發(fā)布時間：2022-09-24 21:55:52
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的開關電源維修樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】開關電源 TOP244Y單片開關電源原理 故障維修技巧
開關電源又被稱為高效節(jié)能電源，它不僅效率高，可達到80-90，而且去掉了笨重的工頻變壓器，它是利用體積很小的高頻變壓器來實現(xiàn)電壓變換及電網隔離，這樣為家用電器的小型化、輕型化奠定了堅實的基礎。采用TOP244Y單片開關電源用途非常廣泛，很多民用家用電子產品都采用了此種電路方案，因此家電維修人員很有必要掌握TOP244Y單片開關電源的維修方法。
1 TOP244Y開關電源工作原理分析
該開關電源芯片內含脈寬調制器、功率場效應管、自動偏置電路、保護電路。再配合外部的一次整流濾波電路、、取樣比較反饋電路、二次整流濾波電路等部分就組成了一個完整的單片開關電源。其電路原理如附圖所示，以下分別進行分析：
1.1 TOP244Y芯片各引腳功能
TOP244Y是一款集成式開關電源芯片，它將脈沖寬度調制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到芯片中，其功能引腳如圖1所示，各腳功能如下：
1.1.1 漏極（D）引腳
高壓功率MOSFET的漏極輸出，通過內部開關高壓電流源提供啟動偏置電流。
1.1.2 控制（C）引腳
誤差放大器及反饋電流的輸入腳，用于占空比控制。當控制引腳電壓VC接近5.8 V時，控制電路被激活并開始軟啟動。當出現(xiàn)開環(huán)或短路等故障而使外部電流無法流入控制引腳時，控制引腳上的電容開始放電，達到4.8 V時激活自動重啟動電路而關斷MOSFET開關管的輸出，使控制電路進入低電流的待機模式。
同時該腳也是脈寬調制器電流反饋的控制腳，其占空比與流入控制腳超過芯片內部消耗所需要的電流成反比，實現(xiàn)脈寬調制。
1.1.3 線電壓檢測（L）引腳
過壓（OV）、欠壓（UV）輸入引腳。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。該引腳通過一個電阻R11連接到線電壓上，當線電壓低于欠壓保護的閾值或者高于過壓保護的閾值，會關斷開關管，直到線電壓恢復到正常的狀態(tài)。
1.1.4 外部限流（X）引腳
外部限流調節(jié)、遠程開/關控制和同步的輸入引腳。此芯片巧妙地利用開關管的漏―源導通電阻RDS（ON）來代替外部過流檢測電阻，當ID過大時，芯片內部過流比較器就翻轉，進而使開關管關斷，起到過流保護作用。外部限流引腳（X）與源極（S）之間接一個極限電流設定電阻R10，通過改變R10的阻值來改變過流保護的電流值。
此外，芯片內還帶有滯后過熱保護電路，當開關管的結溫大于135度時，過熱保護電路就將開關管關斷，但是結溫降至低于135度時并無動作，只是等到結溫低于70度時，芯片才恢復正常工作。
1.1.5 頻率（F）引腳
選擇開關頻率的輸入引腳：如果連接到源極引腳則開關頻率為132 kHz，連接到控制引腳則開關頻率為66 kHz。這種特性在對噪聲敏感的視頻應用或高效率待機模式中非常有用。在附圖電路中，該電路的工作頻率為132kHz。
1.1.6 源極（S）引腳
這個引腳是功率MOSFET的源極連接點，用于高壓功率的回路。它也是初級控制電路的公共點及參考點。
1.2 一次整流濾波電路
交流輸入電路的整流濾波電路由整流橋BR1、電容C1、C12、C13組成，主要是完成AC---DC的轉換。220V交流市電經過電磁干擾濾波器后，先經橋式整流轉變?yōu)槊}動直流電壓，再經電容C1、C12、C13濾波，在電容C1的兩端可得到約300V的直流電壓。
1.3 二次整流濾波電路
二次整流濾波輸出電路由D2、D3、C2、C3、L1、C4、C14組成，在TOP244Y內部開關管截止期間，高頻變壓器通過兩組輸出繞組把儲存的能量以矩形脈沖的形式釋放出來，經過D2、D3肖特基二極管整流得出直流電，再由以C2、C3、L1、C4、C14組成開關噪聲濾波器濾除由開關電源本身產生的的干擾，得到平滑的直流電供給負載使用。
1.4 取樣比較反饋電路
二次整流濾波出來的輸出電壓一部分經R4、R5、R6分壓后得到取樣電壓，該取樣電壓與U3內部基準電壓相比較，形成外部誤差電壓，用以控制光電耦合器U2中的發(fā)光二極管的工作電流及發(fā)光強度，進而改變光敏三極管輸出控制電流IC的大小，然后送入TOP244Y集成芯片的C極，再由芯片內部電路調節(jié)占空比，使輸出電壓保持不變，達到穩(wěn)壓目的。
1.5 鉗位電路
