开关电源工作原理

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1、.开关电源一 开关电源的工作原理(以LQ-1600K3电源为例)+5V调整电路+5V稳压控制电路+5V过压保护电路 +5V开关电路整形电路全波整流整形电路+35V+35V过载检测电路 cpu 20光电耦合器滤波电路+35V稳压控制电路+35V过压保护电路 AC 光电耦器输入+5V过压保护电路+35V过流保护电路sw1. 滤波电路交流输入经滤波电路整形进入全桥整流。滤波电路减小了外部噪声和打印机内部所产生的噪声。滤波器中使用的线圈和电容的作用是抑制交流电中的毛刺脉冲,使噪声干扰降低到最小从而得到一个较平滑的正弦波。C3、C4电容接于地是为了防止电源中窜入高脉冲损坏电路。 经全桥整流和电容滤波形成

2、300多伏的准直流电压。2. 开关电路开关电路使用环形阻塞转换器式交流输入开关电源电路。具有元件少,变压器小的特点,场效应管Q1既是开关管又是振荡管,振荡周期由电阻R11和C13的充放电时间常数所决定。电路的工作过程是导通饱和截止导通饱和,周而复始地进行下去。其工作过程如下:a. 导通饱和阶段 电源接通,交流220V经过滤波、整流、平滑输出直流电压300V,由启动电阻R10、R31接至振荡管Q1的栅极上,产生栅压Vgs,在Q1的漏极上产生漏极电流Id,从小到大。在变压器T1上线圈T1512内产生一个力图阻止Id增大的自感电动势,极性为上正下负,同时在T109中感应出一个感应电动势其极性也为上正

3、下负,由于C13两端电压不能突变,因此T109线圈中产生的感应电势不能立即充电, 通过R11、C13加至Q1的栅极,使栅极电位提高,Q1漏极电流更加增大,又通过T109使Q1栅极电位更加提高,从而使漏极电流增大更快,这种连锁的正反馈使Q1进入饱和状态。b. 从饱和到截止阶段由于Q1导通饱和后,T109感应电动势通过R11、R19向C13充电,充电方向从T109的10端经R11、C13、R19,于是C13被充电,电压为右正左负,随着充电的进行,C13右端电位逐渐升高,左端电位随着降低,经过一段时间,当C13左端电位低到一定数值时,Q1的栅压开始减小,漏极电流Id也随之减小,由于线圈有抵制电流变化

4、的特性,T1512线圈中就产生一个力图阻止漏极电流减小的自感电动势,它的极性和刚才的相反,是上负下正,并且在线圈T109中感应出一个上负下正的感应电动势,它的负端通过R11、C13加到Q1的栅极,使栅极电压更负,从而使漏极电流Id更小,这种正反馈的作用,使Q1很快脱离饱和转入截止状态,即所谓截止阶段。Q1关断时,产生一个浪涌电流经线圈T1512使线圈T1512中产生一个上正下负的感应电动势,并且在线圈T119中也感应出一个上正下负的感应电动势,然而Q3的发射极电压超过了基极电压,而Q3的基极电压是由IC1(TL431)稳压的,所以Q3导通,便使Q2也导通,并且短路Q1的栅极,维持接地,保持Q1

5、可靠的截止,直至浪涌电压经地线耗尽为止。c. 从截止到导通饱和阶段Q1截止后,C13停止充电,并通过R11T109D2C13放电,C13两端电位发生了变化,C13右边电位降低,左边电位相对提高,于是通过C13左边连接到Q1栅极的电位也随之提高,当栅极的电位升高到一定数值时,就重新产生漏极电流,如上述由于正反馈的作用使Q1很快从截止状态进入导通饱和阶段。所以振荡电路从导通饱和截止导通饱和周而复始地循环3. +35V整形电路 包括T35、T46、D51、C51、C52等。4. +35V稳压控制电路正常工作状态下,稳压控制电路使输出电压稳定在356%之间。如果因某种原因引起输出电压高于35V6%,而

