2.5 万用表在ATX电源维修中的用途

万用表是维修的必备测量仪器。

虽然任何一个万用表都可以用于ATX等开关电源的维修，但是数字的优于指针的，自动量程的优于非自动量程的。

2.5.1 万用表在ATX电源维修中的具体用途

万用表在ATX电源维修中有以下具体用途。

（1）测量测试点的电压和对地阻值。

（2）判断两个测试点之间的直通性。

（3）测量电阻的阻值。

（4）测量量程范围内电容的容量。

（5）判断三极管、场管的管型、极性及好坏。

（6）测量某电流。

2.5.2 数字万用表二极管挡的功能

自动量程数字万用表的二极管挡一般有3个功能选项：电阻，电阻蜂鸣，二极管压降蜂鸣。

（1）电阻选项：量纲为电阻欧姆，用于测量红、黑表笔间的真实电阻值。

（2）电阻蜂鸣选项：量纲为电阻欧姆，用于根据设定的最大蜂鸣电阻值（一般为20Ω）来确定是否蜂鸣。如果红、黑表笔间的真实电阻值超过了最大蜂鸣电阻值，则万用表不发出蜂鸣，如果小则蜂鸣。

（3）二极管压降蜂鸣选项：在万用表处于二极管蜂鸣选项时，万用表的红表笔是带电压的，当红、黑表笔间的压降小于最大蜂鸣压降时，万用表会蜂鸣，反之不会蜂鸣。

非自动量程数字万用表的二极管挡的量纲不明确。有资料说量纲为电阻欧姆，也有资料说量纲为电压伏特。经实测，发现当读数较小时非自动量程数字万用表的示数与被测两点间的真实阻值相同，随着真实阻值的增大，万用表示数越来越偏离两点间的真实阻值。但是，无论其量纲是电阻欧姆还是电压伏特，均不影响测量过程及根据测量值所做出的判断。

笔者推荐优利德生产的UT61E自动量程数字万用表。此表二极管挡速度快、价格适中、结实耐用。

本书中提到的实测对地阻值均为用该型号万用表在二极管挡时测量得到的红、黑表笔之间的压降，量纲为电压伏特，如图2-1所示。

此测试点的对地阻值实际为0.4812V。为了方便，本书中的所有对地阻值均保留三位有效数字，并根据业内习惯以mV记为三位有效数字481（481mV）。

2.5.3 用万用表测量的对地阻值

在ATX电源维修中，常常需要用万用表测量测试点的对地阻值。

对于交流高压输入一侧而言：选择万用表的二极管挡，红表笔接全桥的负极，黑表笔接测试点。这时，万用表会有一个读数，这个读数在本书中被称为ATX电源高压侧的“对地阻值”。对于直流低压输出一侧而言：选择万用表的二极管挡，红表笔接输出端子中的地，黑表笔接测试点。这时，万用表也会有一个读数，这个读数在本书中被称为ATX电源低压侧的“对地阻值”。总之，根据选择的参考点的不同，ATX电源的对地阻值被笔者定义为“高压侧对地阻值”和“低压侧对地阻值”。

既然对地阻值可作为维修的依据，那么意味着对地阻值一定反映了测试点在电路中的某种本质属性，对此本质属性正常与否的判断，可有效地明确故障点。

不严格地说，对地阻值的本质上实际就是电路板的“负极”或“地”与“测试点”之间电路网络的等效内阻。

真实的电路都是网络状的，网络上有众多的节点。根据电学中“戴维南定理”描述：网络中的一个二端子网络，无论其内部是什么具体结构，都能够被等效成一个电阻（内阻）。这个等效电阻的两端，就是这个二端子网络的两端。当用万用表测量这个二端子网络的“对地阻值”时，其数值就表征了这个“等效电阻”。

对地阻值在中国台湾被称为“二极体值”。在主板维修中，“二极体值”的内涵体现得并不明显，但是在开关电源维修中，使用“二极体值”而非“对地阻值”的术语更能够体现出电路的本质属性。这部分内容，请参考3.10.2节中的内容。

