计算机系统电源.ppt

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1、7.1开关电源基础知识介绍,7.2ATX电源,7.3 液晶显示器电源,7.4 笔记本电源适配器,7.5 笔记本电池,7.6 电源故障分析与排除,7.1 开关电源基础知识介绍,线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源。优点：成本较低、稳压性能好、输出纹波小 缺点：工作效率较低，在中小功率应用场合用得较多。如图：4NIC-X21 线性稳压电源。,开关型稳压电源是指开关电源中的调整管工作在截 止区和饱和区，通过改变调整管的导通时间来改变 输出电压的大小。优点：体积小、抗干扰能力强、损耗小、效率高、具有较好的自我保护能力等。计算机及其外部设备中，如计算机、打印机和显示器等都使用开关型稳压电源。,辅助电源开关

2、变压器,高压滤波电容,风扇,一级滤波电路,推挽变压器,低压滤波输出部分,7.2 ATX电源,ATX电源特点,1、ATX电源为适应更多、更新的CPU及PCI总线等技 术，提供了3.3V直流稳压输出，减少了电能消耗。2、ATX的风扇在冷却自身的同时，也帮助了CPU散热。3、ATX电源接口采用24针或20针的双排长方形插头，该插头使用容错设计，使拔插操作不容易出错。,4、ATX电源具有5V stand by（SB）电源。它主要供计算机内部一部分电路在关机状态下保持工作的芯片适用。可以实现通过软件开、关机，也可直接通过WINDOWS操作系统实现网络的电源管理，对网络计算机进行远程唤醒操作。5、ATX电

3、源增加PS-ON计算机主板控制ATX电源开关的控制端。当PS-ON为低电平时(1V以下)，ATX电源被激活，输出直流电源。为高电平时，计算机进入休眠状态。,6、ATX提供Power Good信号。电源首先自检输出电压是否正常。如正常，PG电路输出一个PowerGood(电源正常)信号通知主板开始工作。电脑开关机的工作过程：（1）电源在交流线通电后，输出一个电压+5VSB到主板，主板上的少部分线路开始工作，并等待开机的操作，这叫做待机状态；,（2）当按下主机开关时，主板就把PS_ON#信号变成低电平，电源接到低电平后开始启动并产生所有的输出电压，在所有输出电压正常建立后的0.10.5秒内，电源将

4、会把P.G信号变成高电平传回给主板，表示电源已经准备好，然后主板开始启动和运行。,（3）正常关机时，主板在完成所有关机操作后，把PS_ON#信号恢复成高电平，电源关闭所有输出电压和P.G信号，只保留+5VSB输出，整个主机又恢复到待机状态。,（4）当非正常关机时，主板无法给出关机信号，此时电源会探测到交流断电，并把P.G信号变为低电平通知主板，主板立刻进行硬件的紧急复位，以保护硬件不会受损。这种情况电源通知主板断电后，至少还要保持千分之一秒的正常输出电压，供主板进行复位，否则有可能造某些硬件的损坏。,7、P157,8、ATX电源输出端,ATX电源的基本结构,7.2 ATX电源（CONTD）,A

5、TX开关电源基本上都是它激式脉宽调制型开关直流稳压电源，它由输入电路、功率变换电路、控制电路、保护电路以及主开关电源启动电路构成。,ATX电源标准,7.2 ATX电源（CONTD）,ATX电源主要有四种版本，即Intel ATX 12V 1.3版、Intel ATX 12V 2.0版、Intel ATX 12V 2.2版和Intel ATX 12V 2.3版，它们是根据主流平台的发展演变出来的,各代电源主流参数比较如下表所示。,ATX电源的选购注意事项,7.2 ATX电源（CONTD）,在使用时ATX电源时要注意以下几方面：1、电源功率 2、功率因数 3、电磁干扰 4、输出电压稳定性 5、纹波

6、电压 6、可靠性 7、电源风扇 8、品牌与认证,当电源的输出功率达不到计算机内部各部件工作所需要的功率时，将导致计算机无法启动或者死机。,功率因数=实际使用电能/总消耗电能或者有功/总功。,可以用收音机测试电源电磁干扰的大小。,输出电压不稳定是导致系统故障和硬件损坏的主要原因。输出电压应在误差范围内。,分析ATX电源故障基本方法 在排除计算机电源故障时，也要按照“先软后硬”、“先外后内”的原则进行。首先要检查CMOS设置是否正确，排除因设置不当造成的假故障；然后，检查ATX电源中辅助电源和主电源是否正常；最后再检查主板电源监控电路是否正常。,ATX电源故障分析基本方法：1、判断ATX电源好坏。

