ATX电源各组输出电压阶跃的误差范围是±5%以内（-12V DC 允许误差±10%）。

+12V：P4的ATX电源要求至少两路12V电压输出，一路12V1供驱动器、主板部分芯片供电（20芯插座），如图所示；另一路是12V2是CPU供电（4芯插座），目前部分主板和电源将这两个插座合成了一个24芯，如图所示。

+5V：是主板上基本的电源电压，直接为硬盘驱动器、光盘驱动器、总线插槽供电，直接或间接给芯片供电，间接为内存供电等。

+3V3：这组电压要求输出电流很大，通常要求输出能力达到14—22A，直接为总线插槽、SATA设备供电，直接或间接芯片供电。

-12V：一般不采用，部分音频电路需要这组电压阶跃。

PS_ON:是ATX电源的软开关；高电平时电源处于待机状态，低电平时电源处于开机状态，ATX电源向主机供电，通常将该线与地线短接，使PS_ON电压从5V拉低为0V，从而强行启动ATX电源，这样可以检查电源的好坏。

PWR_OK：电源“好”的信号，当电源各路输出电压达到额定值的95%以后，电源向主板输出一个3.3V或5V的开机信号（通常为+5V TTL信号），当电源本岙或主板短路等原因造成某电源电压偏低时，经内部“与”门电路处理，不发出PWR_OK信号。

（2）各组电压参数要求

表1-3              ATX电源的输出电压

二、ATX电源电路分析

ATX电源工作原理可以简单地这样描述：220V的交流电经过{dy}、二级EMI滤波后变成较纯净的50Hz交流电，经全桥整流和滤波后输出300V的直流电压。300V直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。加载到主开关变压器上的电压再进过进一步的整流和滤波，就能提供+12V、+5V、+3.3V等电压输出，供给电脑硬件使用。 如图2-1所示：

图2-1：ATX开关电源结构图

电源连接到220V的交流电后，由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出，图1中的-12V至+3.3V，5组电压均没电压输出。

由于待机电源开关管是被设计成自激式振荡方式的，所以当经全桥整流和滤波后输出的300V直流电加载到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，待机电源开关管立即开始工作，在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，再经整流滤波后，输出+5VSB和+22V电压。+22V电压是专门为主控IC供电的，而+5VSB加到主板上作为待机电压。

当用户按动机箱的Power启动按键后，（绿）色线处于低电平(“PS－ON”小于1V)，主控IC内部的振荡电路立即启动，产生脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极，使主开关管工作在高频开关状态。主开关变压器输出各组电压，经整流和滤波后得到各组直流电压，输出到主板。但此时主板上的CPU仍未启动，必须等+5V的电压从零上升到其额定值的95%后，IC检测到+5V端的电压上升到4.75V时，IC发出P.G信号，使CPU启动，电脑正常工作。

当用户关机时，绿色线处于高电平(“PS－ON”大于4.5V)，IC内部立即停止振荡，主开关管因没有脉冲信号而停止工作。-12至+3.3的各组电压降至为零，电源处于待机状态。

由上述原理可知，即使我们关了电脑后，如果不切断交流输入端，待机电源是一直工作的，电源仍有5到10瓦的功耗。

电源的内部电路主要分为整流滤波电路、抗干扰电路、开关电路、保护电路等。

滤波电路

滤波电路可为分EMI滤波电路、整流滤波、输出端滤波三部分。

①EMI滤波电路（输入端滤波）: EMI滤波电路就是电源输入端的滤波电路，通常被称为一级EMI电路。国外一些产品在此多使用模块式的元件，而国内厂家限于成本则通常采用电容、扼流圈（电感）等单独元件组合制造。其实从功能上以及效果上， 这两种做法的效果是一样的。图2-2是一级EMI电路的实物图。

图2-2：一级EMI滤波电路

一级EMI电路由差模电容、共模电感、共模电容组成的多级电源滤波器构成，它的主要作用是以低通滤波的方式滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰。实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz左右的交流电可以顺利通过滤波器，但高于50Hz以上的高频干扰杂波被滤波器滤除，所以它又有另外一种名称，将EMI滤波器称为低通滤波器，其意义为，低频可以通过，而高频则被滤除。

图2-3：一级EMI滤波电路结构图

线路中两个高压陶瓷电容则分别并联在电源壳体以及火线、零线上，当机壳接地的时候就将杂波信号短路。此外，该电路中还串接了一个负温度系数的限流电阻，可以避免开机瞬间强大的电流损坏后级电路中的元件。之所以称其具有负温度特性，就是由于这种电阻在电流刚通过时阻抗大，随着电流的通过并发热后阻抗降低，电路逐渐恢复正常，因此用来避免发生涌浪的可能。

