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開關電源的常見故障及維修技巧

開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源。廣泛運用在工業、軍事、科研、通訊、醫療及多種家用電器中。開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。下面我們就來看看開關電源在使用過程中的常見故障及維修技巧。


一、 開關電源常見故障分析

(1)保險絲熔斷


一般情況下,保險絲熔斷說明電源的內部線路有問題。

1、短路:線路側出現短路故障,熔絲速斷;

2、過載:負載電流超過保險絲的額定電流,熔絲長期發熱熔斷(一般1.1倍額定電流1小時左右熔斷)

3、脈沖:在電路啟動或電源不穩定時,一個瞬時大電流造成保險絲斷開;

另外,熔絲安裝時螺絲沒擰緊,或熔絲損傷也會造成熔絲熔斷。電流短路和電流過載是有區別的:電流短路是火線與零線直接連接,沒有通過電器,迅速產生幾乎無阻擋的電流回路,特大的電流經過保險絲,保險絲的電阻突然變大而產生熱能被即時熔斷;

電流過載是使用電器具的總功率過大,即耗用的電流過大,在增加開啟的電器具時,通過保險絲的電流不斷增大,保險絲的電阻也逐漸變大而產生熱能被熔斷。


(2)無直流電壓輸出或電壓輸出不穩定


如果保險絲是完好的,在有負載情況下,各級直流電壓無輸出。這種情況主要是以下原因造成的:電源中出現開路、短路現象,過壓、過流保護電路出現故障,輔助電源故障,振蕩電路沒有工作,電源負載過重,高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿,濾波電容漏電等。


如果保險絲是完好的,在有負載情況下,各級直流電壓無輸出。這種情況主要是以下原因造成的:電源中出現開路、短路現象,過壓、過流保護電路出現故障,輔助電源故障,振蕩電路沒有工作,電源負載過重,高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿,濾波電容漏電等。在用萬用表測量次級元件,排除了高頻整流二極管擊穿、負載短路的情況后,如果這時輸出為零,則可以肯定是電源的控制電路出了故障。若有部分電壓輸出說明前級電路工作正常,故障出在高頻整流濾波電路中。高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容組成直流電壓輸出,其中整流二極管擊穿會使該電路無電壓輸出,濾波電容漏電會造成輸出電壓不穩等故障。用萬用表靜態測量對應元件即可檢查出其損壞的元件。


例:某一24伏直流電機供電電源通電后無直流24伏輸出,拆開電源外殼,觀察保險絲未燒斷且電路板無明顯的燒焦處或破裂元件,在未通電情況下量AC輸入端阻值和DC輸出端阻值正常,量開關管、整流橋、整流管等重要元件正常,故判斷不存在內部嚴重短路的可能,估計保護電路動作。經檢查此開關電源采用U3842 PWM控制芯片,經查找相關的資料得知,當U3842芯片的3端電壓高于1伏時,內部電流敏感比較器輸出高電平,將PWM鎖存器復位使輸出關閉。通電測量U3842的3端高于1伏,6端無輸出,經檢查相關電路,發現穩壓管D2擊穿。如下圖,故PC1導通,致使U3842的3端為高電平,故6端無輸出,開關管不工作,直流側無直流輸出。更換同型號穩壓管D2,故障解除。


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(3)電源負載能力差


 電源負載能力差是一個常見的故障,一般都是出現在老式或工作時間長的電源中,主要原因是各元器件老化,開關管的工作不穩定,沒有及時進行散熱等。應重點檢查穩壓二極管是否發熱漏電,整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞等。


經檢查,供光譜儀主板的直流5V電源僅剩2.3伏左右,脫開5V直流電源的負載,通電再次測量5V直流電源,這時則有5V,初步判斷此5V直流電源帶載能力差,拆開電源外殼進行檢修,由于沒有帶負載時,通電有直流5V輸出,故重點檢查次級線圈側的輸出整流電路,給5伏電源接上假負載通電進行測量發現三通穩壓7805的1、2腳之間電壓為5.2伏,2、3腳之間卻剩2.3伏。如下圖,故判斷三通穩壓管7805性能變壞,更換三通穩壓管7805故障解決。


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小貼士:

