开关电源技术应用与维修[杨亚平][电子教案和教学指南]

1、第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 1第第2章章 自自激式激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 开关电源有多种结构形式，但最经济的是自激式开关电源。自激式开关电源驱动开关管的信号由自激振荡产生，在一定程度上简化了电路。它所用元器件少，电路简单成本低。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源完成多种电压输出，包括升/降电压、改变极性等功能。 本章主要讲述自激式开关电源的类型及特点、串联型和隔离型开关电源的工作原理，自激式开关电源的实际应用及故障检修。第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 22.1

2、 自激式开关电源的工作原理自激式开关电源的工作原理 2.1.1 自激式开关电源的自激式开关电源的特点及类型特点及类型 1、自激式开关电源的自激式开关电源的特点特点 (1) 自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 (2) 自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡形成的。 (3) 自激式开关电源的具备了一定的自保护功能 。(4) 自激式开关电源的占空比D变化范围较小，一般不大于0.5。 (5) 自激式开关电源的开关电流峰值高、纹波电流大 , 只适用于100W以下的小功率场合。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 3 2自激式开关电源的类型自激式开关电源的类型 自激式

3、开关电源按输入输出连接方式可分为串联型 (降压式非隔离型)、并联型 (升压式非隔离型)和变压器耦合型 (隔离型)；在变压器耦合型自激式开关电源中，按开关管的连接方式又可分为单管式、推挽式和桥式等。下面我们主要讲述用于AC/DC 变换的自激式串联型和自激式变压器耦合型开关电源。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 42.1.2 自激式串联型自激式串联型开关电源开关电源 1自激式串联型开关电源的工作原理自激式串联型开关电源的工作原理 图2-1自激式串联型开关电源结构原理图 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 52自激式串联型开关电

4、源的基本电路自激式串联型开关电源的基本电路 图2-2 自激式串联型开关电源的基本电路第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 63. 自激式串联型开关电源的保护电路自激式串联型开关电源的保护电路U2 2-3 输出过压保护电路图 2-4 输出过流保护电路 U2第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 7 2.1.3 自激式隔离型开关电源自激式隔离型开关电源 1. 自激式隔离型开关电源的特点自激式隔离型开关电源的特点 隔离型开关电源，也称为变压器耦合型开关电源。输入电源通过功率开关管控制开关变压器初级绕组的能量存储，能量释放则通过开关变压器次

5、级进行。改变开关变压器的匝数比，可以得到各种不同的脉冲电压，整流滤波后，向负载提供不同的直流电压。很明显，开关电源的输入和输出是通过开关变压器的磁耦合传递能量的，开关变压器绕组之间的绝缘，使初级侧与次级侧完全隔离，绝缘电阻和抗电强度均可达到很高。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 82. 自激式隔离型开关电源的结构原理自激式隔离型开关电源的结构原理 图2-5 自激式隔离开关电源结构原理图第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 93. 自激式隔离型开关电源的基本电路自激式隔离型开关电源的基本电路 图2-6 自激式隔离型开关电源的基

6、本电路300V第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 104. 自激式双路脉宽调制控制电路自激式双路脉宽调制控制电路图2-7 双路脉宽调制基本控制电路第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 115. 自激式隔离型开关电源的保护电路自激式隔离型开关电源的保护电路 图2-9 开关管输出过流和输入过压保护第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 12 2.1.4 推挽推挽自激自激式式开关电源开关电源 1. 推挽自激式开关电源的结构特点推挽自激式开关电源的结构特点 开关变压器的一次侧带有中心抽头，它的两边由两只开关

7、管轮流工作的变换电路一般称为推挽式变换电路。这种电路不太适合高输入电压的变换电路。因为功率开关管的集电极电压两倍于电源供电电压Ui ，但是，在低输入电压(如48V)时，推挽式电路比半桥式或全桥式优越，任何时候最多只有一个开关管工作，而且还是工作在低压下。对于输出相同的功率时，开关损耗小多了。所以低压输入的大功率开关电源(500 W以上)都是采用推挽变换电路。为了使输出电压稳定和保持软启动控制的特点，大多数采用脉冲占空比控制方式。第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 132. 推挽自激式开关电源的工作原理推挽自激式开关电源的工作原理图2-9 推挽自激式变换电路原理

