日本电子维修技术 无POW-OK信号的分析与维修(修复篇)




本人在《无POW-OK信号的分析与维修》一文中谈及,去掉二极管D34后(见图1),从表面上看电源好像恢复了正常,但因缺失了“关机时使POW-OK信号先于各电源变为低电平”这一功能,很可能会成为“硬盘杀手”,因此这个电源故障的根源没有找到。这几天刚好有时间,继续修下去。
一、分析: 顺着上次“LM339电压比较器B第1脚为什么不能输出高电平”的思路,对比较器B进行分析。
    比较器B的反相端6脚是PS-ON信号的输入端,在绿、黑二线断开时,通过R36、R37接至+5V;而在绿、黑二线短接后,则通过R37接地。
    比较器B的同相端7脚链接阈值电压,通过数个元件对TL494第14脚输出的基准电压+5V进行分压后取得,其电压值分别为,A:在绿、黑二线断开时,比较器B的1脚输出低电平(相当于接地),使D36导通,电压值由R44、R45及D36分压决定,约为5×R45/(R44+R45)+0.7=2.3V;B:在绿、黑二线短接后,由于比较器B的1脚输出高电平(如电路正常应接近+5V),使D36截止,电压值由R44、R45、R40及D33分压决定,约为5(R44+R45+R40)/(R45+R40)+0.7=2.9V。可见在在短接绿、黑线开机时,加在同相端7脚上的阈值电压有约0.6V的提升,它具有正反馈作用,故可知这是一个具有滞回特性的比较器。
    另外比较器B还存在一路由R38组成的负反馈,分析至此茅塞顿开(以前没有先全面分析电路原理,走了很多弯路),“比较器中存在负反馈”这就是解决问题的突破口。
二、结论:由设计原理可知,在比较器电路中,不应该加入负反馈!这明显是一处原设计者留下的bug。立即拆除R38,恢复接上D34,通电再试,比较器B第1脚在输出高电平时达到了4.9V,电源工作也很稳定,问题得到彻底解决。故障原因:比较器B中存在不合理的负反馈回路。
三、讨论:比较器加人正反馈的目的是为了加快输出电平的转换速度,从而获得理想的电压传输特性,这是明智之举。而在这个电路中同时施加了正负两种反馈电路,设计目的自相矛盾,违背了比较器设计的原旨,因此必须去除掉电路中画蛇添足的负反馈回路R38。在滞回比较器中再加人负反馈实际上就变成了一个张驰振荡器,张驰振荡器属于非稳定电路(详细了解可参阅有关文献,这里不加多述),回想起以前曾经在电子报上看到过一篇关于ATX电源维修文章,作者发现过在ATX电源控制电路中存在自激现象,只要用一根表笔接触LM339比较器A的输入端(已记不起来是接触在第4脚还是第5脚上),相当于在输入端上接一条数米长的天线,就能破坏自激产生的条件而恢复正常工作(大意),回头再想,此问题可能与本文所述同出一辙。

四、更正:本人曾在《无POW-OK信号的分析与维修》一文中提出:“用D34来钳位也是不合理的,因为钳位过程会短路比较器C的输出端,较易损坏集成电路。”经过查看资料得知,LM339输出级采用集电极开路结构(见图2)而不是互补型,因此用D34来钳位比较器C的输出端,不会产生短路现象,不会损坏集成电路,特此更正。同时对于本人凭空发表错误观点深表歉意。

