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1、开关电源常见故障的分析及修理（论文）开关电源常见故障的分析及修理（论文）摘要：本文主要是针对脉冲宽度调制（PWM）式开关电源常见故障进展分析和修理的.这类开关电源因其节能，环保，性价比高等优点，很快占据了市场,被广泛的应用F我们的生活中和各行各业中。但这种开关电源的线路困难，修理不便.给我们的日常生活和生.产带来诸多不便。因此本文就从这些角度动身，通过分析故障产生的缘由以及如何解除故障，进展具体的阐述，希望对我们的日常生活和生产有所帮助,关键词：开关电源高频变压器K3842PWM前言目前，开关电源已渐渐进入我们的日常生活和生产中，它以节能，环保，性价比高等优点，很快取代了以往传统的那种既笨重效
2、率乂低的“线性电源，很快被人们所承受。这类开关电源主要是以美国Ini1.Orde公司生产的一种性能优良的电流限制型脉宽调制芯片I（3842（KA3842）为主控芯片，IGBT（绝缘棚双极场效应晶体管）为“开”“关器件，协作1.M324（四运放）或1.M358（双运放）及光电耦合器（PC817）作为输出负载反应器件,以及T1.431（高精细并联稳压器），高频变压器为主要元件所组成的脉冲宽度调制（PUISeWidihModu1.ation,缩写为PWM）式开关电源。本文就针对此类开关电源进展具体的削述其原理，常见故障分析以及修理方法。开关电源的概述及工作原理1.I开关电源的概述开关电源是一种电源转
3、换电路，一般是招沟通电（AC）转换成不同电压的直流电（DC）,且电压特别平稳.因开关电源中的开关管（IGBT）总是工作在“开”和“关”的工作状态，所以叫开关电源。它与传统的线性电源相比无论是在工作程式上还是在各方面的性能上都有了质的飞跃。传统的线性电源工作程式一般可归纳为：变压器降压，二极管桥式整潦，大容量电解电容港波，稳压电路或专用稳压IC稳压。而开关电源那么不同，它的工作程式一般可归纳为：高压大电流二极管桥式整流，大容量电解电容泄波,中间限制而频变换环节，整流,涌波，稳压及反应环节，爱护环节等。很明显，我们从二者的工作程式可以看出开关电源中省去了笨重，效率低，发热量大的电源变压器，取而代之
4、的是高压大电流整流二极管，加之其限制局部，高频变换局部及较完善的过压，过流，过我爱护电路，使得开关电源具有效率高（效率可达90%以上），稳定性好，体积小，田量轻，功耗小，低噪声，发热量小等优点。价格较低廉，小功率的开关电源仅为几元到几十元，如手机充电器，其重量极轻。优异的性能价格比，使得开关电源很快占据了市场，传统的线性电源在如今的市场占有量明显不及开关电源。优异的性能使得开关电源应用范围极其广泛,大到航空航天，军事，国防，医疗，工业设备，小到家用电脑，彩色电视机,手机，MP3,MP4,MP5,电动车充电器等等.开关电源的身影无处不在。开关电源可按电源转换的形式可分为CDC和DCDC两大类，按
5、限制方式可分为调宽式和调频式，按电源相数可分为单相，三相和多相,按电路工作象限可分为第嘿限，其次象限，第三象限和第四象限。随着电子技术的开展和创新，使得开关电源技术也在不断的开展和创新，这为开关电源供应r广袤的开展空间。开关电源小型化，离频化，集成化是其开展方向,高频化是开关电源小型化，使得开关电源进入更广泛的应用领域，特殊是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化，轻巧化。另外开关电源的开展与应用在节约能源，节约资源及爱护环境等方面都具有特别重要的意义。I.2开关电源的工作原理开关电源的主要电路是由：防雷电路，输入电磁干扰流波器(E1.ectromagneticInterferenC
