计算机维护与维修第05章课件

1、计算机维护与维修电子教案第1页，共69页。第5章微机电源微机系统的电源均采用无工频变压器的脉宽调制变压器开关稳压电源。这种电源采用直流整流、高频变换和脉宽调制技术，使整个电源具有体积小、重量轻、输出保持时间长、输出不易过压、性能稳定可靠等优点。早期微机一般采用AT型电源，现在均采用ATX型电源。ATX电源是在AT电源的基础上发展起来的，工作原理与AT电源基本相同，其区别在于ATX电源与主机板有一根连线，可实现自动关机功能，输出电压路数比AT电源多。 第2页，共69页。微机电源5.1 微机开关电源简介5.2 开关电源的基本结构和工作原理5.3 电源规范及主要输出接口5.4 微机电源故障的检查方法

2、5.5 常见故障处理与维修举例5.6 不间断电源（UPS）第3页，共69页。5.1 微机开关电源简介5.1.1 AT电源 AT电源有四种直流电压输出：+5V向系统部件、选件和键盘供电；-5V用于软盘适配器中锁相式数据分离电路；+12V主要向软盘和硬盘驱动器供电；+12V和-12V用于向异步通信适配器提供接口电源。 第4页，共69页。5.1.1 AT电源电源盒的直流引出线插头有4种类型：1)2个6芯插头是为主机板供电的主电源插头，除地线外，它们分别向主机提供12V和5V稳定的直流电压，一个P.G信号；2)4个标准4芯插头，分别提供+5V、+12V直流电压和地线，为硬盘、光驱等其他外部设备提供电源

3、；3)一个4芯小插头，为软驱等小型外设供源；4)一个2芯小插头，为机箱上数显面板供电，此插头的红色为+5V，另一条线是地线。 第5页，共69页。5.1.2 ATX电源 ATX电源和AT电源的最大不同是ATX电源取消了电源开关，取而代之以机箱面板上的轻触开关。机箱面板上的电源开关直接接到主板的“Power Switch”引出针上，它不再用市电开关来控制电源是否工作，而是采用“+5VSB”和“PS-ON”的组合来实现电源的开启和关闭。通过此项改进，实现了电脑的软关机。第6页，共69页。5.1.2 ATX电源在退出Windows时，选中“关闭计算机”退出系统后，ATX会自动切断对主板大部分电路的供电

4、（仍然保持对主板上“电源监控”部分电路的供电），同时，关闭自身绝大部分电路的工作电源，等待主机的POWER轻触开关再次发出启动信号，不像AT电源每次开机都要按动电源开关。同时主板上的“电源监控”部分电路结合BIOS软件控制，可实现网络唤醒、远程开机等ATX主板特有的功能。 第7页，共69页。5.1.2 ATX电源ATX电源输出路数与AT电源输出路数的主要区别是：为主板提供电源的电缆线不是6芯的，而是一根20芯的插头。另外还有3.3V输出，此项输出主要为CPU提供电源。其中各引脚信号标志如图1所示。 第8页，共69页。5.1.2 ATX电源红黄紫色黄色+12V +5V+5VSB +5VPW-OK

5、 -5VGND GND+5V GNDGND GND+5V PS-ONGND GND+3.3V -12V+3.3V +3.3V灰色黑色黑色桔黄桔黄红色白色黑色黑色黑色红黄黑色桔黄绿色兰色黑色红色图1 ATX电源输出信号第9页，共69页。5.2 开关电源的基本结构和工作原理 5.2.1 ATX电源的基本结构及工作原理交流输入后，经整流和滤波电路变成300V直流电压。该直流电压通过高频振荡器变成幅值300V的矩形波，再经高频变压器降压及整流滤波，输出12V、5V的直流电压。调节300V矩形波的占空比即可调节直流输出值，从而得到稳定的直流电压输出。由于高频振荡器的振荡频率比输入的交流电压的频率高得多，

