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电脑ATX电源3.3V输出如何驱动LED

出处:电子发烧友网 发布于:2018-09-29 13:36:44 | 111 次阅读

  本文主要是关于ATX电源的相关介绍,并着重对ATX电源3.3V输出如何驱动LED进行了详尽的阐述。

  ATX电源

  ATX电源作用是把交流220V的电源转换为计算机内部使用的直流5V,12V,24V的电源。

  ATX电源的特点:与AT电源相比,ATX电源增加了“+3.3V、+5VSB、PS-ON

  ”三个输出。其中“+3.3V”输出主要是供内存用,而“+5VSB”、“PS-ON”输出则体现了ATX电源的特点。ATX电源最主要的特点就是,它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭,只要控制“PS-ON”信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。“PS-ON”小于1V伏时开启电源,大于4.5伏时关闭电源。和AT电源不一样,ATX电源除了在线路上作了一些改进,其中最重要的区别是,关机时ATX电源本身并没有彻底断电,而是维持了一个比较微弱的电流。同时它利用这一电流增加了一个电源管理功能,称为Stand-By。它可以让操作系统直接对电源进行管理。通过此功能,用户就可以直接通过操作系统实现软关机,而且还可以实现网络化的电源管理。如在电脑关闭时,可以通过网络发出信号到电脑的Modem上,然后监控电路就会发出一个ATX电源所特有的+5V SB激活电压,来打开电源启动电脑,从而实现远程开机。

  ATX电源主要有两个版本,一种是ATX1.01版,另一种是ATX2.01版。2.01版与1.01版的ATX电源除散热风扇的位置不一样外,它们的激活电流也不同。1.01版只有100mA,2.01版则有500mA~720mA。这意味着2.01版的ATX电源不会像1.01版那样“过敏”,经常会受外界电压波动的影响而自行启动计算机。

  核心电路

  ATX电源的核心电路:ATX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,但取消了市电开关。由于取消了市电开关,所以只要接上电源线,在变换电路上就会有+300V直流电压,同时辅助电源也向TL494提供工作电压,为启动电源作好准备。ATX电源的特点就是利用TL494芯片第4脚的“死驱控制”功能,当该脚电压为+5V时,TL494的第8、11脚无输出脉冲,使两个开关管都截止,电源就处于待机状态,

  无电压输出。而当第4脚为0V时,TL494就有触发脉冲提供给开关管,电源进入正常工作状态。辅助电源的一路输出送TL494,另一路输出经分压电路得到“+5VSB”和“PS-ON”两个信号电压,它们都为+5V。其中,“+5VSB”输出连接到ATX主板的“电源监控部件”,作为它的工作电压,要求“+5VSB”输出能提供10mA的工作电流。“电源监控部件”的输出与“PS-ON”相连,在其触发按钮开关(非锁定开关)未按下时,“PS-ON”为+5V,它连接到电压比较器U1的正相输入端,而U1负相输入端的电压为4.5V左右,这样电压比较器U1的输出为+5V,送到TL494的“死驱控制脚”,使ATX电源处于待机状态。当按下主板的电源监控触发按钮开关(装在主机箱的面板上),“PS-ON”变为低电平,则电压比较器U1的输出就为0V,使ATX主机电源开启。再按一次面板上的触发按钮开关,使“PS-ON”又变为+5V,从而关闭电源。同时也可用程序来控制“电源监控部件”的输出,使“PS-ON”变为+5V,自动关闭电源。如在WIN9X平台下,发出关机指令,ATX电源就自动关闭。

  故障分析

  采用ATX电源的计算机系统如果出现故障,首先要从CMOS设置、Windows中ACPI的设置及电源和主板等几个方面进行全面的分析。硬件方面,为了区别故障在负载上还是在电源本身,可以将电源拆卸下来,用一台废旧设备(例如硬盘等)作假负载,以免出现空载保护,在PS-ON信号线(绿色)与地线之间接入一只100~150Ω的电阻,使该信号变为低电平,如果电源可以工作,说明故障点在主板或电源按钮(Power Button),否则故障就在电源自身。

  根据计算机维修的“先软后硬”原则,用户首先要检查BIOS设置是否正确,排除因设置不当造成的假故障;第二步,检查ATX电源中辅助电源和主电源是否正常;