該鉗位電路由超快速恢復二極管D1、瞬態(tài)電壓抑制器VR1、電容C11組成，由于高頻變壓器在開關管截止時會產生一個很高的感應電動勢，這個電動勢再疊加上線電壓（300V左右）會得到一個更高的電壓，容易造成開關管的損壞，該箝位電路可以把這個高電壓鉗位到低于開關管的耐壓值（約750V），從而保護了開關管的D---S極不被擊穿。電容C11與瞬態(tài)電壓抑制器VR1并聯(lián)以降低齊納箝位的損耗。
2 TOP244Y單片開關電源維修技巧
盡管各種開關電源電路差別懸殊，但基本原理大體一樣，大多采用PWM方式，即脈沖寬度調制方式（調寬式），均由交流輸入、穩(wěn)壓控制等部分組成。對于開關電源通用的基本準修方法，很多專業(yè)書籍雜志都有介紹，這里不再過多重述。針對TOP244Y單片開關電源電路的故障檢修，本人根據多年來的維修經驗著重談談其維修技巧：
2.1 在路靜態(tài)檢測
用萬用表（可用MF一47型、MF500型萬用表R×10Ω擋） 測量TOP244Y的D、S有無擊穿及保險有無斷路；正反向測量開關電源各種二極管，如整流橋BR2、箝位二極管D1、二次整流二極管D2、D3等，如果檢測得正反向的電阻值都較小，則很可能已損壞，可以拆下測量確認；由于電阻損壞一般是阻值變大，對于阻值較?。ㄒ话闶切∮?K）的電阻，也可在路正反向測量（以測量值大的為準）電阻值，看有無阻值嚴重變大。
2.2 通電檢測
檢修時，在輸出接上一假負載，瞬間通電，馬上用萬用表測+300V濾波電解電容兩端電壓?？赡艹霈F(xiàn)以下幾種情況。
2.2.1 無+300V直流電壓
該故障原因一般出在引線到整流橋之間電路，如保險斷、限流功率電阻斷、整流全橋損壞、前級濾波及干擾抑制電容擊穿等。此時，應在無電狀態(tài)下斷開相關引線進行靜態(tài)檢測，便可查出損壞元件。
2.2.2 有穩(wěn)定的+300V直流電壓，輸出為0
說明+300V前級電路完好，原因是開關電源未起振。重點檢測啟動電阻R11是否損壞（因阻值很大，必須焊下測量）；在開機瞬間用萬用表直流12V擋測TOP244Y開關管的控制引腳（C），應有5.8V左右的電壓；若無電壓，檢查連接在控制引腳的充電電容C5和限流電阻R3，若電容漏電或電阻開路，應更換，若完好則先要檢查反饋回路中的D4和C15，再檢查TOP244Y開關電源芯片的好壞，此時可更換芯片再作下一步的檢修。
2.2.3 有穩(wěn)定的+300V直流電壓，輸出過高或過低
此種故障說明穩(wěn)壓環(huán)路有故障，包括光耦之前冷地側的穩(wěn)壓控制電路，以及光耦之后熱地側的穩(wěn)壓控制電路。可用短路法來區(qū)分故障范圍：先短路光耦光敏接收管兩腳（模擬光敏接收管內阻減小，迫使輸出電壓下降），測量主電壓并觀察變化情況，若電壓會減小，說明故障在光耦之前冷地側的穩(wěn)壓控制電路，重點檢查U3組成的穩(wěn)壓控制電路元件；若電壓無變化，說明故障在光耦之后熱地側的穩(wěn)壓控制電路，先重點檢查TOP244Y開關管的控制引腳（C）的元件，再更換TOP244Y芯片試之。
在這里需要注意指出的是，切記不可短路光耦發(fā)光二極管兩腳，這樣會使穩(wěn)壓環(huán)路完全失控，導致電壓嚴重升高，很可能燒毀元件擴大故障范圍，加大維修難度。
3 TOP244Y單片開關電源故障分析與檢修實例
例1 機型： DSD660數字衛(wèi)星接收機開關電源
【現(xiàn)象】各組輸出電壓全無。
【分析與檢修】整機在加上AC 220V電源后，各組電壓全無。檢查熔斷器完好。測量大電解電容器C1兩端電壓有300V，說明整流部分完好。再檢查TOP244Y的各腳：D為300V，C為0V，說明控制腳C無正常電壓5.8V，斷電后，用數字萬用表“+”檔檢查TOP224Y，發(fā)現(xiàn)C、D腳內部擊穿短路，電阻為0Ω。用TOP244Y更換后，開關電源恢復正常。
例2 機型： 12V 2.5A通用適配器電源
【現(xiàn)象】 無輸出電壓。
【分析與檢修】檢查熔斷器完好，測量大電解電容器C1兩端電壓有300V，說明整流部分完好。再檢查TOP244Y的各腳：C為0V，D為300V，說明控制腳C無正常電壓5.8V，斷電后，直接TOP224更換后，故障仍沒排除，檢查反饋回路中的D4、C15、充電電容C5，無異?，F(xiàn)象，之后檢查二次整流管D2、D3和光電耦合器，發(fā)現(xiàn)D2、D3和光電耦合器都為無窮大，更換后電源恢復正常。經過反復思考，造成該故障的原因應該是負載突然短路，導致次級電流過大而損壞上述元件，因光電耦合器的故障而使接在TOP244Y控制引腳的充電電容C5無法充電，導致TOP244Y內部開關管處于關斷狀態(tài)，從而有效也使故障進一步擴大。
4 結束語
本文主要介紹了目前家電產品廣泛采用的TOP244Y單片開關電源的原理及維修技巧，可以幫助廣大的家用電子產品維修人員提高維修此類電路的檢修效率，做到有的放矢，少走彎路。
參考文獻
[1]沙占友主編.新型開關電源的設計與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.
[2]TOP244Y單片開關電源芯片數據手冊[Z].2005.
