開關電源

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開關電源范文第1篇

【關鍵詞】開關電源;維修隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。

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，有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換，盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優點。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和開關器件（MOSFET、BJT等）構成。

開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。

開關電源產品目前廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防，電腦，數碼產品和儀器類等領域。

開關電源電路的故障診斷與維修也越來越重要，這里簡單介紹一下維修過程和注意事項。

（1）修理開關電源時，首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路，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。再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常，上述部件如有損壞則需更換。

（2）第一步完成后，接通電源后還不能正常工作，接著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）然后，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。

開關電源的維修可分為兩步進行：

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。

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悼，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。

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。

開關電源范文第2篇

開關電源中的功率開關管在高頻下的通、斷過程產生大幅度的電壓和電流跳變,因而產生強大的電磁騷擾,但騷擾的頻率范圍(

電磁騷擾

討論電磁騷擾一般是從騷擾源的特性,騷擾的耦合通道特性和受擾體的特性三個方面來進行的。

1.開關電源中的主要電磁騷擾源

開關電源中的電磁騷擾源主要有開關器件、二極管和非線性無源元件;在開關電源中,印制板布線不當也是引起電磁騷擾的一個主要因素。

1.1 開關電路產生的電磁騷擾

對開關電源來說,開關電路產生的電磁騷擾是開關電源的主要騷擾源之一。開關電路是開關電源的核心,主要由開關管和高頻變壓器組成。它產生的dv/dt是具有較大輻度的脈沖,頻帶較寬且諧波豐富。這種脈沖騷擾產生的主要原因是 :

1)開關管負載為高頻變壓器初級線圈,是感性負載。在開關管導通瞬間,初級線圈產生很大的涌流,并在初級線圈的兩端出現較高的浪涌尖峰電壓;在開關管斷開瞬間,由于初級線圈的漏磁通,致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸到二次線圈,儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電容、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩,疊加在關斷電壓上,形成關斷電壓尖峰。這種電源電壓中斷會產生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變,這個噪聲會傳導到輸入輸出端,形成傳導騷擾,重者有可能擊穿開關管。

2)脈沖變壓器初級線圈,開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射,形成輻射騷擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好,電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中形成傳導騷擾。

1.2 二極管整流電路產生的電磁騷擾

主電路中整流二極管產生的反向恢復電流的|di/dt|遠比續流二極管反向恢復電流的|di/dt|小得多。作為電磁騷擾源來研究,整流二極管反向恢復電流形成的騷擾強度大,頻帶寬。整流二極管產生的電壓跳變遠小于電源中的功率開關管導通和關斷時產生的電壓跳變。因此,不計整流二極管產生的|dv/dt|和|di/dt|的影響,而把整流電路當成電磁騷擾耦合通道的一部分來研究也是可以的。

1.3 dv/dt與負載大小的關系

功率開關管開通和關斷時產生的dv/dt是開關電源的主要騷擾源。經理論分析及實驗表明,負載加大,關斷產生的|dv/dt|值加大,而負載變化對開通的|dv/dt|影響不大。由于開通和關斷時產生的|dv/dt|不同,從而對外部產生的騷擾脈沖也是不同的。

2. 開關電源電磁噪聲的耦合通道

描述開關電源和系統傳導騷擾的耦合通道有兩種方法:

1)將耦合通道分為共模通道和差模通道;

2)采用系統函數來描述騷擾和受擾體之間的耦合通道的特性。

2.1 共模和差模騷擾通道

開關電源在由電網供電時,它將從電網取得的電能變換成另一種特性的電能供給負載。同時開關電源又是一噪聲源,通過耦合通道對電網、開關電源本身和其它設備產生騷擾,通常多采用共模和差模騷擾加以分析。 如圖1,為開關電源共模騷擾等效電路。

“共模騷擾”是指騷擾大小和方向一致,其存在于電源任何一相對大地、或中線對大地間。共模騷擾也稱為縱模騷擾、不對稱騷擾或接地騷擾。是載流體與大地之間的騷擾。如圖2,為帶共模干擾的+5V直流信號。

