5.1.2.1. Phõn tớch sơ đồ nguyờn lý kiểu nguồn ATX
Bộ nguồn ATX là một dạng nguồn ổn ỏp ngắt mở dải rộng, sử dụng phương phỏp điều khiển độ rộng xung. Phần tử điều khiển được sử dụng là vi mạch TL 494, nú là loại vi mạch được sử dụng trong hầu hết cỏc loại nguồn dải rộng cú cụng suất khoảng từ 200 đến 300 W. Kết hợp với việc sử dụng cặp Transistor ngắt mở để tạo ra cỏc điện ỏp thứ cấp ở đầu ra của biến ỏp xung, cỏc điện ỏp này được nắn lọc và đưa tới đầu ra của bộ nguồn. Điện ỏp lưới ở đầu vào được lọc bỏ cỏc thành phần hài bậc cao nhờ mạch lọc đầu vào : C1, R1, T1, C4, T5. Sau đú điện ỏp này được đưa tới hai đầu vào xoay chiều của cầu đi ốt ( D21- D24 ). Khi chuyển mạch điện ỏp (230 V – 115 V) ở vị trớ 115 V thỡ chế độ làm việc của cầu đi ốt như một bộ nắn hai nửa chu kỳ. Varistor Z1 và Z2 được sử dụng để bảo vệ sự cố quỏ ỏp ở nguồn điện lưới. Thermistor NTCR1 dựng để giới hạn dũng nạp ban đầu của hai tụ C5 và C6. Điện trở R2 và R3 dựng để xả điện ỏp dư trờn hai tụ C5 và C6 khi tắt nguồn. Khi nguồn được nối vào điện lưới thỡ điện ỏp nạp ban đầu trờn hai tụ C5, C6 đạt giỏ trị khoảng 300 V. Sau khi đó cấp điện cho nguồn thỡ việc điều khiển nguồn chạy hay khụng được quyết định bởi Transistor Q12 (C3457) và cỏc điện ỏp thứ cấp mà nú tạo ra. Một đường điện ỏp được đưa tới nguồn nuụi IC1 ( TL494 ) và đường điện ỏp thứ hai được đưa tới IC3 ổn ỏp + 5 V ( 7805 ). Điện ỏp ổn ỏp + 5 V từ IC3 qua R23 tạo thành mức logic 1 tại đầu PS – ON của bộ nguồn, với mức logic 1 này thỡ bộ nguồn ở trạng thỏi tắt ( khụng cú điện ỏp ra, quạt khụng quay ). Việc kớch hoạt bộ nguồn làm việc được thực hiện từ bảng mạch chớnh của khối hệ thống mỏy tớnh, cụ thể từ cụng tắc nguồn trờn mặt vỏ mỏy tớnh. Khi cụng tắc được nhấn vào thỡ sẽ làm cho mức logic 1 tại đầu PS - ON ( Power Stanby - On) chuyển trạng thỏi sang mức logic 0 và bộ nguồn được chuyển sang trạng thỏi chạy ( Cú cỏc điện ỏp ra, quạt quay). Như vậy khi ta chưa cắm đầu giắc của bộ nguồn vào bảng mạch chinh của khối hệ thống mỏy tớnh, thỡ nếu ta cấp điện ỏp lưới vào đầu vào của bộ nguồn thỡ bộ nguồn vẫn chưa hoạt động mà nú chỉ ở trạng thỏi chờ ( stanby).
- Chế độ chờ: Trong chế độ chờ, mạch nguồn chớnh bị khoỏ bởi điện ỏp được tớch trờn
chõn PS - ON thụng qua điện trở R23 (4.7 KΩ) từ nguồn sơ cấp. ( khụng cú điện ỏp ra ) vỡ tại đầu PS – ON của bộ nguồn luụn cú mức logic 1, làm cho Transistor Q10 mở, dẫn đến Transistor Q1 mở theo, điện ỏp mẫu + 5 V từ chõn 14 IC1 thụng qua Transistor Q1 được đưa đến chõn 4 IC1, khi cú điện ỏp + 5 V ở chõn 4 IC1 thỡ nú sẽ cắt xung đưa ra ở chõn 8 và chõn 11 của nú, dẫn đến hai Transistor Q3, Q4 bị khoỏ, khụng cú xung đưa sang hai Transistor cụng suất Q1, Q2 và cỏc điện ỏp ra của bộ nguồn bị mất. Như vậy, khi thay đổi điện ỏp ở chõn 4 IC1 cú thể thay đổi điện ỏp ra của bộ nguồn. Nếu điện ỏp này bằng 0 V thỡ xung ở đầu ra của IC1 là lớn nhất, nếu điện ỏp này bằng + 5 V thỡ sẽ khụng cú xung ra.
