ATX电源的发展及电路结构

摘要：科学技术的迅速发展、计算机普及的信息时代，掌握和应用计算机技术已经成为科学发展和走向未来信息时代的需要，了解和掌握计算机的结构和组成成为当今社会合格人才所具备的基本素质之一。ATX电源，是目前计算机广泛采用的新型开关电源，是计算机系统中的主要组成部分，因此，我们需要对计算机ATX电源有一定的了解，掌握计算机ATX电源的发展历程及结构特点。

关键词：计算机；ATX；历程；结构

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0079-03

ATX开关电源的版本和标准是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准，是目前计算机广泛采用的新型开关电源。ATX开关电源在发展的过程中经历了不断的更新换代，从最早期的ATX1.0版本开始经历了1.1版、2.0版、2.01版、2.02版、2.03版和ATX 12V版等不同的阶段。

1 计算机ATX电源的发展历程

1995年，Intel公司制定了新的主機板结构标准。为了适应新主板的结构标准制定了ATX规范。AT电源是新规范以前的标准版本，而ATX开关电源的标准，实际上是在AT标准的基础上进一步的加工和完善，扩展称为新的标准。两者相比较有根本的区别。

（1）输出电压不同。AT电源有正、负5伏和正、负12伏电压输出，以及一个向主板提供电源准备就绪的P.G信号，即电源准备好信号。而ATX开关电源是在AT电源电压输出的基础上还多了+3.3V、+5V Standby和PS-ON控制信号，输出的+3.3V电压向CPU、PCI总线供电。

（2）电源待机状态不同。ATX电源增加了辅助电源电路系统，接通电源，无论主机是否开机，电源始终输出+5V Standby待机电压，为ATX电源作启动准备。

（3）电源启动方式不同。AT电源采用开关直接控制。ATX电源采用按钮控制，实质上是采用PS-ON直流控制信号通过计算机BIOS电源监控程序的设置来进行启动、关闭电源，这样设计的目的带来了诸多的方便，可以进行远程开关机、键盘开关机、定时开关机、软件关机等多种控制功能。

（4）主板供电接口不同。AT电源采用6芯的P8、P9分离式电源插头，ATX电源采用20芯的双列直排插头，并且具有可靠的防插反保护功能。

2 从ATX1.01到ATX12V阶段

ATX1.01是最初的版本，与ATX的2.0版本相比较区别不是太大，主要是开关电源散热风扇的工作方式有所不同，ATX2.0版本采用抽风方式散热，而ATX1.01版本采用吹风方式。

ATX2.0版本的+5V Standby输出电流是10mA，ATX2.01版本的+5V Standby输出电流为720mA，增加了电流的输出能力，主要的目的是增加了网络唤醒的功能。

ATX2.02版本在ATX2.01版本的基础上加了一个辅助插头。

ATX2.03版本是在ATX2.02版本中将“Micro ATX”修改为“Mini-ATX”，主要的目的是为了区别Micro ATX标准。

ATX 12V版本是P4的电源标准，和ATX 2.03是有一定的区别。首先是增加了电源输出端的电流输出能力，其次是对电源的各种工作状况及保护能力做出了新的规定，同时添加了P4的电源连接线，拥有多种不同的接头，可支持多种不同的电压。

2.1 从ATX12V1.0版本到ATX 12V2.0版本阶段

ATX 12V1.1在ATX 12V1.0的基础上加强了+3.3V的输出能力。

ATX 12V1.2在ATX 12V1.1的基础上，正式取消了-5V电压。

ATX 12V1.3在ATX 12V1.2的基础上，加强+12V电压的供给，添加了对SATA的支持。

ATX 12V2.0和ATX 12V1.3相比较，由原来的单路12V电压输出改变为双路12V电压输出，增加的一路专为CPU供电。对主机板的供电电压接口由原来的20针改变为24针，增强了12V电压的供给能力。

2.2 从ATX 12V2.0版本到ATX 12V2.2版本阶段

ATX12V 2.2版本规范同样采用了ATX 12V2.0版本的24针双路12V电压输出设计，两者相比较有一定的区别，首先是提高了输出功率，可达到450W，其次是提高了3.3V电压与5V电压的输出能力，同时增强+12V的峰值电流，削弱+12V的持续供电能力，另外，对于环保的考虑，对电源的转换效率提出了更高层次的要求。

2.3 从ATX 12V2.2到ATX 12V2.3/2.31阶段

在2008年二月份，从节能环保方面和技术规范方面对旧版电源规范进行了补充和完善，Intel再次修订了ATX12V电源标准，将2.3版本提升到2.31版本。在ATX 2.31标准中加入一个PW-OK信号，可以大大地提升电源的效能，即电源的转换效率。