6、稳压二级管ZD51、ZD81ZD85两端电压32.7V保持不变;或因稳压二级管ZD51、ZD81ZD85两端电压低于32.7-2.75V时,流经DZ51-DZ85-D81-R57的电流会增大,使得PC1的12腿上的电流加大并使7-8腿导通,以至于使Q3发射极电位提高导至Q3、Q2导通,使Q1截止;相反若输出低于35V-6时,PC1、Q2截止,Q1处于正常导通状态,输出继续增大,直到恢复35V6%。5. +35V过载检测电路当+35V输出过载时,引起输出电压变化,这时流DZ51DZ85-D81-R57-PC1的电流减小几乎为0A,使PC1与D81两端电压(Vf)下降,当Vf电压降到1.3V(输出

7、电压降至33.1V)以下时,IC528检测到+35V输出过载,使IC528输出一个高电平(+5V)PWDN信号,此信号接到CPU的20脚上,CPU收到PWDN信号后,打印动作停止。当+35V正常后,PC1与D81两端的电压也恢复正常,当Vf上升到1.6V以上(输出电压升至33.4V)时,IC528输出低电平。6. +35V/+5V过压保护电路当输出+35V电压变大超过+42.42V时,稳压二级管ZD52、ZD87、Q81、Q55对地导通;当+5V输出变大超过+7.5V时,DZ53、Q55对地导通,此时Q55、Q81、PC1的34、5-6腿处于导通状态,开关管Q1被深度截止。无论那个过压保护电路

8、起作用,需重新开启开关方可启动电源板。7. +35V过流保护电路当输出+35V降低到+27V以下,Q82和Q54导通,PC1脚34中的电流加大,PC1脚65也随之导通,引起Q32、Q31导通,至使开关管Q1深度截止,当保护电路起作用时,只能用开关电源解除保护状态。8. +5V稳压控制电路 +5V输出的一端接到IC51脉宽调制芯片TL494CN的第16脚与输入到第15脚的标准电压比较。当第16脚(+5V输出)低于4.81V或高于5.17V时,从IC51第8脚输出的PWM脉冲宽度随之改变,从而保持输出端电压在4.81V-5.17V之间。9. +5V过流保护电路+5V输出一路接在脉宽调制芯片IC51

9、(TL494CN)的第2脚,当+5V输出端下降到4.75V时,芯片IC51第8脚无PWM脉冲输出,此时Q51截止,无+5V输出。起到保护起作用。10. 电源开关控制当电源开关处于关闭状态时,R91、C55、D85、R68、R69对地导通,此时PC1的5-6脚、Q32、Q31亦导通,使得Q1关断,从而无输出。关机时PC1状态 输入端:Pin12=0v, Pin34=0.96v, 输出端:Pin78=19.4v, Pin56=03.2v脉冲,开机时PC1状态 输入端:Pin12=1v, Pin34=0v, 输出端:Pin78=17v, Pin56=5.3v,二 维修电源板的流程a 目测电路板上有无

10、使得电源板短路的物质及坏的元件(如:死的蟑螂、老鼠的排放物、电容液等其他腐蚀物)。维修当中经常见到如上东西存留在电源板上,尤其冬天的蟑螂很喜欢Q1的散热片,蟑螂会使Q1短路;有些电源板的输入电压是交流110伏,而用户给其接入了220伏,这样滤波电容(C11)爆裂(220伏对应的C11耐压是400伏,110伏对应的C11耐压是200伏),电解液漏出腐蚀其他元件。电源板待清洁后换同型号电容,一般情况下故障解除。b 用万用表测量F1是否断开,如完好,维修见c和d;如断开,再测量DB1、Q1、浪涌拟制电阻(部分电源板使用水泥电阻)等元件,如果其阻值正常,更换F1测试有无输出电压;如果DB1、Q1、浪涌

11、拟制电阻其中之一烧毁,用同型号的更换,测试有无输出。很多情况F1、Q1同时烧毁,更换之输出电压正常。c 若测得F1完好,检查Q1的启动电阻是否正常,测量时断开电阻的一脚,可以测得准确的阻值看是否与色环表示对应,如阻值不正常更换,看有无输出电压。启动电阻坏的几率很少,几乎很难看到因启动电阻坏而电源板无输出的情况。d 若测得F1完好,而Q1、启动电阻等也正常,仍无输出,这时可以把电路分为两部分,即变压器的前级和后级,用加电测量变压器有无输出电压来判断问题发生哪级。即:断开变压器次级整流二极管,加电220伏,用万用表交流挡测量变压器次级产生35伏(或者42伏)的管脚电压,如有40伏左右电压(或者55