- Chế độ hoạt động: Khi nhấn phớm nguồn trờn vỏ mỏy, bảng mạch chớnh sẽ đặt mức logic 0 tại đầu PS – ON của bộ nguồn. Transistor Q10 bị khoỏ, dẫn đến Transistor Q1 bị khoỏ theo, tụ C15 bắt đầu được nạp điện thụng qua điện trở R15, điện ỏp trờn chõn 4 IC1 đang ở mức cao bị giảm dần về mức 0 do điện trở R17 nối từ chõn 4 IC1 về mass. Cỏc đầu ra 8 và 11 của IC1 đạt giỏ trị cực đại, độ rộng xung lớn nhất, khi đú bộ nguồn đó được kớch hoạt chuyển sang chế độ chạy.
- Chế độ ổn ỏp: Khi bộ nguồn đó chạy thỡ chế độ ổn ỏp của bộ nguồn phụ thuộc vào giỏ
trị điện ỏp trờn hai chõn so sỏnh của IC1 (Chõn 1 và chõn 2). Chõn 2 được cấp điện ỏp lấy mẫu khoảng + 2.5 V từ chõn nguồn chuẩn (Chõn 14 = + 5 V) của IC1, thụng qua hai điện trở R24 và R19. Chõn 1 được cấp điện ỏp chia ỏp từ nguồn + 5 V và + 12 V của bộ nguồn, thụng qua cỏc điện trở R25, R26 và R20, R21. Khi ở chế độ bỡnh thường thỡ cỏc đầu ra của bộ nguồn cú giỏ trị đỳng bằng giỏ trị điện ỏp danh định được ghi trờn vỏ của nú. Khi đú điện ỏp giữa chõn 1 và chõn 2 của IC1 cú giỏ trị bằng nhau và bằng khoảng + 2.5 V. Khi vừa mới bật nguồn hoặc điện ỏp lưới tăng hoặc nguồn chạy ở chế độ khụng tải thỡ cũng làm cho bộ nguồn hoạt động mạnh hơn. Khi đú cỏc điện ỏp ở đầu ra của bộ nguồn cũng tăng theo, điện ỏp hồi tiếp qua cỏc điện trở R25, R26 và R20, R21 về chõn 1 của IC1 cũng tăng, dẫn đến sự chờnh lệch điện ỏp giữa chõn 1 và chõn 2 của IC1. Điện ỏp sai lệch này tỏc động vào mạch điều biến độ rộng xung trong IC1, làm cho độ rộng xung ra tại chõn 8 và chõn 11 của IC1 hẹp hơn so với trước, kết qủa là giỏ trị trung bỡnh của điện ỏp ra bị giảm đi so với trước đấy. Điện ỏp ra sẽ giảm cho đến khi điện ỏp giữa chõn 1 và chõn 2 của IC1 bằng nhau. Như vậy cú nghĩa là điện ỏp ra được giữ ổn định khi điện ỏp lưới tăng hoặc tải của bộ nguồn giảm. Quỏ trỡnh biến đổi xung trờn sẽ diễn biến ngược lại nếu như điện ỏp lưới giảm hoặc tải của bộ nguồn tăng.
