ATX电源自启动的检修

事故起因

朋友的一台ATX主机“病”了。惜机如命的朋友，为了保护机器，延长机器的使用寿命，每次关机后都要拔下电源插头，下次开机后再分别把主机和显示器的电源插头插上。但最近出现了一种不正常的现象：在开机时，有时一插上电源插头，不等按动主机面板上的POWER轻触电源开关，微机就启动了，对机器爱惜万分的朋友自然容不得这点“差错”。该故障在其它机器上也遇到过，起初怀疑是主机面板上的电源轻触开关“闭合”不良，在插电源插头时振动机器使开关接触所致，但在拔下主板的Power Switch引出线后，故障并没有消除，证明这不是故障所在。后经仔细分析并验证，断定该故障是主机内ATX电源工作不正常的一个表现。欲根除该故障，必须了解ATx电源的工作原理，下面让我们首先介绍一下ATX电源的工作原理。

ATX电源和以往的AT电源最大的不同是ATX电源取消了电源开关，取而代之以主机面板上的轻触开关，机箱面板上的电源开关直接接到主板的Power Switch引出针上，它不再用市电开关来控制电源是否工作，而是采用“+5VSB和Ps-ON”的组合来实现电源的开启和关闭。这样一来粗看是电源开关的优先级降低了，但正是通过此项电源设计的改进，实现了电脑的软关机。在退出Windows时，选中“关闭计算机”退出后，ATX电源会自动切断对主板大部分电路的供电(仍然保持对主板上“电源监控”部分电路的供电)，同时，关闭自身绝大部分电路的工作电源，等待主机的POWER轻触开关再次发出启动的信号，不像AT电源每次开关机都要按动POWER电源开关。同时主板上的“电源监控”部分电路结合BIOS软件控制，可实现网络唤醒、远程开机等ATX主机特有的功能。





ATX电源工作原理

ATX电源工作原理方框图1，从图中可以看出，慨电源的主变换电路与AT电源相同，也是采用“双管半桥它激式”电路。PWM(脉宽调制)控制器同样采用TL494控制芯片，但由于取消了电源开关，所以只要接上电源，在整流滤波电路上就会有+300V的直流高压。ATX电源中辅助电源得电工作，输出+5VSB电压给主板上的“电源监控”部件，辅助电源同时还向TL494相关电路、保护电路、PS—ON比较器电路等供电。按照ATX规范，要求“+5VSB”电源能输出100mA以上的工作电流。ATX电源是利用TL494芯片第4脚的“死区控制”功能来控制主电源的开启的，当TL494芯片第4脚电压为+5V时，TL494处于保护状态，其第9、11脚无输出脉冲，电源中两个开关管由于无触发脉冲激励都处于截止状态，电源此时处于待机状态，无电压输出(辅助电源不受其控制)；而当第4脚为0V时，TL494就输出触发脉冲提供给开关功率管，电源进入正常的工作状态，输出±5V、±12V和+3．3V共5路主工作电压。主板“电源监控”部件输出的“PS—ON”信号作为ATX电源中PS—ON比较器的输入，当主机面板上的POWER触发开关未按下时，主板上的“电源监控”部件输出的“PS—ON”状态为+5V．经比较器处理后输出+5V电压送到TL494的4脚，ATX电源处于待机状态；当按下主机上的POWER触发开关，“Ps—ON”变为低电平，使比较器的输出为低电平，ATX电源启动。在关机时，再按住主机面板上的触发开关(按住的时间长短与BIOS设定有关)，使“pS—ON”又变成+5V，从而关闭电源，同时也可用程序来控制主板“电源监控”部件的输出，来控制电源的开启。如在Windows平台下，发出关机指令，ATX电源就会自动关闭，收到网络唤醒信号后，又能自动开机．实现远程开机功能。

当辅助电源工作输出+5VSB电压和向，TL494相关电路、保护电路、PS—ON比较器电路等供电后，各电路因不会同时得到工作电压，包括主板的“电源监控”部件在内都有一个不稳定的过程，为避免这种情况造成ATX电源误开机，TL494第4脚部分电路设置了一个复位电路，在各部分电路没有稳定之前封锁第4脚的状态，使它在一定时间内保持高电平，保持电源处于待机状态，该部分电路图2。在+5VSB电压产生后，TL494第4脚上的电容c2通过电阻R7充电，因电容上的电压不能突变，因而在一定时间内将第4脚的电压箝位于高电平，使主电源不能启动。