工作原理
高斯貝爾GSR-D33數字衛(wèi)星接收機電源為典型的自激式開關電源，220V交流市電經保險管和由L1、C1組成的抗干擾抑制電路，濾除電網中干擾信號后通過D1-D4整流、E1濾波得到約300V直流電壓。300V直流電壓一路經開關變壓器B1初級繞組①-②加至開關管Q5（BUT11A）的集電極，另一路通過啟動電阻R1加到Q5基極，使Q5導通。Q5導通后，Q5集電極電流在B1初級繞組①-②上產生感應電壓，由于繞組間的電磁耦合，B1反饋繞組③-④產生感應電壓，感應電壓經D6、R5加到Q5基極，使Q5迅速進入飽和導通狀態(tài)，在此期間，C4被充電，隨著C4兩端充電電壓的不斷升高，反饋電流逐漸減小，直至Q5基極電位降至關斷值，使Q5關斷截止。在Q5截止期間，C4經R5放電，當C4放電達一定程度，C4兩端電壓不足以使Q5保持截止狀態(tài)，啟動電壓經R1加至Q5基極，Q5又進入導通狀態(tài)，如此循環(huán)，形成開關電源的振蕩過程。在開關電源循環(huán)振蕩過程中，開關變壓器次級各繞組輸出交流電壓，分別經整流、濾波、穩(wěn)壓等電路處理后，得到不同的穩(wěn)定電壓為主板各功能電路提供電源。
該開關電源穩(wěn)壓調節(jié)電路主要由IC1（4N35）、IC2（TL431）和Q3（9013）等組成，當由于某種原因引起輸出電壓升高時，3.3V輸出電壓隨之升高，取樣電路將這一升高的變化量送到電流比較放大器IC2的控制端R，經內部電路比較放大，輸出端K電壓下降，IC1內部發(fā)光二極管電流增大，發(fā)光管亮度增強，使Q3導通程度加深，加快C4充放電速度，縮短Q5導通時間，使開關電源輸出電壓下降。當某種原因引起輸出電壓下降時，穩(wěn)壓過程和上述相反。
C9、R2、D5組成尖峰吸收電路，用于限制高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓，保護開關管。Q2、R3組成過流保護電路，當 Q5電流增大時，R3兩端壓降也增大，最終使Q2導通，分流Q5基極正反饋電流，使Q5集電極電流減小，對Q5起到過流保護作用。
常見故障分析
1、通電后，立即燒保險
此類故障應從市電輸入端檢查入手，用測電阻的方法很容易發(fā)現(xiàn)故障點。重點檢查抗干擾電路中C1、濾波電路中的E1有無漏電，橋式整流電路中整流二極管D1-D4有無短路，Q3、Q5是否已擊穿。
2、通電后，不燒保險，但無任何顯示
此故障一是由于300V電壓未加入主變換電路，另一原因是主變換電路未工作。檢修時先測量E1兩端有無300V直流電壓，若E1兩端無300V電壓，應檢查L1、NTC是否斷路。若E1兩端有300V電壓，而Q5集電極無電壓，則是開關變壓器初級繞組①-②斷路；若主變換電路未工作，則應檢查相關振蕩電路元件，重點檢查啟動電阻R1和C4是否已損壞等。
關鍵詞：電子維修 技工 技師 電源 檢修
彩電原理與維修是中職、高職電子技術專業(yè)必修課之一，也是電子維修技工、技師的考試科目之一，因其結構、原理較復雜，故障檢修有一定難度。整機電路中開關電源電路的故障率最高，且其工作電壓高、電流大和整機其他電路關聯(lián)密切，容易產生二次故障，是維修、考試中的難點，尤其是初學者往往感到無從下手。在這里根據其故障機理及以往一些經驗以一個專題的形式歸納、總結其主要檢修方法、步驟。
一、開關電源始終無輸出（保險管正常）的故障檢修
1．測開關管集電極電壓為0或遠低于300v，檢查交流220V輸入電路及整流濾波電路；若集電極電壓正常，檢查開關管b極電壓。
2．測開關管b極電壓或者在關機瞬間，用指針萬用表Rx1擋，黑筆接b極，紅筆接熱地，如聽到震蕩聲音，說明開關振蕩部分正常，是啟動電路開路或斷路問題。若無聲，在測發(fā)射結后，迅速將表轉到電壓擋，測c極電壓是否快速泄放。若是，則開關管及其放電回路均正常，正反饋電路存在故障，包括反饋電阻、電容、續(xù)流二極管、正反饋繞組及其開關管故障。若c極電壓仍不泄放，說明開關管及其回路有開路故障或b極有短路接地故障。
二、開關電源瞬間有電壓輸出的故障檢修技巧
1．假負載法：斷開行供電，在B+接假負載，監(jiān)測B+電壓（應先將電壓表接到位，開機后即關機）。如果高于正常值十幾伏以上，可判斷故障是由開關電源輸出過壓，并擊穿行輸出管所致，或電源本身的保護電路動作關斷電源。應對控制開關電源輸出電壓的脈寬調制電路和振蕩定時電容進行檢查（后面將專門講述）。
若開關電源B+正常，則變換負載或改變市電壓觀察B+是否穩(wěn)定輸出，對于直接取樣電源可空載，以便更好地判斷開關電源的穩(wěn)定性能，若確認其良好，則故障系負載過流或保護電路動作所引起。
2．檢查保護電路：當B+正常時，測B+對地阻值，看是否直流輸出端對地短路。若沒短路，恢復行負載,開機測保護電路取樣電壓，逐一監(jiān)測各保護檢測支路，直致查出故障點，不要輕易取消保護電路，因斷開保護機器失去保護功能，如果當時開關電源輸出電壓過高，引起燈絲電壓過高等故障，會造成嚴重的后果。
若確實找不出故障點，可以斷開過流保護電路，因過流故障充其量損壞故障電路中的供電回路元件，如限流電阻等，不會損壞末端負載。
三、開關電源輸出電壓高的故障檢修技巧
1．判斷整流濾波電路是否為倍壓整流狀態(tài)：測開關管集電極電壓，若比交流供電電壓高出1.4倍以上，可判斷為開關管集電極電壓高所致，應對倍壓整流電路進行檢查。對于電網電壓比較正常的地區(qū)，可以拆除倍壓整流濾波電路，降低電源故障率。
2．用替換法判斷振蕩定時電容是否不良。
3．脈寬調制電路故障也可導致電壓升高。
（1）調整交流電壓法
