ATX電源的控制電路見圖1.控制電路采用TL494(有的電源采用KA7500B,其管腳功能與TL494相同,可互換)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基準電源,輸出電壓為+5V(±0．05V),最大輸出電流250mA;一個頻率可調(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,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.本例為此種工作方式,故將{13}腳與{14}腳相連接.比較器是一種運算放大器,符號用三角形表示,它有一個同相輸入端“+”;一個反相輸入端“-”和一個輸出端.

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,為敘述方便,在圖1中用小寫字母a,、b,、c,、d來表示.其中a是死區(qū)時間比較器.因兩個作逆變工作的三極管串聯(lián)后接到+310V的直流電源上,若兩個三極管同時導通,就會形成對直流電源的短路.兩個三極管同時導通可能發(fā)生在一個管子從截止轉(zhuǎn)為導通,而另一個管子由導通轉(zhuǎn)為截止的時候.因為管子在轉(zhuǎn)換時有時間的延遲,截止的管子已經(jīng)轉(zhuǎn)為導通了,但導通的管子尚未完全轉(zhuǎn)為截止,于是兩個管子都呈導通狀態(tài)而形成對直流電源的短路.為防止這樣的事情發(fā)生,494設置了死區(qū)時間比較器a.從圖1可以看出,在比較器a的反相輸入端串聯(lián)了一個“電源”,正極接反相端,負極接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,在三極管導通變?yōu)榻刂古c截止轉(zhuǎn)為導通期間,也就是死區(qū)時間,494沒有脈沖輸出,避免了對直流電源的短路.死區(qū)時間還可由{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就進入了保護狀態(tài),{8}腳和{11}腳就不輸出脈沖了.494內(nèi)部還有3個二輸入端與門(用1,、2,、3表示),、兩個二輸入端與非門,、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.與非門則相當于一個與門和一個反相器的組合.T觸發(fā)器的作用是:每輸入一個脈沖,輸出端的電平就變化一次.如輸出端Q為低電平,輸入一個脈沖后,Q變?yōu)楦唠娖?再輸入一個脈沖,Q又回到低電平.比較器,、與門,、反相器、T觸發(fā)器以及鋸齒波振蕩器及{8}腳,、{11}腳輸出的波形見圖2.339是四比較器集成電路.按管腳的順序把內(nèi)部四個比較器設為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信號及各種保護功能.
一,、 產(chǎn)生PW-OK信號
PC主機要求各路電源穩(wěn)定之后才工作,以保護各元器件不致因電壓不穩(wěn)而損壞,故設置了PW-OK信號(約+5V),主機在獲得此信號后才開始工作.接通電源時,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)機時PW-OK信號應比直流電源先消失數(shù)百毫秒,以便主機先停止工作,硬盤的磁頭回復到著陸區(qū),以保護硬盤.
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基準電源,鋸齒波振蕩器也開始起振工作.若主機未開機,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{1}腳輸出低電平,經(jīng)D36的鉗位作用,A比較器的反相端{4}腳亦為低電平,其電平低于同相端{5}腳的電平,輸出端{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)時間比較器a輸出低電平,與門1也因此輸出低電平并進而使與門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,主機處于待機狀態(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{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{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{13}腳為低電平,也就是PW-OK信號為低電平,主機不會工作.開啟主機時,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{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,{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?鋸齒波振蕩信號可以從死區(qū)時間比較器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(也就是負載的大小)與{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,但對主機開機并無影響.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+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,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,主機檢測到此信號后即開始正常工作.
關(guān)機時,主機內(nèi)開關(guān)使PS-ON呈高電平,此時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,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,從而封鎖正負脈沖的輸出 ,主機進入待機狀態(tài).上述的過程中,關(guān)機時C39和C35都要放電,但因放電時間常數(shù)不同,C39放電較快,故PW-OK信號先于各電源變成低電平,滿足了主機關(guān)機的需要.此外,關(guān)機時因各路輸出電源的電解電容放電需要時間,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.當輸出電壓升高時(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進行比較使輸出脈沖寬度變窄,輸出電壓回落到標準值,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
過流保護的原理是基于負載愈大,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.隨著負載的加重,{16}腳的電平也隨之上升,當超過{15}腳的電平時,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{5}腳的電平超過{4}腳時,{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,達到過流及短路保護的目的.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{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.

