【故障二】 无法关机
关不了主机,有以下几种现象和原因: ①BIOS中设定关机时有一定的延时时间(Delay Time),关机时需要按住电源按钮,保持数秒钟,才能将机器关闭。不能实现瞬间关闭,是正常现象,不是故障。 ②电源按钮失灵。这种情况下,不仅不能关机,开机也会有问题。 ③主板上的电源监控电路故障,PS-ON信号恒为高电平。 ④关不了键盘电源(键盘的Num Lock指示灯在主机关闭后是亮的)。有些机器允许使用密码通过键盘开机,键盘上的Num Lock灯在关机后仍亮着,是正常现象。 ⑤关不了显示器。如果显示卡或显示器中有一个部分不支持DPMS(显示器电源管理系统)规范,在主机关闭后显示器指示灯亮,屏幕上仍有白色光栅,也属正常现象。 【故障三】 自行开机 自行开机故障有以下两类: 第一类在BIOS设置中将定时开机功能设为"Enabled",这样机器会在所设定的某个日期的某个时刻,或每天的某个时刻自动开机。某些机器的BIOS设置项中具有来电自动开机功能设置,如果选择了来电开机,则在插上交流电源后,机器便会启动。应该说,出现这些问题,并不是真正的故障,而是用户不了解机器所具有的这些功能。 第二类是BIOS中关闭了定时开机和来电自动开机功能,机器只要接通交流电源还会自行开机,这无疑是硬件故障了。硬件故障有3种原因:第1种是电源本身的抗干扰能力较差,交流电源接通瞬间产生的干扰使其主回路开始工作;第2种是+5VSB电压低,使主板送不出应有的高电平,而总是为低电平,这样机器不仅会自行开机,还会关不掉;第3种是来自主板的PS-ON信号质量较差,特别在通电瞬间,该信号由低电平变为高电平的延时过长,直到主电源准备好了以后,该信号仍未变为高,使ATX电源主回路误导通。 【故障四】 休眠与唤醒功能异常 休眠与唤醒功能异常表现为:不能进入休眠状态,或休眠后不能唤醒。出现这些问题时,首先要检查硬件的连接(包括休眠开关的连接是否正确,开关是否失灵等)和PS-ON信号的电压值。进入休眠状态时,PS-ON信号应为低电平(0.8V以下);唤醒后,PS-ON信号应为高电平(2.2V以上)。如果PS-ON信号正常,而休眠和唤醒功能仍不正常,则为ATX电源故障。 需要提醒读者,进入夏季后,为了预防雷击,对ATX结构的计算机,如果用户长时间不使用,又不想进行远程控制,建议将交流输入线拔下,以切断交流输入。 【故障五】 零部件异常 有经验的维修人员,在遇到主板、内存、CPU、板卡、硬盘等部件工作异常或损坏故障时,通常要先测量电源电压。正常的工作电压是电脑可靠工作的基本保证,而很多莫名其妙的故障都是电源惹的祸。 一台机器发生了找不到硬盘的故障,通过对比试验,确信硬盘是好的。判断为主板上的IDE接口损坏,于是找来老的多功能卡,插在主板的空闲ISA插槽,连上硬盘试验,仍然找不到硬盘。测量电源电压,+12V电压只有10V左右。在这样低的供电电压下,硬盘达不到额定转速,当然不能工作。换一台ATX电源,故障排除。 DIYer切记,如果发生了部件损坏的情况,要在确信电源没有问题后,才能换上新的部件。否则,可能会犯"被同一根绳子绊倒两次"的愚蠢错误。 对ATX电源控制电路的深入剖析 本文结合所附电路图对ATX电源控制电路的工作原理进行了较详细的阐述,望能对广大维修者有所帮助。 检修ATX开关电源,从+5VSB、PS-ON和PW-OK信号入手来定位故障区域,是快速检修中行之有效的方法。 一、+5VSB、PS-ON、PW-OK控制信号 ATX开关电源与AT电源最显著的区别是,前者取消了传统的市电开关,依靠+5VSB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开启和关闭。+5VSB是供主机系统在ATX待机状态时的电源,以及开闭自动管理和远程唤醒通讯联络相关电路的工作电源,在待机及受控启动状态下,其输出电压均为5V高电平,使用紫色线由ATX插头(图1)9脚引出。PS-ON为主机启闭电源或网络计算机远程唤醒电源的控制信号,不同型号的ATX开关电源,待机时电压值为3V、3.6V、4.6V各不相同。