6、这样使所用的变压器及滤波元件的体积、重量都大大减小，而振荡器中的三极管均工作在开关状态，所以减小了功率损耗，提高了电路的效率。 如图2所示。第10页，共69页。5.2.1 ATX电源的基本结构及工作原理直流低频整流滤波振荡器高频整流滤波控制电路交流输入交流高频低压直流负载直流变换器图2 ATX开关电源工作原理 第11页，共69页。5.2.1 ATX电源的基本结构及工作原理ATX电源基本上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、保护电路以及主机启动电路构成。如图3所示。 脉宽调制高压DC低通滤波器输入整流滤波功率变换输出整流滤波器低压DC输出控制线路自动保护线路

7、内部辅助直流电源反馈信号图3 ATX开关电源结构图 第12页，共69页。5.2.1 ATX电源的基本结构及工作原理图中没有工频变压器，输入的交流电经低通滤波后直接整流变换成未经调节的直流电压，该电压供给由功率开关管及高频变压器组成的功率变换电路。开关管由脉宽调制控制集成电路发出的驱动脉冲信号触发，通过开关管的通断变换，将直流电压变换成较高频率的交变矩形波电压（这种变换称为逆变），经高频变压器将此电压降低到各档需要的电压值，然后经高频二极管整流以及L、C平滑滤波后送至负载。 第13页，共69页。5.2.1 ATX电源的基本结构及工作原理 脉宽调制控制集成电路的作用除了提供功率开关管基极驱动脉冲外

8、，还要对输出电压取样并经放大器放大后再和锯齿波进行比较，以调制输出脉冲的宽度。控制脉冲的宽度可以改变功率开关管的导通时间，以改变输出电压的大小，实现对输出电压的调节。辅助电源提供控制电路的自用电源，可以通过一个小变压器整流获得，也可以取自低压整流滤波后的直流电压再经变换后得到。过流保护及过压保护环节是在电源发生故障或负载出现异常时提供对开关管的保护作用。第14页，共69页。5.2.2 ATX开关电源的工作原理详述 ATX开关电源，电路按其组成功能分为： 1输入整流滤波电路2高压尖峰吸收电路 3辅助电源电路 4PS信号和PG信号产生电路以及脉宽调制控制电路5主电源电路及多路直流稳压输出电路6自动

9、稳压稳流控制电路 第15页，共69页。5.3 电源规范及主要输出接口5.3.1 电源规范简介ATX规范是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准， ATX电源规范经历了ATX 1.1、ATX 2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V系列等阶段。第16页，共69页。5.3.1 电源规范简介从P4开始，电源规范开始使用ATX 12V 1.0版本，它与ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电，而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压，将获得比+5V电压大许多的高负载性，以此解决P4处理器的高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为C

10、PU增加了单独的4Pin电源接口，利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。Intel在2003年4月，发布了新的ATX 12V 1.3规范。新规范还为当时崭露头角的SATA硬盘提供了专门的供电接口。 第17页，共69页。5.3.1 电源规范简介2005年，随着PCI-Express的出现，带动显卡对供电的需求，因此Intel推出了电源ATX 12V 2.0规范。即选择增加第二路+12V输出的方式，来解决大功耗设备的电源供应问题。电源将采用双路+12V输出，其中一路+12V仍然为CPU提供专门的供电输出。而另一路+12V输出则为主板和PCI-E显卡供电，以满足高性能PCI-E显卡的需求。由于

11、采用了双路+12V输出，连接主板的主电源接口也从原来的20针增加到24针，该高版本的电源可以将主电源24针分成20+4两个部分，兼容使用20针主电源接口的旧主板。除此之外，ATX 12V 2.0规范还将电源满载转换效率的标准提升至80%以上，进一步达到环保节能的要求，并再次加强了+12V的电流输出能力。2006年5月，Intel又推出了ATX 12V 2.2规范。 第18页，共69页。5.3.1 电源规范简介选购电源的时候应该尽量选择更高规范版本的电源。首先，新规范版本的电源完全可以向下兼容。其次，新规范的12V、5V、3.3V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求。此外，新规范版