7、可以先用导线将13脚和14脚短接，如果电源的风扇正常转动的话，一般来说电源没有太大的问题。2、有无明显损坏的元件。3、测量输入电阻。测量输入电阻可以判断功率变换电路以前的元件损坏情况，正常时，输入部分正反向电阻应大于200K，如果测量只有几10K的电阻，不是高压滤波电容有问题，就是整流二极管有问题。,4、测量输出电压。检查各输出端电压，哪一个输出端电压不正常，就把重点放在对应的电路上。5、检查辅助电路。ATX电源的辅助电源（+5V SB）是ATX电源能否正常工作的前提条件，只要交流输入电源线未拔下，即计算机处于休眠状态，辅助电源仍然一直工作。,使用劣质电源会有哪些现象？,第一、电脑经常重启、死

8、机，程序运行中则会不断报错。主要因为滤波电路不过硬或全部省去，使输出电压受到市电中的杂波干扰，导致电流输出不够纯净，从而无法确保电脑配件稳定运行。第二、认不出电脑配件，如硬盘、光驱等设备。由于劣质电源制造水平低下，加上成本低廉，因此基本上能省的元件全部省去。在输出功率不足或不稳的情况下，很有可能发生一开机突然找不到硬盘、光驱等设备。,第三、硬盘出现坏道，光驱读盘能力大为降低。由于劣质电源使用的元器件，很多时候达不到标准要求，因而使用寿命大大缩短。在使用一段时间后，性能将会有所降低，从而导致+5V供电输出不足或不稳。第四、掉电或闪电时，电脑极易损坏。为了提升电能转换效率，并尽可能的节约用电，正规

9、电源都会带有PFC（PowerFactorCorrect功率因素调整）电路。可有效确保电脑配件的使用安全。第五、CPU超频能力减弱。由于CPU超频时，耗电量将会大幅增加，而当电源输出功率不足甚至不达标时，将根本无法满足CPU超频需要。第六、音箱杂音过大。滤波功能差，电路品质不过关。,内容回顾,1、解释ATX电源提供的Power Good信号。,答：从电源接通到电源输出稳定的电压需要一定的时间，为了避免不正常的电压损害计算机中其他电路，电源首先自行检查输出电压是否正常。如正常，PG电路输出一个PowerGood(电源正常)信号通知主板开始工作。当发生电源输入等异常时，PG电路则输出一个“电源故障

10、”信号（低电平），通知主板停止工作。,3、ATX电源故障分析基本方法 答：1）判断ATX电源好坏。2）有无明显损坏的元件。3）测量输入电阻。4）测量输出电压。5）检查辅助电路。,2、在选购ATX电源时要注意哪些事项？,答：1）电源功率 2）功率因数 3）电磁干扰 4）输出电压稳定性 5）纹波电压 6）可靠性 7）电源风扇 8）品牌与认证,液晶显示器电源的作用：将220V市电转换为液晶显示器工作需要的各种稳定的直流电。为液晶显示器中的各种控制电路、逻辑电路、控制面板等提供稳定的电压，其工作的稳定性直接影响液晶显示器能否正常工作。,7.3 液晶显示器电源,液晶显示器电源的基本组成 液晶显示器电源电

11、路主要由开关电源和DC/DC（直流/直流）变换器两个部分组成。,7.3 液晶显示器电源,液晶显示器开关电源的组成 液晶显示器的电源电路一般采用开关电路方式，将交流220V输入电压经过整流滤波电路变成直流电压，再由开关管斩波和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，最后经整流滤波后输出液晶显示器各个模块所需要的直流电压。,1、线性滤波电路 消除市电中的高频干扰，减小干扰信号对本机或其他电子设备工作的影响。也称交流抗干扰电路。一般由电感和电容构成。2、整流滤波电路 将交流转换成300V左右的直流电压，液晶显示器采用桥式整流和电容滤波方式。先通过整流变为直流电压，再经过滤波后将电压变为市电电压的根2倍。

12、,3、启动电路 防止电容器上的瞬时冲击电流，以保证电源正常而可靠地运行。由于在输入电路接通电源瞬间，电容器上的初始电压为0会形成很大的瞬时冲击电流，此电流往往会导致输入保险丝烧断，因此需要设置软启动电路。4、主开关电路 通过开关管斩波和高频变压器降压，以得到高频矩形波电压。主要由开关管、开关电源控制电路、开关变压器、过流保护电路、高压保护电路等组成。,（1）稳压电路（2）尖峰吸收回路（3）过电压保护（4）过电流保护,稳压电路可以控制开关管的导通时间，以减少市电电压、负载电流的变化对开关电源输出电压的影响，保证输出电压的稳定。,当电压超过预定最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式