- Tớn hiệu bỏo nguồn đó hoạt động tốt (Power Good): Khi bộ nguồn được kớch hoạt ở
chế độ chạy, tất cả cỏc điện ỏp ra đó cú đủ thỡ tớn hiệu Power Good cú mức logic 1 được gửi tới bo mạch chủ. Nếu tớn hiệu này khụng sẵn sàng, liờn tục, mỏy tớnh sẽ khụng hoạt động. Do đú, khi điện thế xoay chiều đổi chiều và bộ nguồn quỏ ứng suất hay quỏ núng, tớn hiệu Power Good chuyển sang mức logic 0 và buộc hệ thống khởi động lại hay tắt mỏy, trong khi cụng tắc nguồn vẫn bật, quạt và đĩa cứng vẫn chạy nhưng hệ thống thỡ bị tờ liệt. Để phỏt ra tớn hiệu này người ta sử dụng IC2 (LM393), thiết kế ở chế độ so sỏnh điện ỏp giữa hai điểm PS – ON và điểm chia ỏp chuẩn của nguồn chuẩn được đưa ra từ IC1. Túm lại tớn hiệu Power Good được đưa sang bảng mạch chớnh để xỏc lập trạng thỏi của bộ nguồn và sử dụng nú làm tớn hiệu khởi động lại ( RESET ) phần cứng. Nỳt (RESET ) được bố trớ trờn mặt của khối hệ thống.
Nguồn ổn ỏp + 3.3 V: Điện ỏp ổn ỏp + 3.3 V cấp cho bảng mạch chớnh, dựng cho cỏc bộ nhớ RAM DIMM, được lấy từ nguồn thứ cấp + 5 V, qua nắn lọc và một tầng ổn ỏp sử dụng vi mạch TL431 và Transistor Q13, nhằm nõng cao độ ổn định của điện ỏp + 3.3 V và giảm bớt tổn hao do bị phỏt nhiệt nếu như dựng theo mạch ổn ỏp như bỡnh thường.
- Mạch bảo vệ quỏ dũng, quỏ ỏp: Tớn hiệu bảo vệ xuất hiện khi cỏc điện ỏp ra ± 5 V, õm - 12 V, + 3.3 V bị quỏ tải hoặc lớn quỏ. Tớn hiệu này sẽ đi qua đi ốt D9 hoặc D27 để kớch mở Transistor Q6 và do đú làm cho Transistor Q5 cũng mở theo, vỡ thế mà điện ỏp chuẩn + 5 V từ chõn 14 của IC1 thụng qua Transistor Q5, đi ốt D11 được đưa đến chõn 4 của IC1. Như đó núi ở phần trờn, khi chõn 4 của IC1 cú mức điện ỏp + 5 V thỡ nú sẽ cắt xung điều khiển ở hai đầu ra của nú, do đú bộ nguồn ngừng hoạt động. Chế độ khoỏ này sẽ mất khi điện ỏp lưới được ngắt ra khỏi nguồn.
5.1.2.2. Thứ tự tỡm hư hỏng trờn mạch nguồn ATX
- Kiểm tra nguồn điện ỏp vào: Nguồn điện ỏp lưới ở đầu vào được lọc bỏ bởi cỏc thành
phần hài bậc cao bởi cỏc tụ lọc nguồn, và điện trở đưa tới cầu đi ốt nắn một chiều thụng qua cỏc tụ lọc và cấp cho cỏc thành phần bờn trong của nguồn. Mạch nguồn loại ATX được thiết kế mắc cỏc Varistor ở đầu vào để bảo vệ nguồn khi cú sự cố trờn điện ỏp lưới. Để giới hạn dũng nạp ban đầu cho tụ lọc nguồn một chiều, mạch được thiết kế mắc thờm một Themistor. Mạch đầu vào nguồn ATX được mụ tả như hỡnh 5.2.
