《开关电源的原理及维修方法和技巧》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关电源的原理及维修方法和技巧（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、技术论文论文题目：开关电源的原理及维修方法和技巧单位：铁运中心机务车间姓名：黄江华工种：维修电工现等级（职称）：技师申报等级（职称）：高 级 技 师2015 年 10 月摘要：随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降 低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源 虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低、体积大、铜铁消耗量大， 工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电 源，它的效率可达85% 以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、 是一种较理想的稳压电源。正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电 子设备
2、中。由于开关电源常工作在恶劣的环境当中，原件老化快，并且防水性 能差，开关电源难免也有损坏。数年来，本人对我厂诸多电子设备的开关电源 的现场维修和调试，总结积累了一些排除开关电源故障的实战经验，本着先简 后难，先明到暗，先外到内的原则，做到“望闻问切”，虽然不是什么“灵丹 妙药”，但也能“药”到病除。本文就重点介绍开关电源的原理及维修方法和 技巧。关键词：整流 启动 稳压 过流 反馈 保护一，开关电源的工作原理。开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中， 调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为 脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源
3、。 调宽式开关稳压电源 的基本原理可参见下图。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉 冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算，即Uo=UmxT1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期。T1为矩 形脉冲宽度。从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉 冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法改变脉冲的宽度，就可以达到稳定电 压的目。开关电源的典型电路如图二所示。VD1当开关管VT1导通时高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整 流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时， 变压器T初级绕组中存
4、储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向 负载输出。二，懂得了开关电源的工作原理，下面以集成电路(uc3842)为例，讲一下开关电源的维修方法及技巧。典型电路图如下：伽piR12512K10n75C4R6M73R2R158P32150T1R53k96R8C82k2R1656DV2701m图三R17Aoov.钙 ?5ovI03L7905101T伽R7 228一3k9卫护工100 2即C10R10：DI4W2KUC3842+12 V2n2 C9J_P2CP817IO1UC382102- TlA3K103- 7Q05T1 - IRF830T1-IRF830 r竹 631a52m21m 22
5、0/12A LP1220 V占忆T_ 丄C34x4n7C330nII様giR1102K iTL431T 工伽集成电路UC3842为脉冲宽度调制器， 脉宽调制9，Vcc欠画制r1g主要!由取样器E等电路构成。控制电路用来调整高频开 习达到稳定输出电压的较器、振荡器、 关元件的开关时1.间比滤波电份的直流电压 (300v )，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个 方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。检修一台开关电源前，首先要將电路板初略检查一遍，看看那些电压高、交流市电压经D14整流及C5滤波后，电流大、发热量大的区域的电路有无断裂、烧焦、异味；电容是否有鼓包、炸 裂、漏
6、液；保险管是否明显变色，烧断；电阻是否烧糊，烧断。例：维修上图开关电源，目测发现保险管发黑，说明电路有短路；C5滤波 电容炸裂，说明电路滤波不良。更换保险管及滤波电容，再用万用表在线测量C5两端的正反向电阻为0Q (正常值是几k到10几kQ)，说明短路故障并未排 除。断开场效应管D极，继续测量C5两端的正反向电阻还是为0Q，说明短路 点在整流滤波之前，对整流桥的二极管一一进行测量，发现整流桥已经击穿短 路。更换整流桥，恢复电路，在次级C15电容两端接12v灯泡做假负载，通电 试机，灯泡点亮，开关电源恢复正常。总结：开关电源的整流滤波电路易损元件一般有保险管，整流桥及主滤波 电容。更换完元件后，
7、一定要对电路再次测量，直到短路点解除后方可通电。2. 启动电路。开关电源UC3842启动电路分为两路：交流市电压经D14整流及C5滤波 后，经R6降压向UC3842的7脚提供17v的启动电压。正常情况UC3842的6 脚就会输出矩形开关脉冲，开关变压器就会起振。 开关变压器起振后 3 脚感 应出电流经D6整流C10滤波后向UC3842的7脚提供稳定持续的直流工作电 压。对于保险丝完好，元件没有明显热损坏的三无机器，我们应首先测量UC3842的7脚工作电压。常见故障有R6启动电阻断路，C10是3842的电源 滤波电容，虽然他出现故障相对少一些，但他促成的一些故障现象更应注意。 它容量的大小及漏电
