3.10 市电输入/输出端子与直流输出端子
在本书的前面部分,已经介绍了ATX电源直流输出端子的输出参数。接下来,将介绍ATX电源市电输入端子与直流输出端子及其真实阻值和对地阻值。
尽管在2.5节就已经介绍了对地阻值的测量过程,也进行了反向对地阻值概念的辨析,但笔者在此处还是想再次强调一下。对地阻值是使用万用表的二极管挡测量到的数据,当选择高压侧的“全桥负极”为参考点(红表笔接全桥负极,黑表笔接测试点)时得到的数值为ATX电源高压侧对地阻值,当选择输出端子中的黑色电缆的“地”为参考点时(红表笔接地,黑表笔接测试点)得到的数值为ATX电源低压侧对地阻值。反向对地阻值的测量过程与对地阻值的测量过程除表笔对调外无任何区别。除去对地阻值外的其他二极管挡测出的数据本书统称为二极管挡压降,它与对地阻值、真实阻值一样,都可以作为衡量被测两点之间导通程度的数据。真实阻值是万用表在电阻挡(而非二极管挡)时测得的红、黑表笔之间的数据。
3.10.1 ATX电源市电输入端子及其真实阻值和二极管挡压降
所有的ATX电源都具有一个公座(市电输入端子),早期的ATX电源有时还会具有一个供CRT显示器电源线插入的母座(市电输出端子),如图3-59所示。
图3-59 市电输出端子
公座中的火线和零线经两根较粗的漆包线直接或经插座与ATX电源主板相连,地线经一根较粗的漆包线与ATX电源外壳(通常用螺钉紧固)相连。以下为常见的漆包线颜色与220V市电(三相四线制)的对应关系。
(1)棕色线:火线;蓝色线:零线;黄绿线:地线。
(2)红色线:火线;黑色线:零线;黄绿线:地线。
(3)黑色线:火线;白色线:零线;黄绿线:地线。
不遵守规范的山寨厂电源的火线和零线有时还会使用同一种颜色(如黑色)。
我们首先思考如下问题:对于公座而言,其地线E、火线L、零线N之间应该具有什么样的真实阻值和对地阻值呢?显然,三者之间不应该是彼此直通(或者部分导通)的。其原因很简单,因为一旦直通,就意味着短路。
请读者任意取一个良品电源,自己实测一下公座的真实阻值和对地阻值(参考点取ATX电源的外壳或公座的地线)。
如表3-8所示是笔者通过实测航嘉BS-3600电源公座的数值(某些良品ATX电源可在N、L之间测到一个接近于1MΩ的数据)。
表3-8 实测航嘉BS-3600电源公座的数值
我们再根据电源内部的结构分析这个结果,如图3-60所示。
图3-60 BS-3600电源内部结构
在ATX电源内部,火线L和零线N的起点是公座,终点是全桥的两个交流输入点。
对于全桥而言,实际上这两个交流输入点是无差别的(不用区分火线与零线,只要接入即可),经常可以见到山寨电源在内部不区分火线与零线的情况,即公座的火线L经电缆连接到ATX电源主板时应接入丝印为L的焊点,但实际上接入的是丝印为N的焊点。
我们分析火线L和零线N有直通(短路)或某种程度的互通(存在可测到的压降、阻值)的可能情况。
这里有如下几种:跨接滤波电容短路;安全电阻阻值变小或短路;VD4、VD1反向有击穿(红L黑N时会有压降);VD3、VD2反向有击穿(红N黑L时会有压降)。
综上所述,在对公座进行真实阻值或二极管挡压降的测量,实际上是在测量全桥中集成的4个二极管的好坏(一共有两次测量,每次可判断两个二极管是否反向击穿,但此法不能判断4个二极管是否正常导通),以及若干跨接滤波电容的好坏和安全电阻的好坏。
在实践中,跨接滤波电容、安全电阻损坏的情况很少,全桥损坏的故障较多。
最后,安全电阻阻值较大(如680kΩ),在板侧一般测不到它的真实阻值。它的用途是在拔下市电电缆后对跨接滤波电容放电,令火线、零线之间的电压迅速降低,它是安全规范要求的电阻。有的山寨电源会省掉此电阻。
3.10.2 ATX电源直流输出端子及其真实阻值和对地阻值
ATX电源直流输出端子的线序及电缆颜色在本书的开始部分就已经介绍过,这里不再赘述。本小节主要介绍其真实阻值和对地阻值,以及这些测量数据的来源和可判断的问题。
如表3-9所示是笔者实测的良品航嘉BS-3600(双管半桥)ATX电源的直流输出端子的真实阻值和对地阻值。
表3-9 良品航嘉BS-3600 ATX电源的直流输出端子的真实阻值和对地阻值
续表
可见,各路供电在某种程度上对地都是通的。如ATX3.3V的真实阻值是25.78Ω,这已经是一个比较小的数值了,其对应二极管挡压降也才有几十毫伏。
将ATX电源拆开,取出电路板,翻转到背面,找到直流低压输出一侧的3个整流二极管。直接在板侧测量这3个双二极管的正偏及反偏压降,将数据记录下来,如表3-10所示。
表3-10 双二极管的正偏及反偏压降数据
通过比较这两个表中的数据,相信读者不难发现:在ATX电源直流输出端子上测出的各供电的对地阻值,实际上就是该路供电的整流二极管在板侧的正偏压降。因此,此测量数据可以用来判断整流二极管是否正向短路。
要正确地理解这个结论,需要分析整流管在整个电路中的位置,如图3-61所示。
图3-61 整流管在整个电路中的位置
对于使用整流二极管作为整流元件的ATX电源低压直流输出电路而言,其各路输出的结构基本与图3-61相同,只不过元件参数有所差别。当我们在ATX电源直流输出端子上测量各供电的对地阻值时(红接地、黑接测试点),实际上是将万用表的红表笔连接至A点(地),但是A点实际上是通过次级绕组与整流二极管的两个正极都直通的,而且,整流二极管的公共负极与测试点(B点)也是经由电感(大水泡或输出电感)直通的。