用調壓器改變交流輸入，使B+保持在略高于正常值，然后測脈寬調整電路中各級三極管的b、e、c極電壓，光耦①、②腳間壓降變化，看其是否與穩(wěn)壓原理相符或變化趨勢一致，測到某一點與穩(wěn)壓原理應得值相反，說明被測點的這一級有故障，不能正確傳送穩(wěn)壓信息，使穩(wěn)壓失敗，應逐一檢查相關元件。
（2）分割法（適用于直接取樣電源）
以穩(wěn)壓反饋光耦為分水嶺，對電路實行分割，確定故障范圍，短路光耦③、④端，觀察B+變化。
a.B+嚴重下降或停止輸出，說明熱底板部分正常，故障點在B+取樣電路及光耦。
b.變化不明顯或無變化，說明熱底板部分有故障，詳細檢查此部分的脈寬調整電路。點檢查脈沖調整電路工作電壓的形成電路，如濾波電容、整流管等，應采用替換法，還應檢查代換各調整管和相關元件，檢查銅皮是否斷路。
注意事項：檢修電壓高的機器，應盡量脫開各負載，B+接假載，避免故障擴大，特別是CPU+5V供電取自同一電源的機器，還用采取保護措施，防止CPU損壞。
四、開關電源輸出電壓低（帶負載能力差）的故障檢修技巧
電壓低可能涉及到開關電源自身的各個部分和與開關電源相關的所有電路，在檢修時應先縮小故障范圍。
1．先測開關管c極電壓，確認開關管供電正常。
2．根據開關電源各個輸出端電壓判斷故障。
（1）開關電源有的輸出端電壓正常，有的低于正常值。故障在輸出電壓低的這個整流輸出電路，應對電路中的限流電阻、整流二極管、濾波電容進行檢查代換，若限流電阻發(fā)燙，說明負載過流，查負載。
（2）開關電源各路輸出均低。
這種情況說明負載和整流輸出電路均正常，故障在開關電源的正反饋電路、脈寬調整、開／待機電路、保護電路。
（3）輸出電壓有的下降比例大，有的輸出電壓下降比例小。
測量結果說明故障在輸出電壓下降比例大的電路。此時可斷開此路負載，如果斷開的是行電路，應接假負載。在斷開負載后，再測開關電源各輸出端電壓，若恢復正常，可判斷所斷電路的負載有過流現(xiàn)象。若仍不正常，說明故障在該整流濾波電路。
3．斷開主負載、接上燈泡，判斷是否負載故障。
有些收臺圖閃、帶負載后電壓不穩(wěn)的機器，難于鑒別故障是在電源或是負載時，可以采用“借法”，用此電源帶同等尺寸、相同B+電壓的另一臺機器行負載，進行判斷。
4．保留啟動、正反饋、軟啟動及負反饋電路。逐一取消各種保護電路、待機控制電路末端三極管。開機觀察故障是否消除，確定故障范圍。
注意：兼有穩(wěn)壓作用的電路不能斷開（例如光電耦合器）。斷開保護電路時，須謹慎，并采取防止電壓升高的措施。查熱地部分的負反饋方法與檢查電壓高的方法相近，采用使B+輸出高的思路（注意改變工作點不能造成B+過高擴大故障）。
【關鍵詞】開關電源;保護措施;分析
引言
開關電源由于具有體積小、質量輕、效率高、輸出穩(wěn)定靈活等優(yōu)點，在各個領域得到廣泛應用。電源系統(tǒng)在整個電子系統(tǒng)中，是一個比較重要的不見，它的穩(wěn)定運行對于整個系統(tǒng)都有著相關的關系。因此，對其的安全保護措施的分析是一個重要的課題。
1.開關電源原理
高頻開關電源由以下幾個部分組成：
1.1 主電路
從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括：①輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。②整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。③逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越校。④輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
1.2 控制電路
一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據測試電路提供的數據，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。
1.3 檢測電路
除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表數據。
1.4 輔助電源
提供所有單一電路的不同要求電源。開關控制穩(wěn)壓原理開關K以一定的時間間隔重復地接通和斷開，在開關K接通時，輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL，在整個開關接通期間，電源E向負載提供能量;當開關K斷開時，輸入電源E便中斷了能量的提供?？梢?，輸入電源向負載提供能量是斷續(xù)的，為使負載能得到連續(xù)的能量提供，開關穩(wěn)壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。
改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時間比率控制”。
1.5 開關電源原理框圖見圖1所示。
圖1 開關電源原理框圖
（1）通電瞬間，燈泡閃亮一下后，逐漸熄滅，則電源從輸入至整流濾波均正常，故障應在后面電路。否則電源保險或輸入濾波電感開路。
（2）若整流濾波電路正常，則檢測開關管兩端是否有310V電壓，若無，則取樣電阻RO或變壓器初級開路。
（3）若開關管電壓正常，則檢測開關管驅動電路是否有幾伏至十幾伏電壓，若無則檢測啟動電阻和驅動電路。
（4）若驅動有電壓，開關管正常，則自激繞組有故障或反饋電路有故障。
（5）若燈泡常亮，則開關管擊穿（短路）或整流橋擊穿（短路）。