第一，对地阻值的有无能反映出线路是否已经正常连通。通俗地说，电流一定要能够从测试点流回主板的地，否则就存在断路。因此，如果一个测试点没有对地阻值，则说明它跟地或负极之间是不通的，对于不掉件的电路板而言，这样的信号的确有但较少。

第二，对于具体测试点而言，其对地阻值不能过小乃至小到对地或对负极短路，也不能过大乃至大到开路。它会有一个正常值，这个正常值是由测试点所在的电路本身所决定的。如果某测试点的对地阻值明显偏离正常值，则可以明确判断出测试点所在的电路中存在故障元件，这是利用对地阻值判断是否可能存在故障元件的理论依据。

上述两点是对地阻值在维修中的基本价值。

在实际测量对地阻值时，表笔之间的电阻及表笔与测试点之间的接触电阻造成的压降有时候不能被忽略。对于表笔之间的电阻造成的误差，如果是数字万用表，则可以利用万用表本身提供的相对测量功能予以调零。对于表笔与测试点之间的接触电阻，应尽量用表笔的尖端可靠地接触测试点。

2.5.4 如何根据对地阻值对是否存在故障元件进行判断

实测时有三种情况：明显大于正常值；明显小于正常值；与正常值无明显差异。这里的正常值是同型号正常主板同一个测试点的对地阻值，或者不同主型号但电路构成基本一致的主板的同种测试点。

如果对地阻值有明显差异，则说明测试点所在的电路存在故障元件。若无明显差异，就不能从对地阻值的角度判断是否存在故障元件。在可能的情况下，应尽量获得同型号正常主板同一个测试点的对地阻值以便更精确地判断。

对地阻值明显大于正常值说明测试点所在电路有可能断线、线路氧化造成阻值增大、过孔脱镀导致阻值增大或开路。

对地阻值明显小于正常值说明其阻值被故障元件拉低。在供电电路中的阻值偏小大部分是因为滤波电容漏电或已被击穿造成测试点的对地阻值被拉低或直接拉低到地（对地短路）。注意，此故障元件一定与测试点直通。

2.5.5 关于“反向对地阻值”伪概念的辨析

所谓“反向对地阻值”应该是指用黑表笔接地（低电压区）或全桥的负极（高电压区）、红表笔接测试点得到的对地阻值。从表面上看似乎没有什么不同，但就ATX电源电路板而言，地（低电压区）或全桥的负极（高电压区）都是唯一的。红表笔接地（低电压区）或全桥的负极（高压区），实际上是以选定的参考点为起点来衡量测试点的“等效电阻”。这就如同海拔以海平面为起点来确定高度一样。而“反向对地阻值”没有唯一的起点，在多个测量值之间不具备可比性，因此也失去了其能够反映电路本质属性的功能。

其次，在对芯片进行开路测量时，其反向对地阻值往往无读数。

2.5.6 对地阻值的电学含义

在前面几节中，我们初步介绍了万用表的二极管挡。本节将深入介绍通过二极管挡测量得到的数值的电学内涵。

首先，我们回想一下万用表二极管挡最常用的功能。

在跑线时，我们常常利用二极管挡的蜂鸣功能来明确两个可能直通的测试点之间是否真的直通。如果两个测试点直通，那么在二极管挡下用红、黑表笔分别接触这两个测量点时，万用表就会蜂鸣。而蜂鸣意味着此时红、黑表笔间的压降小于该万用表的最大蜂鸣压降。

那么，红、黑表笔之间的这个压降除用于判断测试点之间是否直通之外，还有什么更为现实、更为重大的意义呢？如果二极管挡只能被应用于直通性的判断上，那么显然是“杀鸡用牛刀”。事实上，二极管挡的功能要远比我们想象的强大。

我们先区分一下“对地阻值”与“对地压降”这两个概念的异同。

众所周知，只有电阻才有阻值，也只有电压才谈得上压降。那么，如果万用表的二极管挡测量值的量纲真的为电压的化，那么其测量值只应被称为“对地压降”而非“对地阻值”。但是，在很多资料中，都是使用“对地阻值”而非“对地压降”这个术语来称呼使用万用表的二极管挡测量得到的测量值的。这是什么原因呢？主要是因为习惯。在高中物理中，老师会告诉你磁场强度不叫磁场强度，叫磁感应强度。当前人约定俗称之后，后来者只能将错就错。类似的情况在不同的学科中屡见不鲜。