12、本的电源直接提供了主板、显卡、硬盘等硬件所需的电源接口，而无需额外的转接。如果要为一套旧的系统配电源，可能对3.3V和5V的功率要求较高，可能需要购买旧规范的电源。第19页，共69页。5.3.1 电源规范简介图4所示的就是符合ATX 12V 2.0规范的华硕P5B主板EATX（Extended ATX）电源插座信号，与图1比较，除了增加最上面的4个针脚构成的独立部分外，其余的都相同。 图4 EATX电源输出信号 第20页，共69页。5.3.2 电源主要输出接口 电源的主要输出接口是指电源给主板、显卡、硬盘、光驱、软驱等设备提供了哪些供电接口。首先是主板上的主供电接口，以前主板的主供电接口是20

13、针的，而从ATX 12V 2.0规范开始，很多主板开始使用24针的主供电接口，显然购买带有24针主供电接口的电源更合适。当然，为了解决向下兼容的问题，大部分2.0电源主供电接口都采用“分离式”设计或附送一条24Pin20Pin的转换接头。第21页，共69页。5.3.2 电源主要输出接口 图5 EATX电源输出接口 第22页，共69页。5.3.2 电源主要输出接口在图5中：为1个方形4针12V接口。为1个24针主供电接口。为1个4针SATA接口，可接SATA设备，如SATA硬盘等。为1个4针小“D”型接口，可接软驱。为3个4针大“D”型接口，可用于接硬盘和 光驱等。 第23页，共69页。5.4

14、微机电源故障的检查方法开关电源是最易发生故障的部件之一。当电源发生故障后，可参照原理图用万用表、示波器等设备针对故障进行检查，查出有故障的元件后，换上好的元件。对于大多数故障来说，这种方法是一种有效的检查方法。但这种方法也有一定的局限性。下面介绍一些在实际工作中总结出来的使用效果较好的方法。按照这些方法检查，并结合对电路原理图的分析，一般能较快地判断出故障所在。 第24页，共69页。5.4.1 观察找出故障或损坏的元件在确定电源部分有故障后，打开电源外壳，仔细查看有无明显故障元件。首先查看保险丝。开关电源损坏，保险丝已烧的占80%。如果发现保险管发黑，有亮斑，这多为严重短路所致。如保险丝完好，

15、再查看其他故障。第25页，共69页。5.4.1 观察找出故障或损坏的元件这类故障一般有以下三种情况： 1）桥式整流电路中的某个二级管被击穿。由于电源的高压滤波电容一般都是220F左右的大容量电解电容，瞬间充电电流可达20A以上，所以瞬间大容量的浪涌电流将会造成整流电路中某个质量较差的整流管过流工作，尽管有限流电阻限流，有时也会使整流管击穿，造成烧毁保险丝。2）高压滤波电解电容被击穿。由于大容量的电解电容的工作电压一般为220V左右，而实际工作电压均已接近额定值，因此当输入电压发生波动时，或某些电解电容质量较差时，就极易发生电容被击穿的现象（更换电容时最好选择耐压高的电容）。第26页，共69页。

16、5.4.1 观察找出故障或损坏的元件这类故障一般有以下三种情况： 3）功率开关管损坏。由于高压整流后输出的电压一般达300V左右，功率开关管工作于高压、大电流状态，工作条件十分恶劣，加之功率开关管的负载又是感性负载，漏感所形成的电压峰值可使功率开关管的Vce的值接近600V。因此当输入电压偏高时，某些质次的开关管将会发生发射极与集电极之间的击穿现象，从而烧毁保险丝。其次是察看有无有烧痕的元件，即查看有无焦黑、爆裂、变色或变形元件，有无明显的虚焊点、短路的线或点等。第27页，共69页。5.4.2 测量输入电阻通过测量输入电阻的正反向电阻值，可以大致判断出功率变换电路及其以前元件的损坏情况。正常时