故障分析

分析故障的产生，首先应确认是主板错误发出启动信号还是电源自启动所致。ATX电源输出的20根排线的情况如图3，从图中可知PS—ON信号线为第14号线(绿色线)。切断PS—ON信号到电源中的信号线，重复开关机器，同时测电源的；5V主输出端电压。在几次开关机后，+5V输出端出现了电压，机器又得电启动，说明故障原因来自于主板。由于主板还没有过保修期，费尽九牛二虎之力，从商家处更换了一块新主板，但换回后仍会时不时出现此故障，说明故障原因不在主板上，而是在电源上。电源中和主板的“电源监控电路”唯一有联系的，只有电源中的辅助电源部分与它有关联，即+5VSB信号其实是主板中监控电路的工作电源，辅助电源相关电路4。



从图4中可以看出，经变压器初级的开关电路振荡的能量经变压器T传输到次级，分成两路，一路经D2整流、滤波后作为PWM电路、保护电路、Ps—ON鉴别电路等的工作电压，另一路经D1整流、滤波、IC稳压后输出+5VSB到主板上作为“电源监控电路”的电源。由于不是每次开机都会产生自启动故障，怀疑主板“电源监控”部分电路工作不稳。因已更换主板，其工作不稳的原因应和其供电电压的质量有关。Ic是一块普通的三端稳压集成电路，型号为7805，对外输出+5v的稳定电压。三端稳压集成电路具有使用电压范围宽、稳压性能优良、外围电路简单、保护功能齐全等特点．尽管应用电路相当简单，但因其集成度较高，输出的电压稳定性较为优良，电源纹波系数可达到0．5％-1％左右。但其抗脉冲干扰能力就比较差了。如果一个强脉冲在220V市电处产生，在经过开关电源到集成稳压电路后，就会在其稳压输出端产生一个瞬间高压或大纹波，虽然不会对负载电路造成什么损坏，但对电路造成的干扰也是十分严重的，可能造成执行程序混乱或输出状态错误。为防止这种情况发生，要求周围元件和IC的配合也十分重要，一般在输入端和输出端要各并接一个高频滤波电容，输入端电容用来旁路高频干扰脉冲，输出电容起改善瞬态响应特性，减少高频输出阻抗的作用。然而在该电源电路中，为节省成本，这两只高频滤波电容却被省略了，同时其输人、输出端的滤波电解电容容量选取lOOpF也偏小，这样在开机时，由于不能彻底滤除开关电源及外部220v交流电源中的大量干扰脉冲，在干扰较为严重时．就会导致主板中的“电源监控”部件电路工作不稳定，从而输出错误的开机信号。

正确处理

为验证上述思路分析的正确性，做以下处理：

1．拆除三端稳压器输入、输出端的滤波电解电容，C1用2000uF超小型电解电容替换，C2用1000uF电解电容代换。

2．在三端稳压器的输人端(即c1的两端)并接一只0．33uF的CBB高频滤波电容，在其输出端(即c2两端)并接一只0．1uF的CBB高频滤波电容。

按以上处理后，仔细清理掉锡珠和焊接毛刺，把电源和整机复原，反复插拔电源开关，再也没有发生自启动的现象，说明故障判断正确，故障排除。

计算机系统的电磁干扰是一个相当复杂的问题，其来源分系统外部电磁干扰和系统内部电磁干扰，系统外部干扰源很多，主要是通过电网传导进入微机内，在电源输入进线加装低通滤波器，可有效地过滤消除掉干扰脉冲，使它不能进入微机内。微机内部的干扰源也很多，其中开关电源本身就是一个强干扰源，在电源正常工作时，其内部的开关管在以几十千赫的频率下工作，并将能量反馈到开关电源的次级，在这个过程中，电源将向次级和空间辐射传导大量的高频干扰脉冲，向空间辐射的高频脉冲有铁质电源盒的屏蔽作用而被抑制，向次级传导的干扰脉冲则靠次级电路采取相应的措施来消除，如果次级的输出回路中不能有效地滤除电压中的夹杂的大量高频开关脉冲，势必对后面的电路造成干扰，使其不能正常工作。正因为此，电源中对输出的各路电压有严格的滤波措施，在输出的各路主电压中加有几级串联的、复杂的滤波电路。辅助电源中，其输出部分基本上没采取什么抗干扰措施，电解电容对高频的干扰脉冲抑制作用不强，如果再对本来简单的电路输工减料，省略掉Ic输入、输出端的高频滤波电容，势必对其负载电路造成影响。一旦在内外部干扰较为严重时，就会对其后级电路造成干扰。

注意在以上的焊接过程中，电烙铁不能有漏电现象，并且一定要可靠接地。现在，市售的电源中，许多220V交流电源输入部分应接的低通滤波器没有，而直接用短路线短接，有条件的话最好装上，以过滤抑制掉由交流电源输入端引入的干扰脉冲。另外，该故障纯是由电源输出电压质量不佳所致，不要再对主板作什么手术，主要原因就是主板中采用的元件的集成度较高，其中不乏有MOS大规模集成电路，对静电相当敏感，操作不当易造成击穿，那就得不偿失了。