各種電子設(shè)備必不可缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，功耗小，轉(zhuǎn)化率高，且體積和重量只有線性電源的20%—30%，故目前它已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。電子設(shè)備電氣故障的檢修，本著從易到難的原則，基本上都是先從電源入手，在確定其電源正常后，再進(jìn)行其他部位的檢修，且電源故障占電子設(shè)備電氣故障的大多數(shù)。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(shè)備故障維修時(shí)間，提高個(gè)人設(shè)備維護(hù)技能。 

 

 

開關(guān)電源大至由主電路、控制電路、檢測(cè)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(cè)的沖擊電流。

輸入濾波器：其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。

整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。

逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分。

輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

 

2． 控制電路

 

一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

 

3． 檢測(cè)電路

 

提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

 

4． 輔助電源

 

實(shí)現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動(dòng)，為保護(hù)電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。

 

圖1：輔助電源

 

 

開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。開關(guān)元件以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)無(wú)件接通時(shí)輸入電源Vi通過(guò)開關(guān)S和濾波電路向負(fù)載RL提供能量，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電路中的儲(chǔ)能裝置（L1、C2、二極管D組成的電路）向負(fù)載RL釋放在開關(guān)接通時(shí)所儲(chǔ)存的能量，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量。

 

VO=TON/T*Vi

VO   為負(fù)載兩端的電壓平均值

TON  為開關(guān)每次接通的時(shí)間

T   為開關(guān)通斷的工作周期

 

圖2：開關(guān)電源的工作原理

 

由式可知，改變開關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，VO間電壓平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便使輸出電壓VO維持不變。改變接通時(shí)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(shí)間比率控制”（TimeRationControl,縮寫為TRC）。

 

按TRC控制原理，有三種方式：

 

1．脈沖寬度調(diào)制（PulseWithModulation,縮寫為PWM）

 

開關(guān)周期恒定，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式。

 

2．脈沖頻率調(diào)制（PulseFrequencyModulation,縮寫為PFM）

 

導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過(guò)改變開關(guān)工作頻率來(lái)改變占空比的方式。

 

3．混合調(diào)制

 

導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)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。

 

 

1．常見故障

 

保險(xiǎn)絲熔斷

 

一般情況下，保險(xiǎn)絲熔斷說(shuō)明電源的內(nèi)部線路有問題。由于電源工作在高電壓、大電流的狀態(tài)下，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、浪涌都會(huì)引起電源內(nèi)電流瞬間增大而使保險(xiǎn)絲熔斷。重點(diǎn)應(yīng)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(guān)管等，檢查一下這此元器件有無(wú)擊穿、開路、損壞等。如果確實(shí)是保險(xiǎn)絲熔斷，應(yīng)該首先查看電路板上的各個(gè)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(fā)現(xiàn)上述情況，則用萬(wàn)用表測(cè)量開關(guān)管有無(wú)擊穿短路。

 

需要特別注意的是：切不可在查出某元件損壞時(shí)，更換后直接開機(jī)，這樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又將更換的元件損壞，一定要對(duì)上述電路的所有高壓元件進(jìn)行全面檢查測(cè)量后，才能徹底排除保險(xiǎn)絲熔斷的故障。

 

無(wú)直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定

 

如果保險(xiǎn)絲是完好的，在有負(fù)載情況下，各級(jí)直流電壓無(wú)輸出。這種情況主要是以下原因造成的：電源中出現(xiàn)開路、短路現(xiàn)象，過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路出現(xiàn)故障，輔助電源故障，振蕩電路沒有工作，電源負(fù)載過(guò)重，高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿，濾波電容漏電等。在用萬(wàn)用表測(cè)量次級(jí)元件，排除了高頻整流二極管擊穿、負(fù)載短路的情況后，如果這時(shí)輸出為零，則可以肯定是電源的控制電路出了故障。若有部分電壓輸出說(shuō)明前級(jí)電路工作正常，故障出在高頻整流濾波電路中。

 

高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容組成直流電壓輸出，其中整流二極管擊穿會(huì)使該電路無(wú)電壓輸出，濾波電容漏電會(huì)造成輸出電壓不穩(wěn)等故障。用萬(wàn)用表靜態(tài)測(cè)量對(duì)應(yīng)元件即可檢查出其損壞的元件。例：某一24伏直流電機(jī)供電電源通電后無(wú)直流24伏輸出 ，拆開電源外殼，觀察保險(xiǎn)絲未燒斷且電路板無(wú)明顯的燒焦處或破裂元件，在未通電情況下量AC輸入端阻值和DC輸出端阻值正常，量開關(guān)管、整流橋、整流管等重要元件正常，故判斷不存在內(nèi)部嚴(yán)重短路的可能，估計(jì)保護(hù)電路動(dòng)作。