17、，输入部分正反向经验阻值应大于200K。如果测量时短路或电阻值很小，那么不是滤波电容被击穿，就是整流电路的一对二极管被击穿。如果测得一个方向只有几十K的电阻，则一般是整流桥一臂或半桥式开关管被击穿。 第28页，共69页。5.4.3 测量输出电压如果电源可以加电，则可通过测量输出电压是否正常来分析诊断电源的故障。为了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，再检查输出电压（5V、12V和3.3V）是否正常。哪一路不正常，则故障可能就在那一路，检查重点应放在其对应的电路上。否则，可能是振荡电路或保护电路部分故障。 第29页，共69页。5.4.4 检查辅助电路在加电无输出时，

18、可从振荡源、保护电路等入手进行检查。在脉宽调制式开关电源中，都有可靠的过压、过流等安全保护电路。实践经验表明，由辅助电路引起的故障也占一定比例。开关电源处于自动保护状态的条件是： 1）+5V电压输出空载或负载电流过小。 2）输出电压有一组以上发生故障或 负载过重。 3）电源电压过低（一般小于150V）。 4）检测或保护电路故障。第30页，共69页。5.4.5 用冷却法定位如果电源在刚开机时正常，但工作一段时间后就开始出现故障，甚至死机。原因可能是由于某些元器件热稳定性不好，受热后参数改变而引起的。可首先开机进行观察，待故障出现时利用沾无水酒精的面球擦拭可疑元器件的表面，以加速该元器件的散热。若

19、擦拭某元器件时故障消失，则说明故障根源可能在此。需更换该元器件。 第31页，共69页。5.5 常见故障处理与维修举例 5.5.1 开机即烧毁保险如果主变换电路正常，则故障发生在电源输入部分，包括整流桥被击穿或部分被击穿，桥前滤波电容被击穿或高压滤波电容被击穿。【例5.1】一台兼容机，开机瞬间微机电源烧毁。拆开主机箱及开关电源外壳检查，发现开关电源的前端装有LC电源滤波网络，其中滤波电容短路爆裂，原因是耐压不够。以耐压630V容量相近的涤纶电容代换后工作正常。 第32页，共69页。5.5.1 开机即烧毁保险【例5.2】加电后立即烧断保险丝。多为电源短路所致。此时应立即切断电源，检查电源部分是否有

20、短路现象。经检查发现，桥式整流电路有一桥臂短路，导致交流电直接加到整流输出的“+”极，输出的直流VDC就变成了交流VAC直接加到开关管上，使开关管瞬间烧坏。此时，由于经过保险丝电流过大，保险丝立即烧断。经更换整流二极管和开关管后，故障排除。【例5.3】微机开机后无任何反应。经检查，保险丝烧毁，更换后，静态测量交流输入电阻为22K，远小于经验阻值（200K），为后级短路故障。测整流后级电阻，查出半桥式开关管（C3039）和另一开关管的保护二极管（FR154）被击穿。用C3505和IN4007代换后，工作正常。 第33页，共69页。5.5.1 开机即烧毁保险【例5.4】一开机就发出“叭”的响声，电

21、源风扇马上停转，显示器无任何显示。需马上关掉电源，这是因为把110V的开关电源误接入220V交流电源上而造成的故障现象。当电源110V/220V选择开关处于110V位置时，电源内成倍压整流电路，如果误接入220V交流，加在开关管集电级-发射级的电压将高达600V的直流电压。这样高的电压，远远超过开关管的承受能力，从而导致电源烧毁。这种故障发生时，可能损坏的元件有：保险丝、初级抗干扰电路的限流电阻、整流桥后的滤波电容、整流桥上的二极管、开关管等。 第34页，共69页。5.5.2 电源无输出故障当电源在有负载情况下测量不出各输出端的直流电压时，即认为电源无输出。这时应先打开电源盒检查保险丝。若保险

