李成鑫

摘要：科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展、計算機普及的信息時代，掌握和應(yīng)用計算機技術(shù)已經(jīng)成為科學(xué)發(fā)展和走向未來信息時代的需要，了解和掌握計算機的結(jié)構(gòu)和組成成為當(dāng)今社會合格人才所具備的基本素質(zhì)之一。ATX電源，是目前計算機廣泛采用的新型開關(guān)電源，是計算機系統(tǒng)中的主要組成部分，因此，我們需要對計算機ATX電源有一定的了解，掌握計算機ATX電源的發(fā)展歷程及結(jié)構(gòu)特點。

關(guān)鍵詞：計算機；ATX；歷程；結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TN86 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0079-03

ATX開關(guān)電源的版本和標(biāo)準(zhǔn)是1995年Intel公司制定的主板及電源結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，是目前計算機廣泛采用的新型開關(guān)電源。ATX開關(guān)電源在發(fā)展的過程中經(jīng)歷了不斷的更新?lián)Q代，從最早期的ATX1.0版本開始經(jīng)歷了1.1版、2.0版、2.01版、2.02版、2.03版和ATX 12V版等不同的階段。

1 計算機ATX電源的發(fā)展歷程

1995年，Intel公司制定了新的主機板結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)新主板的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)制定了ATX規(guī)范。AT電源是新規(guī)范以前的標(biāo)準(zhǔn)版本，而ATX開關(guān)電源的標(biāo)準(zhǔn)，實際上是在AT標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進一步的加工和完善，擴展稱為新的標(biāo)準(zhǔn)。兩者相比較有根本的區(qū)別。

（1）輸出電壓不同。AT電源有正、負(fù)5伏和正、負(fù)12伏電壓輸出，以及一個向主板提供電源準(zhǔn)備就緒的P.G信號，即電源準(zhǔn)備好信號。而ATX開關(guān)電源是在AT電源電壓輸出的基礎(chǔ)上還多了+3.3V、+5V Standby和PS-ON控制信號，輸出的+3.3V電壓向CPU、PCI總線供電。

（2）電源待機狀態(tài)不同。ATX電源增加了輔助電源電路系統(tǒng)，接通電源，無論主機是否開機，電源始終輸出+5V Standby待機電壓，為ATX電源作啟動準(zhǔn)備。

（3）電源啟動方式不同。AT電源采用開關(guān)直接控制。ATX電源采用按鈕控制，實質(zhì)上是采用PS-ON直流控制信號通過計算機BIOS電源監(jiān)控程序的設(shè)置來進行啟動、關(guān)閉電源，這樣設(shè)計的目的帶來了諸多的方便，可以進行遠(yuǎn)程開關(guān)機、鍵盤開關(guān)機、定時開關(guān)機、軟件關(guān)機等多種控制功能。

（4）主板供電接口不同。AT電源采用6芯的P8、P9分離式電源插頭，ATX電源采用20芯的雙列直排插頭，并且具有可靠的防插反保護功能。

2 從ATX1.01到ATX12V階段

ATX1.01是最初的版本，與ATX的2.0版本相比較區(qū)別不是太大，主要是開關(guān)電源散熱風(fēng)扇的工作方式有所不同，ATX2.0版本采用抽風(fēng)方式散熱，而ATX1.01版本采用吹風(fēng)方式。

ATX2.0版本的+5V Standby輸出電流是10mA，ATX2.01版本的+5V Standby輸出電流為720mA，增加了電流的輸出能力，主要的目的是增加了網(wǎng)絡(luò)喚醒的功能。

ATX2.02版本在ATX2.01版本的基礎(chǔ)上加了一個輔助插頭。

ATX2.03版本是在ATX2.02版本中將“Micro ATX”修改為“Mini-ATX”，主要的目的是為了區(qū)別Micro ATX標(biāo)準(zhǔn)。