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不知道楼主说的是不是这个案例?
  1.一台SLPS-250ATXC电源的输出电压偏低。空载下,+5V电源的电压只有+1.8V,其他各路电压也按比例同样下降。电源是采用TL494及LM339集成电路的典型ATX电路。检查494的{4}脚电压为+2.6V。电路似乎处于保护状态。但保护状态时各路输出的电压均应为零,而现在却是正常电压的三分之一,令人费解。试着把494的第{4}脚接地,电源立即输出正常。{4}脚接地就正常工作,说明494并未损坏,问题可能出在339以及有关的电路。用万用表查339管脚的电压,当查到第{4}脚及{7}脚时,各路电源均正常了。甚至只用一条表笔去碰{7}脚或{4}脚,也可使电源恢复正常工作。这等于在{4}脚或{7}脚上加了一条“天线”,天线接收了外来信号电源就工作正常了!我试了试天线的长度,40厘米以下对电源不起作用,长度增加了,输出电压也随着增加,达到1米左右时,输出电压就正常了,494的{4}脚电压也恢复到0V。但电源要用“天线”才能工作,说明还有故障未找到。再检查339的{4}脚与{5}脚的电压,{5}脚电压为2.4V,{4}脚的电压为1.2V,输出端{2}脚的电压为2.9V。(这部分电路见图3)。但是339的{2}脚高电位,必须由{5}脚电位高于{4}脚的电位时才能产生,那{5}脚最初的高电位是怎么来的?把与{5}脚相连的各支路断开试一试 。在断开c支路以后,电源就正常了。沿着D2往下找,最后在+3.3V电源处对地接一个1000μF的电容时,电源就正常了。再检查+3.3V电源原来的滤波电容,发现已经失效。更换电容后? 494的{4}脚电压恢复正常,用表笔去碰触339的{4}脚或{7}脚也不起作用,问题得到了解决。为什么+3.3V电源的滤波电容失效会造成输出电压偏低?+3.3V电源在没有电容滤波时,输出的直流电源中含有很强的由逆变功率管输出的脉冲成分,通过D3及D2送到LM339的{5}脚,使{5}脚的电平高于{4}脚的电平,电源进入了保护状态。从+20V电源经R3、D1、R2和三个并联电阻到接地的支路中,三个电阻并联后的电阻值是2.43kΩ,再略去其他支路的影响,可以估算出{5}脚的电压大约是2.3V,因二极管D1的钳位作用,{2}脚输出电压只能在2.9V左右,经R1送到TL494的{4}脚,减去电阻R1的降压,494的{4}脚电压就是2.6V了。在此电压下,494会输出较窄的脉冲,于是在空载下,+5V电源有约1.8V的电压输出。解决的办法可在d支路中串联一个47kΩ的电阻,并把R2由3.9kΩ换成100kΩ就行了。经这样处理后,不论是正常工作或是保护状态,各路电源的输出电压和各管脚的电压均正常了。而R2电阻的改动,也不会影响电源的过载保护性能。至此,电源的故障才完全得到了解决(爱好者手中若有SLPS-250ATXC电源,可参考此例加一个47kΩ电阻以提高电源的保护性能)。  
  为什么339的{4}脚加了天线会正常工作呢?这是{2}脚经D1反馈到{5}脚后,产生了轻微的高频寄生振荡。{4}脚或{7}脚接了天线以后,破坏了电路的振荡条件,使{4}脚的电压升高,当超过{5}脚的电压时,{2}脚送出0V的低电平信号到494的{4}脚,电源就工作正常了。同样,在D1支路中串联了47kΩ电阻后,增加了阻尼因数,破坏了电路的振荡条件,电源也就正常了。此时若取下+3.3V电源处新加的电解电容,通电后,电源会立即进入保护状态,各路电源都没有输出。

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谢谢提供!就是它。

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正好手上有个航家350电源跟上面讲的一样情况,正头昏呢,太好了.哈哈.
好好学习天天向上嘿嘿
PS:我那个电源339的5脚是2.8V,但好象找不到来源;2脚输出为3.1V.
  7500的4脚却有3.5V   所以输出都没有.应该跟楼上的案例相似吧

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好像楼主还未说明,为何原来工作正常而现在却不正常的原因。

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本人在上一篇已有说明,请看:“初步判断这种故障不是更换一二个损坏或变值的元器件能解决的,可能是因为设计不够完美,使某些设计参数处于临界点附近,电源经过一段时间的使用后,大部分元器件因老化略有变值,促使原来的设计参数超出了临界点而引发的。”

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谢谢。阁下两篇文章在下都拜读过了。
只是根据计算结果,看不出比较器B存在所谓的临界状态。
下图是在下计算的结果,不对之处敬请拍砖。图中(1:)后面的数据为待机时,(2:)后面的数据是开机时。即是PS-ON为H(1:),L(2:)。