22、丝已熔断，则按保险丝熔断故障方式处理。如果保险丝完好，应检查电源中有无开路或短路的现象，过流、过压保护电路是否发生误动作等。第35页，共69页。5.5.2 电源无输出故障1功率开关管损坏这是经常出现的故障。主要原因是：厂家为了降低成本，选用了一些性能指标不高的功率开关管。如，有的电源所选用的两只开关管的功率仅在50W，允许电流4A，耐压值在400V，总功率远远低于标称的180W或220W。在使用中一旦扩充了外设，功率超负荷，便容易发生此类故障。另外，电压不稳、干扰大，而电源前端的滤波网络比较简单，这也容易造成开关管损坏。在维修工作中更换功率开关管应选用性能较高的大功率开关管。同时，必须检查主变

23、换电路上的其他元器件，尤其是功率开关管附近的二极管和电阻。 第36页，共69页。5.5.2 电源无输出故障【例5.5】一台兼容机，开机后无任何反应。检查直流高压有300V输出，自用电源部分有15.7V直流输出，所以可判断故障发生在主变换电路。主变换电路部分电路原理图如图6所示。其工作原理为：整流后的直流电压被滤波电容C4、C5分压，各自承担其输入电压的二分之一。当T2得到驱动脉冲时，Q1导通，C4经Q1原边绕组NP、C6放电，使得次边绕组得到正向脉冲。Q1关闭后，T3得到驱动脉冲，Q2导通，C5经C6、NP、Q2放电，使得次边绕组得到负向脉冲。而T2、T3的驱动脉冲则由TL494电源控制器发出

24、。 第37页，共69页。5.5.2 电源无输出故障1功率开关管损坏Q1Q2R6R7R4R5C4C5C6T2T3图6 主变换器部分电路原理图 第38页，共69页。5.5.2 电源无输出故障1功率开关管损坏用万用表检查，R4、R6开路，Q1的集电极-基极间短路，集电极-发射极间开路。同时发现Q2的集电极-发射极间短路，原因是Q1的集电极-基极间短路时，直流300V直接加到Q2上造成的。更换Q1、Q2、R4和R6后，故障排除。 第39页，共69页。5.5.2 电源无输出故障【例5.6】电源无输出故障。打开电源检查发现保险丝烧断；进一步检查桥式整流堆有一对二极管已被击穿；高压振荡变换器的二个功率开关管

25、都被击穿。将上述元件更换后，主机能启动，输出电压5V和12V正常。但机器工作后发现软驱引导很慢，启动后常死机，有时硬盘有不正常的叫声，用示波器观察电源信号，发现高电平脉动较大，继而观察+5V波纹也很大。分析为滤波电容不好。进一步检查，发现两个高压滤波电容其中之一严重漏电，更换后，故障排除。第40页，共69页。5.5.2 电源无输出故障2+12V直流电源整流二极管被击穿 这也是电源常见的故障。+5V直流电源输出电流较大，厂家一般均较为慎重地选用工作电流较大的肖特基二极管SBD，所以很少发生故障。而+12V直流电源输出电流稍小些，所以往往选用工作电流较小、快速恢复的二极管FRD。由于FRD的正向压

26、降要比SBD的正向压降高，当扩充外设时，+12V输出的电流增大，正向压降引起的功耗也就加大，极易造成+12V直流电源整流二极管被击穿，使+12V电压无输出，造成电源保护。更换+12V直流整流二极管时，应同时将两只整流二极管换成高频二极管，其允许电流一般应在3A5A，工作频率应在50Hz以上。 第41页，共69页。5.5.2 电源无输出故障2+12V直流电源整流二极管被击穿【例5.7】电源无输出故障。打开电源直接观察，未发现任何烧坏痕迹，用万用表检查保险丝、整流二极管、开关管等部分均正常，无被击穿开路现象。再检查低压整流输出，+5V整流二极管完好。检查+12V整流桥，发现一只二极管被击穿，另一只