Hỡnh 5.2. Mạch đầu vào nguồn ATX
Để kiểm tra điện ỏp vào, trước hết, cấp nguồn cho bộ nguồn, sử dụng đồng hồ vạn năng đo điện ỏp 220V xoay chiều trờn đầu vào xoay chiều của cầu đi ốt xem cú điện ỏp 220 V xoay chiều khụng. Nếu khụng cú, tắt nguồn, sử dụng đồng hồ vạn năng đặt ở thang đo điện trở kiểm tra xem cầu chỡ F1 cú bị đứt, hỏng khụng. Nếu cú hóy kiểm tra cầu đi ốt xem cú đi ốt nào bị chập, thủng hay khụng, khi cầu đi ốt bị chập thủng sẽ gõy ra hiện tượng bật điện nổ cầu chỡ. Nếu cầu đi ốt khụng hỏng hóy kiểm tra tụ lọc nguồn một chiều và cỏc điện trở mắc sau cầu đi ốt xem cú hỏng khụng, phỏt hiện linh kiện hỏng thay thế. Nếu cỏc linh kiện trờn khụng hỏng hóy kiểm tra mạch dao động ngắt mở, kiểm tra xem cú Transistor nào trong mạch dao động ngắt mở bị chập, hỏng khụng. Khi
Transistor dao động ngắt mở bị chập C- E sẽ gõy ra hiện tượng bật điện nổ cầu chỡ. Vị trớ của mạch dao động được mụ tả trong hỡnh 5.3.
Hỡnh 5.3. Vị trớ của mạch dao động
- Kiểm tra tải: Khi tải ở đầu ra của nguồn bị chập, mạch bảo vệ sẽ làm việc và cắt dao
động, tắt nguồn
- Cỏch thức kiểm tra tải của mạch nguồn ATX: Kiểm tra tải mạch nguồn ATX về cơ bản
cũng giống như mạch nguồn AT. Đầu tiờn cũng cần phải tiến hành đo kiểm tra cỏc đi ốt nắn tại đầu ra của biến ỏp ngắt mở. Vị trớ kiểm tra như hỡnh 5.4.
Hỡnh 5.4. Vị trớ kiểm tra tải của nguồn ATX
Dựng đồng hồ vạn năng đo kiểm tra cỏc đi ốt nắn tương ứng với cỏc giỏ trị điện ỏp đầu ra, phỏt hiện hỏng và thay thế.
- Kiểm tra khối dao động: Cũng giống như mạch nguồn kiểu AT, mạch nguồn kiểu
ATX này cũng sử dụng IC dao động loại TL 494, sử dụng phương phỏp điều khiển độ
Điểm kiểm
rộng xung. Nhưng cú một điểm khỏc là việc thực hiện kớch hoạt bộ nguồn được thực hiện thụng qua bảng mạch chớnh của mỏy tớnh, khi nhấn cụng tắc nguồn trờn mặt trước của mỏy tớnh, cụng tắc (POWER). Khi cụng tắc này được nhấn vào thỡ sẽ làm cho mức logic 1 tại đầu PS - ON ( Power Stanby - On) chuyển trạng thỏi sang mức logic 0 và bộ nguồn được chuyển sang trạng thỏi chạy ( cú cỏc điện ỏp ra, quạt quay). Như vậy khi ta chưa cắm đầu giắc của bộ nguồn vào bảng mạch chớnh của mỏy tớnh, thỡ nếu ta cấp điện ỏp lưới vào đầu vào của bộ nguồn thỡ bộ nguồn vẫn chưa hoạt động mà nú chỉ ở trạng thỏi chờ ( Stanby). Để kiểm tra khối dao động của nguồn ATX tiến hành như sau:
Mắc một dõy kim loại nối tắt giữa chõn 14 và 15 của khối nguồn ATX, cú nghĩa là nối chõn PS - ON xuống đất, sau đú dựng đồng hồ vạn năng đo tại chõn 12 của IC dao động TL 494 xem cú nguồn + 12 V cấp cho IC này khụng, sau đú dựng mỏy hiện súng kiểm tra xem cú tớn hiệu dao động tại chõn 8 và chõn 11 IC dao động TL 494 hay khụng. Dựng đồng hồ vạn năng đo kiểm tra cỏc linh kiện xung quanh mạch dao động, cỏc đi ốt xung nắn ở đầu ra của mạch nguồn, đo kiểm tra cặp Transistor ngắt mở xem cú hỏng khụng, khi cỏc linh kiện liờn quan trong mạch dao động đứt, hỏng mạch dao động sẽ khụng làm việc. Một trong những nguyờn nhõn dẫn đến hỏng mạch dao động là do mạch bảo vệ bị hỏng. Khi mach bảo vệ hỏng dẫn đến IC dao động khụng làm việc mất dao động, nguụn tắt.