  第三步,检查主板电源监控电路是否正常。下面,本文根据故障的不同表现,分别介绍分析及处理方法。

  维修方法

  打开电源的上半盒子,观察电源内部。

  A,元件有没炸裂的现象,如果保险管已烧黑,说明初级电路有短路现象,重点检查整流二极管,待机电 源管,半桥双三极管,有没击穿。

  B,元件没炸裂的现象,通电,用表测量20针中的绿线,紫线,有没+5V电压,如果没有,就要检查待机 电路,重点测开机电阻,一般开机电阻取值几百K,容易出现阻值变大,开路现象 。检查与待机电源管相连的小三极管有没短路,开路。

  C,20针中的绿线,紫线,有+5V电压,再用导线短路绿线与黑线强行开机,看能不能开机,如果不能,看TL494(7500B)的电源脚有没电压(12脚是电源),如果没有,查与待机电路次级相连的线路。TL494 (7500B)的电源脚有电压,不能开机,要查死区控制脚(4)是5V,还是0V,如果是5V,一般是电路保护了,查看三个双二极管整流器有没短路。

  通过以上三项,可以修好70%有故障的电源。在修理中发现极少有IC损坏的现象,坏的是TL494的多, LM339还没见损坏过。

  电脑ATX电源3.3V输出如何驱动LED

  因为南桥损坏一般都有明显的发热。不过也不能这么武断的判断,你可以用万用表跑一下线路,看看3.3V连接的贴片电容或电阻有没有损坏。判断的大致顺序:先将与1、2、11脚连接的有问题的滤波电容拆除,1、2、11脚依然对地短路;同时量拆除电容空出的焊盘两脚之间也是短路的。将IO、网卡芯片、时钟IC、BIOS、电源IC等需要用到3.3V电源的芯片及其周围量着有问题滤波电容都拆除,电源1、2、11脚故障依旧。将为内存供电的MOS管、1.25V上拉供电8针芯片也都拆除,电源1、2、11脚故障依旧。同时量板子上的其它电阻、二极管等都是好的。查看AGP、PCI、内存槽无异物、也无电流过大烧坏的痕迹。经过无数次的维修,原因大致有三个,一是插槽中有金属屑造成短路,二是主板供电电路坏了,可能是回路中有电容器被击穿(短路)或损坏了。三是南桥损坏,如果真实这样,除非你的板子是高端主板,如果不是基本上就没有维修的必要了。南桥更换还需要专业的BGA机,植球,特麻烦,而且失败的几率非常大。

  电脑ATX电源控制电路及原理

  电脑ATX电源3.3V输出如何驱动LED

  ATX电源的控制电路见图1。控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)。494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V。它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定。{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号。本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接。比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端。

  比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平。494内的比较放大器有四个,为叙述方便,在图1中用小写字母a、b、c、d来表示。其中a是死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生,494设置了死区时间比较器a。从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接494的{4}脚。A比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路。死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494输出的脉冲就变窄了,若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了。

  494内部还有3个二输入端与门(用1、2、3表示)、两个二输入端与非门、反相器、T触发器等电路。与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平。比较器、与门、反相器、T触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚、{11}脚输出的波形见图2。339是四比较器集成电路。按管脚的顺序把内部四个比较器设为A、B 、C 、D 比较器。494和339再配合其他电路,共同完成ATX电源的稳压,产生PW-OK信号及各种保护功能。

  一、 产生PW-OK信号

  PC主机要求各路电源稳定之后才工作,以保护各元器件不致因电压不稳而损坏,故设置了PW-OK信号(约+5V),主机在获得此信号后才开始工作。接通电源时,要求PW-OK信号比±5V、±12V、+3.3V电源延迟数百毫秒才产生,关机时PW-OK信号应比直流电源先消失数百毫秒,以便主机先停止工作,硬盘的磁头回复到着陆区,以保护硬盘。

