廣東省電子信息高級(jí)技工學(xué)校 陳 曉
銘緯D-20A超薄開(kāi)關(guān)電源檢修技巧
廣東省電子信息高級(jí)技工學(xué)校 陳 曉
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電子技術(shù),控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和斷開(kāi)的時(shí)間比,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,具有體積小、重量輕和效率高的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。本文以銘緯D-20A超薄開(kāi)關(guān)電源為例,分析電路工作原理,結(jié)合本人在教學(xué)中所積累的理論與維修實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源的具體檢修思路及故障的處理方法。
開(kāi)關(guān)電源;工作原理;故障檢修
銘緯D-20A超薄開(kāi)關(guān)電源是一款利用5M0365R芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM控制的雙輸出開(kāi)關(guān)電源,功率為20W,兩路輸出分別為+5V/2A和+12V/1A。其中,作為核心的5M0365R單片開(kāi)關(guān)電源芯片具有過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、欠壓保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)等特性,不僅使該開(kāi)關(guān)電源充分實(shí)現(xiàn)了小型、輕量和高效率的性能特點(diǎn),更在成本價(jià)格方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
圖1 銘緯D-20A超薄開(kāi)關(guān)電源電路原理圖
圖1電路中采用5M0365R構(gòu)成了連續(xù)電流模式(CCM)的正激式開(kāi)關(guān)電源。接通電源后,220V交流電壓從TB1輸入,經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)絲F1(過(guò)流保護(hù))、NTC壓敏電阻(防浪涌)后,通過(guò)由CX1、LF1組成的EMI濾波器濾除干擾后,經(jīng)過(guò)橋型整流器(D1-D4)整流,C1濾波后產(chǎn)生約311V的直流電壓,然后通過(guò)啟動(dòng)電阻R1為IC1進(jìn)行供電。在第一次接通電源時(shí),C2開(kāi)始充電,IC1③腳電壓開(kāi)始上升,一旦達(dá)到啟動(dòng)電壓(14-16V),IC1開(kāi)始開(kāi)關(guān),L1兩端電壓由直流電壓變?yōu)楦哳l脈沖電壓。同時(shí),通過(guò)反饋繞組L2產(chǎn)生反饋電壓,經(jīng)D5整流、C2濾波后,產(chǎn)生直流電壓開(kāi)始為IC1供電。D7、R3、C10組成漏極箝位保護(hù)電路,可將IC1關(guān)斷時(shí)在變壓器L1線圈產(chǎn)生的尖峰電壓限定在安全范圍,防止電壓過(guò)高擊穿芯片。
次級(jí)電壓分兩路輸出,L3輸出的電壓經(jīng)D8整流、C7、L2、C8組成π型濾波后得到+12V輸出;L4輸出的電壓經(jīng)D10整流、C5、L1、C6組成π型濾波后得到+5V輸出,其中D8、D10均采用大電流、低壓降的肖特基二極管。為防止斷電瞬間,L1、L2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向擊穿整流二極管D8、D10, 在兩個(gè)二極管兩端分別并聯(lián)一個(gè)電容CY3和C4,防止電壓突變。
輸出電壓經(jīng)R6、R13和SVR1分壓后得到取樣電壓與IC3可控精密穩(wěn)壓源TL431的2.5V基準(zhǔn)電壓比較,產(chǎn)生外部誤差電壓,再通過(guò)IC2光電耦合器EL817將電壓變化轉(zhuǎn)變成電流變化反饋給5M0365R的④腳,從而調(diào)節(jié)5M0365R內(nèi)的占空比來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓目的。R8為限流電阻,用來(lái)限制流過(guò)光耦中LED的電流;C9為控制環(huán)路的補(bǔ)償電容。為避免高頻變壓器的初級(jí)與次級(jí)、次級(jí)與次級(jí)之間產(chǎn)生共模干擾,可通過(guò)高壓瓷片電容CY4、CY5、CY6進(jìn)行濾除。
2.1 觀察法
觀察法是指憑借眼、耳、鼻、手等直接尋找故障機(jī)的某些異常點(diǎn),從而發(fā)現(xiàn)故障部位的方法。例如:可觀察元件是否存在焦糊、變形、脫焊,是否互相接觸造成短路、是否存在斷線或插接線松脫;通電情況下觀察電路中有無(wú)元件冒煙、異味、發(fā)黃,指示燈是否發(fā)亮;是否有異?!爸ㄖā甭暤犬惓,F(xiàn)象。
2.2 測(cè)量電阻法
電阻測(cè)量法主要用于電路中存在著嚴(yán)重的短路或開(kāi)路性故障的檢查,特別是燒保險(xiǎn)絲或開(kāi)機(jī)即出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)性關(guān)機(jī)的情況。這時(shí)只能在斷電條件下檢查各關(guān)鍵點(diǎn)的電阻值,再和正常值比較,從而縮小故障范圍。
2.3 假負(fù)載法
