{4}腳，封鎖±5V、±12V、＋3．3V電源的輸出，達(dá)到過電壓保護(hù)的目的。正常工作時(shí)，R17上的壓降不大，Z02截止送到{5}腳的電壓較低，若＋5V電源的電壓上升，使R17上的壓降超過Z02的穩(wěn)壓值，Z02導(dǎo)通，＋5V電源上升后的電壓值全部加到339的{5}腳上，促使其快速封鎖494脈沖的輸出，以保護(hù)電源。

五、欠壓保護(hù)

欠壓保護(hù)從－5V的D32及－12V處的R14取樣，經(jīng)R34和D37送到339的{5}腳。若因某種原因使輸出電壓過低時(shí)，－12V及 －5V電壓的負(fù)值也會隨之減小，也就是電壓值上升，經(jīng)R34及D37送往339的{5}腳使電平上升，339的{2}腳送出高電平到494的{4}腳，從而封鎖 449脈沖的輸出，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。二極管D32在導(dǎo)通時(shí)，其電壓降與通過的電流基本無關(guān)，保持在0．6V～0．7V，于是－5V電壓的減少量會全部傳送到D32的負(fù)端，提高了欠壓保護(hù)的靈敏度。