13、。,尖峰吸收电路是起到保护开关管在开机的时候对它的冲击.,4、主开关电路,为防止开关管因负载短路而损坏。当负载出现短路时，开关管的饱和时间会增长，流过开关管的电流会增大。当电流增大到一定程度时，使内部过流保护电路动作，自动限制了开关管的饱和时间，使开关管不至于受大电流的冲击而损坏,DC/DC变换是将固定的直流电压变换成各种稳定的直流电压，也称为直流斩波。,7.3 液晶显示器电源（CONTD）,DC/DC变换器的基本原理,目前，液晶显示器采用的DC/DC变换器主要有两种类型：线性稳压器和开关型DC/DC变换器，二者各有优缺点，适用于不同场合。,DC/DC变换器的基本原理,7.3 液晶显示器电源（

14、CONTD）,线性稳压器原理框图,线性稳压器原理：输入电压的变动或负载电流的变化引起输出电压变动时，通过反馈及控制电路，改变调整管的管压降的大小，使输出电压保持稳定。,DC/DC变换器的基本原理,7.3 液晶显示器电源（CONTD）,开关型DC/DC变换器，按照输入/输出电压的大小和极性，分为升压式、降压式和反转式。,降压式DC/DC变换器原理框图,笔记本使用的电源适配器是小型便携式供电电源转换设备，一般由外壳、电源变压器和整流电路等组成，其工作原理和液晶显示器中的开关电源电路类似。大部分电源外置，用一条线和主机连接，以减小主机的体积和重量。在电源适配器上标示着功率、输入输出电压和电流量等指标

15、，如下图所示。,7.4 笔记本电源适配器,使用笔记本电源适配器应注意以下几点：1、尽量避免在室外或者恶劣环境下使用，防止适配器被暴晒或者受潮。2、不使用适配器时，应将电源插头拔下。3、避免弯折适配器的连接处，否则会造成接触不良或断线故障。4、不要将不同机型的电源适配器混用，以免烧坏笔记本电脑。5、最好购买原装或品牌电源适配器。6、切忌散热不良，还有防水、防摔。,笔记本电脑的整体性能与电池的优劣是密不可分的，因为电池是笔记本电脑实现移动办公的主要支持之一，其重要性不亚于CPU、主板、硬盘。,7.5 笔记本电池,电池种类,镍镉电池Ni-Cad,镍氢电池NiMH,锂离子电池LiIon,燃料电池,7.

16、5 笔记本电池（CONTD）,镍氢电池,镍氢电池与镍镉电池结构原理基本相同，只是将阴极换成性能更好、更环保无毒的镍金属氢化物材料，易于回收再利用，对环境的破坏比较小，可重复充电次数多，高品质的镍氢电池充放电次数可超过1000次；缺点：充电时间长、重量较重、容量也比锂电池小，电池持续放电时间太短，还有记忆效应，用户必须用尽后再充电。,7.5 笔记本电池（CONTD）,锂离子电池,锂离子电池的工作电压在3.6V，是镍镉和镍氢电池工作电 压的三倍；锂离子电池比能量目前已达140Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍；锂离子电池循环寿命长，目前锂离子电池循环寿命已达 1000次以上；自放电小

17、。没有记忆效应。工作温度范围宽为-2060。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%，而 且输出功率大。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。,7.5 笔记本电池（CONTD）,燃料电池,燃料电池如下图所示，是笔记本电池的发展趋势，种类较多：质子交换膜燃料电池（PEM）、碱性燃料电池（AFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）等。适合笔记本电脑使用的燃料电池只有质子交换膜燃料电池（PEM），PEM使用的燃料主要是甲醇。燃料电池要用金属铂（Pt，即白金）做催化剂，成本较高，5001000美元/千瓦，因此当燃料电池的生产成本降至50美元/千瓦左右时才能被消费者接受。,各种电池的性能比较,7.5