（6）若燈泡周期性亮滅，則負載有短路故障，可著重檢測負載。
（7）若更換開關管多次擊穿，則檢測峰值電壓消除電路及負載是否有開路故障。
（8）經過上述維修步驟并檢測負載電壓基本正常后，即可閉合開關K，再次檢測時若輸出正常，則說明開關電源已修復。
2.影響開關電源可靠性的因素
2.1 環(huán)境溫度對元器件的影響
環(huán)境溫度對半導體、電容、電阻等元器件的可靠性均有很大影響。如表1所示，當溫度從20℃增加到80℃時，硅三極管（在PD/PR=0.5負荷設計條件下）失效率增加了30倍;電容（在UD/UR=0.65負荷設計條件下）失效率增加了14倍;電阻器（在PD/PR=0.5負荷設計條件下）失效率增加了4倍。
2.2 負載率對元器件的影響
負載率對元器件失效率的影響同樣很明顯。以電阻器為例，在環(huán)境溫度為50℃條件下，其PD/PR對電阻器失效率的影響，當PD/PR=0.8時，失效率比PD/PR=0.2時增加了8倍。
同樣，在環(huán)境溫度為50℃條件下，當PD/PR=0.8時，半導體器件失效率比PD/PR=0.2時增加1000倍。因此，在開關電源的設計和使用時，應盡量避免其負載率過大而導致電源故障。
3.開關電源中的具體保護措施探究
3.1 開關電源中的整機保護分析
通過上文對于開關電源的相關分析，結合實際的電源裝置的需要進而對報警措施來加以確定，對于開關電源的報警措施主要可以分為光報警以及有聲報警兩種。光報警能夠比較明顯的指出故障的部位以及類型，而有聲報警則是安裝在不容易看到的一些部位，能夠指引工作人員進行事后的處理。在電源當中如果加設了保護電路之后就會對整個的系統(tǒng)可靠性有一定的影響，所以就對電路本身的可靠性保護要求較高，從而才能夠有效的提高電源系統(tǒng)的可靠性。在對開關電源的保護在邏輯上要比較的嚴密，電路盡可能的簡單化，所用的元件也要對應的要少，對于維修的難度以及電源的損壞程度也要進行詳細的考慮。
3.2 開關電源過電流保護措施
根據圖2可知，這一電路主要就是通過三極管以及分壓電阻構成，當在正常的工作中所經過的R4以及R5起到了分壓的作用，這樣就會使得三極管基極電位要比發(fā)射極電位高出很多，發(fā)射極承受反向的電壓，當出現(xiàn)了截止狀態(tài)的時候對于穩(wěn)壓的電路是沒有什么影響的，而出現(xiàn)短路狀態(tài)時候所輸出的電壓值為零，發(fā)射極為接地，出現(xiàn)短路，處于截止狀態(tài)從而對電流進行切斷，達到保護的目的。
圖2 過電流保護電路圖
3.3 對浪涌電流電路的保護措施
對于開關電源的輸入電路基本都是采用的電容濾波型的整流電路，當處在進線的電源合閘的瞬間在電容器上的初始電壓基本為零，當對其進行充電的時候就會造成很大的浪涌電流，尤其是功率較大的開關電源所用的電容器，這樣就會很容易造成輸入熔斷器燒斷以及合閘開關觸點燒損的情況發(fā)生，造成整流橋過流損壞，對于開關電源會造成無法工作的后果，對其設置涌浪電流的抑制措施能夠有效的防治這一類情況的發(fā)生，從而正常的使其工作，最為常用的方法措施有熱敏電阻保護法，晶閘管保護法，繼電器保護法。
3.4 開關電源過電壓保護措施
在開關電源的穩(wěn)壓器過電壓的保護有兩種，即：過電壓保護、輸出過電壓保護。對于開關穩(wěn)壓器使用的未穩(wěn)壓的電源電壓倘若太高就會使得穩(wěn)壓器不能進行正常的工作，還有可能對于內部器件發(fā)生損壞，所以對于輸入電壓保護電路的使用比較的有必要。
4.結束語
在開關電源中，有時由于其可靠性較低的緣故，會對整個設施產生嚴重的影響，因此，就需要采取相應的保護措施。根據實際的情況的需要，選擇合理有效的措施，從而對開關電源的安全起到保險的效果。
參考文獻
[1]牛春遠.開關電源的電磁兼容性研究[D].廣東工業(yè)大學，2013.
關鍵詞 自激振蕩；開關電源；分析
中圖分類號TN86 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）44-0078-02
0 引言
目前，CRT彩色電視機中主要采用分立元件組成的自激振蕩式并聯(lián)型開關電源電路。由于其核心器件電源調整管工作在非線性狀態(tài)，與串聯(lián)穩(wěn)壓電源相比，具有體積小、重量輕、效率高、電壓適應范圍寬等顯著優(yōu)點，但是其工作原理復雜、維修困難，在實際教學過程中學生難以迅速掌握。本文介紹了以自激振蕩過程為核心的分析方法，便于在教學過程中使學生熟悉其工作原理，具備快速檢修開關電源的能力。
1 開關電源的工作原理
220V交流電直接經低頻整流濾波后得到300V左右的直流電壓，利用高頻自激振蕩電路將直流電轉化為30kHz~60kHz的脈沖信號，再經儲能變壓器的能量轉換送入高頻整流濾波電路，經高頻續(xù)流二極管整流后得到所需的多組直流電壓輸出。通過取樣調整電路，改變高頻脈沖的脈沖寬度或脈沖周期來穩(wěn)定輸出電壓。
開關電源電路常分為低頻整流濾波電路、自激振蕩電路、穩(wěn)壓電路、保護電路和高頻整流濾波電路等部分。其工作過程中的關鍵環(huán)節(jié)是產生高頻脈沖，在將能量轉化為高頻脈沖時，開關管工作在飽和導通和截止狀態(tài)，提高了能量利用效率；將能量轉化為高頻脈沖，可以通過改變占空比調節(jié)向輸出端提供的能量，有利于適應電網電壓大范圍的波動；將能量轉化為高頻脈沖后，可以減小高頻濾波電容容量，有利于縮小電源體積，減少電源重量。
2 自激振蕩電路原理分析