6、e,简称EMI),输入推流滤波电路，功率变换电路，脉宽调制IPWM)限制器电路，辘出整流/波电路组成。协助电路有输入过压，欠压爱护电路，输出过压，欠压爱护电路,输出过流爱护电路，输出短路受护电路等.开关电源的电路组成方框图如220V的沟通电经沟通滤波电路滤除外来的杂波信号，同时也防止电源本身产生的高领杂波对电网的干扰。再经二极管桥式整流电路和滤波电路，整流滤波后得到约30OV的直流电，送给功率变换电路进展功率转换。功率变换电路中的开关功率管UGBT)就在脉冲宽度调制(PWM)限制器(Uc3842)输出的脉冲限制信号和耶动卜.，工作在开关状态，从而将300V直流电切换成宽度可变的高频脉冲电压。把
7、高频脉冲电床送给高频变压罂，高频变压罂的次级(二次侧)就会!应出确定的高频脉冲沟通电，并送给高频整流海波电路进展整流，戏波.经商频繁流漉波后便可得到我们所需的各种直流电压。输出电压下降或上升时，由取样电路将取样信号通过光电耦合器(PC817),送入网制电路，经过其内部调制，由限制电路的输出端将变宽的或变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极(G极)，使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或变窄，由此变更输出电压平均值的大小，从而使直流电压根本稳定在所须的电压值上。开关电源的电路原理图如下：开关电源电路原理图一.开关电嫄的常见故障分析及修理2.1开关电源的常见故障分析及修理由于开关电源的输入局部工作在
8、高压，大电流的状态下,故障率最高.如卷压大电流整流二极管，漉波电容，开关功率管等较易损坏其次就是输出整潦局部的整流二极管，爱护二极管，漉波电容，限流电阻等较易损坏：再就是脉宽调制限制器的反应局部和爱护局部。下面就对开关电源常见故障产生的缘由作分析及如何解除这些故障的修理方法。一.保险丝熔断一般状况K保险丝熔断说明开关电源的内部电路存在短路或过流的故障。由于开关电源工作在高电压，大电流的状态下，直流滤波和变换振荡电路在高压状态工作时间太长，电压变更相对大。电网电压的波动，浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。至点应检杳电源输入端的整潦二极管，而压滤波电解电容，开关功率管，C3842本身及
9、外围元器件等。检查一下这些元器件有无击穿，开路，损坏，烧焦,炸裂等现象。修理方法：首先细致查看电路板上面的各个元件，看是否在这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出，闻一闻有没有异味。经看，间之后，再用万用表进展检查。首先测量一下电源输入端的电阻值，假设小于200K,那么说明后端有局部短路现象，然后分别测量四只整流二极管正，反向电阻和两个限流电阻的限值，看其有无短路或烧坏：然后再测量下电源波波电容是否能进展正常充放电，再就测址一下开关功率管是否击穿损坏，以及I(3842本身，及四周元件是否击穿，烧坏等。须要说明的一点是：因是在路测量，有可能会使测量结果有误,造成误判。因此必要时可把元罂件焊
10、下来再进展测51。假如仍旧没有上述状况那么测量下输入电源线及输出电源线是否内部短路。般状况下，熔断器熔断故陷，整流二极管，电源戏波电容，开关功率管，I(3842是易损件，损坏的概率可达95%以上，一般着重检查一下这些元涔件，就可很简雌解除此类故障。二.无直流电压输出或电压输出不稳定假如保险丝是完好的，在有负载的状况下，各级直流电压无输出。这种状况主要是以下缘由造成的：电源中出现开路，短路现象，过压，过流窗护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过垂，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，灌波电容漏电等。修理方法：首先，用万用表测量下高频变位罂次级的各个元器件是否有损坏。在解除了高频整流二极管击