18、笔记本电池（CONTD）,锂离子电池的基本结构,锂离子电池一般由外壳、电池组、充放电控制和保护电路等组成。常见品牌的笔记本电池大多为长方形，也有少部分超薄笔记本使用圆柱形电池。电池芯越多，每个电池芯容量越大，使用时间越长，重量也就越大，一般3000多毫安时的锂电重量大概250克左右。,7.5 笔记本电池（CONTD）,锂离子电池的基本结构,笔记本电脑电池是采用多个单体电池串联和并联组成的电池组。在电池外壳看到的3300mAh、4400mAh是指电池的容量，即以该电流对电池进行放电时可使用一小时。如4400mAh的锂离子电池可以以4400mA的电流放电一小时，该数值越大其容量越大。另外，电池的使

19、用时间与笔记本的配置也有很大关系。,充放电控制和保护电路是负责电池的充放电控制和保护的。锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。,锂离子电池的基本结构,7.5 笔记本电池（CONTD）,笔记本电脑电池使用技巧,1、屏幕节电方式,2、进行节能设置,3、报警设置,4、校准电池,5、测试电池的供电时间,采用降低屏幕亮度的方法，延长笔记本电池的使用时间。,（1）BIOS中的节能设置。CMOS设置中，大都有一项“Power savings”，其中可以选择“Maximum Battery Life”和“Maximum Performance”等多个选项。“Maximum Battery Life”是

20、缺省的节能模式设置。,（2）Windows中的节能设置。,7.5 笔记本电池（CONTD）,笔记本电池的保养与维护,1、使用新电池时要对电池进行激活,2、先将电池充满电，再将电池从笔记本上取下，延长电池寿命,3、尽量减少使用电池的次数,4、充电时最好关掉笔记本电脑，不要在充电中途拔掉电源。,5、发现电池工作时间比较短时，应采取相应的措施,6、平时使用时要防止曝晒电池、防止受潮、防止化学液体侵蚀,7、电池充电至99%之后一直充不到100%，可以通过电池校准解决,电源不正常的原因可以分为以下几种.1.主机电源使用时间过长,导致电源内的原件老化.2.主机电源内的灰尘太多使电源电路板造成短路.3.电源

21、的通风系统有损,造成电源的电压不足.4.主机箱的用电量太大,造成电源超负荷.5.使用了低劣的电源.6.电源的保险丝有损!,7.6 电源故障分析与排除,故障现象1：主机无法正常关机1、可能是BIOS设置有误，进入BIOS.找到 Load Fail-Safe Defaults（载入保守设置），按方向键选中后回车,提示是否确定,按Y,回车.2、USB设备冲突，关机前将USB设备拔出。3、程序软件不兼容，有的杀毒软件与系统有冲突，关机前先将杀毒软件的监控功能关闭。如果故障出现前下载了应用程序软件，就发现有关机故障，请先将其卸载，如果故障排除，再重新下载安装，如果不行，不要再使用。,7.6 电源故障分析

22、与排除,4、病毒感染，用杀毒软件和恶意软件专杀工具在安全模式中进行查杀病毒和恶意软件5、检查主板，主板老化、电容失效或爆浆、可引起不能自动关机故障，将损坏电容进行更换即可。再清理一下机箱内的灰尘，插拔一下显卡、内存，擦亮显卡、内存的金手指。6、可能是电源功率不足导致的，可这样测试一下，如果电脑装有光驱、软驱、或者刻录机等硬件，你断开它们的电源，这样可以减小用电功率，看是否可以正常启动。电源功率不足，也可引起不能自动关机故障，建议，更换一个大功率的电源。,故障现象2：计算机接上交流电源后会自动开机。1、BIOS芯片损坏或BIOS设置错误所导致。可以重启电脑进入BIOS，然后“恢复出厂默认设置状态

23、”将BIOS还原到最初设置。2、电源本身的抗干扰能力较差，交流电源接通瞬间产生的干扰使电源的主回路开始工作。3、+5V输出端电压太低，使主板送不出应有的PS_ON高电平信号，即关机信号。4、来自主板的PS_ON信号质量较差，在通电瞬间，该信号由低电平变为高电平的延时过长，直到主电源准备好了以后，该信号仍为低电平，使电源主回路误导通。,实验课,第9周 周三1、2节的课为实验课。实验三：虚拟机、虚拟光驱的使用 地点：信息楼二楼西头的维护实验室。要求：实验过程中要做记录。把记录的内容写到实验报告中。,P154：4、6、14、18P178 2、9.,第六章作业,7.6 电源故障分析与排除,故障现象1：主机电源无法关机。故障现象2：计算机接上交流电源后会自动开机。故障现象3：一台组装机ATX电源无电压输出。故障现象4：一台液晶显示器通电后，按键无任何 反应，指示灯不亮、黑屏。,