“差模騷擾”是指大小相等,方向相反,其存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模騷擾也稱為常模騷擾、橫模騷擾或對稱騷擾。是載流體之間的騷擾。

共模騷擾說明騷擾是由輻射或串擾耦合到電路中的,而差模騷擾則說明騷擾源于同一條電源電路的。通常這兩種騷擾是同時存在的,由于線路阻抗的不平衡,兩種騷擾在傳輸中還會相互轉化,情況十分復雜。共模騷擾主要是由|dv/dt|產生的,|di/dt|也產生一定的共模騷擾。但是,在低壓大電流的開關電源中,共模騷擾主要是由|dv/dt|產生的還是由|di/dt|產生的,需要進一步研究。 如圖3,共模/差模信號與磁場的關系。

在頻率不是很高的情況下,開關電源的騷擾源、耦合通道和受擾體實質上構成一多輸入多輸出的電網絡,而將其分解為共模和差模騷擾來研究是對上述復雜網絡的一種處理方法,這種處理方法在某種場合還比較合適。但是,將耦合通道分為共模和差模通道具有一定的局限性,雖然能測量出共模分量和差模分量,但共模分量和差模分量是由哪些元器件產生的,的確不易確定。因此有人用系統函數的方法來描述開關電源騷擾的耦合通道,即研究耦合通道的系統函數與各元器件的關系,建立耦合通道的電路模型。許多系統分析的結果,如靈敏度的分析、模態的分析等,都可用來研究開關電源的EMD的調試和預測。但是,用系統函數的方法分析騷擾的耦合通道,還需要做很多工作。

2.2.2 雜散參數影響耦合通道的特性

在傳導騷擾頻段(小于30MHz)范圍內,多數開關電源騷擾的耦合通道是可以用電路網絡來描述的。但是,在開關電源中的任何一個實際元器件,如電阻器、電容器、電感器乃至開關管、二極管都包含有雜散參數,且研究的頻帶愈寬,等值電路的階次愈高,因此,包括各元器件雜散參數和元器件間的耦合在內的開關電源的等效電路將復雜得多。在高頻時,雜散參數對耦合通道的特性影響很大,分布電容的存在成為電磁騷擾的通道。另外,在開關管功率較大時,集電極一般都需加上散熱片,散熱片與開關管之間的分布電容在高頻時不能忽略,它能形成面向空間的輻射騷擾和電源線傳導的共模騷擾。

電磁騷擾的抑制

對開關電源的EMD的抑制措施,主要是

1)減小騷擾源的騷擾強度;

2)切斷騷擾傳播途徑。

為了達到這個目的,主要從選擇合適的開關電源電路拓撲;采用正確的接地、屏蔽、濾波措施;設計合理的元器件布局及印制板布線等幾個方面考慮。

1.減小開關電源本身的騷擾

減小開關電源本身的騷擾是抑制開關電源騷擾的根本,是使開關電源電磁騷擾低于規定極限值的有效方法。

1)減小功率管通、斷過程中產生的騷擾

上面分析表明,開關電源的主要騷擾是來自功率開關管通、斷的dv/dt。因此減小功率開關管通、斷的dv/dt是減小開關電源騷擾的重要方面。人們通常認為軟開關技術可以減小開關管通、斷的dv/dt。但是,目前的一些研究結果表明軟開關并不像人們預料的那樣,可以明顯地減小開關電源的騷擾。沒有實驗結果表明,軟開關變換器在EMC性能方面明顯地優于硬開關變換器。

有文獻系統地研究了PWM反激式變換器、準諧振零電流變頻開關正激變換器、多諧振零電壓變頻開關反激式變換器、多揩振零電壓變頻開關正激變換器、電壓箝位多諧振零電壓定頻開關反激式變換器以及半橋式零電壓變頻串聯諧振變換器的EMD特性,討論了緩沖電路、箝位電路、變頻與定頻控制對騷擾水平的影響。實驗結果表明,具有電壓箝位的零電壓定頻開關變換器的EMD電平最低。