11、穿、负载短路的状况后，然后在测量各输出端的直流电压，假如这时输出仍为零，那么可以确定是电源的限制电路出了故障.限制电路的两局部是集成开关电源限制器和过压爱护电路。最终用万用表静态测量高频波波电路中整流二极管及低压滤波电容是否损坏。假如的确相关的元件损坏，在更换好新的完好的元件后，开机测试，一般故障即可解除。须要说明的是：电源输出线断线或开焊，虚焊也会造成这种故障。在修理时应留意这一点。三.电源负载实力差电源负栽实力差是一个常见的故附，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要缘由是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有刚好进展散热等。此外还有程压二极管发热漏电，整流二极管损坏等。修理方法：
12、用万用表若重检查下稳压二极管，高压滤波电容，限流电阳有无变质等再细致检查一下电路板上的全部饵点是否开焊，虚接等.把开焊的焊点重新焊牢，更换变质的元器件，一般故障即可解除。四.无直流电压输出，但保险丝完好这种现象说明开关电源未工作，或拧工作后进入了爱护状态。修理方法：首先应推断一下开关电源的主控芯片U(3842是否处在工作状态或已经损坏。推断方法是这样的：加电测IC3842的第7脚对地电压，假设测第8脚有+5V电乐，1,2,4,6脚也有不同的电压，那么说明电路已起振，UC3842根本正常：假设7脚电片低,其余管脚无电压或不波动，那么IC3842已损坏JC3842芯片损坏最常见的是6,7脚对地击穿
13、，5,7脚对地击穿和I,7脚对地击穿。假如这几只脚都为击穿，而开关电源还是不能正常启动，那么I(3842必坏，应干脆更换。假设推断芯片未坏，那么就着重检查开关功率管的栅极(G极)的限流电网是否开焊，虚接,变值，变班以及开关功率管本身是否性能不良。除此之外，电源输出线也有可能断线或接触不良也会造成这种故障“因此在修理时也应留意检杳一下。五.有直流电压输出，但输出电压过高这种故障往往来自于稳压取样和稳压限制电路出现故障所致。在开关电源中，直潦输出、取样电阻、误差取样放大器(如1.M324,1.M358等)、光耦合器(PC817).电源限制芯片QC3842)等电路共同构成了一个闭合的限制环路,任何一
14、处出问题都会导致输出电压上升。修理方法：由于开关电源中仃过压爱护电路，输出电吊过高首先会使过用爱护电路动作。因此对于这种故障的修理，我们可以通过断开过年爱护电路,使过原爱护电路不起作用，在这时，测量开机瞬间的电源主电压。假如测量值比正常值高出IV以上，说明输出电压过高。我们应若玳检杳取样电阻是否变值或损坏，精细积压放大器(T1.431)或光耦合器(PC817)性能不良，变质或损坏：其中精细稳压放大器(T1.431)极易损坏，我们可用下述方法对精细稳乐放大器(T1.431)作出好坏的判别：将T1.431的参考端(RCf)与它的阴极(Cathode)相连，串IOk的电阻，接入5V电压，假设阳极(A
15、node)与阴极之间为2.5V,并且等待片刻还仍旧为2.5V,那么为好管，否那么为坏管。六.有直流电压输出，但输出直流电压过低对手这种故障现象，依据修理经验可知，除稳压限制电路会引起输出电压过低外，还有一些缘由会引起输出电压过低，主要有以下几点：1.开美电源负载仃短路故障。此时，应断开开关电源电路的全部负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。假设断开负载电路电压输出正常，说明是负我过全；假设仍不正常，说明开关电源电路有故障。2 .输出电压端整流二极管、波波电容失效等，可以通过代换法进展推断。3 .开关功率管的性能卜.降，必定导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载实力下降。4 .
16、东关功率管的源极(S极)，通常接一个阻值很小，但功率很大的电阻，作为过流爱护检测电阻,此电阻的阻值股在0.2到0.8之间。此电阻如变值或开岸，接触不良也会造成输出电压过低的故障。5 .而频变压器不良，不但造成输出电压下降，还会造成开关功率管激励缺乏从而屡损开关管。6 .高压直流滤波电容不良，造成电源带负载实力差，一接负载输出电压便卜降。7.电源输出线接触不良，有确定的接触电阻，造成输出电压过低。8 .电网电压是否过低虽然开关电源在低压下仍旧可以辘出额定的电压值，但当电网电压低于开关电源的最低电压限定值时，也会使输出电压过低。修理方法：对于这种故障我们可以依据以上故障缘由，来逐一进展排查。但在实
