在微机中的开关电源是故障率较高的几个部件之一。现在微机普遍采用脉冲宽度调制改换式开关直流稳压电源,其结构大体相同,故障检修都有一定规则。下面先简述开关电源的运行原理,并介绍一些开关电源常见故障的检修方法,以供参考。
一、开关电源的运行原理
开关电源一般都是脉宽调制改换型开关直流稳压电源,它由输入电路、功率改换电路、操控电路、维护电路及主机发动电路构成,大都采用他激式双管半桥型。运行进程如下:接通电源后,沟通输入经过沟通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佐电源,为脉宽调制组件(一般用TL494、SG3524集成块)供给运行电源。操控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,使两管轮换处于饱满与截止状态。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容量持平则Vc1=Vc2,其值为直流高压的一半约150V。当触发信号作用使Q1饱满Q2截止时,C1沿Q1及变压器T1初级绕组放电,一起电源经过Q1及T1初级绕组对C2充电;当Q1截止Q2饱满时,C2放电C1充电。在一个周期内T1初级绕组两头产生±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,向微机负载供给±5V和±12V直流电压。电路以+5V输出电压为反应信号,送到操控组件取样扩大器的同相输入端与基准电压相比较,比较的差错经扩大后操控脉冲方波的宽度,从而调整+5V直流输出的电压值,到达稳压的意图。为了使电源安全运行,一般设有过流、过压保扩和市电欠压维护等电路。
二、开关电源故障的检修方法
开关电源的功率和负载电流较大,一旦出现故障,大多数状况会烧坏一些器材。为了避免产生新的故障,应快速定位并进而排除故障。可采用先冷态查看,再热态测验的办法进行故障检测。
1.冷态查看法
确定电源有故障后可打开电源盒盖,先查看是否有明显损坏的元件。
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,应着重查看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;其次再查看有无焦黑、爆裂、变形变色元件,有无虚焊、断线、短路等现象。如无以上显着现象,可用万用表测量几个关键点的电阻值,以确认故障部位。
①不接电源,用万用表R×1K档测量沟通输入两头的电阻,可大致判别出功率改换电路及其曾经电路的元件损坏状况。测量输入电路的电阻时,如表针先偏转到几十千欧的方位再渐渐退到200K左右,阐明电路根本正常;如表针没有先大后小的偏转进程,则阐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,则或许是整流电路的二极管或滤波电容击穿;如测得开路,则或许是保险管或限流电阻等断开。
②测量高压整流输出两头的正反向电阻,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,不然阐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测量土5V、土12V输出端的电阻应不为零,正反向电阻值应不同,不然阐明开关变压器次级某绕组及某路输出电路有元件损坏。
2.热态测验法
如上述查看未发现损坏元件,则可通电测验电路几个关键点的电压值来诊断电源的故障。为避免空载引起过压维护,可在+5V输出端加一只5Q/10W左右的电阻作为假负载。
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,不然阐明高压整流及曾经的电路有元件损坏。
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或许出在某组电路,应重点检测其对应的电路。
③如各组输出电路没有损坏元件,检测关键应放在TL494组件上,测量TL494各引脚的电压值并与正常时的电压值相比较,依据比较结果,查看相应的元件以及维护电路。
开关电源常见故障的修理及举例
1.开关电源烧坏,保险丝熔断
这类故障多为过流形成,故障部位一般在电源输入部分,常见的有沟通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。修理时可用前面介绍的冷态查看法找出损坏的元件,替换后即可修复。
2.电源无输出
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办法,排除故障;如保险丝完好,则采用前面介绍的热态测验法,检测各处的电压,以确认故障部位。常见的有:功率开关管损坏,操控组件损坏,低压直流的整流二极管损坏,过流、过压维护电路误动作等。修理时先判别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,则可加电查看功率开关管的基极是否有驱动脉冲,如没有驱动脉冲,则查看操控组件是否正常,一般先查看操控组件的辅佐电源,正常时为15V左右(TL494为9、10、12脚,SG3524为 12、13、15脚);然后查看守时元件应有锯齿波产生(TL494为5脚,SG3524为7脚),再查看操控维护脚(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,不然,操控组件损坏应替换。
3.电源电压输出不准确
电源电压有输出但不准确,这阐明电源的输入、整流、改换、输出端的直流电压根本是正常的,一般调整输出电压调理电位器就可把+5V等各档电压调到规范值,如调理失灵,则或许是电位器或取样分压电阻损坏。假如只有一组电压违背较大,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。
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,不能运行。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。修理时,在确认整流电路正常的状况下,测量滤波电容两头的电压,应各为150V左右,不然滤波电容有故障,替换电容即可排除故障。
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