27、完好。更换二极管后，工作正常。由于电源中整流二极管的工作频率在25Hz左右，更换时不能用普通二极管代换，必须用高频二极管。第42页，共69页。5.5.2 电源无输出故障 3控制块损坏多数表现为功率开关管的驱动脉冲源没有，而各分立元器件正常。要检查是否是控制集成块损坏，必须判断确认所用集成块的型号，一般开关电源都采用TL494或SG3524。在显示器中采用的集成块多为UC3842。首先检查控制集成块15V左右的辅助电源（TL494的10脚、12脚；SG3524的12脚、13脚、15脚；UC3842的7脚）。其次检查定时元件（TL494为5、6脚，SG3524为6、7脚）、电阻RT和电容CT，应有

28、锯齿波（TL494为5脚，SG3524为7脚，UC3842为4脚）。对集成块的控制保护脚等也应进行检查。第43页，共69页。5.5.2 电源无输出故障 3控制块损坏【例5.8】电源无输出故障。电源加电后，无直流输出。直观检查和静态测量没有发现问题。接上假负载，用示波器在线监测+5V或+12V输出端，加电瞬间有正跳变，随后回到零，并且Q1的c极到Q2的e极有300V的电压，说明输入整流电路、主变换电路均正常，故障在控制电路。测量12脚，无电压，于是先给TL494的12脚加+12V的电压，然后接通交流电，电源工作正常。随后又做了一个试验，先加上交流电，然后用+12V电压去触碰TL494的12脚一下

29、，风扇旋转，电源正常，说明电源故障是由于VCC电压加不上所致。由于此电源无自用辅助电源，所以，自制一个单独电源为TL494供电。安装好后，工作正常。第44页，共69页。5.5.2 电源无输出故障 4负载能力差带负载后各档电压下降，甚至迅速停机。这类故障多发生在交流输入整流后的滤波电容上。若两只滤波电容或其中一只的电容值下降，发生漏电现象，则不能向主变换回路提供足够的能量，造成了负载能力差或迅速停机。若任何一只滤波电容漏电严重，还会损坏功率开关管等元器件。在检查确认整流桥完好的情况下，可测量整流桥后滤波电容两端电压，正常值各为160V左右，总的电压应为310V左右，若不正常，则表明滤波电容有故障

30、。将电容取下测量，更换坏电容及其他损坏元件后，即可排除故障。 第45页，共69页。4负载能力差【例5.9】主机自检正常，软驱、硬盘不能启动。用万用表检测电源输出电压，空载时输出电压均正常，为5V、12V，而加载后输出电压均有所降低，分别为4.6V、10.5V、-4.6V和-10V。加载后四组输出电压都下降，很明显，故障在于主变换回路。检查各级电压，Q1的集电极为210V，Q2的集电极为80V，整流后直流电压为210V，两只滤波电容中C2的正端电压为80V。由此可见C1、C2的容量小了，而且它们的电容值相差较大，使直流输入电压降低，造成Q1、Q2的输出电压下降，变压器的副边电压也随之下降，故导致

31、四组输出电压在加载后普遍下降，即所谓负载能力差。更换C1、C2后，直流输入上升为310V，故障排除。第46页，共69页。5.5.2 电源无输出故障 5其他类故障其他类故障：电源风扇的故障；变压器的故障等。【例5.10】电源出现滴嗒响声。这一般是由于输出电压过高或某处短路造成的大电流使+5V输出电压过高，引起过压保护动作，晶闸管导通，使+12V输出发生短路，从而关闭整个电源。在电源关闭后，晶闸管也随之截止，短路消失，使电源重新启动供电。如此循环，将会使电源发生滴嗒滴嗒开关声。此时应关闭电源进行仔细检查，找出短路故障处，修复整个电源。另外，还有可能是集成控制电路的定时元件变质。用示波器测量集成控制