17、际修理时，可依据实际状况来进展排查，不确定要逐排查。首先用万用表检查一下高压直流波波电容是否变质，容址是否下降，能否正常充放电,如无以上现级，那么测量一下开关功率管的栩极IG极)的限潦电阻以及源极(S极)的过流爱护检测电阻是否变值，变质或开焊，接触不良。经判别后，假设无问题，我们就检查下高频变质罂的铁芯是否完好无损。因在日常生活运用中，不行防止的重摔或重幢，使高频变压器的铁芯损坏.使高频变压器的磁通垃，亥感应强度，以及磁路等都会受到很大的影响，造成传输的效率，能雄耨会大打折扣。由于高须变压器为了减小涡流，增大高频沟通电的传输效率，它的铁芯是用软磁铁氧体制作而成的。这种磁性材料具有高的导磁率，但
18、质舱，易碎。因此它的损坏率也是很高的,因此在修理时F万不耍忘/检查此处，以免走弯路除此之外还有可能就是输出流波电容容量降低，甚至失容或开焊，虚接：电源输出限潦电阻变值或虚接，电源输出线虚接等。在实际修理时，这些因素都不要放过，都应检查一下，以保证万无一失。七.收热风扇不转这种故障经由主要是由于限制风扇的三极管(8550或8050)损坏，或者风扇本身损坏或风叶被杂物卡住。但有些开关电源中采纳的是智防敌热，对于采纳这种方式散热的开关电源，热敏电阻损坏的概率是很大的。修理方法：首先用万用表测量下限制风扇的三极管是否损坏，假设测得此管未损坏那就有可能是风扇本身损坏.可以把风扇从电路板上拔下来，另外接上
19、一个12V的直潦电（留意正负极），看是否转动，并看有无异物卡住。假设摇摆几下风扇的电线，风扇就转动，那么说明电线内部仃陆线或接头接触不良。假设仍不转动，那么风扇必坏。对于采纳智能散热的开关电源来说，除按上述检查外,还应检查一下热敏电阻是否不良或损坏，开焊等。但要留意此热敏电阻为负温度系数的热敏电阻，更换时应留意。检修实例实例一.YGTY-H型电动：轮车智能充电器有电压输出，但充不进去电依据此故障现象，初步推断电源输入整流电路局部可能有故隔，也有可能是输出电源插头与充电插座接触不良所致。用十字旋具将充电器的四颗紧固螺钉拆下，部开上盖。首先发觉输入整流电路中的电源滤波电容以炸裂，湖液。然后用万用表
20、的“RX1”欧档测量了下输出电源插头和充电插座，发觉阻值很小，几乎为。欧，这说明它们接触良好。为了万无一失，又用万用表测量了其它易损坏的元件及充电保险，经测量均未损坏。最终换上一个与原来一样电压和容量的电解电容（330uf450V）,焊好，插上电源插头和充电插头。经数小时的充电，充电器上的“充溢”指示灯亮了，说明蓄电池已充溢。故障解除。实例二.FTC-2001型充电器无电压输出，但保险丝完好依据此故障现象可知，此故障展于本文中的第四类故障。经拆开后，先细致的检查了一卜有无开焊，闻一闻有无烧焦等明显故障现状。然后用力用表的,4RxrK挡测盘了一下IC3842的限流电阻,此电阻为1W/150K欧的
21、碳膜色环电阻。经测故其阻值与标称值相接近，此电阻未坏。然后插上电源插头，K3842进展加电检测,将万用表拨至“直流电压50V”挡，测得7脚的对地电压为15V左右，第8脚对地有+5V的电压，1,2,4,6脚对地也有不同的电压，这说明UCSM8在正常工作，未损坏.下一步就应着重检查开关功率管本身及其栅极的限流电阻了。为了不影响测量的精确性，招开关功率管及栅极限流电阻用烙铁拆下稍等片刻，带元件冷却到室温后，便用万用表wRxr欧挡，对栅极限流电阻进展测量。此电网为个0.25W/0.15欧的碳膜色环电阻。经测量其限值与标称值相接近，此电阻未坏。再将万用表的电阻挡拔至“RX1”K挡,对开关功率管进展测量。
22、此开关功率管的型号为“10N60”（10600V）的一个IGBT型功率管。在测量前要对IGBT管的三个引脚短路放电，以防止影响测量:的精确度。然后用万用表的红，黑表笔正，反测量下G极与D极，G及与S极，均行几十千欧的电阻“（正常时，G极与D极，G及与S极,之间的电阻均为无穷大），这说明此开关功率管的性能已经不好了.于是换了一个新的IoN60型的开关功率管。将拆F元件及其新的10N60焊好，通电试验，电源指示灯亮了，这时用万用表的“直流电压50Y挡，测量了下输出电压，为43。电路第原正常工作，故障解除.实例三.青丐牌电动车充电器无直流电压输出，且保险丝熔断此故障现象属于本文中的第一类故障。此故障
