【正文】 ATX電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要本文闡明用單片機(jī)控制向ATX電源智能測(cè)試儀提供可控負(fù)載接口的方法，對(duì)如何輪流向電腦電源提供大功率負(fù)載問(wèn)題進(jìn)行了研究；對(duì)如何選擇合適的開(kāi)關(guān)管對(duì)大功率負(fù)載進(jìn)行輪流選通進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹；對(duì)如何利用AD芯片進(jìn)行電腦電源實(shí)際電壓的采集進(jìn)行了介紹。本文還討論了單片機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，闡述ATX電源工作原理。本產(chǎn)品向ATX電源智能測(cè)試儀提供了5個(gè)可控負(fù)載接口。ATX電源智能測(cè)試儀可以很準(zhǔn)確的檢測(cè)出電腦電源的實(shí)際帶負(fù)載能力。 關(guān)鍵詞負(fù)載、單片機(jī)、ATX電源、檢測(cè) ATX power supply design and implementation of intelligent load AbstractThe method which is described in the paper is how to supply the controllable load interfaces for ATX power supply intelligence test instrument through the single chip microputer control。The problem that how to altenatly supply highpower switch translator to realize the alternat strobe of the highpower loads is introduced systematicly。How to Sample the real voltage of the puter through the AD chip is introduced is discussed that the key of the MCU control system is how to handle the data, so does the principle of the ATX power supply. The product has provided 5 controllable loads interfaces for ATX power source intelligence test instrument. The ATX power source intelligence test instrument can detect accuratly . the real loading ability of the puter power supply KeywordsLoads 、monolithic machine、 ATX power supply 、detecting 引言電腦電源檢測(cè)儀的現(xiàn)狀：電源是電腦能夠運(yùn)行的動(dòng)力之源，在電腦運(yùn)行的過(guò)程中我們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到它的重要性。如果電源性能不佳，輕則機(jī)器時(shí)不時(shí)給你來(lái)個(gè)反復(fù)啟動(dòng)、仿制處于半夢(mèng)半醒之間，重則讓整部機(jī)器為此獻(xiàn)身。即使你機(jī)器配備的是品質(zhì)優(yōu)良的電源，但隨著不斷地給機(jī)器添置新的硬件和外設(shè)，這個(gè)電源是否還能擔(dān)當(dāng)起重任呢？我們又如何選擇合適的電源呢？打開(kāi)電源的外殼后一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的用戶能夠了解電源的工藝水平，但并不能估算出電源輸出的實(shí)際功率，而且大多數(shù)經(jīng)銷(xiāo)商是不會(huì)給用戶這樣的機(jī)會(huì)的，所以電源的輸出功率、各端的最大輸出電流等指標(biāo)通常都標(biāo)注在電源的銘牌上。