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计算过程:
1)PS-ON=H,待机。电源接通,比较器B状态未建立,输出端1为高电平。
[1]比较器B 正输入端电压由R44,R45,R40,D33分压得到。由于二极管的存在,由R44,R45,R40构成的串联电路其两端电压为5-0.7=4.3V。由此可得出V7={4.3/(R444+R45+R40)}*(R45+R40)+0.7=2.55V。而比较器B负输入端的电压由R36+R37与R46+R38并联提供,忽略IC的输入电流,可将其负输入端的电压定为约等于5V,因此比较器B的负输入比正输入电压要高,比较器输出低电平。此时,比较器正输入端电路由于D36导通,其电压由R44,R45,D36分压得出,V7={4.3/(R44+R45)}*R45+0.7=2.04V。而比较器B负输入的电压则通过R36,R37,R38分压得出,V6={5/(R36+R37+R38)}*R38=3.05V,依然比正输入端高,比较器维持低电平输出,待机状态建立。
2)PS-ON=L,开机。PS-ON由主板控制变为低电平,可将其视为接地,0V。此时比较器未翻转,V1=0,V6则通过R37接到PS-ON,0V。正输入V7=2.04V,正输入高于负输入,比较器翻转。V1跳变为高电平H,其电压由R46,R38,R37分压得到,V1={5/(R46+R38+R37)}*(R38+R37)=4.31V。同时V6的电压为V6={5/(R46+R38+R37)}*R37=1.042V。比较器正输入电压V7因为V1跳变为高电平,D36截止,V7={4.3/(R444+R45+R40)}*(R45+R40)+0.7=2.55V。正输入高于负输入,比较器状态维持输出高电平不变。
从计算结果来看,两个状态下比较器的正负输入都有比较明显的电压差,并不存在临界状态。
个人认为,比较器B输出端电压不足是因为电路中有故障引起,而并非R38惹的祸。

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8# 午夜梦回


谢谢你读完此文。
    正如你所说,一上来也怀疑是LM339集成电路或是其周边某一元器件损坏造成的,随即更换掉LM339及脱一个脚后测量周边元器件,检查结果是虽然大部分都已经变值,但却全都在正常允许范围之内。到最后把控制电路的全部元器件都检查完,也更换过TL494,还是没有发现一个明显损坏或数值发生较大变化的元件,没有找出原因。
    在绿、黑二线短接后,此时LM339电压比较器B反相输入端6脚电位被拉下,低于同相输入端7脚上的阈值电压值,在此条件下,比较器B输出端1脚应该是高电平(由比较器工作原理决定:当同相输入端电压高于反相输入端时,输出为高电平;当同相输入端电压低于反相输入端时,输出为低电平,比较器作为一个开关时没有第三种状态),但在本例中用DT890A数字表测量却只有+1.9V,显然这一结果说明了:比较器B处于既没有导通、也没有截止的“线性(假设)"工作状态。那么是什么原因使比较器从开关工作状态变成了“线性(假设)"工作状态呢?查比较器B周围元件,只有R38构成了负反馈回路,而且是较深的负反馈(R38为47K)。这就产生了疑问:1.LM339是一枚集成了4个比较器的专用非线性比较器集成电路,不是常用的对模拟信号运算放大的线性集成电路(如LM324等),它只可作为比较器使用,从而在电路中不可加负反馈(电路设计原则);2.比较器B在此ATX开关电源控制电路中作为一只开关使用,它只起到反相传递PS-ON信号的作用,而不需要它放大模拟信号,属于典型的开关电路,所以也不可加负反馈。从LM339自身的性质和电路的设计要求二方面分析,都说明了在比较器B中加入负反馈是错误之举。
    在翻阅相关资料后明白,事实上,如本人在文中所述:在滞回比较器中再加人负反馈实际上就变成了一个张驰振荡器(见图),在本例中,绿、黑二线短接后就可满足构成张驰振荡器的特定条件,DT890A数字表测量到的+1.9V可能就是输出端振荡信号的有效值。可惜因为没有示波器,无法进行证实。但在拆除R38、复原D34后,比较器B第1脚在输出高电平时上升到+4.9V,从而圆满解决了这个ATX开关电源无POW-OK信号输出的问题,这一事实说明上述分析较为正确。
    另外单从静态角度来分析没有正确针对电路对象,因为比较器B已经变成了一个可控的张驰振荡器(在绿、黑二线断开时停振;在绿、黑二线短接时起振),故会给人以错觉。

张施震荡器.jpg (21.53 KB, 下载次数: 45)