23、是最为常见的故障之一。翻开上篮,忽然就闻到了股烧焦的味道，看到了烧糊并炸开的IC3842,烧的发黑的保险丝，以及两个限流电阻.（一个是I（3842的限潦电阻，另一个是开关功率管的栅极限潦电阻）。依据修理经验可知，开关功率管确定在劫难逃，必坏。先将损坏明显的元件焊卜.，再将方用表的电阻挡拨至“RX1K挡，对开关功率管进展测量。推断是否真的损坏了。经测量，开关功率管的三个电极全部击穿：然后将其焊下。然后接着，用万用表下四个整流二极管及电源谑波电容，经测员四个整流二极管及电源滤波电容均未损坏0然后把损坏的元件处理干净后，依据上面元件所标的型号，电阻的阻值等，换上了新的元器件，焊好，通电试验。不料，保
24、隆统乂爆了。立刻拔下电源插头，用螺丝刀将电源滤波电容的两电极短接，已快速放掉所存电荷.然后用万用表分别对四个整流二极管，电源滤波电容，U（.3842限流电阻，开关功率管等一一进展检查测量。经测珏，所换元件，全部都烧坏了。把损坏的元件全部焊卜.；将万用表的电阻挡拨至“RX1.K挡，对其余易损元件进展一一检查测量，排直。经测量发觉一个阻值为0.15欧,功率为0.25W的碳膜色环电阻烧坏.及阻值为无穷大.换上一个新的0.25W/0.15欧的碳膜色环电阻和前面所换元器件，焊好,通电试验.不料，保唆丝又爆了.如此反复烧保险，故障点确定还是没有F1.正找到，没有被铲除。那么故障点究竟在哪呢？经过进一步深化
25、的分析可知：最初的故障现象是很严峻的，有好几个电子元罂件都被烧糊甚至炸裂，这方面说明电路的确存在短路和过流的故障。但从另一方面那么说明，电子元器件被烧糊甚至炸裂的瞬间会产生大量的热，致使PCB板上的某些细小的他铜板会因瞬间高温而被溶化，因其特别细小，且被烧处已发黑，不荷单被发觉，因此即使元器件都是完好无损的，但因某些细小的，使电路无法连接完整，使某些电路残缺不全，无法完成某项特定的功能.从而导致保险丝履烧。依据以上分析，细致的对烧焦处进展清理，检查有无覆铜板被烧化后留下的痕迹。发觉在连接光电耦合器（PC817）的第3脚与K3S42第2只脚（中间有一个IK欧的碳膜色环电阻）之间的覆铜板烧化了。于
26、是用一段电线将其焊接，连接好，同时也把其它损坏的元器件全部换上新的，焊好。为确保这次万无一失,便用万用表又从新检查了一遍。无误后，通电试验，保险丝安稳无恙，电源指示灯亮了，用万用表测量了一下输出电压为55V。电路最终发原了正常工作，故障最终被彻底解除。完毕语总的来说，开关电源的常见故障根本上就是这七种类型。但在实际修理中，保险丝熔断，整流二极管损坏，滤波电容击穿，漏液或开路，开关功率管击穿，主控芯片烧坏以及限流电阳烧坏等，这些元罂件是最简单损坏的。大局部故障都是由于这些元器件损坏而造成的.除此之外，由丁长期不正确的运用和维护开关电源，工作环境较恶劣，致使有些元器件松动，造成接触不良或开焊，电源
27、的插头以及接线柱等牛锈，松动，使其虚接或有确定的接触电阻。这些在实际修理中也是常常会遇到的，因此有些开关电源的故障并不是由十元罂件损坏造成的，而是由于不正确运用，不去维护，工作环境较恶劣等造成的自然故障.，所以有些故障无论你用什么检隹方法去检杳，用很长的时间去检隹，即使包的满头大汗也杳不出来。其好用小刀刮一刮上面的锈迹，故障就解除了。其实修理开关电源并不难，只要有足够的电子根底学问，多看看相关技术文章，资料，多动动手，细心，平常多留意经验的积累，修理开关电源是不难的.最终再多说一句：无论是修理什么类型的故障，在认为修理好了之后都要先进展细致的检杳，必要时应竟杳。由其是电路板上的某蚂覆铜板被烧坏的那种，神定要细致检查，看是否已经真正的更原了。不然就前功尽弃了。在确定没有其它地方损坏和短路的状况下，再进展通电试验,最终希里本文能够对我们的实际生产和日常生活有所帮助.