我們?cè)趺粗肋@些指標(biāo)是真是假呢？市場(chǎng)上出現(xiàn)了許許多多的大功率電源，200W——400W的電源到處都是，有雜牌的還有名牌的，面對(duì)這么多行行色色的產(chǎn)品，作為消費(fèi)者，我們到底該如何選擇？很多人只是單純的用萬(wàn)用表檢測(cè)下空載情況下電腦電源是否正常，根本不清楚電源的實(shí)際負(fù)載能力。市場(chǎng)上很難找到一款檢測(cè)電腦電源功率的電子產(chǎn)品。在網(wǎng)上找，費(fèi)了很大力氣才找到深圳的一家公司有類(lèi)似的產(chǎn)品而且價(jià)格昂貴！針對(duì)這種情況，我們很有必要設(shè)計(jì)個(gè)合適的電腦電源檢測(cè)儀。目前單片機(jī)應(yīng)用廣泛，利用單片機(jī)可以設(shè)計(jì)出一款價(jià)格低廉適用性強(qiáng)的檢測(cè)儀。它有很大的市場(chǎng)前景，它的推廣可以很有力的打擊假冒偽劣產(chǎn)品，保護(hù)我們消費(fèi)者的利益。1 設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容本設(shè)計(jì)的要求就是設(shè)計(jì)一款智能負(fù)載，它能與ATX電源測(cè)試儀共同合作完成對(duì)電腦電源實(shí)際負(fù)載能力的測(cè)試。具體要求如下：（1）向ATX電源智能測(cè)試儀+12V、+5V、+3V輸出端子提供大中小三種可控負(fù)載接口。（2）向ATX電源智能測(cè)試儀+5V USB1 +5V USB2輸出端子提供固定負(fù)載接口。12V、5V用指示燈表示正常與否。（3）提供各種被檢測(cè)電壓端口。（4）便于與ATX電源測(cè)試儀聯(lián)接。（5）可長(zhǎng)時(shí)間工作。本設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)大功率負(fù)載，運(yùn)用IRF3205做開(kāi)關(guān)管配合CD4051向單片機(jī)提供控制端口，控制大功率負(fù)載的選擇。并向AD芯片提供各種需要檢測(cè)的端口（+12V、+5V、+3V、+5V USB1 +5V USB2）。取得電腦電源的被檢測(cè)端口（+12V、+5V、+3V、+5V USB1 +5V USB12V、5V）。2 整體方案設(shè)計(jì)和論證 ATX電源工作原理檢測(cè)電腦電源，自然很有必要知道電腦電源的工作原理，以下是對(duì)電腦電源的簡(jiǎn)要介紹： PC電源的工作流程：當(dāng)市電進(jìn)入電源后，先通過(guò)扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)整流和濾波得到高壓直流電。接著通過(guò)開(kāi)關(guān)電路把高壓直流電轉(zhuǎn)成高頻脈動(dòng)直流電，再送高頻開(kāi)關(guān)變壓器降壓。最后濾除高頻交流部份，這樣最后輸出供電腦使用的相對(duì)純凈的低壓直流電。 穩(wěn)定低壓直流輸出高壓市電輸入全橋電路整流（整流）+大容量高壓濾波電容（濾波）低壓濾波電路（整流、濾波）一、 二級(jí)EMI濾波電路（濾波）開(kāi)關(guān)三級(jí)管開(kāi)關(guān)變壓器（變壓） PC電源的工作流程，電源內(nèi)部的大致流程為：高壓市頻交流輸入 → 一、二級(jí)EMI濾波電路（濾波） → 全橋電路整流(整流)+大容量高壓濾波電容(濾波) → 高壓直流 → 開(kāi)關(guān)三極管 → 高頻率的脈動(dòng)直流電 → 開(kāi)關(guān)變壓器（變壓）→ 低壓高頻交流 → 低壓濾波電路（整流、濾波） → 穩(wěn)定的低壓直流輸出[1] 。 開(kāi)關(guān)管的品質(zhì)直接決定了電源的穩(wěn)定性，它也是電源中主要的發(fā)熱元件，拆開(kāi)電源后看到的主散熱片上的兩個(gè)晶體管就是開(kāi)關(guān)管。高頻開(kāi)關(guān)變壓器同樣是整個(gè)電路中的核心部件，講究的是鐵氧體的效率、磁芯截面積的大小和磁隙的寬度，截面積過(guò)小的變壓器容易產(chǎn)生磁飽和而無(wú)法輸出較大的功率，各個(gè)繞組的匝數(shù)直接影響輸出的電壓，通常我們無(wú)法具體的掌握這些參數(shù)，所以無(wú)法準(zhǔn)確的判斷變壓器到底能輸出多大的功率。