自激振蕩電路起振是自激式開關電源正常工作的必要條件，開關調整管和變壓器初級繞組L1參與振蕩過程。當開關調整管工作在飽和導通狀態(tài)時，在變壓器初級繞組L1上產生上正下負的感應電動勢，次級繞組L2產生上負下正的感應電動勢，初級繞組L1中的電流逐漸增大；當開關調整管截止時，變壓器初級繞組L1上產生上負下正的感應電動勢，次級繞組L2產生上正下負的感應電動勢，續(xù)流二極管vD導通，向負載提供能量，并對電容C充電。當開關調整管再次導通，續(xù)流二極管vD截止時，由電容C向負載提供能量。
自激式電源電路中，常利用正反饋電路實現(xiàn)開關調整管的飽和導通和截止，使其集電極串接的初級繞組L1上不斷產生上正下負或者上負下正的感應電動勢，通過線圈的互感作用傳遞給次級繞組，從而將直流能量轉化為高頻脈沖，為負載端供電。同時，不少開關電源中穩(wěn)壓過程和保護過程的實現(xiàn)，是通過調整開關管的飽和導通時間實現(xiàn)的。因此，開關電源工作原理的分析應以自激振蕩過程為核心。自激振蕩電路通常由開關管發(fā)射結和開關變壓器反饋繞組參與構成，因此在振蕩回路的分析過程中應注意以下兩點：
1）如果沒有反饋電路的作用，開關調整管是可以保持導通狀態(tài)而不會截止的；
2）有些電路整個自激振蕩過程采用LC自激振蕩電路形式，有的電路部分工作過程采用LC自激振蕩電路形式，且常利用反饋繞組作為LC振蕩電路中的振蕩線圈。
3 穩(wěn)壓電路原理分析
輸出電壓從高頻整流濾波電路得到，忽略二極管vD的正向壓降，輸出電壓的計算公式如下：UO= Um×TON/T (其中Um脈沖峰值電壓，TON為脈沖寬度，T為周期)。當輸出電壓發(fā)生變化時，改變脈沖寬度和改變脈沖周期都可以調節(jié)輸出電壓達到穩(wěn)壓目的，這兩種輸出電壓的調整方式被稱為調頻式和調寬式。目前，自激式開關電源常采用改變脈沖寬度的方式，即通過改變電源調整管的飽和導通時間長短來穩(wěn)定輸出電壓。
如圖2所示，取樣電路對穩(wěn)壓電源的主輸出電壓進行取樣，取樣電路分為電阻分壓電路中利用電位器取樣或利用電源變壓器中的取樣繞組取樣，將輸出電壓的變化取樣送入取樣放大管的基極?；鶞史€(wěn)壓電路通常為穩(wěn)壓二極管，常接在取樣放大管的發(fā)射極以穩(wěn)定發(fā)射極電壓。當輸出電壓發(fā)生變化時，取樣放大管的導通程度發(fā)生改變，通過脈寬控制電路去微調電源調整管的飽和導通時間，可以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
需要注意電源調整管由飽和導通狀態(tài)轉入截止狀態(tài)，主要通過減小基極電流IB后，利用正反饋作用不斷減小集電極電流IC和基極電流IB來實現(xiàn)的，電源調整管的飽和導通時間主要是由自激振蕩電路決定。但在有些開關電源電路中，自激振蕩過程和穩(wěn)壓過程中都要對基極電流IB進行分流，但要注意自激振蕩過程中的分流是為了使開關調整管進入截止狀態(tài)，穩(wěn)壓過程中的分流是為了改變高頻脈沖寬度進而實現(xiàn)穩(wěn)壓，一定要區(qū)分兩者目的的不同。
4 保護電路原理分析
開關電源電路中的保護電路主要包括過壓保護電路、過流保護電路和尖峰脈沖吸收電路，這些電路主要是為了保護電源調整管設計的，避免調整管集電極出現(xiàn)較大的沖擊電壓使其擊穿，或者避免出現(xiàn)大電流燒毀開關管。自激式開關電源正常工作的重要條件是振蕩電路的正常工作，若停振則電源不工作，所以各種保護電路也是針對著自激振蕩電路而設計的。
1）過壓保護。由于電網電壓波動或負載原因使低頻整流輸出的直流電壓突然升高時，圖2中開關調整管V的集電極會受到電壓沖擊而損壞。保護電路的設計思路是破壞自激振蕩的工作條件，通常在開關調整管V的基極和發(fā)射極之間接上壓控晶體管，當直流電壓突然升高時，將這種變化通過反饋繞組傳遞到壓控晶體管上，使其迅速進入飽和導通狀態(tài)，將開關調整管V的基極和發(fā)射極短接，迫使開關管停止自激振蕩，開關電源不再有直流電壓輸出，從而避免過高輸入電壓對開關管的損害；
2）過流保護。由于開關調整管V處于飽和導通期間，基極有較大電流以維持其飽和導通狀態(tài)。如果負載電流突然增加，則飽和導通時間會延長，所需的基極電流也會增大。開關調整管V中的基極電流和集電極電流的增加，會引起調整管燒毀。過流電路的設計思路是當基極電流增大時對其分流，通常利用開關調整管V的基極和發(fā)射極之間接上的壓控晶體管，使其導通構成對開關管基極較大的分流，使開關調整管飽和導通的時間相應縮短，使集電極電流的增長不超過允許值，起到過流保護的作用；
3）尖峰脈沖吸收電路。開關調整管在飽和導通轉向截止時，在高頻整流二極管尚未導通的時刻，在圖2初級繞組L1和次級繞組L2上保持較大的電磁能量，會使線圈L1上出現(xiàn)上負下正的感應電動勢。由于分布電容和漏感的作用，容易產生自激振蕩并出現(xiàn)較大的尖峰脈沖。為了避免尖峰脈沖擊穿開關管，吸收電路的設計思路是消除尖峰脈沖，通常在初級繞組L上并接電阻和電容構成的阻尼電路，消除振蕩從而保護開關調整管。
5 結論
由于自激振蕩式開關穩(wěn)壓電源的體積小、重量輕、電網電壓適應范圍寬的優(yōu)點，目前在彩色電視機和民用電子產品中應用較廣泛。開關電源中的穩(wěn)壓電路和保護電路都是針對自激振蕩電路原理設計的，自激振蕩電路的正常工作是電源正常工作的充分條件，因此在教學和維修過程中，以自激振蕩電路原理為核心進行分析，是理解整機工作原理和快速維修的關鍵。
參考文獻
[1]姜夔.電視機原理與維修[M].高等教育出版社，2002.
[2]何祖錫.彩色電視機原理與維修[M].電子工業(yè)出版社，2008.