因此,采用軟開關電源技術,結合合理的元器件布置及合理的印制電路板布線,對開關電源的EMD水平有一定的改善。

2)開關頻率調制技術

將頻率不變的調制改變為隨機調制,變頻調制等。頻率固定不變的調制脈沖產生的騷擾在低頻段主要是調制頻率的諧波騷擾,低頻段的騷擾主要集中在各諧波點上。由F.Lin提出的開關頻率調制方法[3],其基本思想是通過調制開關頻率fc的方法,把集中在開關頻率fc及其諧波2fc,3fc……上的能量分散到它們周圍的頻帶上,由此降低各個頻點上的EMD幅值,以達到低于EMD標準規定的限值。這種開關調頻PWM的方法雖然不能降低總的騷擾能量,但它把能量分散到頻點的基帶上,以達到各個頻點都不超過EMD規定的限值。

2. 接地

“接地”有設備內部的信號接地和設備接大地,兩者概念不同,目的也不同。“地”的經典定義是“作為電路或系統基準的等電位點或平面”。

3.2.1 設備的信號接地

設備的信號接地,可能是以設備中的一點或一塊金屬來作為信號的接地參考點,它為設備中的所有信號提供了一個公共參考電位。

在這里介紹浮地和混合接地,另外,還有單點接地和多點接地。

1)浮地

采用浮地的目的是將電路或設備與公共接地系統,或可能引起環流的公共導線隔離開來。浮地還可以使不同電位間的電路配合變得容易。實現電路或設備浮地的方法有變壓器隔離和光電隔離。浮地的最大優點是抗騷擾性能好。

浮地的缺點是由于設備不與公共地相連,容易在兩者間造成靜電積累,當電荷積累到一定程度后,在設備地與公共地之間的電位差可能引起劇烈的靜電放電,而成為破環性很強的騷擾源。

一個折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個阻值很大的泄放電阻,用以釋放所積累的電荷。注意控制釋放電阻的阻抗,太低的電阻會影響設備泄漏電流的合格性。

2)混合接地

混合接地使接地系統在低頻和高頻時呈現不同的特性,這在寬帶敏感電路中是必要的。電容對低頻和直流有較高的阻抗,因此能夠避免兩模塊之間的地環路形成。當將直流地和射頻地分開時,將每個子系統的直流地通過10～100nF的電容器接到射頻地上,這兩種地應在一點有低阻抗連接起來,連接點應選在最高翻轉速度(di/dt)信號存在的點。

3.2.2 設備接大地

在工程實踐中,除認真考慮設備內部的信號接地外,通常還將設備的信號地,機殼與大地連在一起,以大地作為設備的接地參考點。設備接大地的目的是:

1)保證設備操作人員人身的安全。

2)泄放機箱上所積累的電荷,避免電荷積累使機箱電位升高,造成電路工作的不穩定。

3)避免設備在外界電磁環境的作用下使設備對大地的電位發生變化,造成設備工作的不穩定。

由此可見,設備接大地除了是對人員安全、設備安全的考慮外,也是抑制騷擾發生的重要手段。

3. 屏蔽

抑制開關電源產生的騷擾輻射的有效方法是屏蔽,即用電導率良好的材料對電場屏蔽,用磁導率高的材料對磁場屏蔽。為了防止脈沖變壓器的磁場泄露,可利用閉合環形成磁屏蔽,另外,還要對整個開關電源進行電場屏蔽。屏蔽應考慮散熱和通風問題,屏蔽外殼上的通風孔最好為圓形多孔,在滿足通風的條件下,孔的數量可以多,每個孔的尺寸要盡可能小。接縫處要焊接,以保證電磁的連續性,如果采用螺釘固定,注意螺釘間距要短。屏蔽外殼的引入、引出線處要采取濾波措施,否則,這些會成為騷擾發射天線,嚴重降低屏蔽外殼的屏蔽效果。若用電場屏蔽,屏蔽外殼一定要接地,否則,將起不到屏蔽效果;若用磁場屏蔽,屏蔽外殼則不需接地。對非嵌入的外置式開關電源的外殼一定要進行電場屏蔽,否則,很難通過輻射騷擾測試。

