开关电源的原理和维修

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微机开关电源是微机中故障率较高的部件之一。目前微机普遍采用脉冲宽度调制变换式开关直流稳压电源，其结构基本相同，故障检修有一定规律。下面先简述微机开关电源的工作原理，然后结合笔者的检修经验，介绍微机开关电源常见故障的检修方法，供大家参考。
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* |- u( m! B  c+ z一、微机开关电源的工作原理                       
微机开关电源一般都是脉宽调制变换型开关直流稳压电源，它由输入电路、功率变换电路、控制电路、保护电路及主机启动电路构成，大都采用他激式双管半桥型，基本工作原理如图1所示。工作过程如下：接通电源后，交流输入通过交流低通滤波器再经整流滤波线路，得到约300V的直流高压，经电容C1、C2分压后加给两只推挽功率开关管Q1、Q2 直流高压还驱动电源内部所需的辅助电源，为脉宽调制组件(一般用TL494、SG3524集成块)提供工作电源。控制组件输出两路相位相差180度、频率约几十千赫、宽度可调的驱动脉冲，分别驱动推挽功率开关管Q1、Q2，使两管轮换处于饱和与截止状态。两个推挽功率开关管Q1、Q2和电容器C1、C2构成桥路的四臂，组成桥式连接，高频变压器的初级绕组作为桥式回路的负载。当功率管未受触发信号作用时，两电容充电，因电容C1、C2容量相等则Vc1=Vc2，其值为直流高压的一半约150V。当触发信号作用使Q1饱和Q2截止时，C1沿Q1及变压器T1初级绕组放电，同时电源通过Q1及T1初级绕组对C2充电;当Q1截止Q2饱和时，C2放电C1充电。在一个周期内T1初级绕组两端产生±150V的对称脉冲方波，这一方波在T1次级各绕组中感应出脉宽调制脉冲电流，经各自的整流滤波回路后，向微机负载提供±5V和±12V直流电压。电路以+5V输出电压为反馈信号，送到控制组件取样放大器的同相输入端与基准电压相比较，比较的误差经放大后控制脉冲方波的宽度，从而调整+5V直流输出的电压值，达到稳压的目的。为了使电源安全工作，一般设有过流、过压保扩和市电欠压保护等电路。
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' }2 N! m1 E. O0 A2 k二、微机开关电源故障的检测方法                       
微机开关电源的功率和负载电流较大，一旦出现故障，大多数情况会烧坏一些器件。为了避免产生新的故障，应快速定位并进而排除故障。可采用先冷态检查，再热态测试的方法进行故障检测。                       
1.冷态检查法                       
1 _( q4 i2 [- I$ b" \: F/ u 确定电源有故障后打开电源盒盖，仔细观察有无明显损坏的元件。                       
首先查看保险丝，如保险管发黑、有亮斑，一般为严重短路故障，应着重检查桥式整流电路中的二极管是否击穿，高压滤波电解电容是否击穿，两个功率开关管是否损坏；其次应查看有无焦黑、爆裂、变形变色元件，有无虚焊、断线、短路等现象。                       
% M! t. ]" T4 B" _. `* m 如无以上明显现象，可用万用表测量几个关键点的电阻值，以确定故障部位。                       
2 A; K) v. l9 C' X3 g  R1 s) G ①不接电源，用万用表R×1K档测量交流输入两端的电阻，可大致判断出功率变换电路及其以前电路的元件损坏情况。测量输入电路的电阻时，如表针先偏转到几十千欧的位置再慢慢退到200K左右，说明电路基本正常;如表针没有先大后小的偏转过程，则说明高压滤波电解电容已无充放电能力;如测量时短路或电阻值很小，则可能是整流电路的二极管或滤波电容击穿;如测得开路，则可能是保险管或限流电阻等断开。                       
②测量高压整流输出两端的正反向电阻，正向电阻应为300K左右，反向为几十千欧，且应有较大的充电现象;测量开关管Q1、Q2各极间正反向电阻，阻值应分别相同，否则说明从高压整流输出到开关变压器初级这部分电路有元件损坏。                       
③测量±5V、±12V输出端的电阻应不为零，正反向电阻值应不同，否则说明开关变压器次级某绕组及某路输出电路有元件损坏。                       
2.热态测试法                       
如上述检查未发现损坏元件，则可通电测试电路几个关键点的电压值来诊断电源的故障。为防止空载引起过压保护，可在+5V输出端加一只5Ω/10W左右的电阻作为假负载。                       
2 E/ W9 f2 |9 p ①接通电源后测高压整流输出端正负极间的直流电压，正常时为300V左右，C1、C2连接点及Q1、Q2连接点的电压应为直流高压的一半，约150V左右，否则说明高压整流及以前的电路有元件损坏。                       