我们遍历万用表的所有挡，会发现二极管挡是唯一一个明确的可以输出电压的挡。例如，我们用万用表的二极管挡去测量一个LED灯珠，会发现万用表除能显示该LED灯珠正负极之间压降数值之外，被测量的LED灯珠还能发出微弱但肉眼可见的光。这意味着此时的万用表具有电源的属性。

而对于万用表除二极管挡之外的其他挡位而言，即使它们也能输出电压（否则就无法正常测量），但均不明确。这里的明确特指万用表的读数的量纲是“电压”数值。

在万用表的说明书中，通常都会明确标明其二极管挡的开路电压，如UT61E的说明书中标明为2.8V。我们甚至可以用两块万用表互相实测出其二极管挡的开路电压，如图2-2所示。

问题来了，这个经万用表的二极管挡输出的电压（可以驱动LED灯珠发出微弱但肉眼可见的光），究竟应该被理解为什么电源的电压呢？显然，我们只有深入剖析万用表之后，才有可能科学地回答这个问题。但事实上我们并不关心这个存在于万用表内部的电源，我们更关心的是外围电路对这个电源电压的影响。

常识告诉我们，当用万用表二极管挡去测量一个二极管（如1N4148）的正偏压降时，约为600mV。我们关心的是这个600mV究竟是怎么得来的，万用表内部用于二极管挡的恒流源及电压表如图2-3所示。

我们用一个恒流源对RC充电，同时用一个电压表测量C两端的电压，选取恰当的RC参数及恒流源的输出电流，就一定能够在电压表上得到2.8V的稳定电压读数。测试时，将万用表的红、黑表笔接触被测物的两端，则被测物会对恒流源输出的电流进行分流。显然，经过被测物测分流的电流的具体大小是与被测物的导通性直接相关的。

我们假设被测物为一段铜导线，则由恒流源提供的恒定电流将全部被分流到地，电容C无法被充电，电压表应显示0V。这就是直接碰触红、黑表笔时万用表显示0V（并蜂鸣）的根本原因。

我们继续假设被测物的导通性一般，则由恒流源提供的恒定电流只会有一部分被分流到地，则电容C上的电压就应该在2.8V的基础上有一定程度的下降，此时，电压表会显示出一个小于2.8V的电压。换句话说，在我们测量1N4148的正偏压降时，表显的600mV的电压与2.8V之间的差值2.2V（2.8V-0.6V=2.2V）实际上是二极管导通后的分流作用造成的。

如果我们从这个角度去理解万用表的二极管挡的电学含义，那么二极管挡测量得到的测量值在本质上就表征了被测物对万用表内部的恒流源输出的恒定电流的分流能力的大小：测量值越大，则分流作用越弱（对应被测物的导电能力越弱）；测量值越小，则分流作用越强（对应被测物的导电能力越强）。

我们甚至可以尽最大能力去尽可能地测量一下万用表中这个恒流源所输出的恒定电流的大小。笔者使用电子负载（IT8512+，电流最大分辨率为1mA）实测了一下UT61E，发现这个恒流源输出的恒定电流远远小于1mA。有经验的读者应该知道，常用恒流源输出的恒定电流一般为微安级别。

在经过了如此多的前期准备之后，我们终于可以开始明确经万用表二极管挡所测量得到的“对地阻值”的电学含义了。

我们先看“对地”。简单地说，“对地阻值”具有一个明确的参考点“地”。换句话说，虽然被测物可以是元件（电阻、电容、电感等）、芯片、电路板，甚至是任何东西，但只具有地的被测物才有可能具有对地阻值。反过来说，没有地的元件虽然也可以使用二极管挡测量，但得到的数值不应被称为“对地阻值”，而只能称之为压降。

进一步讲，“对地”还意味着红、黑表笔中的一个笔必须接被测物的地。更进一步讲，“对”还指明了必须是红表笔接地。在红表笔接地这个问题上，很多人感到万分困惑。在此，我们解决一下这个问题。