四,、 過壓保護
過電壓保護由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,當超過{4}腳電平時,{2}腳即送出高電平去494的{4}腳,封鎖±5V,、±12V、+3．3V電源的輸出,達到過電壓保護的目的.正常工作時,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,以保護電源.
五,、 欠壓保護
欠壓保護從-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,-12V及 -5V電壓的負值也會隨之減小,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,實現(xiàn)欠壓保護.二極管D32在導通時,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的負端,提高了欠壓保護的靈敏度.
六,、電源保護電路故障的維修
從上面的敘述中可以了解到,各種保護電路最終都是通過控制339的{5}腳電平來控制494的{4}腳電平實現(xiàn)的.正常工作時,339的{5}腳電平低于339的{4}腳電平,339的{2}腳輸出低電平,使494的{4}腳呈低電平狀態(tài)(約為0．25V).若339的{5}腳電平高于339的{4}腳電平,339的{2}腳輸出高電平,于是494的{4}腳變?yōu)楦唠娖?電源就進入了保護狀態(tài),終止各路電源的輸出.因此ATX電源出了故障,若電源的整流、濾波,、逆變以及輔助電源均完好,則要檢查339的{4},、{5}腳的電平.若是{5}腳電平高于{4}腳的電平,表示電源進入了保護狀態(tài).下一步則找出是什么原因使電源進入了保護狀態(tài).可檢查與339的{5}腳相連各支路另一端的電壓是不是比{5}腳電壓高,高出{5}腳電壓的支路就是故障所在的支路.另外,也可以用斷開與{5}腳相連的一個個支路,若是斷開某一條支路后{5}腳的電平正常了,那么故障就出在這一條支路上.再沿著這條支路往下查,很快就可以把故障排除.下面通過兩個實例來加以說明.
1．一臺SLPS-250ATXC電源的輸出電壓偏低.空載下,+5V電源的電壓只有+1．8V,其他各路電壓也按比例同樣下降.電源是采用TL494及LM339集成電路的典型ATX電路.檢查494的{4}腳電壓為+2．6V.電路似乎處于保護狀態(tài).但保護狀態(tài)時各路輸出的電壓均應為零,而現(xiàn)在卻是正常電壓的三分之一,令人費解.試著把494的第{4}腳接地,電源立即輸出正常.{4}腳接地就正常工作,說明494并未損壞,問題可能出在339以及有關(guān)的電路.用萬用表查339管腳的電壓,當查到第{4}腳及{7}腳時,各路電源均正常了.甚至只用一條表筆去碰{7}腳或{4}腳,也可使電源恢復正常工作.這等于在{4}腳或{7}腳上加了一條“天線”,天線接收了外來信號電源就工作正常了!我試了試天線的長度,40厘米以下對電源不起作用,長度增加了,輸出電壓也隨著增加,達到1米左右時,輸出電壓就正常了,494的{4}腳電壓也恢復到0V.但電源要用“天線”才能工作,說明還有故障未找到.再檢查339的{4}腳與{5}腳的電壓,{5}腳電壓為2．4V,{4}腳的電壓為1．2V,輸出端{2}腳的電壓為2．9V.(這部分電路見圖3).但是339的{2}腳高電位,必須由{5}腳電位高于{4}腳的電位時才能產(chǎn)生,那{5}腳最初的高電位是怎么來的?把與{5}腳相連的各支路斷開試一試 .在斷開c支路以后,電源就正常了.