8、图 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 143. 变换电路输入与输出之间的关系变换电路输入与输出之间的关系 图2-10 开关变压器次级绕组电压和输出端直流电压的波形第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 154、推挽自激式双变压器变换电路、推挽自激式双变压器变换电路 图2-11 推挽自激式双变压器变换电路第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 16图2-12 反馈取自附加绕组的双变压器式变换电路 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 172.2 自激式开关电源的应用自激

9、式开关电源的应用 2.2.1自激式电视机开关电源自激式电视机开关电源 在早期的彩色电视机中，常使用自激式串联型开关电源。图2-6 是TC-9CX型电视机开关电源电路原理图，可以看出它属于非隔离自激式串联型开关电源，因此只有单一的+B(110V)电压输出，其它电压需采用二次稳压获得。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 18图2-13 TC-29CX电视机开关电源电路图第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 19 2.2.2 自激式视盘机开关电源自激式视盘机开关电源 在一部分视盘机中常使用自激式开关电源，图2-14是SV-250型视

10、盘机自激式开关电源的实际电路，它主要由交流输入低通滤波与整流滤波电路、自激振荡电路、自动稳压电路及过流保护电路等部分构成。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 20图2-14 SV-250型视盘机开关电源电路图第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 21 2.2.3 自激式显示器开关电源自激式显示器开关电源 在计算机显示器电源中，有许多是使用自激式开关电源，图2-15 所示为一种双频彩色显示器的自激式开关电源电路。它主要由输入抗干扰滤波与整流滤波电路、自激振荡与稳压电路、同步激励与保护电路、输出电压与转换电路等组成。 第第2 2章

11、章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 22图2-15 自激式显示器开关电源电路图第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 232.2.4 自激式打印机开关电源自激式打印机开关电源图2-16 自激式打印机开关电源电路图第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 24图2-17 自激式计算机开关电源电路图2.2.5 自激式计算机开关电源自激式计算机开关电源 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 252.3 自激式开关电源的维修自激式开关电源的维修 2.3.1 开关电源的基本检修方法开关电源的基

12、本检修方法 1. 直观检查法直观检查法 直观检查法是观察电路中元器件的分布，辨认各种元器件，观察有无明显损坏的元器件或故障点，找出那些明显损坏的元器件或故障点，并通过观察，确定检修时的关键测试点，为尽快修复打好基础。 明显的故障症状包括：输入保险丝有无烧断、开关功率管和整流二极管或整流桥有无烧糊或破裂；高压滤波电容器有无爆裂，元器件有无虚焊或脱焊等。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 26 2. 电阻测量法电阻测量法 电阻测量法主要测量有无明显短路点、断路点或短路、断路的元器件，在加电检修之前必须排除短路元件，否则直接通电会使故障扩大，增加维修的难度和成本。

13、 如果经直接观察看不出问题，则可采用静态电阻测量法，对开关电源中各关健元器件进行检测。包括：功率开关管和其他晶体管；输入、输出整流二极管和各滤波电容器；尖峰电压抑制二极管、电容等。根据测量结果，找出故障存在的部位。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 27 3. 电压测量法电压测量法 电压测量法是在加电情况下，对某些关键点进行电压测量，掌握维修的第一手资料。经直观检查和电阻测量都没有发现问题，则可通电采用动态电压测量法，对开关电源中各关健点的电压进行检测。包括输入交流电压、整流滤波输出电压、晶体管的各极电压等，还可用示波器测量各关键点的波形。根据测量结果，找出

14、故障存在的部位，然后再根据加电后的故障现象进行分析、判断。同时还可掌握某些关键点的电压值，为以后的维修提供参考数据。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 28 4. 假负载法假负载法 所谓假负载法，就是当开关电源脱离开原负载后，由于变换电路处于轻载或空载下，可能会引起输出电压升高或其他故障，为此接入代用负载而采取的一种保护性检测方法，用此方法还可以区分故障存在范围。对于电视机和显示器，一般是脱开主电压与行电路后，在+B输出端接一个60W/220V的灯泡，或是接一只50W/300的电阻。 对于其它开关电源应根据输出电压和输出功率的大小确定假负载的阻值和功率。 第