12、伏左右),说明问题出在变压器以后电路部分;若无电压则可能是变压器以前;如果变压器内部短路或断路,也会无输出。变压器断路可以测量出,短路很难测量出,但两种坏的情况都很少发生。 整流开关回路功率管容易烧毁,D1/D2等其他管子很少坏,Q2/Q3/Q31/Q32会在后面的保护电路中讲到。注意:断开二极管测量时,加入220伏要有开关控制,要迅速加电迅速断开,以防止无保护电路电压异常损坏其他管子。e 如果变压器的次级电压有,首先检查直流35伏保护电路是否正常,办法是断开保护电路PC1脚3或者脚4(或者是Q32任一脚),快速加电快速断电,测量35伏是否能产生,35伏产生过,由此断定是保护电路的某些器件损坏

13、,可以用万用表测量PC1、Q31、Q32、Q53、Q54、Q82(16K3电源板中的保护电路元件代号)等其他好坏。在有些电源板中保护电路使用的是内部含有电阻的三极管,测量不易准确,最好和好的对比着量。f 直流5伏是由35伏产生的,如果5伏异常,可能是产生5伏的控制电路出错,用同型号替换,电压会恢复正常。g 如果在断开保护时产生的35伏电压(35V6%)异常,或者电路不起振,检查PC1(1、2、7、8脚)、Q2、Q3等元件是否正常。有些电源板有输出保险,修板子应先看此保险是否断开,此保险也是电源板的保护保险,往往由于负载异常而被烧毁,更换新的输出会正常。电源板中输出电压形成与输入电压开始有一定的

14、时间差,从F1的熔断速度能粗略判断出哪级元件损坏;从打印机面板灯从亮到灭的过程能判断出是哪级保护电路有故障。三LQ-1600K3电源板无输出维修实例1. LQ-1600K3打印机开机后无反应 (1):故障现象: LQ-160OK3打印机开机后操作面板上电源指示灯不亮,字车不返回初始位置。 检查与排除:在LQ-160OK3打印机中,开机后操作面板上电源指示灯不亮现象一般有三种原因:一是由于电源本身故障使得电源的高压与低压电源均无电压输出;二是由于负载短路造成电源保护电路工作,电源无电压输出;三是主控电路板上CPU电路没有复位,有关控制电路不工作,电源指示灯不亮。根据这些情况应先确定电源本身是否有

15、故障,然后再逐项检查。本例中,按照常规检查方法,先检查该打印机的供电电压、交流电源输入插头,然后打开打印机上盖,拆下主控电路板屏蔽罩,从主控电路板插座CN2上拔掉与电源板的连接线。再加电后观察风扇是否转动。结果风扇不转,由于风扇的工作电源是由该电源板上+35V直接提供的,风扇不转意味着无+35V电压,由此判定为电源本身故障。具体检查步骤如下 (参见下图):从打印机底壳中取出电源板对其进行静态测量。观察电源板上的交流电源输入保险丝管Fl,正常。用万用表静态测量主开关管Q1(K1603)的控制极 (G)极和漏极 (D)极对地的正、反向电阻值,结果正常。说明主开关管正常。测量电源各个输出端的输出电压值,结果+35V输出端的电压值仅为+2.5V;+5V输出端的电压值也只有+2V。由此判断可能是电源的保护电路工作所致。检查+5V和+35V输出电路有无短路,结果也正常。检查该电源保护电路的有关器件,加电测量光电藕合器PCl的6脚对地的电压值量得为+12V,而正常情况下应该是+4V。随后检查Q32(C124)、Q31(K1725)和ICl(TL431)后,查得TL43l的R-A之间的正、反向电阻值均为0.2K。而正常值应该都是4K。判定TL431损坏。拆下TL431并更换后故障排除。故障

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