目前所奉行的3C（ChinaCompulsoryCertification）认证的优质电源中则要求至少使用两级EMI电路，除电源输入端需要一级外，在整流电路前还需要一级，也就是我们俗称的二级EMI电路，通常情况下都会把它安置到PCB板上。图2-4：是二级EMI电路。    

图2-4：二级EMI电路

通过这两道EMI电路，可以很好地滤除电网中的高频杂波和同相干扰电流，同时把电源中产生的电磁辐射削减到{zd1}限度，使泄漏到电源外的电磁辐射量不至于对人体或其它设备造成不良影响。图2-5是EMI滤波电路的线路图：

图2-5：滤波电路的线路图

上图中的C1和L1组成{dy}级EMI滤波，C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。

一些劣质电源通常会省去{dy}级EMI滤波电路，甚至连第二级EMI滤波电路也省掉。这些源都是不符合3C规范的。如图2-6就是省掉了EMI电路的电源。

    EMI是Electromagnetic Interference英文缩写，是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象。这种干扰现象很普遍，比如我们常见的电视机屏幕上出现的“雪花”，其实就是电磁干扰的一种。同样在市电网中传输的交流电，也会出现一些干扰信号。这些信号如果不加以过滤，会对硬件产品造成一定程度的伤害，同时也会影响到硬件工作的稳定性。

②整流滤波电路:整流滤波电路由一个全桥和两个高压电解电容组成。全桥内部就是四个二极管，它负责把对交流电进行整流进而转换为脉冲直流电。整流后的直流电波动很大，为了得到稳定的电压，需要用两个高压电容滤波，滤波以后，电压就比较稳定了。

图2-7：整流滤波电路

整流全桥可以由四个二极管组成，也可以将四个二极管封装在一起，两种接法效果都一样的。优质电源都会采用和其功率相符的二级管，这主要是因为二极管本身具有一定的耐压和耐流的限制，其{zd0}输出电流太小容易导致电源在大负载下烧毁。整流全桥耐压一般要求在6 0 0 V 以上，它根据输出功率的大小选择{zd0}电流。
      全桥后面的两个高大的筒状元件就是高压电解电容，其作用是虑除电流中的杂波，输出平稳的直流电。电容容量的大小对整流滤波的效果也有很大的影响，其作用就像是水库，将流量不均匀的电能先存储起来，再均匀的提供给变压器使用。大容量的电容能够减少电源输出端的纹波波动，并能在意外断电时提供更长的供电时间。因此，通过电容上的标称值，也可以简单判断一款电源的好坏。不同功率的电源都有不同的{zd1}要求：200W电源，电容≥330uF；250W电源，电容≥470uF；300W电源，电容≥680uF。上图所示的电容容量就是680uF。

路由大量个头较小的电容和一个或几个电感组成。在实物中，最为容易辨认的就是电感，也就是我们常见的线圈。低压电路主要是对经过高压滤波后的电压进行进更进一步“加工”，增强电压的稳定性。

图2-8：低压滤波电容

劣质电源使用小容量的滤波电容，以降低成本，如200W只用220uF，300W只用470uF，甚至使用旧电容来降低成本。

抗干扰电路电源的抗干扰电路位于电源输入插座后，由线圈和电容组成一个滤波电路，它可以滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，构成了电源抗电磁干扰的{dy}道防线。由于这部分电路不影响电源的正常工作，很多便宜的电源会把它省略，所以在有些电源中无法找到。

随着3 C 认证制度的实施，在这部分开始增加P F C （功率因数校正）电路，凡是3 C 认证的电脑电源，必须增加P F C 电路。PFC 电路可以减少对电网的谐波污染和干扰。PFC 电路中，功率因素越高，电能利用率就越大。目前PFC电路有两种方式：无源PFC（又称作被动式PFC）和有源PFC（主动式PFC）。

无源PFC                                   有源PFC

图2-9：抗干扰电路

无源PFC通过一个笨重的工频电感，采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压的相位差减小来提高功率因数，强逼电流与电压相位一致。无源PFC效率较低，一般只有65%—70%，且所用工频电感又大又笨重，但由于其成本低，许多ATX电源都采用这种方式。

有源PFC由电子元器件组成，体积小重量轻，通过专们的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上。有源P F C 电路具有低损耗和高可*性等优点， 可获得高度稳定的输出电压，因此，电源通常在输入端只有一只容量不算在的高压滤波电容，同时由于有源PFC本身可作辅助电源，因而可省去待机电源，而且采用有源PFC的电源输出电压纹波极小。有源PFC虽然能够获得更高的功率因数，所以通常只有在高级应用场合才能见到。

图2-10：L1和C3组成无源PFC电路，C1、C2为滤波电容。

开关电路是电源的核心部分。主要由开关管、P W M控制芯片、开关变压器和高频整流二极管组成。由开关管和P W M 控制芯片构成振荡电路，产生高频脉冲，经开关变压器得到多组输出，各组输出经高频整流二极管整流得到不同的电压（如图2-11 ）。

