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开关电源全面的维修技巧

钜大LARGE  |  点击量:1218次  |  2020年05月09日  

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。

直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说,直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

工作原理

开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量,当开关S断开时,电路中的储能装置(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放在开关接通时所储存的能量,使负载得到连续而稳定的能量。

VO=TON/T*Vi

其中,VO为负载两端的电压平均值,TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期。

由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,VO间电压平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(TimeRationControl,缩写为TRC)。按TRC控制原理,有三种方式:

1、脉冲宽度调制(PulseWithModulation,缩写为PWM):开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

2、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM):导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

3、混合调特种通脉冲宽度和开关工作频率均不固定:彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。

维修技巧

(一)基本维修技巧

断电情况下,“看、闻、问、量”

看:打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件。

闻:闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件。

问:问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规操作。

量:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼,此电压有300多伏,需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况,电阻值不应过低,否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。

(二)经验维修技巧

1、开关电源出现不启振的时候,我们通常需要查看开关频率是否正确、保护电路是否封锁、电压反馈电路、电流反馈电路又没问题,开关管是否击穿等。

2、开关电源变压器发热或发出“嗞嗞嗞”声,一般是开关频率不对。

3、开关电源输出电压电源指示灯一闪一闪的,一般是副边有短路的。

(三)具体维修技巧

以下就是具体问题具体分析了,基本上开关电源的问题都会有所涉及。

1、常见问题检修技巧

(1)开关电源中保险熔断的直接原因:

a、开关管电源厚模块整流二极管击穿;

b、100uf/400v大电容击穿漏电;

c、消磁电阻内部碎裂。

(2)开关电源各输出端始终无电压输出的最常见原因:

a、交流220v整流滤波电路中的保险电阻开路;

b、开关管基极到100uf/400v大滤波电容正极之间的电阻开路。

(3)开关电源只在开机瞬间有小电压输出的常见原因:

a、行输出管击穿;

b、开关电源中开关变压器一左的2.2uf~100uf电解电容失效;

c、存在漏电情况。

(4)开关电源输出电压低的最常见原因:

a、行输出变压器局部短路;

b、脉宽调制电路中的三极管和二极管击穿;

c、光耦合器件中的三极管漏电等。

2、无输出检修技巧

(1)始终无电压输出的原因

开关电源始终无电压输出是指开关电源各输出端,在按电源开关开机后始终为0V,这种情况是由于开关电源未产生震荡所致。进一步证实的方法是测开关电源100UF/400V电容关机后的电压,若300V之后慢慢下降,则说明开关电源未产生振荡。开关电源未产生振荡的原因有:

a、开关管集电极未得到足够的工作电压;

b、开关管基极未得到启动电压和相关电路漏电;

c、开关管正反馈元件失效。

2、判断故障的方法和步骤

检修这类故障的首要任务是判断鼓障在上述三个部位中的哪个部位,具体方法是测开关管集电极,基极电压,可能有以下几种情况:

a、开关管集电极电压为0V和低于市电1.4倍,开关管没有正常的工作电压,如果有1.4倍的电压,说明开关管集电极具备了正常的工作电压,说明AC220V及整流滤波电路工作正常;

b、开关管的基极电压为0V(包括开机瞬间)这种情况说明启动电路对开关管基极未提供启动(导通)电压,或基极与发射极之间相关元件击穿,应对启动电路和开关管发射极及相关元件进行检查,若电压为0.6~0.7(包括开几瞬间),说明启动电路和开关管发射极元件正常,若在0.7V以上说明启动电路正常,但开关管发射结或其元件断路或阻值变大;

c、开关管具备导通条件:开关管基极电压为0.6~0.7V,集电极电压大于250V,说明开关管具备了工作条件,故障在正反馈电路,包括正反馈电阻,电容,续流二极管及开关变压器正反馈绕组及其之间的连接应制板。

3、瞬间有电压输出检修技巧

1、瞬间电压输出故障原因

这种故障在按下启动开关的瞬间,开关电源某个或各个输出端电压有一个小的电压输出,然后降为0V,这种情况说明开关电源在加电的初始产生了振荡,但后由于过压,过流保护引起停振,或开关机接口电路加电初始为开机状态,但随CPU清零的结束而转入待机状态,引发这种情况的原因有:

a、开关电源因故输出电压比标准值高10V而引起过压保护;

b、负载过流引起保护动作;

c、保护电路自身的误动作;

d、遥控系统因故执行待机指令。

2、判断故障方法与步骤

a、假负载法;

b、测量保护元件是否击穿;

c、断开法;

d、降压法。

3、各功能电路的检测方法

通过上述方法判断故障在开关电源的哪个部分后,对各个部分的检查方法如下:

a、对脉宽调制电路和正反馈电路的检查。对正反馈电路中的电解电容直接更换

目前开关电源的正反馈电路中的振荡电容有两种,一是0.016uf~0.039uf胆电容,其故障率很低,检修这种电容可以排除,另一种是10UF左右的电解电容,故障率使用数年后有可能,检修时直接更换此电容;

b、更换脉宽调制电路工作电压形成中的电解电容。在手中无交流调压器的情况下,对于过压保护故障,为了安全起见可先更换脉宽调制电路工作电压形成电路中的易损件,即滤波电容(几微法到100UF不等的电解电容),看开关电源是否恢复正常。

4、输出电压低检修技巧

1、开关电源输出电压低的原因

a、220V交流电压输入电路和整流滤波电路对开关管提供的工作电压不够,超出脉宽调制电路的控制范围;

b、负载电路存在过流引起开关电源负载加重而导致输出电压下降;

c、开/关机接口电路处于待机状态,令开关电源工作于低频振荡状态其输出电压为待机状态下的度数。此类故障仅应于无预备电源,CPU预备状态下的工作电压由开关电源提供的机型;

d、开/关机接口电路末端因故工作于开机或待机之间的状态,从而导致开关电源工作于待机与开机状态之间的工作频率,造成开关电源输出电压高于待机值,低于开机值;

e、保护电路端因故障工作于导通状态,使电源进入弱振窄脉冲供电,引起开关电源输出电压下降;

f、整流输出电路中的二极管和滤波电容,限流电阻损坏引起输出电压变低;

g、脉宽调制电路有问题,不能对开关电源输出电压的变化做出正切的响应,对电源开关管基极电压调整方向大小不对,从而造成开关电源输出电压低;

h、正反馈电路中的正反馈电阻变大,放电二极管性能变差,正反馈量不足,导致振荡周期变长。振荡频率下降,从而引起开关电源输出电压低;

i、它激式开关电源因未得到行逆成而工作低于低频状态,造成输出电压低。

2、判断故障方法与步骤

a、测行输出管集电极电压判断故障;

b、测开关电源各个输出端电压判断故障;

c、输出电压下降比列大,有的输出电压下降比列小。

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