15、第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 292.3.2 开关电源输入电路的检修开关电源输入电路的检修图2-18 开关电源的输入电路第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 30图2-19 输入整流滤波电路检修步骤第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 312.3.3 自激式开关电源常见故障自激式开关电源常见故障 (1) 保险丝熔断 (5) 开关损耗大 (2) 无输出电压 (6) 输出中有尖峰信号 (3) 输出不稳压 (7) 电磁噪声干扰强 (4) 电源不变压 (8) 产生短时振荡2.3.4 典型自激式开关电源

16、的检修典型自激式开关电源的检修 下面以自激式计算机开关电源电路为例说明自激式开关电源的检修方法。图2-20是自激式计算机开关电源的典型电路。该电路与图2-17电路有所不同，在这里针对一些常见故障介绍其检修方法。第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 32 1通电后无任何反应通电后无任何反应 (1) 故障现象 计算机通电后，主机指示灯不亮，整个系统无任何反应。 (2) 检修方法 通电后无任何反应，是计算机电源最常见的故障，对此首先应采用直观检查法察看电源盒内有无烧坏的元器件，接着采用万用表电阻挡检测法逐个单元地进行静态电阻检测，看有无明显短路。若无明显元件烧坏，也没

17、有明显过流、明显短路情况，则可通电采用电压测量法，对电源中各关健点的电压进行检测。第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 33图2-21 计算机开关电源“通电后全无”故障的检修步骤第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 34 2一通电就烧断交流保险管一通电就烧断交流保险管 (1) 故障现象 接通电源开关后，电源盒内发出“叭”的一声，交流保险管随即烧断。 (2) 检修方法 一通电就烧断交流保险管，说明电源盒内有严重过流元件，除短路之外，故障部位一般在高频开关变压器初级绕组之前，通常有以下三种情况： 输入桥式整流模块中的某个二极管被击穿。

18、 高压滤波电解电容C5、C6被击穿，甚至发生爆裂现象。 开关管VT1损坏。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 35 3保险管完好但各路输出电压均为零保险管完好但各路输出电压均为零 (1) 故障现象 故障现象接通电源开关后，主机不启动，测5V、12V均没有输出。 (2) 检修方法 主机电源直流输出的四组电压：+ 5V、 5V、+ 12V、 12V，其中+5V电源输出功率最大（满载时达20A)，故障率最高，一旦+5V电路有故障时，整个电源电路往往自动保护，其它几路也无输出，因此，+5V输出电路应重点检查。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源

19、的应用与维修 36 4启动电源时发出启动电源时发出“滴嗒滴嗒”声声 (1) 故障现象 开启电源开关后，主机不启动，电源盒内发出“滴嗒”的怪声响。 (2) 检修方法 这种故障一般是输入的电压过高或某处的短路造成的大电流使+5V处输出电压过高，这样引起过压保护动作，可控硅也随之截止，短路消失，使电源重新启动供电。如此周而复始地循环，将会使电源发生嘀嗒滴嗒的开关声，此时应关闭电源进行仔细检查，找出短路故障处，从而修复整个电源。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 37 5某一路无直流电压输出某一路无直流电压输出 (1) 故障现象 开机后，主机不启动，用万用表检测5V

20、，12V，其中一路无输出。 (2）检修方法 在主机电源中，有5V和士12V四组直流电源，若有一路或一路以上因故障无电压输出时，整个电源将因此而进入保护状态。这时，可用万用表测量各输出端电压，开启电源，观察在启动瞬间哪一路电压无输出，则故障就出在该路电压的输出电路上，应重点检查该路电压的整流二极管或滤波电容。 第第2 2章章 自激式自激式开关电源的应用与维修开关电源的应用与维修 38 6电源带负载能力差电源带负载能力差 (1) 故障现象 主机电源如果仅向主机板和软驱供电，显示正常，但当电源增接上硬盘或扩满内存，负载稍大的情况下，主机停止工作。 (2) 检修方法 在不配硬盘或未扩满内存等轻负载情况下能工作，说明主机电源无本质性故障，主要是工作点未选择好。当振荡放大环节中增益偏低，检测放大电路处于非线性工作状态时，均会产生此故障。解决此故障的办法是可适当