当按下主机面板的POWER开关或实现网络唤醒远程开机,受控启动后PS-ON由主板的电子开关接地,使用绿色线从ATX插头14脚输入。PW-OK是供主板检测电源好坏的输出信号,使用灰色线由ATX插头8脚引出,待机状态为零电平,受控启动电压输出稳定后为5V高电平。 脱机带电检测ATX电源,首先测量在待机状态下的PS-ON和PW-OK信号,前者为高电平,后者为低电平,插头9脚除输出+5VSB外,不输出其它电压。其次是将ATX开关电源人为唤醒,用一根导线把ATX插头14脚PS-ON信号,与任一地端(3、5、7、13、15、16、17)中的一脚短接,这一步是检测的关键,将ATX电源由待机状态唤醒为启动受控状态,此时PS-ON信号为低电平,PW-OK、+5VSB信号为高电平,ATX插头+3.3V、±5V、±12V有输出,开关电源风扇旋转。上述操作亦可作为选购ATX开关电源脱机通电验证的方法。 二、 控制电路的工作原理 ATX开关电源,电路按其组成功能分为:交流输入整流滤波电路、脉冲半桥功率变换电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS-ON和PW-OK产生电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路。请参照图2。 1.辅助电源电路 只要有交流市电输入,ATX开关电源无论是否开启,其辅助电源一直在工作,为开关电源控制电路提供工作电压。市电经高压整流、滤波,输出约300V直流脉动电压,一路经R72、R76至辅助电源开关管Q15基极,另一路经T3开关变压器的初级绕组加至Q15集电极,使Q15导通。T3反馈绕组的感应电势(上正下负)通过正反馈支路C44、R74加至Q15基极,使Q15饱和导通。反馈电流通过R74、R78、Q15的b、e极等效电阻对电容C44充电,随着C44充电电压增加,流经Q15基极电流逐渐减小,T3反馈绕组感应电势反相(上负下正),与C44电压叠加至Q15基极,Q15基极电位变负,开关管迅速截止。 Q15截止时,ZD6、D30、C41、R70组成Q15基极负偏压截止电路。反馈绕组感应电势的正端经C41、R70、D41至感应电势负端形成充电回路,C41负极负电压,Q15基极电位由于D30、ZD6的导通,被箝位在比C41负电压高约6.8V(二极管压降和稳压值)的负电位上。同时正反馈支路C44的充电电压经T3反馈绕组,R78,Q15的b、e极等效电阻,R74形成放电回路。随着C41充电电流逐渐减小,Ub电位上升,当Ub电位增加到Q15的b、e极的开启电压时,Q15再次导通,又进入下一个周期的振荡。 Q15饱和期间,T3二次绕组输出端的感应电势为负,整流管截止,流经一次绕组的导通电流以磁能的形式储存在T3辅助电源变压器中。当Q15由饱和转向截止时,二次绕组两个输出端的感应电势为正,T3储存的磁能转化为电能经BD5、BD6整流输出。其中BD5整流输出电压供Q16三端稳压器7805工作,Q16输出+5VSB,若该电压丢失,主板就不会自动唤醒ATX电源启动。BD6整流输出电压供给IC1脉宽调制TL494的12脚电源输入端,该芯片14脚输出稳压5V,提供ATX开关电源控制电路所有元件的工作电压。 2.PS-ON和PW-OK、脉宽调制电路 PS-ON信号控制IC1的4脚死区电压,待机时,主板启闭控制电路的电子开关断开,PS-ON信号高电平3.6V,IC10精密稳压电路WL431的Ur电位上升,Uk电位下降,Q7导通,稳压5V通过Q7的e、c极,R80、D25和D40送入IC1的4脚,当4脚电压超过3V时,封锁8、11脚的调制脉宽输出,使T2推动变压器、T1主电源开关变压器停振,停止提供+3.3V、±5V、±12V的输出电压。 受控启动后,PS-ON信号由主板启闭控制电路的电子开关接地,IC10的Ur为零电位,Uk电位升至+5V,Q7截止,c极为零电位,IC1的4脚低电平,允许8、11脚输出脉宽调制信号。