8、程度的大小可造成启动难、不启动等一系列故障。例：将开关电源通电，C5两端有300v电压，次级各路电压为零，电路没 有起振。测量uc3842的7脚电压只有7v，电压明显偏低（正常启动电压最少 16v ）。对启动电路的几个元件R6，C10,D6 测量，发现D6击穿。更换 D6，通电，电路工作还是不正常（电压只有11v），继续更换C10，通电电路 恢复。总结：C10,D6长期处在高频整流滤波状态，极容易损坏（C10电容容易干 枯失效，D6容易击穿或软击穿），维修这类启动电路时，不必测量C10和 D6，因为有时候用万用表根本量不出来，应对这两个元件直接予以更换，更换 时最好使用品牌电容和快恢复二极管，
9、会有立竿见影的效果。3. 电压采样电路。该开关电源的电压采样电路是由：光电耦合器CP817和三端可稳压管 TL431 等组成。该电路反应了输出电压的变化；当输出电压升高时，经电阻 R13及R14分压后输入TL431的2脚参考电压也升高，稳压管的稳压值升高， 流过光耦中发光二极管的电流减少，流过光电三级管的电流也相应的减少，误 差放大器的输入反馈电压降低，导致uC3842脚6输出驱动信号的占空比变 小，于是输出电压下降，达到稳压的目的。当稳压采样电路出现故障时可以在R13的两端并联一只10kQ的滑动电 阻，首先把滑动电阻的阻值扭到最大，接好24v假负载，然后接通电源，慢慢 减小滑动电阻的阻值，看
10、假负载两端电压是否有变化（应该慢慢升高），如果 没有变化，可以借助万用表依次测量：tl431的k端应该电压升高（不升高 tl431 坏），光耦的发光二极管通光量减少，流过光电三级管的电流也相应的减 少，UC3842的2脚电压降低（电压没有降低光耦坏）。顺着电路测量查到哪一 个点没有电压变化，就是电路前面一个元件坏了，这种“顺藤摸瓜”的方法在 电路中非常实用，可以很快的找到故障点。4. 过流保护路。过载和短路保护，一般是通过在开关管的源极串一个电阻（ R9 0.2Q）， 把电流信号送到3842的第3脚来实现保护（大于1v保护）。当电源过载时， 3842保护动作，使占空比减小，输出电压降低， 38
11、42的7脚供电电压也跟着 降低，当低到3842不能工作时（15v ），整个电路关闭，然后靠R6开始下一 次启动过程。这被称为“打嗝”式保护。在这种保护状态下，电源只工作几个 开关周期，然后进入很长时间（几百ms到几s ）的启动过程，平均功率很低， 即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。5. 尖峰吸收电路。由于漏感等原因，开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，开关的通 断产生较大电流浪涌与电压浪涌。所以在开关电源的初级线圈要增设尖峰吸收 电路，并且与初级线圈并联。一般由整流二极管D5上串一个电阻（R1）和C6 形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。尖峰吸收电路出现故障时，开关管会承 受很高的逆程
12、电压，使开关管发热严重，加速老化，甚至击穿烧毁。6. UC3842 好坏判断。在更换完外围损坏的元器件后，先不装开关管，加电测UC3842的7脚电 压，若电压在 10-17v 间波动，其余各脚也分别有波动的电压，则说明电路已起 振， UC3842 基本正常；若7脚电压低，其余管脚无电压或不波动，则 UC3842已损坏。在UC3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压，若测8脚有+5 V电压，1、2、4、6脚也有不同的电压，则UC3842基本正常，由于它工 作电流小，自身不易损坏。它损坏的最常见原因是电源开关管短路后，高电压 从G极加到其6脚而致使其烧毁。而有些机型中省去了G极接地的保护二极
13、 管，则电源开关管损坏时，UC3842和G极外接的限流电阻会一同坏。此时直 接更换即可。需要注意的是，电源开关管源极（S极）通常接一个小阻值、大功率的电 阻作为过流保护检测电阻。由于此电阻阻值小，要求精度高（电阻的阻值一般 在0.2-0.6 Q ）之间，大于此值会出现带不起负载的现象（就是次极电压偏 低）。出现这些情况，过流取样电阻大多都脱不了关系。所以在遇到这些情况 的时候，顺便检查一下此电阻的阻值。当我们更换该电路的其他元件时，由于 这些元件参数的差异 ，也可能导致过流电路的误动作，此时我们应精细的调整 该电阻的阻值。7. 开关管的维修及防止开关管炸裂方法。虽然 UC3842 有着完善的保
14、护功能，但在实际中开关管击穿、炸裂等故障 还是比比皆是。我们在维修开关电源时如果只是开关管损坏，更换开关管及保 险即可。但实际维修开关电源时，一般不会一帆风顺，难免漏换一些没检查出来的 元件，往往会因一念之差，通电造成保险、开关管和 UC3842 同时损坏，产生 爆炸，有时炸的很无赖，一连炸几次后使人失去信心继续往下维修。究其原因是：检查时不大可能把每个元件从电路板上拆下来一一检查，即 使你把元件拆下来，有些非线性元件也不一定测得出好坏来；在路检查又不准 确，一般是把很明显损坏的元件或根据经验需要换的元件换后就通电，若遇电 路脉宽频率过低，使开关管导通时间过长或过流保护电路失效等都会烧毁管 子
15、。它损坏的最常见原因是电源开关管击穿短路后，高电压从G极加到其6脚 而致使其烧毁 换新开关管后，如果其他不良元件未更换，二次开机时又会引 发新开关管炸裂。遇到炸机的情况前面讲的 1-6 几点都要仔细检查，切不可大意。这里介绍一种简便检修开关电源防止开关管炸裂方法： 在开关电源交流 输入A、B间串入一只220V60W-200W的白炽灯泡，电路如附（图五）所示。 更换开关管后通电试机，正常情况下灯一闪而灭，此时开关电源输出电压正 常。如果灯泡不亮，说明电源没形成回路，有断路现象。当开关管或输出端有 严重短路时，灯泡显示很亮；若电路有轻微短路，则灯泡微亮。这样的通电试机方法不易引起开关管炸裂，且易快速划断和查找故障。 其原 理是：无论是何种原因导致管子饱和导通，由于灯泡的限流，管子的电流不会 无限增大，管温也不会增高，故管子不可能在一瞬间烧毁。可以有机会检查元 件直至修好，为维修争得时间。，其次还能通过观察灯泡的亮度来直观感知电 压的高低、电流的大小及变化。这时你可以放心测量输入输出电压，若输出电 压正确，该电源就 OK 了