1、開關電源出現不啟振的時候,我們通常需要查看開關頻率是否正確、保護電路是否封鎖、電壓反饋電路、電流反饋電路又沒問題,開關管是否擊穿等。

2、開關電源變壓器發熱或發出“嗞嗞嗞”聲,一般是開關頻率不對。

3、開關電源輸出電壓電源指示燈一閃一閃的一般是副邊有短路的。


二、 開關電源維修技巧

開關電源的維修可分為兩步進行:

(1)斷電情況下,“看、聞、問、量”

看:打開電源的外殼,檢查保險絲是否熔斷,再觀察電源的內部情況,如果發現電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂,則應重點檢查此處元件及相關電路元件。

聞:聞一下電源內部是否有糊味,檢查是否有燒焦的元器件。

問:問一下電源損壞的經過,是否對電源進行違規操作。


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量:沒通電前,用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關電源不起振或開關管開路引起的故障,則大多數情況下,高壓濾波電容兩端的電壓未泄放掉,此電壓有300多伏,需小心。用萬用表測量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況,電阻值不應過低,否則電源內部可能存在短路。電容器應能充放電。脫開負載,分別測量各組輸出端的對地電阻,正常時,表針應有電容器充放電擺動,最后指示的應為該路的泄放電阻的阻值。


(2)加電檢測


通電后觀察電源是否有燒保險及個別元件冒煙等現象,若有要及時切斷供電進行檢修。

測量高壓濾波電容兩端有無300伏輸出,若無應重點查整流二極管、濾波電容等。

測量高頻變壓器次級線圈有無輸出,若無應重點查開關管是否損壞,是否起振,保護電路是否動作等,若有則應重點檢查各輸出側的整流二極管、濾波電容、三通穩壓管等。

如果電源啟動一下就停止,則該電源處于保護狀態下,可直接測量PWM芯片保護輸入腳的電壓,如果電壓超出規定值,則說明電源處于保護狀態下,應重點檢查產生保護的原因。


三、 開關電源維修具體方法


1、開關電源維修的時候,我們首先需要利用萬用表檢測一下各功率器件是否存在擊穿短路,例如電源整流橋堆、開關管、高頻大功率整流管、抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷等,然后需要再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常,如上述器件有損壞的情況我們則需要進行更換新的器件。

2、我們在完成上述檢測之后,接通電源后如還不能正常工作,接著我們就要檢測功率因數模塊(PFC)和脈寬調制組件(PWM),查閱相關資料,熟悉PFC和PWM模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。

3、對于具有PFC電路的電源則需測量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右,如有380VDC左右電壓,說明PFC模塊工作正常,接著檢測PWM組件的工作狀態,測量其電源輸入端VC,參考電壓輸出端VR,啟動控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常,利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關電源供電,用示波器觀測PWM模塊CT端對地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形,如TL494 CT端為鋸齒波,FA5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號。

4、在開關電源維修實踐中,有許多開關電源采用UC38××系列8腳PWM組件,大多數電源不能工作都是因為電源啟動電阻損壞,或芯片性能下降。當R斷路后無VC,PWM組件無法工作,需更換與原來功率阻值相同的電阻。當PWM組件啟動電流增加后,可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺GE DR電源時,PWM模塊為UC3843,檢測未發現其他異常,在R(220K)上并接一個220K的電阻后,PWM組件工作,輸出電壓均正常。有時候由于外圍電路故障,致使VR端5V電壓為0V,PWM組件也不工作,在修柯達8900相機電源時,遇到此情況,把與VR端相連的外電路斷開,VR從0V變為5V,PWM組件正常工作,輸出電壓均正常。

5、當濾波電容上無380VDC左右電壓時,說明PFC電路沒有正常工作,PFC模塊關鍵檢測腳為電源輸入腳VC,啟動腳Vstart/control,CT和RT腳及V0腳。修理一臺富士3000相機時,測試一板上濾波電容上無380VDC電壓。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,測量場效應功率開關管G極無V0波形,由于FA5331(PFC)為貼片元件,機器用久后出現V0端與板之間虛焊,V0信號沒有送到場效應管G極。將V0端與板上焊點焊好,用萬用表測量濾波電容有380VDC電壓。當Vstart/control端為低電平時,PFC亦不能工作,則要檢測其端點與外圍相連的有關電路。


總之,開關電源電路有易有難,功率有大有小,輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西,即充分熟悉開關電源的基本結構以及PFC及PWM模塊的特性,它們工作的基本條件,按照上述步驟和方法,多動手進行開關電源的維修,就能迅速地排除開關電源故障,達到事半功倍的效果。


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