  ATX电源接通市电后,辅助电源立即工作。一方面输出 +5VSB电源,同时向494的{12}脚提供十几伏到二十多伏的直流电源。494从{14}脚输出+5V基准电源,锯齿波振荡器也开始起振工作。若主机未开机,PS-ON信号为高电平,经R37使339的B比较器{6}脚亦为高电平,因电阻R37小于R44,{6}脚电平高于{7}脚电平,B比较器输出端{1}脚输出低电平,经D36的钳位作用,A比较器的反相端{4}脚亦为低电平,其电平低于同相端{5}脚的电平,输出端{2}脚呈高电平,经R41使494的{4}脚为高电平,故494内部的死区时间比较器a输出低电平,与门1也因此输出低电平并进而使与门2和与门3输出低电平,封锁了振荡器的输出,{8}脚、{11}脚无脉冲输出,ATX电源无±5V、±12V、+3.3V电源输出,主机处于待机状态。因+5V、+12V电源输出为零,经电阻R15、R16使494的{1}脚电平亦为零,494的c比较器的输出端{3}脚输出亦为零,经R48使339的{9}脚亦为零电平,故339的C比较器的输出端{14}脚为零电平。

  另外,339的{1}脚低电平信号因D34的钳位作用,也使{14}脚为低电平,经R50和R63使{11}脚亦为低电平。因此D比较器的输出端{13}脚为低电平,也就是PW-OK信号为低电平,主机不会工作。开启主机时,通过人工或遥控操作闭合了与PS-ON相关的开关,PS-ON呈低电平,经R37使339的反相端{6}脚为低电平,B比较器{1}脚输出高电平,D35、D36反偏截止,A比较器的输出电平则由{5}脚与{4}脚的电平决定。正常工作时,{5}脚电平低于{4}脚电平,{2}脚输出低电平,经R41送到494的{4}脚,使{4}脚的电平变为低电平,锯齿波振荡信号可以从死区时间比较器a输出脉冲信号,另一方面,振荡信号送到了PWM比较器b的同相输入端,PWM比较器输出的脉冲信号的宽度,则是由494的{1}脚的电平(也就是负载的大小)与{16}脚的电平来决定。PWM比较器输出的脉冲信号,最后经缓冲放大器放大后,从{8}、{11}脚输出脉冲信号,ATX电源向主机输出±5V、±12V、+3.3V电源。此过程因C35的充电有数百毫秒的延时,但对主机开机并无影响。494的{1}脚从+5V、+12V经取样电阻R15、R16得到电压,其电平略高于{2}脚电平,{3}脚输出高电平,经R48使339的{9}脚得到高电平,其电平高于{8}脚电平,因而{14}脚输出高电平,此电平经R50与基准+5V电源经R64共同对C39充电,经数百毫秒后,{11}脚电平升到高于{10}脚电平时,D比较器{13}脚输出高电平,此电平经R49反馈至{11}脚,维持{11}脚处于高电平状态,故{13}脚输出稳定的高电平 PW-OK信号,主机检测到此信号后即开始正常工作。

  关机时,主机内开关使PS-ON呈高电平,此时339的{6}脚电平高于{7}脚,{1}脚输出低电平,因二极管D34的钳位作用,{14}脚呈低电平,C39对C比较器及B比较器放电,很快{11}脚呈低电平,{13}脚输出低电平,即PW-OK信号呈低电平。在339的{1}脚为低电平时,经D36使{4}臆脚为低电平,{2}脚输出高电平,经R41传送到494的{4}脚,但因C35电位不能突变,经数百毫秒的放电后方使494的{4}脚转为高电平,从而封锁正负脉冲的输出 ,主机进入待机状态。上述的过程中,关机时C39和C35都要放电,但因放电时间常数不同,C39放电较快,故PW-OK信号先于各电源变成低电平,满足了主机关机的需要。此外,关机时因各路输出电源的电解电容放电需要时间,也使PW-OK信号先于各电源回到低电平。

  ATX电源和AT电源的主要区别

  AT电源与ATX电源的区别:

  1、AT电源是由IBM早期推出PC/AT机时,所提出的标准,当时能够提供大约190W的电力供应。AT电源上必需有电源开关,以控制电脑的开关。

  2、ATX电源是由Intel公司于1995年提出的工业标准,从最初的ATX1.0开始,ATX标准又经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是ATX2.03和ATX12V这两个标准。

  ATX电源最主要的特点就是,不采用传统的市电开关来控制电源是否工作,而是采用“+5VSB、PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭,只要控制“PS-ON”信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。这样就可以通过操作系统来关闭电脑电源了。

 

  

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