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第9章 電源系統(tǒng)故障維修,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范 9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu) 9.3 電源主要技術(shù)性能 【重點】 9.4 電源故障分析與處理,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第2頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.1 ATX電源基本組成 ATX電源組成： 整流橋堆、場效應(yīng)開關(guān)管、整流二極管、開關(guān)變壓器、脈寬調(diào)制器芯片（PWM）、比較放大器芯片、電容、電感、電阻、PCB板等電子元件。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第3頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.1 ATX電源基本組成,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第4頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.1 ATX電源基本組成,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第5頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.1 ATX電源基本組成,PFC輸 出電容,PFC電感,PFC輸 入電容,整流 橋堆,待機電 源控制,開關(guān) 變壓器,高壓濾 波電容,開關(guān)管,EMI電感,快恢復(fù) 二極管,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第6頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.2 電源設(shè)計規(guī)范的發(fā)展 微機發(fā)展： XT電源（已淘汰）； AT電源（已淘汰） ； ATX電源； BTX電源（已取消） 。 ATX電源最新設(shè)計規(guī)范： ATX12V 2.31,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第7頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范 在ACPI中，由BIOS收集硬件信息，定義電源管理方案，由操作系統(tǒng)負責(zé)執(zhí)行。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第8頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范 ACPI有很多電源管理模式可供選擇，執(zhí)行效果也各不相同。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第9頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范 ACPI全局電源管理狀態(tài)： G0（正常工作）； G1（睡眠狀態(tài)）； G2（軟關(guān)機）； G3（機械性關(guān)機）。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第10頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范 CPU電源管理工作在G0狀態(tài)下，CPU電壓和時鐘頻率由工作量決定。 CPU電源管理狀態(tài)： C0（最大工作狀態(tài)）；C1（掛起）； C2（允許停止）； C3（深度睡眠）； C4（更深度睡眠）； C5和C6是新增的電源狀態(tài)。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第11頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范,CPU電壓 核心時鐘 系統(tǒng)時鐘 L1緩存 L2緩存 喚醒時間 消耗功率,CPU 電 源 管 理 狀 態(tài),主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第12頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.3 ACPI電源管理規(guī)范 ACPI電源睡眠模式： S0工作狀態(tài)； S1待機狀態(tài)（POS）； S2休眠狀態(tài)（不推薦）； S3休眠狀態(tài)（STR，掛起到內(nèi)存）； S4休眠狀態(tài)（STD，掛起到硬盤）； S5軟關(guān)機狀態(tài)。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第13頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.4 ATX電源的認證 3C認證（中國國家強制性產(chǎn)品認證）： 包含了電器產(chǎn)品的性能、安全、環(huán)保等規(guī)定，對ATX電源，增加了電源抗干擾方面的強制規(guī)定和功率因數(shù)的規(guī)定。 80Plus認證： 要求電源在20%、50%、100%等負載點下，達到80%以上的電源轉(zhuǎn)換效率。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第14頁 共55頁,9.1 ATX電源組成與設(shè)計規(guī)范,9.1.4 ATX電源的認證,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第15頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.1 ATX電源工作原理 電路按成功能分為： EMI濾波電路、橋式整流濾波電路、功率因素校正電路、開關(guān)變換電路、脈寬調(diào)制電路、輔助電源電路、整流穩(wěn)壓電路、保護電路、直流濾波電路等。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第16頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.1 ATX電源工作原理 牛,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第17頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.1 ATX電源工作原理 電路分成兩大部分： 前一部分從市電輸入到開關(guān)變壓器之前的電路，這部分電路稱為高壓側(cè)電路； 開關(guān)變壓器以后的電路是低壓側(cè)電路。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第18頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.1 ATX電源工作原理 工作原理： 將交流電首先整流為高壓脈動直流電，然后通過大功率開關(guān)三極管，將電壓改變成連續(xù)的高頻高壓的交流信號，這些高頻交流電輸入到開關(guān)變壓器的初級，再經(jīng)過開關(guān)變壓器的次級降壓輸出，然后通過整流和濾波電路輸出低壓直流電。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第19頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.1 ATX電源工作原理,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第20頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.2 EMI濾波電路 EMI（電磁干擾）指電子元件工作中產(chǎn)生的電磁波對其它電子元件產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。 電源本身產(chǎn)生的干擾噪聲如果通過輸入端向外泄漏出去，就表現(xiàn)為輻射噪聲和傳導(dǎo)噪聲；在電源輸出端泄漏出去就表現(xiàn)為紋波電壓。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第21頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.2 EMI濾波電路 市電輸入中的干擾,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第22頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.2 EMI濾波電路 電源隨頻率不同，噪聲曲線會發(fā)生變化。 EMI濾波電路的主要作用是濾除外部電網(wǎng)的高頻脈沖對電源的干擾，同時也起到減少開關(guān)電源本身對外部電網(wǎng)的電磁干擾。 在電源中一般有兩極EMI濾波電路。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第23頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.2 EMI濾波電路,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第24頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.3 高壓整流和濾波電路 整流電路由全橋整流器、高壓濾波電容、平衡電阻組成。 橋式整流電路的兩種形式： 4個二極管封裝在一起的橋堆芯片； 4個分立的大功率二極管。 橋式整流電路將220V的交流電轉(zhuǎn)換為高壓脈動直流電。