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浅谈开关电源3种维修方法

2018年12月06日 11:49:25来源:中国传动网作者:深圳市四方电气技术有限公司关键词:开关电源
  众所周知,大家所接触到的电源电压大都是220V或者380V,而有些场合需要用到更低的电压,比如控制板、直流接触器等等。使用变压器降压的话,由于变压器的输出电压是随着输入电压不断变化着的,会造成输出电压的不稳定。为了得到更加稳定的电压,此时就需要用到开关电源了。开关电源是一种电压转换电路,是将整流后的直流电压通过开关管的开、关以及变压器转换成我们所需求的任何电压。开关电源实质就是一个振荡电路。
 
  开关电源按照能量转换可分为正激式和反激式。反激式指在开关管饱和导通时变压器副边截止,变压器储能;开关管截止时,变压器副边导通,能量释放到负载的工作状态。正激式指在开关管饱和导通同时,变压器副边感应出对应电压输出到负载,与正激式变压器的能量转换正好相反。
 
  反激式电源因其结构简洁,省掉了一个电感使用专用电源震荡芯片,在中小功率电源中得到广泛的应用,一些资料显示反激式电源功率最大可做到300瓦,能满足绝大多数应用场合。正激式电源中比较常见的是利用两个三极管交替进入饱和区、截止区形成震荡循环,省去了电源芯片,优化了元器件的使用,由于电路过于简单,在此不做过多介绍。

开关电源


 
  最常见的反激式开关电源要属由UC3844组成的开关电源。其主要组成部分是电源震荡芯片UC3844、开关管和变压器。
 
  一、电源振荡芯片UC3844
 
  由于UC3844内部集成一个二分频触发器,输出频率只有4脚振荡频率的一半,所以输出最大占空比为50%。由该集成电路构成的开关稳压电源与一般的电压控制型脉宽调制开关稳压电源相比具有外围电路简单、电压调整率好、频响特性好、稳定幅度大、具有过流限制、过压保护和欠压锁定等优点。
 
  引脚说明:
 
  1脚为误差放大器输出端,2脚为误差放大器输入反相端,用来调整开关电源输出电压。1脚和2脚之间由外围电路接入R、C串并联负反馈网络以决定放大器的带宽频率特性和放大倍数。由于误差放大器的同相端已经在内部提供2.5V电压,当2脚电压输入一个高于2.5V的电压时,误差放大器输出一个较低的电压,使负载电压维持一个低于正常值的电压,从而达到降低输出电压,维持2脚电压在2.5V的目的。反之亦然。

开关电源


 
  遇到过一次这种情况,测量变压器二次侧输出电压均比正常电压高,只有一路电压18V跟正常电压一样,接上控制板之后开关电源间歇性震荡,面板不显示。这种情况就是稳压回路异常导致的。由于2脚稳定电压取自此18V电压,正常工作时,变压器二次侧输出电压均正常值时,18V这一路电压只有16V左右,此时给2脚反馈一个输出电压低的信号,强制负载电压升高,使16V电压升高至稳定的18V,其他各路电压均有不同程度升高,接控制板后带载不足,开关电源停止工作。结果检查发现有一个电压取样电阻异常。
 
  3脚为电流检测比较端,当3脚电压超过1V时,PWM锁存器将封锁输出脉冲,对电路启动过流保护功能。开关管导通后电流流经源极S所接取样电阻R12经电容滤波送入3脚。由于开关管IRFPF50最大电流6.7A,工作允许最大电流为2A,经过0.5Ω电阻后电压为1V送入3脚。比较常见的如K2225最大电流2A,工作电流最大为0.6A,经计算,所接取样电阻为1.5欧姆时,以达到3脚所需1V电压。正常状态下3脚电压为低于1V的电压。

开关电源


 
  由于电流取样电阻阻值较小,当开关管被击穿后,往往伴随取样电阻的损坏,需仔细测量检查。
 
  4脚为振荡器定时元件接入端,就好比CPU的晶振。8脚为基准电源输出端,向外提供+5V稳定性良好的基准电压。4脚外围组成的RC震荡电路电源往往取自8脚,振荡频率可通过公式F=1.72/(R·C)。上图中R=1K欧姆,C=4700PF,计算振荡频率为366KHZ,振荡器的最高振荡频率可达500kHz。一般开关电源中振荡频率为50KHZ左右。
 
  有时机器上电会听到开关电源发出刺耳的声音,这时就很有可能是振荡电路损坏。由于人耳能听到的最高频率是20KHZ,当电容C老化,容量增大导致振荡频率低于20KHZ时就会出现这种情况。
 
  5脚和7脚是供电GND和VCC端子,UC3844具有16V起振电压和10V欠压锁定电压,不同于UC3843的8.5V起振电压和7.6V的欠压锁定电压。UC3844正常工作电压在10~17V之间。
 
  6脚为PWM波形输出脚,驱动开关管的开、合,最大输出电流可达1A。

开关电源


 
  二、开关管
 
  多使用K1317、K2225场效应晶体管,以K1317为例,耐压1200V,最大电流2.5A。由于漏极和源极之间接有反向二极管,测量漏极和源极的正反向二极管特性可作为一个判断依据。还有一种更加准确的方法,在G、S间加正向8V电源,此时开关管正向导通,D、S之间电阻很小;把8V电源反转S接正,G接负极时,开关管反向截止,D、S之间呈现高阻态,说明开关管正常。
 
  有些电源电路使用双极型晶体管如BU508A,由于发射极和集电极之间没有并接反向二极管,因此只能通过外加正反向电压判断。
 
  三、变压器
 
  变压器出现故障最容易判断,也最难判断。变压器损坏分两种情况,一是匝间短路,即某两个绕组之间直接相连;二是绕组断路。因变压器一次侧和二次侧绕组比较多,需分清各绕组间的关系才能准确判断。
 
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