开关电路的输出端和输入端有反馈电路，因而电路可根据输出端反馈的信号自动调整振荡频率，从而影响输出电压。当输出电压偏高时， 振荡频率会因反馈信号而降低， 从而使输出电压也降低，反之亦然。通常电压功率大的话， 开关变压器的体积也会大一些。

P W M 控制芯片用于驱动开关管输出的工作电压，该控制芯片的型号往往是TL494 或相同功能的KA7500B（如图2-12），辅助的电路还包括基准电压电路、取样电路、比较电流和保护电路。

图2-11：开关管               图2-12：P W M 控制芯片

由于开关电源的开关管只工作在“开”和“关”两种状态， 关的时候几乎不消耗功率，而开的时候由于自身压降很小， 所以自身的损耗也很小，这就是开关电源发热量低、效率高的原因。高频开关变压器同样是整个电路中的核心部件。

图2-13：开关变压器

经过高频开关变压器降压后的电流同样要使用二极管和电容进行整流和滤波，只是整流时的工作频率很高，必须使用具有快速恢复功能的肖特基整流二极管，普通的整流二极管难当此任，而整流部分使用的电容不但容量要大，还要有较低的交流电阻才行，否则就无法滤除电流中的高频交流电成分。此外还能见到一两个体积硕大的带磁心的电感线圈，与滤波电容一起滤除高频的交流电成分，保证输出纯净的直流电。

图2-14：滤波电容和电感线圈

一款优质的电源的电感线圈不仅尺寸大， 而且绕线也很规范。而劣质电源的线圈非常小而且绕线不规则，附近的滤波电容也非常小。

开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部件，通过自激式或它激式（需要一个独立的脉冲信号振荡器，ATX电源的主开关管采用这种方式）使开关三极管工作在饱和、截止（即开、关）状态，从而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压，再经过整流、滤波和稳压后输出各路直流电压。所以开关三极管和开关变压器的质量直接影响电源的质量和使用寿命，尤其是开关三极管，工作在高反压状态下，没有足够的保护电路，很容易击穿烧毁。图2-15散热片下面就是开关三极管：

图2-15：开关三极管

ATX电源一般具有四重保护电路，即过流、过压、过载和短路保护。它们都是依赖于IC电路而实现的。保护电路的工作原理是，在正常使用过程中，当IC检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC电路内部的振荡电路会立即停止工作。主开关管收不到振荡电路的脉冲信号，也会停止工作，从而达到保护电源的目的。稳压、保护、振荡电路、控制电路均集成在一块IC上。

图2-16：IC控制芯片

电源的高压滤波电路边上，有两个的压敏电阻，其耐压值为270V，当市电电压超过270V时，压敏电阻就会被击穿，从而保护电源其它电路以及电脑配件的安全。

图2-17：绿色的为压敏电阻

②、输入端过流保护

第二道EMI滤波电容旁边，会有一根保险丝，当瞬间电流非常大时，保险丝就会熔断，从而保护电源和电脑。

图2-18：保险丝

③、输出端过流保护

过电流会损伤电源和配件。在下图中，有两根细导线连接了控制电路部分和驱动变压器，当控制电路监测到输出端有过大的电流时，通过导线反馈到驱动变压器，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出。

图2-19：连接控制电路部分和驱动变压器的两根细导线

④、输出端过压保护

输出端输出过高的电压，会对电脑配件造成致命的损害，因此防止输出过压是非常重要的功能，在输出端的控制电路中，都会分布着一些稳压管，当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整。

图2-20：稳压管

⑤、输出端过载保护

电源是能量的转换设备，而不是像电池是存储能量的设备，因此其输出不受额定功率的限制，比如额定150W的电源，可以提供200W甚至更高的功率，但此时输出电压将出现很大的波动，跌出正常的5%的范围，并且产生的热量甚至可以烧毁电源，因此不设过载保护的电源是危险的。过载保护的机理与过流保护一样，也是由控制电路和驱动变压器进行的。

⑥、输出端短路保护

输出端短路时，LM339N的比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。

图2-21：输出端短路保护电路

⑦、温度控制

电脑电源的转换效率通常在70~80%之间，这就意味着相当一部分能量将转化为热量，热量积聚在电源中不能及时散发，会使电源局部温度过高，从而对电源造成伤害。一些电源设计了温控电路，散热片附近的温度探头会检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制。如图2-22。

图2-22：温控电路

结束语：

　１、文中有部分文段和图片引自网络，特向各位作者表示感谢，如有不妥之处，请与本人联系。

２、文中尽量用最通俗语言和大量的实物图，将深奥的专业理论简单化，复杂的知识条理化，力求通俗易懂，让读者能更容易理解。

                                         我为兴狂

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２００９.3.15