電源是各種電子設備必不可缺的組成部分,其性能優 劣直接關系到電子設備的技術指标及能否安全可靠地工作。由于開關電源内部關鍵元器件工作在高頻開關狀态,功耗小,轉化率高,且體積和重量隻有線性電源的 20%—30%,故目前它已成為穩壓電源的主流産品。電子設備電氣故障的檢修,本着從易到難的原則,基本上都是先從電源入手,在确定其電源正常後,再進行 其他部位的檢修,且電源故障占電子設備電氣故障的大多數。故了解開頭電源基本工作原理,熟悉其維修技巧和常見故障,有利于縮短電子設備故障維修時間,提高 個人設備維護技能。
二.開關電源的組成
開關電源大至由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成,見圖1。
1. 主電路
沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流。
輸入濾波器:其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機産生的雜波反饋回電網。
整流與濾波:将電網交流電源直接整流為較平滑的直流電。
逆變:将整流後的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分。
輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。
2. 控制電路
一方面從輸出端取樣,與設定值進行比較,然後去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩定,另一方面,根據測試電路提供的數據,經保護電路鑒别,提供控制電路對電源進行各種保護措施。
3. 檢測電路
提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。
4. 輔助電源
實現電源的軟件(遠程)啟動,為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。
三.開關電源的工作原理
開 關電源就是采用功率半導體器件作為開關元件,通過周期性通斷開關,控制開關元件的占空比來調整輸出電壓。開關元件以一定的時間間隔重複地接通和斷開,在開 關無件接通時輸入電源Vi通過開關S和濾波電路向負載RL提供能量,當開關S斷開時,電路中的儲能裝置(L1、C2、二極管D組成的電路)向負載RL釋放 在開關接通時所儲存的能量,使負載得到連續而穩定的能量。
VO=TON/T*Vi
VO 為負載兩端的電壓平均值
TON 為開關每次接通的時間
T 為開關通斷的工作周期
由 式可知,改變開關接通時間和工作周期的比例,VO間電壓平均值也随之改變,因此,随着負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便使輸出電壓VO 維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比,這種方法稱為“時間比率控制”(,縮寫為 TRC)。
按TRC控制原理,有三種方式:
1. 脈沖寬度調制(,縮寫為PWM)
開關周期恒定,通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。
2. 脈沖頻率調制(tion,縮寫為PFM)
導通脈沖寬度恒定,通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式。
3. 混合調制
導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它是以上二種方式的混合。
四.開關電源的維修技巧和常見故障
1.維修技巧
開關電源的維修可分為兩步進行:
斷電情況下,“看、聞、問、量”
看:打開電源的外殼,檢查保險絲是否熔斷,再觀察電源的内部情況,如果發現電源的PCB闆上有燒焦處或元件破裂,則應重點檢查此處元件及相關電路元件。
聞:聞一下電源内部是否有糊味,檢查是否有燒焦的元器件。
問:問一下電源損壞的經過,是否對電源進行違規操作。
量: 沒通電前,用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關電源不起振或開關管開路引起的故障,則大多數情況下,高壓濾波電容兩端的電壓未洩放悼,此電壓 有300多伏,需小心。用萬用表測量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況,電阻值不應過低,否則電源内部可能存在短路。電容器應能充放電。脫開負 載,分别測量各組輸出端的對地電阻,正常時,表針應有電容器充放電擺動,最後指示的應為該路的洩放電阻的阻值。
加電檢測
通電後觀察電源是否有燒保險及個别元件冒煙等現象,若有要及時切斷供電進行檢修。
測量高壓濾波電容兩端有無300伏輸出,若無應重點查整流二極管、濾波電容等。
測量高頻變壓器次級線圈有無輸出,若無應重點查開關管是否損壞,是否起振,保護電路是否動作等,若有則應重點檢查各輸出側的整流二極管、濾波電容、三通穩壓管等。
如果電源啟動一下就停止,則該電源處于保護狀态下,可直接測量PWM芯片保護輸入腳的電壓,如果電壓超出規定值,則說明電源處于保護狀态下,應重點檢查産生保護的原因。
2.常見故障
保險絲熔斷
一 般情況下,保險絲熔斷說明電源的内部線路有問題。由于電源工作在高電壓、大電流的狀态下,電網電壓的波動、浪湧都會引起電源内電流瞬間增大而使保險絲熔 斷。重點應檢查電源輸入端的整流二極管,高壓濾波電解電容,逆變功率開關管等,檢查一下這此元器件有無擊穿、開路、損壞等。如果确實是保險絲熔斷,應該首 先查看電路闆上的各個元件,看這些元件的外表有沒有被燒糊,有沒有電解液溢出,如果沒有發現上述情況,則用萬用表測量開關管有無擊穿短路。需要特别注意的 是:切不可在查出某元件損壞時,更換後直接開機,這樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又将更換的元件損壞,一定要對上述電路的所有高壓元件進行全面檢查 測量後,才能徹底排除保險絲熔斷的故障。
有話要說...