4. 濾波

電源濾波器安裝在電源線與電子設備之間,用于抑制電源線引出的傳導騷擾,又可以降低從電網引入的傳導騷擾。對提高設備的可靠性有重要的作用。

開關電源產生的電磁騷擾以傳導騷擾為主,而傳導騷擾又分差模騷擾和共模干擾兩種。通常共模騷擾要比差模騷擾產生更大的輻射型EMD。目前抑制傳導EMD最有效的方法是利用無源濾波技術。如圖4,為共模與差模噪聲對比(紅色為共模噪聲,藍色為差模噪聲)。

作為一種雙端口網絡EMD濾波器,它對騷擾的抑制性能不僅取決于濾波器本身的拓撲,而且在很大程度上也受EMD濾波器輸入、輸出阻抗值的影響。由于EMD濾波器阻抗和負載阻抗的可變動性以及它們可能直接與電網相連的特點,電源EMD濾波器的輸入、輸出阻抗不但不匹配而且常常是末知的。這就造成了EMD濾波器設計不能完全應用成熟的通信用濾波器的設計方法和理論。這是電源波波器設計面臨的主要問題。

5.元器件布局及印制電路板布線

開關電源的輻射騷擾與電流通路中的電流大小,通路的環路面積,以及電流頻率的平方等三者的乘積成正比,即輻射騷擾E∝I•A•f2。運用這一關系的前提是通路尺寸遠小于頻率的波長。

上述關系式表明減小通路面積是減小輻射騷擾的關鍵,這是說開關電源的元器件要彼此緊密排列。在初級電路中,要求輸入端電容、晶體管和變壓器彼此靠近,且布線緊湊;在次級電路中,要求二極管、變壓器和輸出端電容彼此貼近。

在印制板上,將正負載流導線分別布在印制板的兩面,并設法使兩個載流導體彼此間保持平行,因為平行緊靠的正負載流導體所產生的外部磁場是趨向于相互抵消的。

布線間的電磁耦合是通過電場和磁場進行的,因此在布線時,應注意對電場與磁場耦合的抑制。對電場的抑制方法有:

1)盡量增大線間距離,使電容耦合為最小;

2)采用靜電屏蔽,屏蔽層要接地;

3)降低敏感線路的輸入阻抗。

對磁場的抑制方法有:

1)減小騷擾源和敏感電路的環路面積;

2)增大線間距離,使耦合騷擾源與敏感電路間的互感盡可能地小;

3)最好使騷擾源與敏感電路呈直角布線,以便大大降低線路間耦合。

開關電源范文第3篇

【關鍵詞】工作原理分析；常見故障分析；故障檢測實例

目前，計算機、DVD、彩電等家用電器電源大部分采用開關電源，這些家用電器出現的電路故障大部分由開關電源損壞引起。筆者長期從事家用電子專業理論與實操教學，對開關電源接觸較多，下面以長虹G2136（K）彩電開關電源為例，深入介紹該電源的工作原理和典型故障分析與檢修。

一、工作原理分析

電源原理圖如圖1所示。

1.整流濾波電路

電源設計有兩級濾波器。L502、C501、C502組成一級型低通濾波器，防止電網高頻干擾進入機內。L503、C507、C518再組成一級低通濾波器，抑制開關電源本身產生的高頻干擾信號，防止其串入電網造成干擾。VD501～VD504、C507組成橋式整流濾波電路，C503～C506四個小電容分別并聯在四個整流二極管兩端，起分流和過濾作用，防止高頻浪涌電流損壞二極管。

2.消磁電路

RT501、XC216組成開機消磁電路。開機瞬間，消磁回路電流很大，電流在消磁線圈中產生交變磁場，對顯像管屏幕進行消磁。消磁電阻RT501是個正溫度系數熱敏電阻，因為電流熱效應，阻值隨溫度上升而增大，當溫度達到居里點后，電阻值趨向無窮大，這時消磁回路呈開路狀態。