IC1的输出方式控制端13脚接稳压5V,脉宽调制器为并联推挽式输出,8、11脚输出相位差180度的脉宽调制控制信号,输出频率为IC1的5、6脚外接定时阻容元件的振荡频率的一半,控制Q3、Q4的c极所接T2推动变压器初级绕组的激励振荡,T2次级它激振荡产生的感应电势作用于T1主电源开关变压器的一次绕组,二次绕组的感应电势经整流形成+3.3V、±5V、±12V的输出电压。 推动管Q3、Q4发射极所接的D17、D18以及C17用于抬高Q3、Q4发射极电平,使Q3、Q4基极有低电平脉冲时能可靠截止。C31用于通电瞬间封锁IC1的8、11脚输出脉冲,ATX电源带电瞬间,由于C31两端电压不能突变,IC1的4脚出现高电平,8、11脚无驱动脉冲输出。随着C31的充电,IC1的启动由PS-ON信号控制。 PW-OK产生电路由IC5电压比较器LM393、Q21、C60及其周边元件构成。 待机时IC1的反馈控制端3脚为低电平,Q21饱和导通,IC5的3脚正端输入低电位,小于2脚负端输入的固定分压比,1脚低电位,PW-OK向主机输出零电平的电源自检信号,主机停止工作处于待命休闲状态。受控启动后IC1的3脚电位上升,Q21由饱和导通进入放大状态,e极电位由稳压5V经R104对C60充电来建立,随着C60充电的逐渐进行,IC5的3脚控制电平逐渐上升,一旦IC5的3脚电位大于2脚的固定分压比,经正反馈的迟滞比较器,1脚输出高电平的PW-OK信号。该信号相当于AT电源的PG信号,在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由零电平起跳到+5V,主机检测到PW-OK电源完好的信号后启动系统。在主机运行过程中若遇市电掉电或用户关机时,ATX开关电源+5V输出端电压必下跌,这种幅值变小的反馈信号被送到IC1组件的电压取样放大器同相端1脚后,将引起如下的连锁反应:使IC1的反馈控制端3脚电位下降,经R63耦合到Q21的基极,随着Q21基极电位下降,一旦Q21的e、b极电位达到0.7V,Q21饱和导通,IC5的3脚电位迅速下降,当3脚电位小于2脚的固定分压电平时,IC5的输出端1脚将立即从5V下跳到零电平,关机时PW-OK输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提前几百毫秒消失,通知主机触发系统在电源断电前自动关闭,防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。 3.自动稳压控制电路 IC1的1、2脚电压取样放大器正、负输入端,取样电阻R31、R32、R33构成+5V、+12V自动稳压电路。当输出电压升高时(+5V或+12V),由R31取得采样电压送到IC1的1脚和2脚基准电压相比较,输出误差电压与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较器进行比较放大,使8、11脚输出脉冲宽度降低,输出电压回落至标准值的范围内,反之稳压控制过程相反,从而使开关电源输出电压稳定。IC1的电流取样放大器负端输入15脚接稳压5V,正端输入16脚接地,电流取样放大器在脉宽调制控制电路中没有使用。 电脑电源的重要性,现在已经充分为大多数用户所了解,但是,面对市场上众多电源弄虚作假的现象,我们是否能够一一识别呢?要检测一个电源的真实性能,最可靠的办法就是使用示波器和电子负载仪来测试它的稳定性和负载能力,但这不是普通消费者能够做到的。或者,另一个办法就是通过模拟真实使用环境,通过大量增加负载来测试其实际水平,但这也不是在购买电源的时候所能做的。 所以,我们借对于近一段时间非常受瞩目的电源——某品牌的某品牌电源的分析,来给大家介绍一下如何从电脑电源的电路设计与基本参数来判断一个电源的真实性能。 某品牌是著名的电源品牌之一,某品牌的这一次将其引入国内推出了"X"系列电源,以"真实功率"作为主要宣传卖点。"XX版"是其中最为高档的版本,其最大功率为400W。这款产品的主要特点包括:使用铝镁合金的外壳、带有可调风扇转速功能、独有的"磁放大技术"和"主动式PFC"设计。