電腦ATX電源控制電路及原理

電腦ATX電源控制電路及原理

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(jiǎn)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(hào)。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(yùn)算放大器，符號(hào)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，在圖１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(huì)形成對(duì)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(duì)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１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(hào)，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(duì)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(hào)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。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(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(hào)及各種保護(hù)功能。
　　一、 產(chǎn)生ＰＷ－ＯＫ信號(hào)
　?。校弥鳈C(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(hào)（約＋５Ｖ），主機(jī)在獲得此信號(hào)后才開始工作。接通電源時(shí)，要求ＰＷ－ＯＫ信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)為低電平，主機(jī)不會(huì)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?，鋸齒波振蕩信號(hào)可以從死區(qū)時(shí)間比較器ａ輸出脈沖信號(hào)，另一方面，振蕩信號(hào)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(hào)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(hào)，最后經(jīng)緩沖放大器放大后，從{8}、{11}腳輸出脈沖信號(hào)，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(duì)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(duì)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(hào)，主機(jī)檢測(cè)到此信號(hào)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(duì)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(hào)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(hào)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(hào)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(duì)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(duì)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(hào)，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)。