3.啟動電路

220V交流電經整流濾波后產生約300V直流電壓，經T511的繞組③、⑦繞組加到開關管V513集電極。同時300V直流電壓經R520、R521、R522、R524加到V513基極，為V513提供基極電流IB，V513具備導通條件，產生集電極電流IC。IC流過T511的③、⑦繞組，因互感效應在反饋繞組產生①為正②為負的感應電動勢，感應電動勢經反饋支路C514、R519、VD517、R524向開關管V513提供持續的基極電流，使得IB迅速增大，導致IC增大，這一正反饋過程促使V513迅速進入飽和狀態，開關電源啟動工作。VD517的作用在于加大電源啟動時由正反饋繞組提供給V513的基極電流，加快V513進入飽和狀態。因為在開機瞬間C517電壓不能突變，可保護V513防止大電流沖擊損壞，還具有吸收激勵尖峰電壓的作用。

4.振蕩電路

電源啟動后，開關管V513進入飽和狀態，300V直流電壓加在變壓器T511的繞組③、⑦上，反饋繞組①、②感應出上正下負電壓對電容C514充電，使C514兩端產生上負下正的電壓，促使C513基極電位下降，開關管V513退出飽和狀態，V513集電極電流急劇下降，繞組③、⑦和反饋繞組①、②的電壓極性變成上負下正，強烈正反饋過程促使V513基極電位進一步下降，其集電極電流迅速下降，V513迅速從飽和導通狀態進入截止狀態。這時初級繞組存儲的磁能開始通過次級繞組和負載放電。由于V513截止，C514兩端電壓經VD517R519進行放電，一定時間后，在啟動電路作用下，最終使開關管V513再次回到初始狀態，開關電源完成了一個周期振蕩過程。如此循環工作，電源進入穩定的振蕩過程。

5.受控振蕩及穩壓電路

為了穩定開關電源輸出電壓，必須使振蕩處于受控狀態，受控振蕩主要靠開關穩壓電路中的誤差取樣電路R561、R562、R563、RP551，誤差放大管V553，光耦VD515及V511、V512等組成。通過對130V電壓取樣誤差放大，經過光電耦合器的隔離，由V511、V512管控制電源開關管V513的導通時間長短來實現，實際是通過控制開關電源振蕩頻率來實現。

6.保護電路

過壓保護電路由VD518、VD519、R523、V512組成，當輸入電壓升高，正反饋電壓隨著升高，V519反向擊穿導通，反饋電壓經VD518、VD519、R523給V512提供較大的IB，V512飽和導通后對V513進行分流，迫使其截止，電源處于待機保護狀態。

過流保護電路由R526、R515、V512組成，當開關管V513電流過大時，感應電動勢上升導致其基極電壓升高，因R526、R515串聯分壓，使V512基極電壓上升而進入飽和狀態，將V513基極和發射極完全旁路，控制V513在截止狀態，開關電源停止工作，實現過流保護。

二、開關電源常見故障分析

1.燒保險絲

產生此故障主要原因是：整流二極管擊穿、大濾波電容擊穿、開關管擊穿、消磁電阻短路、負載短路等導致電路中電流過大，一般通過電阻測量法查出。

2.輸出電壓全部為0V

輸出電壓全部為0V時，故障可能在以下電路：啟動回路、開/待機控制電路、保護電路、振蕩控制電路和整流輸出電路等。在檢修該類型故障時，本著先易后難逐步深入檢測的原則，細心觀察電源部分元器件是否有燒毀，變色變味跡象，然后利用萬用表檢測各關鍵點、關鍵元件電壓、電流或阻值是否正常。根據檢修經驗，出現較多故障有：開/待機控制電路不正常；啟動回路的電阻燒斷；保護或振蕩控制電路的三極管損壞；整流濾波電路的保險電阻燒斷等。

3.輸出電壓整體偏低

因有電壓輸出，所以啟動電路、開/待機控制電路基本正常。該類型故障一般由振蕩穩壓控制電路不正常造成，在檢修時，重點檢測反饋繞組的反饋回路、光耦控制回路和取樣控制回路等部分電路元器件是否有損壞。如電源的穩壓二極管、光耦等是最容易損壞的元器件。

