一、前言
維修隨著電力電子技術的高速發展,電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切,而電子設備都離不開可靠的電源,進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化,率先完成計算機的電源換代,進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域,程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源,更促進了開關電源技術的迅速發展。
開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源,有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換,盡管它們各部分的布置差別很小,但是工作過程相差很大,在特定的應用場合下各有優點。開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和開關器件(MOSFET、BJT等)構成。二、開關電源應用
開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新,使得開關電源技術在不斷地創新,這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動,這為開關電源提供了廣泛的發展空間。
開關電源產品目前廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽產品,安防,電腦,數碼產品和儀器類等領域。三、如何維修開關電源
開關電源電路的故障診斷與維修也越來越重要,這里簡單介紹一下維修過程和注意事項。
(1)修理開關電源時,首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路,如電源整流橋堆,開關管,高頻大功率整流管;抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常,上述部件如有損壞則需更換。
(2)第一步完成后,接通電源后還不能正常工作,接著要檢測功率因數模塊(PFC)和脈寬調制組件(PWM),查閱相關資料,熟悉PFC和PWM模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。
(3)然后,對于具有PFC電路的電源則需測量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右,如有380VDC左右電壓,說明PFC模塊工作正常,接著檢測PWM組件的工作狀態,測量其電源輸入端VC,參考電壓輸出端VR,啟動控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常,利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關電源供電,用示波器觀測PWM模塊CT端對地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形,如TL494 CT端為鋸齒波,FA5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號。
(4)在開關電源維修實踐中,有許多開關電源采用UC38××系列8腳PWM組件,大多數電源不能工作都是因為電源啟動電阻損壞,或芯片性能下降。當R斷路后無VC,PWM組件無法工作,需更換與原來功率阻值相同的電阻。當PWM組件啟動電流增加后,可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺GE DR電源時,PWM模塊為UC3843,檢測未發現其他異常,在R(220K)上并接一個220K的電阻后,PWM組件工作,輸出電壓均正常。有時候由于外圍電路故障,致使VR端5V電壓為0V,PWM組件也不工作,在修柯達8900相機電源時,遇到此情況,把與VR端相連的外電路斷開,VR從0V變為5V,PWM組件正常工作,輸出電壓均正常。
(5)當濾波電容上無380VDC左右電壓時,說明PFC電路沒有正常工作,PFC模塊關鍵檢測腳為電源輸入腳VC,啟動腳Vstart/control,CT和RT腳及V0腳。修理一臺富士3000相機時,測試一板上濾波電容上無380VDC電壓。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,測量場效應功率開關管G極無V0 波形,由于FA5331(PFC)為貼片元件,機器用久后出現V0端與板之間虛焊,V0信號沒有送到場效應管G極。將V0端與板上焊點焊好,用萬用表測量濾波電容有380VDC電壓。當Vstart/control 端為低電平時,PFC亦不能工作,則要檢測其端點與外圍相連的有關電路。
總之,開關電源電路有易有難,功率有大有小,輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西,即充分熟悉開關電源的基本結構以及PFC及PWM模塊的特性,它們工作的基本條件,按照上述步驟和方法,多動手進行開關電源的維修,就能迅速地排除開關電源故障,達到事半功倍的效果。
開關電源的維修可分為以下兩步進行
1、斷電情況下,“看、聞、問、量”。
看:打開電源的外殼,檢查保險絲是否熔斷,再觀察電源的內部情況,如果發現電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂,則應重點檢查此處元件及相關電路元件。
聞:聞一下電源內部是否有糊味,檢查是否有燒焦的元器件。
問:問一下電源損壞的經過,是否對電源進行違規操作。
量:沒通電前,用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關電源不起振或開關管開路引起的故障,則大多數情況下,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。用萬用表測量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況,電阻值不應過低,否則電源內部可能存在短路。電容器應能充放電。脫開負載,分別測量各組輸出端的對地電阻,正常時,表針應有電容器充放電擺動,最后指示的應為該路的泄放電阻的阻值。
2、通電后觀察電源是否有燒保險及個別元件冒煙等現象,若有要及時切斷供電進行檢修。
測量高壓濾波電容兩端有無300伏輸出,若無應重點查整流二極管、濾波電容等。
測量高頻變壓器次級線圈有無輸出,若無應重點查開關管是否損壞,是否起振,保護電路是否動作等,若有則應重點檢查各輸出側的整流二極管、濾波電容、三通穩壓管等。
如果電源啟動一下就停止,則該電源處于保護狀態下,可直接測量PWM芯片保護輸入腳的電壓,如果電壓超出規定值,則說明電源處于保護狀態下,應重點檢查產生保護的原因。
隨著開關電源進入更廣泛的應用領域,提高開關電源的可靠性,快速判斷和排除開關電源故障會越來越重要。