32、芯片的输出，其正常的工作频率为20Hz左右。如果工作频率不正常，检查定时元件。第47页，共69页。5.5.2 电源无输出故障 5其他类故障【例5.11】电源使用多年，此前一段时间风扇发出“嗡嗡”的响声，近一段时间声音没了，正在使用过程中，电源烧毁。根据现象可分析出故障的原因是由于风扇的损坏导致机器散热不良，引起元件工作温度过高，最终烧毁。由于电源损坏严重，应考虑更换一个新电源。在机器内部至少有两个风扇：一个是电源内的风扇，为电源内部的元件散热。另一个是CPU上的风扇，为CPU散热。第48页，共69页。5.6 不间断电源（UPS）不间断电源系统（Uninterrupted Power Suppl

33、y，缩写为UPS）是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的不中断电源。在微机运行期间供电的中断将会导致RAM中数据的丢失，可能造成磁表面和磁头的损坏。在目前使用的微机中，机内电源盒及主机板上都装有欠压保护电路，当外部电网断电或欠压时，机器可以靠存储在滤波电容中的电能维持工作10ms左右。UPS就是为了解决这类问题而设计的，一旦市电发生瞬时断电，UPS就能在10ms之内重新向微机供电。 第49页，共69页。5.6.1 UPS的基本原理UPS是一套由把交流电变为直流电的整流器和充电器、把直流电变为交流电的逆变器以及蓄电池、切换开关和控制电路等组成的不中断电源系统。蓄电池在交流电正常供电时储存能

34、量，并且维持在一个正常的充电电压上。一旦市电供电中断时，蓄电池立即对逆变器供电以保证UPS交流电压的输出。第50页，共69页。5.6.1 UPS的基本原理图7 UPS结构原理图 过载滤波网络整流回路输出变压器 PWM充电回路控制回路 电源警报喇叭交流输出蓄电池第51页，共69页。5.6.1 UPS的基本原理1蓄电池储存电能的装置蓄电池需先用直流电流对其充电，将电能转化为化学能储存起来。当市电供电中断时，蓄电池通过放电将化学能转化为电能来供给逆变器工作。蓄电池的寿命：3年5年以上。2逆变器在UPS中，逆变器是关键设备，它把市电整流滤波后得到的直流电或来自蓄电池的直流电，重新变换成50Hz的正弦交

35、流电。 第52页，共69页。5.6.1 UPS的基本原理3整流器、充电器UPS整流器的主要功能是在市电正常时为逆变器提供波纹很小的直流电压（在线式UPS）。充电器的功能是当每次蓄电池放电后，充电器对蓄电池进行充电，以保证蓄电池被重新置于饱和充电状态。4切换开关切换开关由大功率电子器件以及逻辑控制电路组成。是UPS的关键部件之一，它决定了UPS的“停电连接能力”。其切换时间主要取决于电压和电流的检测时间，一般采用瞬时值检测可提高切换速度。第53页，共69页。5.6.1 UPS的基本原理5滤波器在一般小型UPS中，滤波器是利用输出变压器的漏电感和并联电容C组成L型滤波网络来实现的。滤波器对逆变器的

36、特性有很大的作用，它不仅可抑制逆变器输出电压中的谐波分量，改善输出电压的瞬态响应特性，限制负载短路时浪涌电流的上升率，而且滤波器还有一定的“续流”效应，当逆变器供电和市电供电之间进行切换时，这种“续流”效应有助于实现UPS向负载提供不间断的供电。 第54页，共69页。5.6.2 UPS类型按供电方式分为“后备式”和“在线式”两种。1后备式UPS在电源处于正常供电时，由市电输入，经UPS内部的转换继电器直接为计算机系统供电。当市电供电中断时，才由蓄电池对逆变器供电。并由UPS的逆变器对计算机系统提供交流电。也就是说，此类UPS的逆变器总是处于对计算机系统提供后备供电的状态。由于电池和逆变器电路只