4.開關管發熱，容易燒壞

產生此類型故障時，開關管通常很快燒壞。在開關電源中，開關管是工作在開關狀態，發熱量很小，當進入放大狀態時產生的熱量急劇增大，最終過流或過熱損壞。所以針對此故障應重點檢測振蕩電路。

三、故障檢修實例

實例1：

故障現象：開機，工作指示燈不亮，開關電源無電壓輸出。

分析和檢修：先觀察開關電源的元器件無燒毀變色變味跡象，接著用萬用表測量輸出電壓全部為0V。本著先易后難的原則，直接測量C507主濾波電容兩端電壓，發現有約300V，再測量開關管V513的基極無負壓，首先檢測啟動電路。關機，電阻法測量啟動電路的各個元件。在測量前，先對主濾波電容進行放電，用自制的燈泡負載對C507進行放電，徹底放完后再檢測。發現R521阻值為2M歐姆，已嚴重變值，按圖紙參數更換后，開機，電源輸出全部正常，工作一段時間后電壓依然保持穩定，故障徹底排除。

實例2：

故障現象：開機，工作指示燈不亮，開關電源無電壓輸出。

分析和檢修：該機是因遭受雷擊后才無法工作，先觀察開關電源的元器件無燒毀變色變味跡象，測量C507主濾波電容兩端有約300V的電壓，檢測啟動電路正常，測量V513基極電壓為0V，初步判斷故障在振蕩控制、穩壓控制或者保護電路。斷開負載，接上燈泡做負載，通電檢測V513基極依然沒有負壓。斷電，電阻法測量V513基極對地阻值為0，存在短路。根據圖紙分析可知，重點檢測與基極有關的元件，檢測振蕩和反饋電路的元件正常，當檢測V512的C和E極阻值時發現為0，拆下認真檢測時果然其C和E極已擊穿短路。由于V512的C和E極擊穿，造成V513基極電位始終為0V，最終導致開關電源不工作。試用相同參數的三極管更換，開機，電源指示燈亮，開關電源輸出正常，故障排除。

實例3：

故障現象：開機，電源瞬間有微弱電壓輸出，但立即變為0V。

分析和檢修：先觀察開關電源的元器件無燒毀變色變味跡象，接著用萬用表監測輸出電壓，開關接通一瞬間有電壓輸出，還沒來得及看大小立即變為0V。根據原理分析，能夠有瞬間輸出，說明啟動電路基本正常，但電源不能維持振蕩，可能是因為保護或自身電路出問題。把所有負載斷開，接上一燈泡做負載，通電，故障依舊，不是因為保護而停振。檢查開關管基極有關元件，重點檢測振蕩控制元件，當檢測C514時發現其容量偏低，試用相同參數的新電容更換，再開機時電源工作一切正常，試機一段時間后正常，故障排除。原因是C514已經接近開路，電源在啟動一瞬間有電壓輸出，但不能建立振蕩，所以電壓立即變為0V。

實例4：

故障現象：開機后圖像在垂直方向上有S形扭曲。

分析和檢修：先觀察開關電源的元器件無燒毀變色變味跡象，用萬用表檢測各組輸出電壓值和正常值相差不大。根據原理分析此類故障多數由電源濾波不良而造成，直接用示波器觀察開關管V513基極波形，發現除了有正常調制的脈沖信號外，還看到低頻脈沖信號，果然是由于低頻干擾存在紋波而造成圖像S扭曲。關機，用電阻法檢測整流濾波電路和與V513基極有關的各個元件。首先檢測C507、C518主濾波電容，用儀表檢測C507的容量由原來的100uF變成60uF，試用一原參數電容更換，發現圖像正常，故障排除。

四、結束語

通過對長虹G2136（K）彩電開關電源原理分析和故障檢修，我不斷總結和積累經驗，舉一反三，深刻體會到“維修”是一門理論與實踐緊密結合的技術，促使我今后加強專業理論的學習，進而指導實際檢修操作。

參考文獻

[1]錢如竹，主編.大屏幕彩色電視機速修方法與技巧[M].人民郵電出版社，1999，10.

