臺式機電源電路圖原理分析 臺式機電源是如何實現(xiàn)多種保護功能的

ATX電源的控制電路如上圖,。控制電路采用TL494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,；一個頻率可調的鋸齒波產生電路，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）的脈寬調制信號。

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內的比較放大器有四個,，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為導通,，而另一個管子由導通轉為截止的時候,。因為管子在轉換時有時間的延遲，截止的管子已經轉為導通了,，但導通的管子尚未完全轉為截止,，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,。從圖中可以看出，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)楦唠娖剑佥斎胍粋€脈沖,，Q又回到低電平,。

339是四比較器集成電路。 LM339集成塊內部裝有四個獨立的電壓比較器,，每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端,。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“ ”表示,，另一個稱為反相輸入端,，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個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）,，另一端加一個待比較的信號電壓。當“ ”端電壓高于“-”端時,，輸出管截止,，相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“ ”端時,，輸出管飽和,，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉換到另一種狀態(tài),， LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管,，在使用時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,。因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值,。

按管腳的順序把內部四個比較器設為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,，產生PW－OK信號及各種保護功能,。

一、 產生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)百毫秒才產生，關機時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R41使494的{4}腳為高電平,，故494內部的死區(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相關的開關，PS－ON呈低電平，經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}腳的電平決定,。正常工作時，{5}腳電平低于{4}腳電平,，{2}腳輸出低電平,，經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R50與基準＋5V電源經R64共同對C39充電,，經數(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,。

關機時，主機內開關使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D36使{4}臆腳為低電平,，{2}腳輸出高電平，經R41傳送到494的{4}腳,，但因C35電位不能突變,，經數(shù)百毫秒的放電后方使494的{4}腳轉為高電平，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,，滿足了主機關機的需要,。此外，關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D14整流和C36濾波,，再經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,，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,。