開關型穩(wěn)壓電源組成
圖一是基本的開關型穩(wěn)壓電源的組成框圖，電路中濾波電路和功率功數補償調節(jié)電路在國產低端產品中一般都沒有。AC/DC、DC/AC轉換，無論是分立元件、集成電路 +FET或是三端五端集成電路，它都是整個電源的核心，也是故障率較高的部分，AC/DC和穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出電路在信號的末端，反饋電路一般采用光電耦合器進行隔離，有少數采用變壓器耦合隔離，故障率一般不高。由于DC/AC轉換工作在高電壓狀態(tài)，維修的安全性非常重要。
二、開關型穩(wěn)壓電源的檢修步驟和方法
開關電源的前端是直接于市電相連，一般都采用熔斷器作過載或短路保護，工業(yè)用電源中還有PVT壓敏電阻作輸入過壓保護，NTC熱敏電阻（自復位的保險）作過載保護，所以電源維修的步驟是：
1、先看保險，檢查保護元件是否損壞，觀察保險絲熔斷的狀態(tài)，判斷電路過載或短路的程度。一般情況下，如果保險管爆裂、發(fā)黑，大都是主電源中主要元件（開關管、濾波電容等）擊穿所致，這時切勿再通電檢測，以防將故障范圍擴大。對于保險管內熔絲輕微斷裂，大部分故障是電路的負載過載、短路或電路工作時間長、溫度升高，是電路中某個元件性能發(fā)生變化而引起的過載保護，是一種正常的狀態(tài)。
2、降額試驗法通電檢查。在觀察主電源中AC/DC、DC/AC電路中沒有出現(xiàn)元件爆裂的情況下，特別是在器件爆裂后換上新器件后再通電檢查時，對于開關電源采用降額試驗法通電檢查比較安全。
電路如圖二所示：
為了保證檢修開關電源時的安全，在試驗室內采用隔離變壓器和自耦變壓器組合，按圖二接線，進行那個故障檢查，通電前調壓器先置零，通電后逐步升高Ui電壓，并觀察開關電源的工作情況。由于開關電源的工作范圍很廣（110V~220V都能夠工作），逐步升高電壓能保證電源在降額的條件下，電路能夠啟動。如果在升高過程中（電壓未達到130V）時就出現(xiàn)熔斷器熔斷故障，可重點檢查開關管和整流二極管。由于降額試驗一般不會出現(xiàn)管子爆裂，即使開關管再次損壞，也不會導致電路板上大部分器件再次損壞，操作是較安全的，特別是能記錄下在哪個電壓下開始出現(xiàn)故障，有助于去分析產生故障的原因，以便快速檢修故障。對于一般維修而言，在缺少隔離變壓器和調壓器的條件下，可在輸入回路串入合適的大功率電阻來實現(xiàn)降額。如果手中也沒有大功率電阻，應按圖三，在輸入回路串入25W―100W燈泡進行降額試驗
對比中用40W燈泡串接在電動自行車充電器的輸入端進行開關管更換后的修理，即使再次熔斷保險，也沒有發(fā)生整流二極管VMOS開關管，電流檢測電阻連環(huán)燒毀的情況，而直接全額通電檢修時，往往會一次爆燒多個器件，以致電路板出現(xiàn)碳化。
3、開關型穩(wěn)壓電源檢查的方法，主要是電壓法。一般在直觀檢查無明顯的器件燒毀后，可更換熔斷器，用降額試驗電路接通電源進行在線電壓檢查。檢查的重點是輸入交流電壓220V整流濾波后電壓300V開關管集電極（漏極）的電壓300V，開關管基極（ 柵 極）電壓可變的脈沖電壓（1V以下），如果不變化則說明電路沒有震蕩，應檢查振蕩回路（包括集成電路）。
三、開關型電源檢查的順序：
開關型電源實質上是AC/DC、DC/AC、AC/DC的轉換，所以檢查順序是主電源振蕩電路開關電路整流電路穩(wěn)壓電路。主電源的安全檢查法是降額試驗法，穩(wěn)壓穩(wěn)流電路一般用電壓法進行處理。常見的故障是輸出電壓過高，重點檢查反饋回路元件，特別是TL431（大部分穩(wěn)壓電源采用431做穩(wěn)壓）和光耦電路。如果輸出電壓過低，可去掉負載進行試驗（排除負載短路或負載故障）。如果故障仍不能排除，應采用檢查振蕩回路的振蕩元件。當振蕩頻率降低時輸出電壓會下降較多。反饋回路的開路和短路也會影響輸出電壓的變化，可通過電壓法進行篩查，一般都可以排除故障。
1、虛焊引起電視機自動關機：若是虛焊引起電視機自動關機，那么關機時間沒有規(guī)律。停機后有時自動開機，有時需要用手拍機殼才能開機。一旦開機后，又都正常。出現(xiàn)虛焊故障時，拆開電視機蓋，認真查看開關電源和行掃描輸出電路的焊點，特別是體積大的元件和溫度高的元件，如開關電源變壓器、行輸出變壓器、限六流電阻、整流二極管等。也可輕輕敲擊可疑部件的電路板查找故障元件，或在故障出現(xiàn)時，測量開關電源或行輸出電路的關鍵電壓值，以尋找虛焊點。
2、過壓保護：若電視機開關電源輸出電壓高于設定值，過壓保護電路將會起作用，使開關電源停止工作。當開關電源輸出電壓升高而產生的過壓保護時，在開機瞬間，一般能聽到高壓滋滋”聲，但隨即停止工作，出現(xiàn)三無”。但也有些電視機，由于某些元件在開機后性能參數變化而引起輸出電壓升高，從而中途自動關機，和上述虛焊”故障相比，此類自動關機的時間有一定的規(guī)律性。
3、過流保護：當電流負載電路因某種原因引起電流過大時，過流保護電路會使電源電路停止工作。如輕微負載，可能在開機正常一段時間后，才自動關機，此時的故障現(xiàn)象與虛焊”相似，但兩者可通過敲擊電路板看故障是否消失的方法來加以區(qū)分。
4、X射線保護電路引起自動關機：故障現(xiàn)象為開機后很快關機或不定時關機，此時測X射線保護腳的電壓高于3V，多為外接大電阻阻值變質，維修時可直接將該腳短路到地。
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數字機開關電源由輸入電路、主變換電路、穩(wěn)壓控制電路和輸出電路等組成，輸出電路結構簡單，以整流、濾波電路構成基本電路，因機型不同輸出電路稍有差別，有的機型在基本電路基礎上增加了穩(wěn)壓電路，有的機型增加了由穩(wěn)壓管、可控硅等元件組成的保護電路，用于保護主板和連接在機外的切換開關、高頻頭等器件。圖1、圖2分別為東仕IDS-2000F、同洲3188A數字機開關電源輸出電路原理圖，不同之處在于30V電源支路構成有差異。圖3為皇視HSR-2080A數字機開關電源輸出電路原理圖，在其5V電源支路輸出端增加了一個起保護作用的穩(wěn)壓管D916，圖4為靈通LT-3800F數字機開關電源輸出電路原理圖，其保護電路由穩(wěn)壓管和可控硅等組成。開關電源輸出電路直接與主板連接，輸出多組不同電壓為主板各單元電路提供電源，同時也為開關電源穩(wěn)壓控制電路提供工作電源和取樣電壓。下面依開關電源輸出電路發(fā)生的故障類型簡述其檢修方法。