開關電源范文第4篇

【關鍵詞】開關電源 現狀 發展趨勢

前言

電源是對公用電網或某種電能進行交換和控制，并向各種用電負載提供優質電能的供電設備和動力裝置。因此，電源的應用十分廣泛，已深入到每個人的生產和生活領域。

直流電源應用很廣泛，尤其在軍事、醫療和煤礦等領域應用更為頻繁。傳統的直流電源往往采用線性電源技術，但是這種結構形式造成電源整體效率偏低，性能一般，體積較大，重量沉。因此，直流電源傾向于采用開關電源技術，使得直流電源變得效率高、性能更好、體積小、重量輕。據業內咨詢機構統計，在2009年全球開關電源的市場規模都已達到160億美元，并隨著電力電子技術的高速發展，更促進了開關電源技術的快速發展和提高，應用領域也越來越廣泛，在整個電源領域中開關電源所占據的比重愈來愈大。

1. 開關電源的現狀

開關電源技術屬于電力電子技術，它運用功率變換器進行電能變換。經過變換的電能，可以滿足各種用電需求。當負載需要高要求的直流供電時，其供電電源采用開關電源。

開關電源具有功率轉換效率高、穩壓范圍寬、重量輕等特點。開關電源由于采用大功率開關管的高頻整流技術，不但可以方便地得到不同等級的電壓，更重要的是甩掉了體積大、笨重的工頻變壓器及濾波電感電容。在傳統開關電源中，由于功率器件工作在開關狀態，器件常在高電壓下開通，在大電流下關斷時，也存在著一些問題，如射頻干擾和電磁干擾大、開關損耗大、輸出紋波大、器件的安全工作區窄、電路對分布系數比較敏感等缺點。隨著電力電子技術的發展，特別是功率器件的更新換代、功率變換技術的不斷改進、新型電磁材料的不斷使用、控制方法的不斷進步以及相關科學的不斷融合，開關電源的缺點正逐步得到克服，射頻干擾和電磁干擾已經被抑制在一個很低的水平上，輸出紋波可以達到幾毫伏以下。因此，開關電源是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。

2. 開關電源的發展趨勢

開關電源的許多方面的運用已經趨于成熟，將來的發展趨勢是高頻，高可靠性，高性能，低耗，低噪聲，模塊化。文獻介紹了功率的增加必然導致電源內部電磁環境的復雜，由此所產生的各種電磁干擾對電源本身和附近的其他電子設備的正常工作帶來了嚴重的影響，即既是干擾源，又是擾者。電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡寫EMC）設計的目的是使開關電源在預期的電磁環境中實現電磁兼容。電磁兼容問題已成為當前研究的熱點，一些發達國家已有EMC技術的規范和標準。我國雖然在EMC方面工作起步較晚，有關部門也正頒布相關指令，跟上國際步伐。

開關電源也對功率器件提出了更高的要求：耐壓高、電流大、導通電阻小，恢復速度快。由于金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）具有很快的開關速度，因此開關電源的開關頻率可以做得更高，重量更輕，功率密度更大，電源體積更小。提高器件耐壓，同時減小導通電阻仍是今后MOSFET的主要研究方向。開關電源的性能指標，如紋波、精度、久沖、過沖等受到功率鐵氧體材料技術及功率器件性能的限制，與電源發達國家還有很大的差距，

開關電源高頻化是其發展方向，高頻化使開關電源小型化，并使開關電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用。另外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。但是高頻化存在一些新的問題有待解決，如開關損耗、無源元件損耗增大、高頻寄生參數及高頻電磁干擾增大等。

綜上，開關電源的發展從來都是與半導體器件及磁性元件等的發展休戚相關。高頻化的實現，需要相應的高速半導體器件和性能優良的高頻電磁元件。發展功率MOSFET等新型高速器件，開發高頻用的低損磁性材料，改進磁元件的結構及設計方法等，對于開關電源的發展有著巨大的推動作用。

3. 結束語

總的來說，在電力電子技術的不斷發展與創新的背景下，開關電源技術在理論方面將取得更大的突破，其產業方面也有著廣闊的發展前景，開關電源技術也更將趨于可靠、成熟、經濟、適用。

【參考文獻】

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［3］石林林，蘇玉剛.基于三電平變換的高壓開關電源的設計.重慶：重慶大學自動化學院，2011.