总之，随着PC技术的迅猛发展，计算机的速度和性能不断提高，对于电源就提出了更高的要求，因此，在选购和使用ATX开关电源的时，尽可能的选择更高版本规范的ATX开关电源。

3 计算机ATX电源的电路结构

一个计算机的ATX电源主要由以下几个部分组成： 220V交流输入整流滤波电路、半桥式功率变换电路、多路直流稳压输出电路、辅助电源电路、脉冲调制推动电路、自动稳压与保护控制电路、PS-ON和PW-OK产生电路等电路组成，如图1所示。

3.1 220V交流输入整流滤波电路

大部分的ATX电源的交流输入整流滤波电路的构成是： 市电交流220V电压经共模滤波电路、桥式整流电路、串联滤波电容、均压电路等电路，把交流电压转换为直流电压，为半桥式功率变换电路和辅助电源电路提供工作电压。

3.2 半桥式功率变换电路

ATX开关电源组成的电路结构比较复杂，各组成电路之间相互连接、配合，相互影响，各电路之间相互制约，电路参数设置非常严格。ATX开关电源整个电路大致上可以分为高压侧电路和低压侧电路两大部分，高压侧电路和低压侧电路之间利用开关变压器进行电气隔离，开关变压器之前的称为高压侧电路，之后的称为低压侧。

推挽开关电路即功率变换电路是ATX开关电源的主要组成部分吗，基本上是由开关三极管、电容、开关变压器及外围元器件组成推挽开关电路。功率变换电路其实就是把直流电压再转变为交流电压，起着利用开关变压器进行电气隔离的作用。推挽开关三极管是功率变换电路中的主要元器件，受控于脉冲宽度调制电路输出的激励驱动信号，当推挽开关三极管的基级无激励驱动信号时，整个电路是不工作的，处于关闭状态，称为他激工作方式。ATX开关电源大部分都属于这样的电路结构。交流220V电源经整流和滤波，把交流电压转换为直流电压，直流电压达到300V，同时由电容器、开关管和开关变压器的输入端绕组等组成半桥式直流变换电路。两个开关三极管的基极在接收到脉宽调制电路输出的相位相差180度的脉冲时，两个开关三极管将轮流导通，在开关变压器输出端的各绕组上感应出脉冲电压，再分别进行整流、滤波、稳压后，向整个计算机提供所需要的各种直流稳压电源。

3.3 多路直流稳压输出电路

ATX开关电源的输出端，基本上都是采用20芯的双列直插式电源插头，为主板提供各种所需要的直流电源。各引脚功能如表1所示。

3.4 辅助电源电路

辅助电源电路是计算机ATX开关电源中的重要电路。辅助电源电路输出的+5VSB电压，作为待机电压，同时向ATX电源内部脉宽调制芯片和推动变压器一次绕组提供直流工作电压。ATX开关电源一旦带电，即开始工作，为其他电路提供工作电压。

3.5 脉冲调制推动电路

脉冲调制电路，简称PWM电路，主要的作用是对半桥式功率变换电路输出的直流工作电压进行检测，与基准电压相比較，用来控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路的开关特性，达到稳压的目的。TL494是一种包含了开关电源所需要的全部功能的固定脉冲宽度调制芯片，是目前脉冲调制推动电路常用的集成电路，由集成电路和外围元器件构成。

3.6 自动稳压与保护控制电路

由取样电路对输出端的电压进行取样，送入到集成电路的取样放大器的正、负输入端，和基准电压比较，在脉冲调制电路的控制下输出不同宽度的脉冲信号，控制开关三极管的开、关，保持输出电压的稳定，达到自动稳压的目的。

ATX电源的自动保护控制电路中，具有过压、欠压、过流等保护电路，基本上都是利用采样电路和基准电压、电流相比较，利用集成电路芯片的输出端输出脉冲的大小、脉冲的有无及脉冲的宽度来达到自动保护的目的。

3.7 PS-ON和PW-OK产生电路

ATX电源最主要的特点就是，利用辅助电路提供的+5VSB电压和PS-ON信号电平的高低来控制计算机电源的启动和关闭，当PS-ON信号为低电平时启动电源，高电平时关闭电源。

PW-OK一般称之为电源准备好信号，是供主板检测电源好坏的输出信号， 待机状态为零电平，受控启动电压输出稳定后为5V高电平。

4 结语

综上所述，计算机ATX开关电源的电路组成结构式非常复杂的，对计算机应用、检修、维护的从业者，需要了解和掌握ATX开关电源的发展历程和电路结构组成，特别是从事计算机专业的教学人员，更应该熟练掌握ATX开关电源的电路结构特点，最终达到能够检修和维修ATX开关电源的水平。

参考文献

[1]程煜，余燕雄，闵联营.计算机维护技术[M].清华大学技术出版社，2006.

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