1.只有一組電源輸出電壓不正常，其他各組電源輸出電壓正常。發(fā)生此故障時，只有某一支路無輸出電壓或輸出電壓偏低，這一支路多為與穩(wěn)壓控制電路無關聯(lián)的獨立電路，直接對該支路進行檢修即可。如某一電源支路無輸出電壓，應查該支路繞組線圈、整流管及串接在輸出電路中電阻是否斷路，如發(fā)現(xiàn)串接的電阻斷路，還應對該支路中串接電阻后的穩(wěn)壓管、濾波電容等元件一并檢查，有時穩(wěn)壓管、濾波電容擊穿是串接電阻損壞的直接原因。如該電源支路中有簡單的穩(wěn)壓電路，應檢查穩(wěn)壓電路中的調整管是否斷路。如某一電源支路輸出電壓偏低，要注意檢查該支路濾波電容是否已失效，整流管是否性能變差。
2.一組電源輸出電壓降低，其他各組電源輸出電壓升高。此類故障多為與取樣電路相關聯(lián)的支路元件異常引起，與取樣電路連接的電源支路輸出電壓降低，使穩(wěn)壓控制電路誤以為輸出電壓不足，將這一變化信息傳遞給主變換電路，經主變換電路調整，造成其他組電源輸出電壓升高，而與取樣電路連接的電源支路卻因本身故障不能使輸出電壓提升。
3.各組電源無輸出電壓或輸出電壓普遍降低。各組電源無輸出電壓可能會是主變換電路未工作引起的，各組電源輸出電壓普遍降低則可能是穩(wěn)壓控制電路故障造成的，主變換電路、穩(wěn)壓控制電路故障在此不做討論，只對電源輸出電路引起的此類故障進行分析。由電源輸出電路造成輸出端無輸出電壓或輸出電壓普遍降低故障多為電源輸出支路中存在不同程度的短路現(xiàn)象。在檢修輸出電路短路故障時，要拔下開關電源與主板連接的排線，這樣一方面可以確定短路故障是否發(fā)生在主板，也可以防止因電源失控輸出電壓突然升高損壞主板。有的資料中介紹檢修開關電源輸出電路故障采用依次斷開整流管的方法，確實這是一個快速確定某一支路是否存在故障的方法，但值得注意的是，一般不要斷開與穩(wěn)壓控制電路相連接的電源支路的整流管，因為這樣操作可能會使穩(wěn)壓電路失控，導致其他各組電源輸出電壓異常升高，最終導致其他組電源支路中濾波電容炸裂。特別是在檢修由分立元件組成的通用型開關電源時，因這類電源輸出電路與其他類電源有別，操作不當會使穩(wěn)壓失控，不要斷開與穩(wěn)壓控制電路連接的電源支路，也不要將保護用的穩(wěn)壓二極管斷開。
檢修實例
檢修實例中涉及機型的相關電路原理圖請參考圖1-圖3。
[例1] 東仕IDS-2000F數字機開機前面板顯示正常，按鍵及遙控器也能正常操作，但接收不到信號。
首先從中頻信號輸入端子處測量有極化切換電壓，檢查室外天饋系統(tǒng)未見異常。打開機蓋，測開關電源各組輸出電壓，發(fā)現(xiàn)3.3V、5V、21V電壓均正常，30V組電源輸出電壓為0，經查R9已斷路。分析R9斷路的原因，一是R9本身質量問題，二是R9后面元件短路，經查30V組電源支路中的穩(wěn)壓二極管D13已擊穿，更換R9、 D13后，接收機恢復正常。
[例2] 東仕IDS-2000F數字機開機無任何顯示，無圖無聲。
該機開關電源主變換電路以TEA1523P為核心元件，查其輸出端有輸出電壓，說明主變換電路工作正常。測5V、3.3V組電源電壓偏低，而30V、21V組電源電壓升高，分析認為故障應發(fā)生在與穩(wěn)壓控制電路連接的5V電源支路，因5V電源電壓下降，直接導致3.3V電源電壓下降，同時，穩(wěn)壓控制電路從5V電源取樣經主變換電路調整使其他組電源電壓升高。仔細檢查5V電源支路整流管和濾波電容，發(fā)現(xiàn)C16（1000μF/10V）已無容量，更換C16后，各組電源電壓恢復正常，故障排除。
[例3] 同洲3188A數字機開機無任何顯示，無圖無聲，可聽到接收機開關電源發(fā)出的“吱吱”聲。
接收機開關電源發(fā)出“吱吱”聲的故障原因較多，如：開關電源的尖峰鉗位電路故障，供給主變換電路的300V電壓降低，負載過重等。檢查300V電壓正常，尖峰鉗位電路也未見異常，測開關電源各組輸出電壓均明顯偏低，斷開電源與主板的連接排線故障依舊，說明故障發(fā)生在開關電源本身。依次斷開D108、D107、D111、D109，觀察各輸出電壓均未恢復正常，而后重點對5V電源支路進行檢查，發(fā)現(xiàn)該支路中并聯(lián)的三只整流管中有一只已擊穿，用同型號整流管UF5404更換，故障排除。
[例4] 同洲3188A數字機開機前面板顯示正常，面板按鍵及遙控器操作正常，但接收不到信號。
打開機蓋，首先測量開關電源各組電源輸出電壓，22V、12V、-12V、5V、3.3V組電源電壓均正常，只有30V組電源無輸出電壓。30V組電源是一個相對獨立的支路，無輸出電壓一般是由于該支路本身有故障所致。該支路與其他支路不同的是增加了一個由Q101（2N5551）、R107、C124、ZD102等組成的簡易穩(wěn)壓電路，測調整管Q101輸入端有電壓，輸出端無電壓，證明該調整管c-e結已斷路，更換Q101后通電試機，故障排除。
[例5] 皇視HSR-2080A數字機開機無任何顯示，無圖無聲。
測量開關電源各組電源輸出電壓，33V、21V、12V、5V、3.3V組電源電壓均比標稱值偏低，分別為：16V、11V、1.4V、2.6V、1.7V，根據維修經驗，通常開關電源各組電源輸出電壓普遍降低多是由于穩(wěn)壓控制電路異常引起的，但查穩(wěn)壓控制電路未見異常。仔細比較各組電源實測電壓值與標稱值，發(fā)現(xiàn)除12 V組電源外其他組電源實測的電壓值均下降至標稱電壓值的一半左右，只有12V組電源電壓下降的幅度大，且12V電源與穩(wěn)壓控制電路連接，經對12V組電源重點檢查，發(fā)現(xiàn)12V電源支路整流管D913（FR207）已斷路。更換D913后，故障排除。