要理解这个方向的问题，就必须从电路工作的方向入手。那么，电路在正常工作时有方向吗？当然有，那就是电流总是从高电势流向低电势（从电源流向地）。在维修测量时，将红表笔接地、黑表笔接测试点的这个过程，看起来就好像是为电路提供了一个与正常工作时相反的、电压为2.8V的测试电压。其意义何在呢？

我们都知道，对于一个正常的电路而言，由电源提供的电流会按顺序依次流过有关元件，最终流入电路的地。一个有意思的问题是，对于一个没有加电的电路而言，这个路径究竟是导通的还是截止的呢？

例如，江河上的大坝，水当然会通过大坝流向下游。但大坝总的来说是截止的，否则它就不能蓄水。换句话说，正常电路中的元件，总的来说也都是截止的。如果我们用红表笔接测试点，黑表笔接地会如何呢？当然是此路不通了，二极管挡很可能只测量得到一个1或OL的测量值，这不就失去了测量应有的意义了吗？

问题又来了，为什么为电路板提供一个与正常工作时相反的测试电压反而就能够得到测量值了呢？换句话说，为什么“逆流而上”反而是通的呢？这还要从电路的本质构成出发去解决这个问题。

在我国台湾地区，电路板制造及维修从业者将万用表二极管挡的测量值称为“二极体值”。显然，我国台湾地区的这个称呼比“对地阻值”要科学。毕竟，“二极体值”明确指出了二极管挡测量得到的是一个“二极体”的压降。那么，这个二极管真的存在吗？它又在哪里呢？

我们有理由怀疑这个二极管存在的真实性。毕竟，取一个1000Ω的电阻，也可以在其两端测量到约1.061V的压降。这说明即使在电路中没有二极管，也是有可能用二极管挡测量到一系列测量值的。我们完全可以大胆地猜测，在测量“对地阻值”的过程中，一定是有意无意地涉及了某些真实存在的二极管。否则，就不会出现“二极体值”这样的专业术语了。综上所述，尽管具体电路多种多样，但使用二极管挡测量具体测试点时，测量值要么是某个具体二极管的压降（这种情况相对较多），要么是某个电阻或电阻组合的压降（这种情况相对较少）。

接下来，我们明确电路板中的体二极管及独立的分立二极管。独立的分立二极管以开关电源次级一侧的整流二极管最为典型。当我们测量某个开关电源的某路输出对地阻值时，实际上是测量该路整流二极管的正偏压降。换句话说，此时测量得到的对地阻值可以用来判断整流二极管是否短路或开路。电路板中的体二极管主要指芯片的体二极管及各种基本元件（如场管DS之间的体二极管、431的CA之间的体二极管）中的体二极管。我们这里主要介绍芯片的体二极管。真实芯片的结构如图2-4所示。

除外露的引脚外，几乎所有芯片的内核都被塑料或陶瓷封装起来了。这使得我们无法通过观察发现芯片引脚处的保护用体二极管。

除接地脚外，每个引脚到地之间都集成一个二极管（正极为芯片引脚，负极并联后接地）。这些从地到引脚的二极管都是用于保护对应引脚在芯片内部电路的。我们在测量芯片的对地阻值时，实际上是在测量这些集成在芯片内部的保护体二极管的正向压降。如果此保护二极管损坏，则芯片必定损坏。这才是通过万用表的二极管挡测量芯片引脚的对地阻值来判断芯片好坏的理论基础。

当然，真实的电路往往要复杂得多，它们往往是RCD和芯片的复杂组合。至此，我们已经基本把万用表二极管挡测量得到的读数及“对地阻值”的具体电学含义介绍清楚了。

2.5.7 万用表表笔的改装

如图2-5所示为用两种方法改装后的万用表表笔的实物图。

第一个表笔是原配的表笔。

第二个表笔是直接把缝衣针用铜丝（网线去漆皮）绑好后加焊。

第三个表笔是用原配表笔的线，用中性笔的笔杆（短些的更好用）和针制作而成，针可使用热熔胶固定。改装后的表笔更适合跑过孔和芯片。