微机开关电源的工作原理及故障检修

1、微机开关电源的工作原理及故障检修微机开关电源是微机中故障率较高的部件之一。目前微机普遍采用脉冲宽度调制变换式开关直流稳压电源,其结构基本相同,故障检修有一定规律。下面先简述微机开关电源的工作原理,然后结合笔者的检修经验,介绍微机开关电源常见故障的检修方法,供大家参考。一、微机开关电源的工作原理微机开关电源一般都是脉宽调制变换型开关直流稳压电源,它由输入电路、功率变换电路、控制电路、保护电路及主机启动电路构成,大都采用他激式双管半桥型,基本工作原理如图1所示。工作过程如下:接通电源后,交流输入通过交流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

2、管Q1、Q2 ;直流高压还驱动电源内部所需的辅助电源,为脉宽调制组件(一般用TL494、SG3524集成块提供工作电源。控制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,使两管轮换处于饱和与截止状态。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容量相等则Vc1=Vc2,其值为直流高压的一半约150V。当触发信号作用使Q1饱和Q2截止时,C1沿Q1及变压器T1初级绕组放电,同时电源通过Q1及T1初级绕组对C2充电;当

3、Q1截止Q2饱和时,C2放电C1充电。在一个周期内T1初级绕组两端产生±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,向微机负载提供±5V和±12V直流电压。电路以+5V输出电压为反馈信号,送到控制组件取样放大器的同相输入端与基准电压相比较,比较的误差经放大后控制脉冲方波的宽度,从而调整+5V直流输出的电压值,达到稳压的目的。为了使电源安全工作,一般设有过流、过压保扩和市电欠压保护等电路。二、微机开关电源故障的检测方法微机开关电源的功率和负载电流较大,一旦出现故障,大多数情况会烧坏一些器件。为了避免产生新的故障,

4、应快速定位并进而排除故障。可采用先冷态检查,再热态测试的方法进行故障检测。1.冷态检查法确定电源有故障后打开电源盒盖,仔细观察有无明显损坏的元件。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,应着重检查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;其次应查看有无焦黑、爆裂、变形变色元件,有无虚焊、断线、短路等现象。如无以上明显现象,可用万用表测量几个关键点的电阻值,以确定故障部位。不接电源,用万用表R×1K档测量交流输入两端的电阻,可大致判断出功率变换电路及其以前电路的元件损坏情况。测量输入电路的电阻时,如表针先偏转到几十千欧的位置再慢

5、慢退到200K左右,说明电路基本正常;如表针没有先大后小的偏转过程,则说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,则可能是整流电路的二极管或滤波电容击穿;如测得开路,则可能是保险管或限流电阻等断开。测量高压整流输出两端的正反向电阻,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,否则说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。测量±5V、±12V输出端的电阻应不为零,正反向电阻值应不同,否则说明开关变压器次级某绕组及某路输出电路有元件损坏。2.热态测试法如上述检查未发现损坏元

6、件,则可通电测试电路几个关键点的电压值来诊断电源的故障。为防止空载引起过压保护,可在+5V输出端加一只5/10W左右的电阻作为假负载。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、Q 2连接点的电压应为直流高压的一半,约150V左右,否则说明高压整流及以前的电路有元件损坏。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可能出在某组电路,应重点检测其对应的电路。如各组输出电路没有损坏元件,检测重点应放在TL494组件上,测量TL494各引脚的电压值并与正常时的电压值(如表1所示相比较

7、,根据比较结果,检查相应的元件以及保护电路。三、微机开关电源常见故障的维修及举例1.开关电源烧坏,保险丝熔断这类故障多为过流造成,故障部位一般在电源输入部分,常见的有交流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。维修时可用前面介绍的冷态检查法找出损坏的元件,更换后即可修复。例1:一台微机,加电后保险丝烧毁。关断电源,测量电源输入端的电阻,阻值为零,即断定有短路现象,检查整流电路,发现有一整流二极管击穿,再查功率开关管,一开关管烧坏短路,更换开关管及二极管后,故障排除。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方法,排除故障;如保险丝完好,则采用前

8、面介绍的热态测试法,检测各处的电压,以确定故障部位。常见的有:功率开关管损坏,控制组件损坏,低压直流的整流二极管损坏,过流、过压保护电路误动作等。维修时先判断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,则可加电检查功率开关管的基极是否有驱动脉冲,如没有驱动脉冲,则检查控制组件是否正常,一般先检查控制组件的辅助电源,正常时为15V左右(TL494为9、10、12脚, SG3524为12、13、15脚;然后检查定时元件应有锯齿波产生(TL494为5脚,SG3524为7脚,再检查控制保护脚(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

9、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,否则,控制组件损坏应更换。例2:一台电源无输出,保险丝完好。打开电源盒盖,检查功率开关管、输出端各路直流整流滤波电路没有损坏,接通电源,测量高压整流输出电压为300V,用示波器观察控制组件TL494的8、11脚有驱动脉冲输出,检查控制组件的8、11脚至开关管之间的激励变压器及几个电阻,发现一电阻焊脚氧化造成开路,使驱动脉冲不能加到开关管基极,造成电源不能振荡,无电源输出,重新焊接,通电后电源输出正常,故障排除。3.电源电压输出不准确电源电压有输出但不准确,这说明电源的输入、整流、变换、输出端的直流电压基本是正常的,一般调整输出电压调节电位器就可把+5V等各档电压调到标准值,如调节失灵,则可能是电位器或取样分压电阻损坏。如果只有一组电压偏离较大,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。例3:一台微机不能起动,经测试为+5V电压偏低。检查与控制块TL494取样放大器同相输入端1脚相连的取样网络的分压下偏置电阻,阻值变大,更换该电阻后,故障排除。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,不能工作。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