 

經(jīng)檢查此開關(guān)電源采用U3842 PWM控制芯片，經(jīng)查找相關(guān)的資料得知，當(dāng)U3842芯片的3端電壓高于1伏時(shí)，內(nèi)部電流敏感比較器輸出高電平，將PWM鎖存器復(fù)位使輸出關(guān)閉。通電測(cè)量U3842的3端高于1伏，6端無(wú)輸出，經(jīng)檢查相關(guān)電路，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管D2擊穿，如圖3，故PC1導(dǎo)通，致使U3842的3端為高電平，故6端無(wú)輸出，開關(guān)管不工作，直流側(cè)無(wú)直流輸出。更換同型號(hào)穩(wěn)壓管D2，故障解除。

 

圖3：無(wú)直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定

 

電源負(fù)載能力差

 

電源負(fù)載能力差是一個(gè)常見的故障，一般都是出現(xiàn)在老式或工作時(shí)間長(zhǎng)的電源中，主要原因是各元器件老化，開關(guān)管的工作不穩(wěn)定，沒有及時(shí)進(jìn)行散熱等。應(yīng)重點(diǎn)檢查穩(wěn)壓二極管是否發(fā)熱漏電，整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞等。例：我廠近紅處激光光譜儀（VECTOR 22），開機(jī)后無(wú)法完成自檢并報(bào)警且主板指示燈不斷閃爍。

 

經(jīng)檢查，供光譜儀主板的直流5V電源僅剩2.3伏左右，脫開5V直流電源的負(fù)載，通電再次測(cè)量5V直流電源，這時(shí)則有5V，初步判斷此5V直流電源帶載能力差，拆開電源外殼進(jìn)行檢修，由于沒有帶負(fù)載時(shí)，通電有直流5V輸出，故重點(diǎn)檢查次級(jí)線圈側(cè)的輸出整流電路，給5伏電源接上假負(fù)載通電進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)三通穩(wěn)壓7805的1、2腳之間電壓為5.2伏，2、3腳之間卻剩2.3伏，如圖4，故判斷三通穩(wěn)壓管7805性能變壞，更換三通穩(wěn)壓管7805故障解決。

  

圖4：電源負(fù)載能力差

 

2．維修技巧

 

開關(guān)電源的維修可分為兩步進(jìn)行：

 

斷電情況下，“看、聞、問、量”

 

看：打開電源的外殼，檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷，再觀察電源的內(nèi)部情況，如果發(fā)現(xiàn)電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂，則應(yīng)重點(diǎn)檢查此處元件及相關(guān)電路元件。資產(chǎn)管理

 

聞：聞一下電源內(nèi)部是否有糊味，檢查是否有燒焦的元器件。

 

問：?jiǎn)栆幌码娫磽p壞的經(jīng)過(guò)，是否對(duì)電源進(jìn)行違規(guī)操作。

 

量：沒通電前，用萬(wàn)用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關(guān)電源不起振或開關(guān)管開路引起的故障，則大多數(shù)情況下，高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼，此電壓有300多伏，需小心。用萬(wàn)用表測(cè)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(yīng)過(guò)低，否則電源內(nèi)部可能存在短路。電容器應(yīng)能充放電。脫開負(fù)載，分別測(cè)量各組輸出端的對(duì)地電阻，正常時(shí)，表針應(yīng)有電容器充放電擺動(dòng)，最后指示的應(yīng)為該路的泄放電阻的阻值。

 

加電檢測(cè)

 

通電后觀察電源是否有燒保險(xiǎn)及個(gè)別元件冒煙等現(xiàn)象，若有要及時(shí)切斷供電進(jìn)行檢修。

 

測(cè)量高壓濾波電容兩端有無(wú)300伏輸出，若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查整流二極管、濾波電容等。

 

測(cè)量高頻變壓器次級(jí)線圈有無(wú)輸出，若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查開關(guān)管是否損壞，是否起振，保護(hù)電路是否動(dòng)作等，若有則應(yīng)重點(diǎn)檢查各輸出側(cè)的整流二極管、濾波電容、三通穩(wěn)壓管等。

 

如果電源啟動(dòng)一下就停止，則該電源處于保護(hù)狀態(tài)下，可直接測(cè)量PWM芯片保護(hù)輸入腳的電壓，如果電壓超出規(guī)定值，則說(shuō)明電源處于保護(hù)狀態(tài)下，應(yīng)重點(diǎn)檢查產(chǎn)生保護(hù)的原因。

 

 

目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。作為設(shè)備維護(hù)專業(yè)人員，有必要了解開關(guān)電源的基本工作原理，掌握其維修技能，熟悉其常見故障，這樣才有利于減少電子設(shè)備。