ATX 12V版本是P4的電源標(biāo)準(zhǔn)，和ATX 2.03是有一定的區(qū)別。首先是增加了電源輸出端的電流輸出能力，其次是對電源的各種工作狀況及保護能力做出了新的規(guī)定，同時添加了P4的電源連接線，擁有多種不同的接頭，可支持多種不同的電壓。

2.1 從ATX12V1.0版本到ATX 12V2.0版本階段

ATX 12V1.1在ATX 12V1.0的基礎(chǔ)上加強了+3.3V的輸出能力。

ATX 12V1.2在ATX 12V1.1的基礎(chǔ)上，正式取消了-5V電壓。

ATX 12V1.3在ATX 12V1.2的基礎(chǔ)上，加強+12V電壓的供給，添加了對SATA的支持。

ATX 12V2.0和ATX 12V1.3相比較，由原來的單路12V電壓輸出改變?yōu)殡p路12V電壓輸出，增加的一路專為CPU供電。對主機板的供電電壓接口由原來的20針改變?yōu)?4針，增強了12V電壓的供給能力。

2.2 從ATX 12V2.0版本到ATX 12V2.2版本階段

ATX12V 2.2版本規(guī)范同樣采用了ATX 12V2.0版本的24針雙路12V電壓輸出設(shè)計，兩者相比較有一定的區(qū)別，首先是提高了輸出功率，可達到450W，其次是提高了3.3V電壓與5V電壓的輸出能力，同時增強+12V的峰值電流，削弱+12V的持續(xù)供電能力，另外，對于環(huán)保的考慮，對電源的轉(zhuǎn)換效率提出了更高層次的要求。

2.3 從ATX 12V2.2到ATX 12V2.3/2.31階段

在2008年二月份，從節(jié)能環(huán)保方面和技術(shù)規(guī)范方面對舊版電源規(guī)范進行了補充和完善，Intel再次修訂了ATX12V電源標(biāo)準(zhǔn)，將2.3版本提升到2.31版本。在ATX 2.31標(biāo)準(zhǔn)中加入一個PW-OK信號，可以大大地提升電源的效能，即電源的轉(zhuǎn)換效率。

總之，隨著PC技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機的速度和性能不斷提高，對于電源就提出了更高的要求，因此，在選購和使用ATX開關(guān)電源的時，盡可能的選擇更高版本規(guī)范的ATX開關(guān)電源。

3 計算機ATX電源的電路結(jié)構(gòu)

一個計算機的ATX電源主要由以下幾個部分組成： 220V交流輸入整流濾波電路、半橋式功率變換電路、多路直流穩(wěn)壓輸出電路、輔助電源電路、脈沖調(diào)制推動電路、自動穩(wěn)壓與保護控制電路、PS-ON和PW-OK產(chǎn)生電路等電路組成，如圖1所示。

3.1 220V交流輸入整流濾波電路

大部分的ATX電源的交流輸入整流濾波電路的構(gòu)成是： 市電交流220V電壓經(jīng)共模濾波電路、橋式整流電路、串聯(lián)濾波電容、均壓電路等電路，把交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為半橋式功率變換電路和輔助電源電路提供工作電壓。

3.2 半橋式功率變換電路

ATX開關(guān)電源組成的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各組成電路之間相互連接、配合，相互影響，各電路之間相互制約，電路參數(shù)設(shè)置非常嚴(yán)格。ATX開關(guān)電源整個電路大致上可以分為高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路兩大部分，高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路之間利用開關(guān)變壓器進行電氣隔離，開關(guān)變壓器之前的稱為高壓側(cè)電路，之后的稱為低壓側(cè)。