37、需维持短时间内供电，因此这类UPS电路设计比较简单，器件的选择只需考虑短时间供电情况，具有成本较低、价格便宜的特点。市场上常见的型号有山特、山顿等。第55页，共69页。5.6.2 UPS类型2在线式UPS在正常供电时，由市电输入经交直流变换和蓄电池并接后供给逆变电路。输出一般为较理想的正弦波，并可获得稳压稳频的特性。由于蓄电池和交流输入整流后得到的直流相并接，所以在电网电压中断时无转换时间。只有在逆变电路发生故障的情况下才转由市电供电。由于逆变电路供电是主要供电方式，这类UPS在电路的设计、器件的选择等方面比后备式UPS复杂得多，相应的成本和价格也就比较贵。常用型号有山特、东芝等。 第56页，

38、共69页。5.6.2 UPS类型UPS按输出波形不同，又可分为方波和正弦波输出两种。正弦波输出的UPS其供电质量远远优于方波输出的UPS，其价格也较贵。通常，输出波形为正弦波的在线式UPS性能最佳；输出波形为正弦波的后备式UPS性能次之；输出为方波的后备式UPS是最低档的一种。 第57页，共69页。5.6.3 UPS的使用和维护（1）使用UPS时应注意UPS的各项参数，如输入电压范围、输出波形、输出功率、最长供电时间、转换时间，以及电池品牌、机器的噪音、体积、重量。UPS不宜满载工作，应保留20%以上的功率余量，最好负载控制在UPS额定输出功率的40%60%之间。例如，若仅供一台普通微机使用，

39、一台500W左右的UPS也就足够了。第58页，共69页。5.6.3 UPS的使用和维护（2）正确使用、维护蓄电池组，应注意以下事项：不能使蓄电池过度放电和开路闲置不用。否则，将在蓄电池阴极“硫酸盐化”，增大蓄电池电阻，损坏蓄电池的充放电特性。UPS在使用之前或蓄电池每次放完电后，一般需要对蓄电池充电10小时12小时，以便充分充电。当UPS长期不用时，应隔一段时间开机一次。对于后备式UPS建议每隔一个月，让UPS工作处于逆变器工作状态至少2分钟3分钟，以便激活电池，延长电池的使用寿命。充电时，应尽量避免过流和过压充电，采用恒流充电较好。第59页，共69页。5.6.3 UPS的使用和维护（3）不得

40、连接如日光灯之类的负荷。否则，可能引起UPS本身损坏。（4）应尽量避免对UPS频繁启动与关闭。频繁的开闭操作有可能导致UPS启动失败，正确的操作是：当断开UPS后，至少要等待6s之后才能重新开机。（5）不要将UPS放置在潮湿和高温之中，更不要暴露在日光之下。第60页，共69页。5.6.4 UPS常见故障UPS若发生故障，应首先观察控制面板上各工作状态指示灯的工作情况，并测量各关键点的电压，判断故障是出在市电供电交流稳压控制线路部分、或者是逆变器部分，还是电池部分故障。下面以山特、山顿小型UPS为例，说明常见故障及产生的原因。 第61页，共69页。5.6.4 UPS常见故障（1）UPS处于市电供电，交流保险丝熔断，原因有： 输出回路短路。 脉宽调制组件IC8有驱动脉冲输出。 UPS的市电输入端相线与零线接线错误。（2）蓄电池组30A保险丝熔断，逆变器末级驱动晶体管被烧毁，故障原因： 推挽式末级驱动电路中两臂的输出严重不平衡。 过流保护线路失效。 脉宽调制组件IC8损坏。第62页，共69页。5.6.4 UPS常见故障（3）变压器有异常的噪音。