其中后两点我们将在后续的章节中予以介绍。当然,通过3C认证也是不可缺少的。 电脑电源的工作原理 "电源",严格意义上应该称为"电源转换器",因为它并不能真正产生电能(能够做到这一点的只有电池和发电机),而只是将一种电能形式转换为另一种形式。其中最主要的转换方式,就是将便于传输的高压交流电转换为大多数电器所使用的低压直流电(但并非所有电源都是如此,物理学或化学试验中使用的"整流线圈"电源就是用于将低压电转换为高压电的)。 最简化的电源电路示意图 在多媒体音箱中,我们就可以看到最简单的电源形式,它的电路结构可以参照示意图。其基本原理就是通过一个变压器将高压交流电转换为低压交流电,然后通过一个二极管"全桥"将低压交流电转换为脉冲直流电(由于二极管具有单向导电的特点,所以交流电的"负周期"被完全截止,从而变成直流电),然后通过一组滤波电容将脉冲直流电转换为普通的恒流直流电(电容在脉冲的上升段被充电,在下降段放电,从而将脉冲"摸平")。 但是,由于市电的频率只有50Hz,所以在简单电源中只能使用剩磁特性较强的矽钢片变容器,这种变容器的体积大、效率低,在转换过程中会大量发热,用于对功率转换效率要求较低的音响电源尚可(很多体积巨大的专业功放其总功率高达上千W,但实际用于推动音箱的只有几十W而已),用于对体积和输出功率都有高要求的电脑电源则绝对不可以。 既然变压器在50Hz下的工作效率不高,能否将频率提高呢?这就是电脑电源设计的中心思想:提高工作频率来减少变压器的体积和重量。这种电源称之为"开关电源"。 开关电源电路示意图 电脑上使用的ATX开关电源首先通过耐高压二极管和耐高压电容对市电进行整流和滤波而直接输出高压直流电,然后用开关电路将直流电转换为高频率的脉动直流电并送到高频开关变压器上,此时可以选择体积小巧的铁氧体变压器来完成高压到低压的转换,然后再对输出的低压电进行整流和滤波并最后输出,它的结构可以参见附图。 实际电路中选用大功率的三极管或场效应管来做为开关,根据控制电路的信号导通和截止,工作频率达到数十KHz或数百KHz,然后与开关变压器、高、低压整流滤波电路就构成了一个简易的开关电源。当需要提升输出电压时就增加开关管导通的时间,反之则增加截止的时间,控制十分灵活。 与音响电源相比,电脑使用的ATX开关电源最大的区别就在于不是先降压再将交流电转为直流电,而是通过高压电路先将电流转为高压直流电,再通过变压器进行降压。它的体积和重量都要减少很多,不过由于其高压电路较为复杂,所以对元件的要求要高得多,而且控制电路要复杂的多。 开关电源体积小、重量轻、转换效率高、自身发热量小的诸多优点决定其成为工业设备的首选电源,只是开关电源的电磁辐射和干扰会比较大。 电脑电源的电路结构 上面,简单介绍了电脑电源的工作原理,下面我们结合某品牌电源来介绍一下电脑电源的电路结构。 ATX电源由内部的电源线路板、元件、外部的壳体和各种接口插件组成,金属的壳体起屏蔽作用,防止电磁辐射,但必须预留进风和出风口以供电源自身和机箱的散热,在出风口上安装风扇能加强散热的效果,而通风口上安装的栅栏的间隙大小也会影响到通风的质量,所以大多采用钢网来做栅栏,或者将栅栏自己的宽度冲压的很窄。某品牌电源在电源的进风口和出风口都设计了风扇。 某品牌电路的内部电路 电源外壳上安装了交流电输入插座,有的电源还安装一个交流输出插座供显示器使用,这个输出插座并联在输入插座上,与电源内部的电路没有任何关系,那些担心外接个显示器就要分担电源功率的想法完全没有必要。由于ATX电源内部的待机电路与外界电源总是连接着并为电源的主电路和主板的启电路提供启动电压,因此即使关机后也要拔掉电源线才能拔插电脑内的板卡,某品牌电源设计有硬开关,可以完全切断外界的供电,使用更加方便。 一级EMI电路 交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。
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