推挽開關(guān)電路即功率變換電路是ATX開關(guān)電源的主要組成部分嗎，基本上是由開關(guān)三極管、電容、開關(guān)變壓器及外圍元器件組成推挽開關(guān)電路。功率變換電路其實就是把直流電壓再轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷海鹬瞄_關(guān)變壓器進行電氣隔離的作用。推挽開關(guān)三極管是功率變換電路中的主要元器件，受控于脈沖寬度調(diào)制電路輸出的激勵驅(qū)動信號，當(dāng)推挽開關(guān)三極管的基級無激勵驅(qū)動信號時，整個電路是不工作的，處于關(guān)閉狀態(tài)，稱為他激工作方式。ATX開關(guān)電源大部分都屬于這樣的電路結(jié)構(gòu)。交流220V電源經(jīng)整流和濾波，把交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，直流電壓達到300V，同時由電容器、開關(guān)管和開關(guān)變壓器的輸入端繞組等組成半橋式直流變換電路。兩個開關(guān)三極管的基極在接收到脈寬調(diào)制電路輸出的相位相差180度的脈沖時，兩個開關(guān)三極管將輪流導(dǎo)通，在開關(guān)變壓器輸出端的各繞組上感應(yīng)出脈沖電壓，再分別進行整流、濾波、穩(wěn)壓后，向整個計算機提供所需要的各種直流穩(wěn)壓電源。

3.3 多路直流穩(wěn)壓輸出電路

ATX開關(guān)電源的輸出端，基本上都是采用20芯的雙列直插式電源插頭，為主板提供各種所需要的直流電源。各引腳功能如表1所示。

3.4 輔助電源電路

輔助電源電路是計算機ATX開關(guān)電源中的重要電路。輔助電源電路輸出的+5VSB電壓，作為待機電壓，同時向ATX電源內(nèi)部脈寬調(diào)制芯片和推動變壓器一次繞組提供直流工作電壓。ATX開關(guān)電源一旦帶電，即開始工作，為其他電路提供工作電壓。

3.5 脈沖調(diào)制推動電路

脈沖調(diào)制電路，簡稱PWM電路，主要的作用是對半橋式功率變換電路輸出的直流工作電壓進行檢測，與基準(zhǔn)電壓相比較，用來控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開關(guān)電路的開關(guān)特性，達到穩(wěn)壓的目的。TL494是一種包含了開關(guān)電源所需要的全部功能的固定脈沖寬度調(diào)制芯片，是目前脈沖調(diào)制推動電路常用的集成電路，由集成電路和外圍元器件構(gòu)成。

3.6 自動穩(wěn)壓與保護控制電路

由取樣電路對輸出端的電壓進行取樣，送入到集成電路的取樣放大器的正、負(fù)輸入端，和基準(zhǔn)電壓比較，在脈沖調(diào)制電路的控制下輸出不同寬度的脈沖信號，控制開關(guān)三極管的開、關(guān)，保持輸出電壓的穩(wěn)定，達到自動穩(wěn)壓的目的。

ATX電源的自動保護控制電路中，具有過壓、欠壓、過流等保護電路，基本上都是利用采樣電路和基準(zhǔn)電壓、電流相比較，利用集成電路芯片的輸出端輸出脈沖的大小、脈沖的有無及脈沖的寬度來達到自動保護的目的。

3.7 PS-ON和PW-OK產(chǎn)生電路

ATX電源最主要的特點就是，利用輔助電路提供的+5VSB電壓和PS-ON信號電平的高低來控制計算機電源的啟動和關(guān)閉，當(dāng)PS-ON信號為低電平時啟動電源，高電平時關(guān)閉電源。

PW-OK一般稱之為電源準(zhǔn)備好信號，是供主板檢測電源好壞的輸出信號， 待機狀態(tài)為零電平，受控啟動電壓輸出穩(wěn)定后為5V高電平。

4 結(jié)語

綜上所述，計算機ATX開關(guān)電源的電路組成結(jié)構(gòu)式非常復(fù)雜的，對計算機應(yīng)用、檢修、維護的從業(yè)者，需要了解和掌握ATX開關(guān)電源的發(fā)展歷程和電路結(jié)構(gòu)組成，特別是從事計算機專業(yè)的教學(xué)人員，更應(yīng)該熟練掌握ATX開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)特點，最終達到能夠檢修和維修ATX開關(guān)電源的水平。

參考文獻

[1]程煜，余燕雄，閔聯(lián)營.計算機維護技術(shù)[M].清華大學(xué)技術(shù)出版社，2006.