②通电后如直流高压正常，则应测量低压输出的四组电压(±5V和±12V)是否正常，如某组不正常则故障可能出在某组电路，应重点检测其对应的电路。               
* |* P0 D/ P/ r5 \1 h% j ③如各组输出电路没有损坏元件，检测重点应放在TL494组件上，测量TL494各引脚的电压值并与正常时的电压值(如表1所示)相比较，根据比较结果，检查相应的元件以及保护电路。
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2 I) B( o  `5 c三、微机开关电源常见故障的维修及举例                       
1.开关电源烧坏，保险丝熔断                       
' V1 z! }. g6 P1 c  N4 d5 Q 这类故障多为过流造成，故障部位一般在电源输入部分，常见的有交流滤波电容或高压滤波电容击穿、整流二极管击穿及功率开关管击穿等。维修时可用前面介绍的冷态检查法找出损坏的元件，更换后即可修复。                       
例1：一台微机，加电后保险丝烧毁。关断电源，测量电源输入端的电阻，阻值为零，即断定有短路现象，检查整流电路，发现有一整流二极管击穿，再查功率开关管，一开关管烧坏短路，更换开关管及二极管后，故障排除。                       
2 ^9 y0 i# m9 m6 h: _" M 2.电源无输出                       
. a2 c. `, F6 I# y  [8 v0 U2 y 这类故障先查看保险丝，若保险丝熔断，则可用第一类故障处理方法，排除故障；如保险丝完好，则采用前面介绍的热态测试法，检测各处的电压，以确定故障部位。常见的有：功率开关管损坏，控制组件损坏，低压直流的整流二极管损坏，过流、过压保护电路误动作等。维修时先判断功率开关管是否完好，各路低压整流电路是否正常，如都正常，则可加电检查功率开关管的基极是否有驱动脉冲，如没有驱动脉冲，则检查控制组件是否正常，一般先检查控制组件的辅助电源，正常时为15V左右(TL494为9、10、12脚，SG3524为12、13、15脚)；然后检查定时元件应有锯齿波产生(TL494为5脚，SG3524为7脚)，再检查控制保护脚(TL494为4脚应为0.25V，SG3524为9脚应为非零)，如这几个引脚电压正常，则应在驱动脉冲输出脚(TL494为8、11脚，SG3524为11、14脚)测得一对相位相反的方波脉冲，否则，控制组件损坏应更换。                       
' N/ _& ~1 S3 H4 }% `2 b" J8 f 例2:一台电源无输出，保险丝完好。打开电源盒盖，检查功率开关管、输出端各路直流整流滤波电路没有损坏，接通电源，测量高压整流输出电压为300V，用示波器观察控制组件TL494的8、11脚有驱动脉冲输出，检查控制组件的8、11脚至开关管之间的激励变压器及几个电阻，发现一电阻焊脚氧化造成开路，使驱动脉冲不能加到开关管基极，造成电源不能振荡，无电源输出，重新焊接，通电后电源输出正常，故障排除。
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3.电源电压输出不准确                       
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电源电压有输出但不准确，这说明电源的输入、整流、变换、输出端的直流电压基本是正常的，一般调整输出电压调节电位器就可把＋5V等各档电压调到标准值，如调节失灵，则可能是电位器或取样分压电阻损坏。如果只有一组电压偏离较大，而其它各组电压正常，则是该组电压的稳压器或整流二极管损坏，换上相同类型的元件，即可排除故障。                       
, E$ x  X) q) n: |8 ? 例3：一台微机不能起动，经测试为＋5V电压偏低。检查与控制块TL494取样放大器同相输入端1脚相连的取样网络的分压下偏置电阻，阻值变大，更换该电阻后，故障排除。                       
4.电源带负载能力差                       
电源只向系统板供电时正常，而接上硬盘等部件时，不能工作。这类故障一般发生在输入整流后的滤波电容或＋12V整流二极管元件上。维修时，在确认整流电路正常的情况下，测量滤波电容两端的电压，应各为150V左右，否则滤波电容有故障，更换电容即可排除故障。                       
( U: h& s# s6 r& _+ W 例4：微机能自检，但读软驱后，系统掉电。软硬盘驱动器是+12V电压的负载，着重检查＋12V电压输出电路，测试＋12V电压输出整流二极管，发现反向电阻较小性能变差，更换后故障排除。

周世发

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