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第25頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.3 高壓整流和濾波電路,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第26頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.3 高壓整流和濾波電路 高壓濾波電容的作用是濾除高壓直流電中的交流成分，輸出平穩(wěn)的高壓直流脈動電壓。 高壓濾波電容的耐壓值一般按實際工作電壓的2倍選取。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第27頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.4 PFC電路 PFC（功率因數(shù)校正）電路可以減少電源對電網(wǎng)的諧波污染和干擾。 PFC電路有被動PFC（無源PFC）和主動PFC（有源PFC）。 被動PFC電路由一個大號電感器組成。 主動PFC電路由電感、電容、集成電路芯片及電子元器件組成。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第28頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.4 PFC電路,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第29頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.5 開關(guān)變換電路 開關(guān)變換電路由大功率開關(guān)三極管（或場效應(yīng)管）、開關(guān)變壓器、高速整流二極管等元件組成。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第30頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.5 開關(guān)變換電路 開關(guān)三極管與PWM（脈寬調(diào)制）芯片構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生高頻脈沖。 開關(guān)變壓器將高頻交流電轉(zhuǎn)換為高頻低壓交流電。 開關(guān)變壓器的工作狀態(tài)由PWM控制。 推動變壓器的功能是將信號進行放大。 待機變壓器為主板提供5VSB待機電壓。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第31頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.6 脈寬調(diào)制電路 PWM提供觸發(fā)脈沖給開關(guān)三極管。,PWM,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第32頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.6 脈寬調(diào)制電路 PWM芯片結(jié)構(gòu),主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第33頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.7 輔助電源電路 輔助電源是一個完整的開關(guān)電源，工作原理與開關(guān)變換電路基本相同。 只要有交流市電輸入，ATX電源無論是否開啟，輔助電源都一直在工作，為電源控制電路提供工作電壓。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第34頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.7 輔助電源電路,待機變壓器,推動變壓器,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第35頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.8 低壓濾波和直流輸出電路 低壓直流濾波電路的功能是濾除低壓電流中的雜波。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第36頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.9 開機/關(guān)機控制電路 ATX電源采用5VSB、PS-ON信號的組合來實現(xiàn)電源的開啟和關(guān)閉。 當(dāng)PS-ON信號小于1V伏時，就會開啟電源，大于4.5V時就關(guān)閉電源。 ATX電源關(guān)閉后，主板內(nèi)部仍然有5V/100mA的弱電流，以維持主板上“電源監(jiān)控部件”等一小部分電路的工作。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第37頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.9 開機/關(guān)機控制電路 PW-OK是電源輸出的“電源準(zhǔn)備好”信號 PW-OK使用灰色線由ATX插頭第8腳引出，待機時為0V低電平，受控啟動輸出穩(wěn)定后為5V高電平。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第38頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.10 電源保護電路 EMI電路中有12個壓敏電阻，耐壓值為270V，當(dāng)市電電壓超過270V時，壓敏電阻就會擊穿，保護電源電路的安全。 為了防止輸入電流過大而燒毀電源，輸入電路前端設(shè)置有保險絲（或保險電阻）。 保護電路檢測輸出電壓或電流，當(dāng)輸出端發(fā)生短路、過壓、過流、過載、欠壓時，保護電路動作，切斷開關(guān)管的激勵信號，輸出電壓和電流為零，起到保護作用。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第39頁 共55頁,9.2 ATX電源電路結(jié)構(gòu),9.2.10 電源保護電路,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第40頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.1 直流輸出接口與信號 ATX12V 2.31規(guī)范電源輸出接口： 主板24腳電源接口； CPU的12V1電源接口（8腳/4腳）； 顯卡等外設(shè)使用的12V2電源接口（6腳）； SATA硬盤電源接口（5腳）； 傳統(tǒng)外設(shè)電源接口（4腳）等。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第41頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.1 直流輸出接口與信號,24腳主板電源,SATA,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第42頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.1 直流輸出接口與信號,20腳主板電源,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第43頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.1 直流輸出接口與信號,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第44頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.2 電源直流輸出電壓 +12V電源（黃色線）； -12V電源（藍色線）； +5V電源（紅色線）； +3.3V電源（橙色線）； +5VSB待機電壓（紫色線）； PS-ON開/關(guān)機信號（綠色線）； PW-OK電源好信號（灰色線）。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第45頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.2 電源直流輸出電壓,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第46頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.2 電源直流輸出電壓,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第47頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.3 電源負載功率 額定功率： 環(huán)境溫度為-550、電壓在180264V之間，電源長時間穩(wěn)定輸出的功率。 最大功率： 環(huán)境溫度為25左右，電壓200264V時，電源能長時間穩(wěn)定輸出的功率。 峰值功率： 短時間（10s）瞬間輸出功率。,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第48頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.3 電源負載功率 ATX12V 2.31規(guī)范對350W電源的技術(shù)要求,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第49頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.3 電源負載功率 電源直流負載交叉圖,主講：XX老師,第9章 電源系統(tǒng)故障維修,第50頁 共55頁,9.3 電源主要技術(shù)性能,9.3.4 功率因數(shù)與轉(zhuǎn)換效率 PFC電路可對輸入電流進行整形，降低波形