沿著D2往下找,最后在+3．3V電源處對地接一個1000μF的電容時,電源就正常了.再檢查+3．3V電源原來的濾波電容,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)失效.更換電容后 494的{4}腳電壓恢復正常,用表筆去碰觸339的{4}腳或{7}腳也不起作用,問題得到了解決.為什么+3．3V電源的濾波電容失效會造成輸出電壓偏低?+3．3V電源在沒有電容濾波時,輸出的直流電源中含有很強的由逆變功率管輸出的脈沖成分,通過D3及D2送到LM339的{5}腳,使{5}腳的電平高于{4}腳的電平,電源進入了保護狀態(tài).從+20V電源經(jīng)R3、D1,、R2和三個并聯(lián)電阻到接地的支路中,三個電阻并聯(lián)后的電阻值是2．43kΩ,再略去其他支路的影響,可以估算出{5}腳的電壓大約是2．3V,因二極管D1的鉗位作用,{2}腳輸出電壓只能在2．9V左右,經(jīng)R1送到TL494的{4}腳,減去電阻R1的降壓,494的{4}腳電壓就是2．6V了.在此電壓下,494會輸出較窄的脈沖,于是在空載下,+5V電源有約1．8V的電壓輸出.解決的辦法可在d支路中串聯(lián)一個47kΩ的電阻,并把R2由3．9kΩ換成100kΩ就行了.經(jīng)這樣處理后,不論是正常工作或是保護狀態(tài),各路電源的輸出電壓和各管腳的電壓均正常了.而R2電阻的改動,也不會影響電源的過載保護性能.至此,電源的故障才完全得到了解決(愛好者手中若有SLPS-250ATXC電源,可參考此例加一個47kΩ電阻以提高電源的保護性能).

為什么339的{4}腳加了天線會正常工作呢?這是{2}腳經(jīng)D1反饋到{5}腳后,產(chǎn)生了輕微的高頻寄生振蕩.{4}腳或{7}腳接了天線以后,破壞了電路的振蕩條件,使{4}腳的電壓升高,當超過{5}腳的電壓時,{2}腳送出0V的低電平信號到494的{4}腳,電源就工作正常了.同樣,在D1支路中串聯(lián)了47kΩ電阻后,增加了阻尼因數(shù),破壞了電路的振蕩條件,電源也就正常了.此時若取下+3．3V電源處新加的電解電容,通電后,電源會立即進入保護狀態(tài),各路電源都沒有輸出.
2．一臺新時代HY-ATX300電源,空載時輸出電壓正常,但不能帶動負載.檢查494各個管腳的電壓,發(fā)現(xiàn){12}腳的電壓只有10V,這是造成不能帶動負載的原因.在輔助電源逆變變壓器T3的初級線圈1加上16．5V的高頻電壓,測得次級+5VSB擋線圈3的電壓是0．9V,向494集成電路{12}腳供電線圈4的電壓為1．5V,約是+5VSB擋線圈電壓的1．7倍.電源的+5VSB電源是直接從線圈3經(jīng)整流和濾波后得到,+5VSB電源的穩(wěn)壓則是借助WD431穩(wěn)壓集成電路和光電耦合器反饋回逆變?nèi)龢O管得到的,如圖4所示.由此可以算出線圈4的電壓為5×1．7＝8．5V,因負載較輕,經(jīng)電容濾波后的電壓就是10V左右了.由此說明T3脈沖變壓器線圈4的匝數(shù)少了.拆開T3變壓器,得到各繞組的匝數(shù)為:初級2×110匝;反饋繞組10匝;+5VSB繞組12匝;繞組4的匝數(shù)是8匝.重新繞制繞組4,把匝數(shù)由原來的8匝增加到20匝,其余繞組的匝數(shù)不變.繞好后上機實驗,494集成電路{12}腳的電壓上升到17V,電源的輸入功率可達130W,故障排除.從故障現(xiàn)象看,可能是工廠生產(chǎn)時將變壓器裝錯了.

ATX 電源引腳為 20 腳,其中第一腳為方型,其余為圓型,外形圖如下: