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武漢艾德杰電源技術(shù)有限公司
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開關(guān)電源工作原理及維修技巧

發(fā)布時(shí)間： 2016-06-30 10:32:17 關(guān)注量：1505

一．開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(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)無件接通時(shí)輸入電源Vi通過開關(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。

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，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。

2．脈沖頻率調(diào)制（PulseFrequencyModulation,縮寫為PFM）導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。

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。

二．開關(guān)電源的維修技巧和常見故障

1．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。

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，是否對(duì)電源進(jìn)行違規(guī)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(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300伏輸出，若無應(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)線圈有無輸出，若無應(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。

2．常見故障

保險(xiǎn)絲熔斷一般情況下，保險(xiǎn)絲熔斷說明電源的內(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，則用萬用表測(cè)量開關(guān)管有無擊穿短路。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，過壓、過流保護(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端無輸出，開關(guān)管不工作，直流側(cè)無直流輸出。更換同型號(hào)穩(wěn)壓管D2，故障解除。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。

三、開關(guān)電源維修具體方法

1、開關(guān)電源維修的時(shí)候，我們首先需要利用萬用表檢測(cè)一下各功率器件是否存在擊穿短路，例如電源整流橋堆、開關(guān)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等，然后需要再檢測(cè)各輸出電壓端口電阻是否異常，如上述器件有損壞的情況我們則需要進(jìn)行更換新的器件。

2、我們?cè)谕瓿缮鲜鰴z測(cè)之后，接通電源后如還不能正常工作，接著我們就要檢測(cè)功率因數(shù)模塊(PFC)和脈寬調(diào)制組件(PWM)，查閱相關(guān)資料，熟悉PFC和PWM模塊每個(gè)腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。

3、對(duì)于具有PFC電路的電源則需測(cè)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(cè)PWM組件的工作狀態(tài)，測(cè)量其電源輸入端VC，參考電壓輸出端VR，啟動(dòng)控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常，利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關(guān)電源供電，用示波器觀測(cè)PWM模塊CT端對(duì)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，F(xiàn)A5310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(hào)。

4、在開關(guān)電源維修實(shí)踐中，有許多開關(guān)電源采用UC38××系列8腳PWM組件，大多數(shù)電源不能工作都是因?yàn)殡娫磫?dòng)電阻損壞，或芯片性能下降。當(dāng)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(dāng)PWM組件啟動(dòng)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(tái)GE DR電源時(shí)，PWM模塊為UC3843，檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)其他異常，在R(220K)上并接一個(gè)220K的電阻后，PWM組件工作，輸出電壓均正常。有時(shí)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(dá)8900相機(jī)電源時(shí)，遇到此情況，把與VR端相連的外電路斷開，VR從0V變?yōu)?V，PWM組件正常工作，輸出電壓均正常。

5、當(dāng)濾波電容上無380VDC左右電壓時(shí)，說明PFC電路沒有正常工作，PFC模塊關(guān)鍵檢測(cè)腳為電源輸入腳VC，啟動(dòng)腳Vstart/control，CT和RT腳及V0腳。修理一臺(tái)富士3000相機(jī)時(shí)，測(cè)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(cè)量場(chǎng)效應(yīng)功率開關(guān)管G極無V0波形，由于FA5331(PFC)為貼片元件，機(jī)器用久后出現(xiàn)V0端與板之間虛焊，V0信號(hào)沒有送到場(chǎng)效應(yīng)管G極。將V0端與板上焊點(diǎn)焊好，用萬用表測(cè)量濾波電容有380VDC電壓。當(dāng)Vstart/control端為低電平時(shí)，PFC亦不能工作，則要檢測(cè)其端點(diǎn)與外圍相連的有關(guān)電路。

總之，開關(guān)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(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)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(dòng)手進(jìn)行開關(guān)電源的維修，就能迅速地排除開關(guān)電源故障，達(dá)到事半功倍的效果。

四、開關(guān)電源維修經(jīng)驗(yàn)之談
1、開關(guān)電源出現(xiàn)不啟振的時(shí)候，我們通常需要查看開關(guān)頻率是否正確、保護(hù)電路是否封鎖、電壓反饋電路、電流反饋電路又沒問題，開關(guān)管是否擊穿等。
2、開關(guān)電源變壓器發(fā)熱或發(fā)出“嗞嗞嗞”聲，一般是開關(guān)頻率不對(duì)。
3、開關(guān)電源輸出電壓電源指示燈一閃一閃的一般是副邊有短路的。

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客戶感言

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北京合康億盛變頻科技股份有限公司

經(jīng)人介紹認(rèn)識(shí)了艾德杰，試著從他們那里買了一套產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，故障幾乎沒有，即便有點(diǎn)小問題，他們也會(huì)過來處理，后來就一直和他們進(jìn)行友好合作。
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武漢中元華電科技股份有限公司

在我們決定與艾德杰電源合作后，他們派出技術(shù)骨干和我們的技術(shù)部門溝通，充分了解了我司的使用需求后立即準(zhǔn)備方案，待我們確認(rèn)方案后，艾德杰的工作人員馬上將此提上日程，在距預(yù)約交貨期還有5天的時(shí)候，就已將我司定制的電源送上門，安裝調(diào)試，產(chǎn)品使用至今，一切良好，非常感謝艾德杰的鼎力支持，不辭勞苦的幫我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品，技術(shù)可靠，服務(wù)周到。
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中國(guó)中船重工集團(tuán)707所

我們公司的工程師只擅長(zhǎng)一部分工作，另一部分與電源有關(guān)的工作不是很擅長(zhǎng)，公司有個(gè)新項(xiàng)目需要他人來合伙開發(fā)，生產(chǎn)，一時(shí)半會(huì)兒找不到合作伙伴。網(wǎng)上找到了艾德杰，經(jīng)過實(shí)地考察，我們決定和艾德杰試著合作一次，整個(gè)合作過程，我們多次溝通，商量，他們的工程師技術(shù)好，經(jīng)驗(yàn)豐富，我們和他們一起探討，彼此的知識(shí)面都擴(kuò)大了，合作過程中設(shè)計(jì)到多次修改，他們的工程師半句怨言都沒有，合作的過程非常滿意，產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)交給我們使用，...
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北京鐵道機(jī)車研究所

一次偶然的機(jī)會(huì)艾德杰的銷售人員聯(lián)系到我們，我們抱著試試看的心情從他那里訂購了一臺(tái)電源，性能很好，從那之后我們就建立了長(zhǎng)期的合作關(guān)系，偶爾有一點(diǎn)點(diǎn)的小故障，他們的工作人員都會(huì)很快的過來幫忙處理。服務(wù)熱情周到，他們才是我們的好兄弟，好幫手。
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李明仕

湖北武漢人 1970年7月出生碩士學(xué)歷。從事電源設(shè)計(jì)研發(fā)工作30年，先后擔(dān)任多家電源公司的技術(shù)總監(jiān) 技術(shù)成果 1． 1996年獲武漢市科學(xué)技術(shù)研究成果證書武科成證字(96)第014號(hào) 登記號(hào)WK9601003 成果名稱:DTK系列開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 2． 1996年武漢高創(chuàng)電子有限公司的電源項(xiàng)目獲得電源行業(yè)的第一個(gè)國(guó)家火炬計(jì)劃 3． 2000年武漢玉星電子有限責(zé)任公司<<電壓過零檢控軟開關(guān)電源>>項(xiàng)目獲科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金無償資助,項(xiàng)目代號(hào)20004214054563 4.　電源方面各項(xiàng)專利近20項(xiàng)，其中發(fā)明專利2項(xiàng)。 5. 國(guó)內(nèi)電源期刊上發(fā)表多篇論文。

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沈錦飛

1955年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質(zhì)量控制的研究和教學(xué)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)、江蘇省教學(xué)成果獎(jiǎng)、無錫市科技進(jìn)步獎(jiǎng)，多項(xiàng)發(fā)明專利，主編本科教材；被評(píng)為無錫市優(yōu)秀教師、市級(jí)先進(jìn)個(gè)人。是中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)會(huì)員、江蘇省電工協(xié)會(huì)自動(dòng)控制系統(tǒng)專委會(huì)委員、無錫市自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事、無錫市電機(jī)工程學(xué)會(huì)理事。

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顏文旭

1971 年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師?，F(xiàn)主要從事電力電子技術(shù)及智能控制、機(jī)電一體化及過程控制等領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項(xiàng)，參加編制十二五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，省青年科學(xué)基金項(xiàng)目，市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，主持方塊地毯自動(dòng)包裝生產(chǎn)線開發(fā)、2.0MW風(fēng)力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動(dòng)器、船舶壓載水物理強(qiáng)化處理核心技術(shù)...

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