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2009-2-13 15:15 上传



评论

感谢楼主释疑。以前从未注意过LM339的应用,了解得太少了。
从电路形式上来看,图中比较器B的确是个张驰振荡器的变形,只要适当的选取元件数值,振荡器是可以正常工作的。但是在下仍旧有疑问,如何才是正确的元件数值呢?
来看图中振荡器电路,R1为比较器提供正反馈,用楼主的话来说就是起加速比较器输出电压翻转的作用。从电路上看,R1,R2还构成分压电路,在振荡器输出高电平时设定了比较器翻转的条件。当比较器输出高电平时,输出电压通过R3给C1充电。从比较器的工作原理来分析,C1上所充的电压比比较器正输入端R1,R2分压值高时,比较器才有翻转的可能。从电路图上来看,比较器是完全具有条件翻转的,需要的只是时间而已。到了一定的时刻,C1上所充的电压超过了R1,R2分压得到的电压值,比较器输出翻转为低电平,C1通过R3,比较器输出端放电。同理,只有C1上的电压低于比较器正输入端的电压,比较器输出才能翻转为高电平,振荡才能得以持续。以上是在下对由比较器构成的张驰振荡器的理解,初次认识张驰振荡器,认识还很浅薄。见笑了。
图中比较器B在绿黑二线相接之时,和张驰振荡器原型相比,多了个R37。此时R36因为PS-ON接地而失去作用,不列入考虑范围。我的疑问就来了。当比较器输出高电平之时,R38与R37的存在的前提下C33有无可能充得足够的电压以令到比较器B翻转为低电平?从在下前面的贴子里对比较器B二个输入端的电压进行过计算,在比较器输出高电平之时,比较器B正输入端的电压经计算得出2.55V,而C33两端的电压只能充到R37在电路中所分得的电压值(此时PS-ON与地线相连),那么C33不管充电到什么时候,其两端的电压只能达到1.042V。那么,本电路是如何令比较器B进行高电平到低电平的翻转,进而维持振荡?

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10# 午夜梦回
[午夜梦回]你好!你提出的问题也是我一直找不到很圆满答案的悬疑,但有一点你可注意一下,主板上对应ATX电源的PS-ON的插头与地之间存在7K以上的阻值,有的甚至于达到20K左右,也就是说,“启动开关(不是指面板上的按钮)”存在内阻,而不等同于PS-ON与黑线的短路;另外线路板上电阻值与图中所标也有不同;再有D36的正向压降在此小电流的工作条件下不会达到饱和,一般为0.1~0.3V左右,故在分析时要把它们考虑进去。这些都是我测量过的,有条件的话你也可做一下实验。最后我还是提议,在此电路中R38是多余的,去掉它利多弊少。

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楼上一语惊醒梦中人,仔细想想自己还真没考虑到主板PS-ON在开机状态下空究竟有多少V,也从来没有测量过,太疏忽了。
今天收工得早,正好家中有三台破电脑。干脆测量一下看看,以下是用DT930FD数字表测量得的结果。
1,捷波810+PII333。电源是杂牌,新外壳旧电路板那种。兄弟们应该见得多了。开机PS-ON测得0.224V。
2,VIA KT266+Athlon XP 1200+。电源是DELL带主动PFC。开机PS-ON测得0.043V
3,ASUS 845D+P4 1.6,2002年花6800元自己组装的机器。电源是长城300P4。开机PS-ON测得0.036V。
怪事。三台机的PS-ON电压看上去都影响不了比较器B的工作状态。
另外9# “在绿、黑二线短接后,此时LM339电压比较器B反相输入端6脚电位被拉下,低于同相输入端7脚上的阈值电压值,在此条件下,比较器B输出端1脚应该是高电平(由比较器工作原理决定:当同相输入端电压高于反相输入端时,输出为高电平;当同相输入端电压低于反相输入端时,输出为低电平,比较器作为一个开关时没有第三种状态),但在本例中用DT890A数字表测量却只有+1.9V,”是否能说明此例与主板PS-ON的阻值无关?
另外,从生产成本上考虑,若比较器B只是用来给PS-ON倒相,那么利用几个电阻一个三极管就可以非常完美的达到目的,可这里却用上了比较器而且外围又是电阻又是二极管,还那么多。有时间我真该好好学习学习这个ATX控制电路。
看来这众多的疑团只能是先空想一下了。目前尚未遇到过这种故障,以后要是遇上,非把它搞清楚了不可。
另外我上学的时候书本上说普通二极管的导通电压在0.5V左右,0.1~0.3是否太低了点?还是这里用上了肖特基二极管?