為區(qū)分故障出在負(fù)載電路還是電源本身,斷開(kāi)主負(fù)載,并在開(kāi)關(guān)電源主電壓輸出端加上假負(fù)載進(jìn)行測(cè)試,因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)管截止期間,儲(chǔ)存在開(kāi)關(guān)變壓器一次繞組的能量要向二次側(cè)釋放,如果不接假負(fù)載,則開(kāi)關(guān)變壓器儲(chǔ)存的能量無(wú)處釋放,極易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管擊穿損壞。
2.4 代換法
代換法是指用正常的元器件代換懷疑的元器件,若代換后開(kāi)關(guān)電源工作正常,說(shuō)明被代換的元器件損壞。對(duì)于不易判斷好壞的元器件,若維修中懷疑其有問(wèn)題,建議使用正確的元器件進(jìn)行代換,以提高維修效率。
2.5 輸入端串入降壓變壓器法
對(duì)于待修的電源,因電路已經(jīng)存在故障,如果直接輸入正常的電壓,通電后有可能短時(shí)間燒毀電路中的元器件,甚至將故障范圍擴(kuò)大。此時(shí),可用一個(gè)可調(diào)變壓器,給電路提供較低的交流電壓,然后對(duì)故障進(jìn)行檢查。
3.1 保險(xiǎn)絲熔斷
一般情況下,熔斷器熔斷故障,整流二極管,電源濾波電容,開(kāi)關(guān)芯片是易損件,損壞的概率達(dá)95%以上,而且常常為幾個(gè)元件一起損壞。因此首先判斷電源輸入端阻值,用萬(wàn)用表測(cè)量CX1兩端阻值,正常應(yīng)該為1MΩ,若測(cè)得阻值正常,說(shuō)明后端電路正常,保險(xiǎn)絲熔斷可能是由于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、浪涌造成的;若測(cè)得阻值明顯小于1MΩ,則說(shuō)明后端有局部短路現(xiàn)象,需測(cè)量四只整流二極管D1-D4的正,反向電阻,看其有無(wú)被擊穿損壞;測(cè)量濾波電容C1是否能進(jìn)行正常充放電;測(cè)量開(kāi)關(guān)芯片5M0365R各引腳之間是否存在擊穿損壞。
3.2 無(wú)直流電壓輸出
無(wú)直流電壓輸出共分為兩種情況:?jiǎn)温窡o(wú)電壓輸出和兩路無(wú)電壓輸出。
單路無(wú)電壓輸出是指+12V和+5V兩路輸出中有一路沒(méi)有直流電壓輸出。有一路輸出正常,說(shuō)明電源的輸入電路和功率轉(zhuǎn)換電路正常,故障位于變壓器次級(jí)輸出電路。假設(shè)+5V無(wú)輸出,首先斷開(kāi)D10,用萬(wàn)用表測(cè)量變壓器次級(jí)線圈L4兩端有無(wú)輸出電壓,如果沒(méi)有輸出電壓,則可能為次級(jí)線圈損壞;如果輸出正常,則說(shuō)明后級(jí)電路中的二極管、電容、電感等元件可能出現(xiàn)損壞或線路斷開(kāi),逐個(gè)檢查即可找出故障。
兩路無(wú)電壓輸出是指+12V和+5V兩路均無(wú)直流電壓輸出,這種情況故障一般在輸入電路或功率轉(zhuǎn)換電路。首先斷開(kāi)R1,通電用萬(wàn)用表測(cè)量C1兩端電壓,正常應(yīng)該為300V,如果電壓為0,說(shuō)明輸入電路出現(xiàn)故障,再測(cè)TB1兩端有沒(méi)有220V輸入電壓,如果沒(méi)有,說(shuō)明輸入線路故障,如果有,則檢查保險(xiǎn)絲F1、熱敏電阻RTH1、電感LF1、整流二極管D1-D4及其中線路,看是否存在斷路損壞現(xiàn)象。
如果C1兩端電壓正常,說(shuō)明故障在功率轉(zhuǎn)換電路。將R1焊回,通電測(cè)5M0365R芯片③腳電壓,正常應(yīng)該為14-16V,如果電壓明顯低于這個(gè)范圍,檢測(cè)R1和C2,看參數(shù)是否正確,元件是否損壞;如果5M0365R芯片③腳電壓正常,則斷開(kāi)電源,用電阻擋測(cè)量芯片各引腳之間阻值,看是否存在短路現(xiàn)象。
3.3 有直流電壓輸出,但兩路輸出電壓均過(guò)高
這種故障往往由于穩(wěn)壓取樣和控制電路出現(xiàn)故障所致。在開(kāi)關(guān)電源中,直流輸出、取樣電阻、誤差取樣放大器、光電耦合器、PWM控制芯片等電路共同構(gòu)成了一個(gè)閉合的控制環(huán)路,任何一處出問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致輸出電壓升高。
首先檢查取樣電阻R6、R13和SVR1是否出現(xiàn)阻值變化或損壞,尤其是可調(diào)電阻SVR1,正常情況下,可以通過(guò)調(diào)節(jié)SVR1的阻值來(lái)改變反饋電壓,從而在一定范圍內(nèi)對(duì)輸出電壓大小進(jìn)行調(diào)整。然后檢查可控精密穩(wěn)壓源TL431或光電耦合器EL817是否出現(xiàn)性能不良或損壞。其中TL431極易損壞,我們可以將TL431的參考端Ref與它的陰極相連,5V電壓正極通過(guò)一個(gè)10K電阻接到TL431陰極,電壓負(fù)極與TL431陽(yáng)極相連,如果陽(yáng)極與陰極之間為2.5V,并且等待片刻還仍然為2.5V,則為好管,否則為壞管。
常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源一般由輸入、功率轉(zhuǎn)換、輸出和穩(wěn)壓控制等電路組成,只要我們熟練掌握各部分電路的功能及其關(guān)鍵元件,維修方法大同小異。在實(shí)際維修中,保險(xiǎn)絲熔斷,整流二極管損壞,濾波電容擊穿,漏液或開(kāi)路,開(kāi)關(guān)及主控芯片燒壞以及限流電阻燒壞等故障最為常見(jiàn),可以?xún)?yōu)先進(jìn)行檢測(cè)判斷。希望本文能夠?qū)﹄娮訍?ài)好者維修小型開(kāi)關(guān)電源達(dá)到一定的參考價(jià)值。
[1]劉建清主編.開(kāi)關(guān)電源維修從入門(mén)到精通(第2版)[M].人民郵電出版社,2012.
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