另外，開(kāi)關(guān)變壓器的輸出端雖然很多，但其中的某些輸出端使用的卻是相同的繞組，比如++5VDC就是這樣，所以當(dāng)++5VDC就無(wú)法輸出很大的電流了，就是由于這個(gè)原因我們不能將電源各個(gè)輸出端的功率進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加。在主變壓器旁邊的兩個(gè)小變壓器也有各自的作用，其中一個(gè)將開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行工作，同時(shí)還可以將開(kāi)關(guān)管工作的高壓區(qū)和集成電路工作的低壓區(qū)進(jìn)行物理隔離。另外一個(gè)完全是一套獨(dú)立的小型開(kāi)關(guān)電源，這就是我們所說(shuō)的待機(jī)電路，其輸出的電壓為電源的主電路供電，同時(shí)通過(guò)+5VSB端輸出到主板來(lái)實(shí)現(xiàn)喚醒功能。 開(kāi)關(guān)電源向電腦提供+5V、+12V、+、12V、5V、+5V USB+5V USB2 七個(gè)端口，其中+5V、+12V、+，才能保證電腦正常運(yùn)行。 以上介紹了ATX電源的基本工作原理及一些特殊的輸出端口。我們就是要檢測(cè)這些特殊的端口，來(lái)檢測(cè)ATX電源的實(shí)際負(fù)載能力。 各模塊方案設(shè)計(jì)和論證 電源模塊 電源模塊的要求是向板子提供穩(wěn)定可靠的+12V、+5V電源。方案1：通過(guò)ATX電腦電源上提供的+12 V檢測(cè)端口取得。優(yōu)點(diǎn)：合理利用資源，方便快捷。缺點(diǎn)：因?yàn)槭潜粰z測(cè)端口，所以存在很多不穩(wěn)定因素，比如電腦電源本身就是壞的，提供的電壓根本就沒(méi)有+12V，或者根本就沒(méi)電壓，這樣我們就無(wú)法知道到底是檢測(cè)儀出了問(wèn)題（比如芯片壞了、與電腦電源的銜接接觸不良），還是電腦電源有問(wèn)題[2]。方案2：通過(guò)最簡(jiǎn)單的7812及7805穩(wěn)壓電路即可滿足要求。市電進(jìn)入后經(jīng)15V變壓器整形濾波后向7812提供輸入端。取的+12V電壓后再通過(guò)7805取的穩(wěn)定的+5V電源。本設(shè)計(jì)采用的方案2. 負(fù)載模塊 這是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一，選擇的負(fù)載要滿足以下要求：能夠承受大電流；必須是小電阻；3散熱性能好；穩(wěn)定性好，電阻值基本不隨著溫度的變化而變化；5 能長(zhǎng)期工作?？蛇x擇的材料：糠銅絲、鋁片、電爐絲。方案1：選擇康銅絲。優(yōu)點(diǎn)：糠銅絲能承受很大的電流，且阻值小，是用做電壓采樣的好材料。缺點(diǎn)：康銅絲的散熱性能不好，不適應(yīng)長(zhǎng)期工作。且康銅絲價(jià)格昂貴，不易選用康銅絲。方案2：選擇鋁片。優(yōu)點(diǎn)：鋁片的能承受很大的電流，而且散熱性能特好，又能長(zhǎng)期工作，且阻值基本不隨溫度變化而變化。缺點(diǎn)：鋁片的阻值太小，如果選用鋁片，那必須用很大塊且體積龐大的鋁塊，行是行，就是顯的很浪費(fèi)且不易擺放，不利于產(chǎn)品的微小化設(shè)計(jì)原則。 方案3：選擇電爐絲。電爐絲能滿足本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中負(fù)載模塊的所有要求，且價(jià)格低廉易于采購(gòu)。想獲得小電阻的阻值，一般都要通過(guò)比較麻煩的方法測(cè)量后得到，比如用高精度數(shù)字式小電阻測(cè)量器測(cè)量，搭橋式電路進(jìn)行測(cè)量等。電爐絲的測(cè)量就很方便，我們可以把買(mǎi)回來(lái)的電爐絲稍微拉長(zhǎng)點(diǎn)，使每一小圈都沒(méi)接觸，然后數(shù)圈數(shù)。數(shù)到一千圈然后測(cè)量總共的阻值Y，將總的阻值除以一千就可以得到一小圈的電爐絲的阻值，精度高，若想截下某一阻值的電爐絲，可以通過(guò)計(jì)算得到圈數(shù)后截取。比如想取得阻值為X阻值的