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12# 午夜梦回
谢谢午夜梦回的实验结果,以下是对你问题的三点解释:
一、主板上对应ATX电源PS-ON信号的插头与地线之间存在电阻后(哈哈,你测的是电压,其实是一回事,电压源也存在内阻),在静态分析时应该按照图1进行。

二、比较器B在电路中只起到二个作用,没有第三个作用:
第一个作用:反相传递PS-ON信号
    a.开机时,PS-ON呈低电平,相当于绿黑二线接通,反相端6脚经R37使其为低电平,1脚输出高电平。
    b.关机时,PS-ON呈高电平,相当于绿黑二线断开,反相端6脚经R36、R37接至+5V,使其为高电平,1脚输出低电平。
第二个作用:在开关机时通过D34的钳位作用,确保向主机发出正确的POW-OK信号,保护硬件安全
    a.开机时,PS-ON呈低电平,比较器B的1脚输出高电平,D35、D36反偏截止,正常工作时,比较器A的5脚电平低于4脚,比较器A的2脚输出低电平,经R41使TL494的4脚的电平变为低电平,TL494开始工作,向主机输出±5V、±12V、+3.3V电源,但此时主机还不会工作,何时工作取决于主机是否已检测到+5V的POW-OK信号。
    TL494开始输出±5V、±12V、+3.3V电源后,其内部误差比较器同相端1脚经取样电阻R15、R16从+5V、+12V得到电压,此电压值略高于TL494内部误差比较器反相端2脚的阀值基准电压(由原设计决定),使TL494的3脚输出高电平,使LM339比较器C的9脚经R48得到高电平,此电平高于比较器C的8脚阀值电平,因而比较器C的14脚输出高电平,此电平经R50与基准+5V电源经R64共同对C39充电,经数百毫秒后,比较器D的11脚电平升到高于10脚阀值电平时,比较器D的13脚输出高电平,此电平经R49正反馈至11脚,维持11脚处于高电平状态,故比较器D的13脚稳定地输出+5V的POW-OK信号,主机检测到此信号后方可开始工作。
    b.关机时,POW-OK呈高电平,比较器B的1脚输出低电平,因二极管D34的钳位作用,使比较器C的14脚呈低电平,C39通过R50放电,很快使比较器D的11脚降为低电平,其13脚立即输出低电平,即POW-OK信号呈低电平,主机检测到此信号后发出停止工作的指令。在关机过程中,因C35的放电时间常数大于C39数倍,使POW-OK信号先于各电源变成低电平,满足了主机关机的需要。此外,关机时因各路电源输出端的大容量电解电容放电需要时间,也起到POW-OK信号先于各电源回到低电平的作用。
    POW-OK信号的作用是为了防止开机时,因各个输出电路时序不定,CPU和各部件未进入初始化状态而造成工作错误,以及在突然停电时,因硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤盘片。
三、D33采用的是普通硅二极管1N4148,不是用上了肖特基二极管才使得其导通电压低,1N4148的伏安特性如图2所示,由于工作电流很小,因此它工作在特性曲线的斜线起始部分,因此正向压降没有达到0.7V饱和值(正向压降的理论计算值:硅管为0.7V、锗管为0.2V)。在该电路设计中采用D33目的,我猜测是:1 可产生一个较稳定的正偏压,2 可改善电路的温度稳定系数。事实上在此作用不大,相应增大R40后即可去掉它。


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我还是想不通。
下图是1N4148PDF资料上的特性图,好像和你说的不一样。

楼主你说主板PS-ON对地的阻值在7K以上,假设主板PS-ON对地的阻值有7K。那么我实测的数据中有二台机的电压在0.04V左右,请问此时流过PS-ON的电流有多大?0.04/7000=0.0000057A=0.0057mA?
而实际上这是不可能的。首先5V通过15K电阻到PS-ON的电流就已经达到0.33mA。可能吗? 电路 电子 维修 求创维42c08RD电路图 评论 电视的图纸很少见 评论 电视的图纸很少见 评论 创维的图纸你要说 版号,不然无能为力 评论 板号5800-p42ALM-0050 168P-P42CLM-01 电路 电子 维修 我现在把定影部分拆出来了。想换下滚,因为卡纸。但是我发现灯管挡住了。拆不了。不会拆。论坛里的高手拆解过吗? 评论 认真看,认真瞧。果然有收
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