- Kiểm tra mạch bảo vệ: Mạch bảo vệ được thiết kế nhằm mục đớch bảo vệ quỏ dũng
quỏ ỏp hoặc quỏ tải cho nguồn. Mạch bảo vệ trong nguồn ATX được thiết kế phức tạp hơn mạch bảo vệ của nguồn AT. Khi cú hiện tượng chập tải trờn đầu ra của nguồn ATX thỡ lỳc này sẽ xuất hiện tớn hiệu đưa về thụng qua cỏc đi ốt và Transistor điều khiển để đưa về chõn 14 của IC dao động. Chõn 14 IC dao động tạo ra một điện ỏp chuẩn + 5 V đưa về chõn 4 IC dao động điều khiển cắt xung điều khiển tại chõn 8 và chõn 11 IC dao động, cắt dao động, mạch nguồn khụng làm việc. Để kiểm tra mạch bảo vệ ta tiến hành đo cỏc đi ốt ổn ỏp và cỏc Transistor mắc trờn mạch bảo vệ. Dựng đồng hồ vạn năng để kiểm tra, thụng thường cỏc đi ốt ổn ỏp mắc trong mạch bảo vệ hay bị hỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kiểm tra mạch tạo tớn hiệu Power Good: Mạch tạo tớn hiệu Power Good dựng để bỏo
cho biết nguồn đó hoạt động tốt. Khi mạch nguồn này hỏng thường gõy ra hiện tượng chập trờn trờn nguồn, nguồn liờn tục khởi động lại. Mạch nguồn này được thiết kế sử dụng IC loại LM 393. Sơ đồ khối và sơ đồ nguyờn lý IC LM393 được mụ tả như hỡnh 5.5a, 5.5b dưới đõy.
Hỡnh 5.5a. Sơ đồ khối IC LM393
Hỡnh 5.5b. Sơ đồ nguyờn lý của IC LM 393
Để kiểm tra mạch nguồn này cú tốt hay khụng, ta tiến hành đo tại chõn 8 của IC LM393 xem cú điện ỏp cấp cho IC chưa, sử dụng mỏy hiện súng kiểm tra chõn 1 đầu ra của IC xem cú tớn hiệu Power Good khụng. Kiểm tra cỏc linh kiện mắc xung quanh IC xem cú tốt hay khụng, nếu cỏc linh kiện này hỏng IC sẽ khụng làm việc.
- Kiểm tra nguồn ổn ỏp + 3.3 V: Nguồn này cú nhiệm vụ cấp điện ỏp + 3.3 V cho cỏc bộ
nhớ RAM DIMM, và cỏc khe cắm PCI trờn bảng mạch chớnh của mỏy tớnh, đồng thời đưa tới mạch ổn ỏp trờn bảng mạch chớnh để tạo ra cỏc nguồn điện ỏp cấp cho bộ xử lý trung tõm (CPU). Nguồn này được ổn ỏp bởi IC TL 431 kết hợp với Transistor để nõng cao độ ổn định của điện ỏp đầu ra + 3.3 V . Để kiểm tra nguồn này dựng đồng hồ vạn năng đo kiểm tra điện ỏp + 5 V từ đầu ra của biến ỏp ngắt mở cấp vào hai đi ốt nắn để tạo ra nguồn + 3.3 V, tiếp tục kiểm tra cỏc tụ lọc và điện trở mắc ở đầu ra của nguồn xem cú bị chập, đứt hỏng khụng. Tiến hành kiểm tra mạch ổn ỏp của nguồn + 3.3 V đo kiểm tra IC TL 431 và cỏc linh kiện mắc xung quanh. Khi IC TL 431 hỏng thỡ điện ỏp +
3.3 V khụng được ổn ỏp dẫn đến điện ỏp + 3.3 V cấp cho bảng mạch chớnh của mỏy tớnh thay đổi, bảng mạch chớnh làm việc khụng ổn định. Cấu trỳc của IC Tl 431 được mụ tả như hỡnh 5.6.
Hỡnh 5.6. Cấu trỳc của IC TL 431