ATX電源的發展及電路結構

李成鑫

摘要：科學技術的迅速發展、計算機普及的信息時代，掌握和應用計算機技術已經成為科學發展和走向未來信息時代的需要，了解和掌握計算機的結構和組成成為當今社會合格人才所具備的基本素質之一。ATX電源，是目前計算機廣泛采用的新型開關電源，是計算機系統中的主要組成部分，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電源的發展歷程及結構特點。

關鍵詞：計算機；ATX；歷程；結構

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

ATX開關電源的版本和標準是1995年Intel公司制定的主板及電源結構標準，是目前計算機廣泛采用的新型開關電源。ATX開關電源在發展的過程中經歷了不斷的更新換代，從最早期的ATX1.0版本開始經歷了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電源的發展歷程

1995年，Intel公司制定了新的主機板結構標準。為了適應新主板的結構標準制定了ATX規范。AT電源是新規范以前的標準版本，而ATX開關電源的標準，實際上是在AT標準的基礎上進一步的加工和完善，擴展稱為新的標準。兩者相比較有根本的區別。

（1）輸出電壓不同。AT電源有正、負5伏和正、負12伏電壓輸出，以及一個向主板提供電源準備就緒的P.G信號，即電源準備好信號。而ATX開關電源是在AT電源電壓輸出的基礎上還多了+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）電源待機狀態不同。ATX電源增加了輔助電源電路系統，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電源作啟動準備。

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

（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版本相比較區別不是太大，主要是開關電源散熱風扇的工作方式有所不同，ATX2.0版本采用抽風方式散熱，而ATX1.01版本采用吹風方式。

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絡喚醒的功能。

ATX2.02版本在ATX2.01版本的基礎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別Micro ATX標準。

ATX 12V版本是P4的電源標準，和ATX 2.03是有一定的區別。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的基礎上加強了+3.3V的輸出能力。

ATX 12V1.2在ATX 12V1.1的基礎上，正式取消了-5V電壓。

ATX 12V1.3在ATX 12V1.2的基礎上，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電壓輸出改變為雙路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針改變為24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版本規范同樣采用了ATX 12V2.0版本的24針雙路12V電壓輸出設計，兩者相比較有一定的區別，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的持續供電能力，另外，對于環保的考慮，對電源的轉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，從節能環保方面和技術規范方面對舊版電源規范進行了補充和完善，Intel再次修訂了ATX12V電源標準，將2.3版本提升到2.31版本。在ATX 2.31標準中加入一個PW-OK信號，可以大大地提升電源的效能，即電源的轉換效率。

總之，隨著PC技術的迅猛發展，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開關電源的時，盡可能的選擇更高版本規范的ATX開關電源。

3 計算機ATX電源的電路結構

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、多路直流穩壓輸出電路、輔助電源電路、脈沖調制推動電路、自動穩壓與保護控制電路、PS-ON和PW-OK產生電路等電路組成，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成是： 市電交流220V電壓經共模濾波電路、橋式整流電路、串聯濾波電容、均壓電路等電路，把交流電壓轉換為直流電壓，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開關電源組成的電路結構比較復雜，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，電路參數設置非常嚴格。ATX開關電源整個電路大致上可以分為高壓側電路和低壓側電路兩大部分，高壓側電路和低壓側電路之間利用開關變壓器進行電氣隔離，開關變壓器之前的稱為高壓側電路，之后的稱為低壓側。

推挽開關電路即功率變換電路是ATX開關電源的主要組成部分嗎，基本上是由開關三極管、電容、開關變壓器及外圍元器件組成推挽開關電路。功率變換電路其實就是把直流電壓再轉變為交流電壓，起著利用開關變壓器進行電氣隔離的作用。推挽開關三極管是功率變換電路中的主要元器件，受控于脈沖寬度調制電路輸出的激勵驅動信號，當推挽開關三極管的基級無激勵驅動信號時，整個電路是不工作的，處于關閉狀態，稱為他激工作方式。ATX開關電源大部分都屬于這樣的電路結構。交流220V電源經整流和濾波，把交流電壓轉換為直流電壓，直流電壓達到300V，同時由電容器、開關管和開關變壓器的輸入端繞組等組成半橋式直流變換電路。兩個開關三極管的基極在接收到脈寬調制電路輸出的相位相差180度的脈沖時，兩個開關三極管將輪流導通，在開關變壓器輸出端的各繞組上感應出脈沖電壓，再分別進行整流、濾波、穩壓后，向整個計算機提供所需要的各種直流穩壓電源。

3.3 多路直流穩壓輸出電路

ATX開關電源的輸出端，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電源內部脈寬調制芯片和推動變壓器一次繞組提供直流工作電壓。ATX開關電源一旦帶電，即開始工作，為其他電路提供工作電壓。

3.5 脈沖調制推動電路

脈沖調制電路，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，從而控制推挽開關電路的開關特性，達到穩壓的目的。TL494是一種包含了開關電源所需要的全部功能的固定脈沖寬度調制芯片，是目前脈沖調制推動電路常用的集成電路，由集成電路和外圍元器件構成。

3.6 自動穩壓與保護控制電路

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、負輸入端，和基準電壓比較，在脈沖調制電路的控制下輸出不同寬度的脈沖信號，控制開關三極管的開、關，保持輸出電壓的穩定，達到自動穩壓的目的。

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閉，當PS-ON信號為低電平時啟動電源，高電平時關閉電源。

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

4 結語

綜上所述，計算機ATX開關電源的電路組成結構式非常復雜的，對計算機應用、檢修、維護的從業者，需要了解和掌握ATX開關電源的發展歷程和電路結構組成，特別是從事計算機專業的教學人員，更應該熟練掌握ATX開關電源的電路結構特點，最終達到能夠檢修和維修ATX開關電源的水平。

參考文獻

[1]程煜，余燕雄，閔聯營.計算機維護技術[M].清華大學技術出版社，2006.