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［6］蘇玉剛，付軍，夏晨陽，孫躍.一種寬壓自適應開關電源的設計[J].電工技術，2009（6）.

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［8］付軍，蘇玉剛.寬壓自適應開關電源的研制[D].重慶：重慶大學自動化學院， 2009.

開關電源范文第5篇

關鍵詞：交流抗干擾電路；PFC電路；高壓整流濾波；PWM

1引言2計算機電源發展歷程

在計算機各部件中最令人注意的就是CPU的頻率、內存的大小、硬盤容量，顯卡的性能等等。而對于電腦中的一個重要部件電源．卻往往總會受到忽略。而事實上，電腦的許多奇怪癥狀都是由電源引起的。假如我們把計算機比作一個人的話，CPU作為計算機的核心部件起著運算和控制的作用，它相當于我們人類的大腦；而電源作為計算機的動力提供者，完全等價于我們人類的心臟，其重要之處由此可見。所以有必要了解電源內部結構，熟悉電源的工作原理，才能更好地維護好計算機電源，才能從根本上保障公司各部門計算機設備長時間穩定工作。

2計算機電源發展歷程

PC／XT_IBM最先推出個人PC／XT機時制定的標準；AT_也是由IBM早期推出PC／AT機時所提出的標準，當時能夠提供192W的電力供應；ATX—Intel公司于1995年提出的工業標準。與AT比較主要變化為：

1、取消了AT電源上必備的電源開關而交由主板進行電源開關的控制，增加了一個待機電路為電源主電路和主板提供電壓來實現電源喚醒等功能：

2、ATX電源首次引進了+3．3V的電壓輸出端，與主板的連接接口上也有了明顯的改進：ATX12V——支持P4的ATX標準，是目前的主流標準：ATX12V一1．1：在ATX的基礎之上增加了4pin的+12V輔助供電線(PIO)為P4處理器供電，改變了各路輸出功率分配方式，增強+12V負載能力；ATX12V一1.3：提高了電源效率，增加了對SATA的支持。去掉了一5V輸出，增加了+12V的輸出能力；ATX12V一2.0：尚未有產品實施的最新規范；電源連接器由20針改為24針，以支持75W的PCIExpress總線．同時取消輔助電源接口；提供另一路+12V輸出，直接為4Pin接口供電；WTX—ATX電源的加強版本：尺寸上比ATX電源大。供電能力也比比ATX電源強，常用于服務器和大型電腦；BTX一現有架構的終結者，電源輸出要求、接口等支持ATX12V。

3計算機開關電源的工作原理

電源是一種能量轉換的設備，它能將220V的交流電轉變為計算機需要的低電壓強電流的直流電。首先將高電壓交流電(220V)通過全橋二極管整流以后成為高電壓的脈沖直流電，再經過電容濾波以后成為高壓直流電。此時，控制電路控制大功率開關三極管將高壓直流電按照一定的高頻頻率分批送到高頻變壓器的初級。接著，把從次級線圈輸出的降壓后的高頻低壓交流電通過整流濾波轉換為能使電腦工作的低電壓強電流的直流電。其中，控制電路也是必不可少的部分。它能有效的監控輸出端的電壓值，并向控制功率開關三極管發出信號控制電壓上下調整的幅度。目前的常見產品主要采用脈沖變壓器耦合型開關穩壓電源，它分為交流抗干擾電路、功率因數校正電路、高壓整流濾波電路、開關電路、低壓整流濾波電路5個主要部分。

4交流抗干擾電路

為避免電網中的各種干擾信號影響高頻率、高精度的計算機系統．防止電源開關電路形成高頻擾竄，影響電網中的其他電器等；各種電磁、安規認證都要求開關電源配有抗干擾電路。主要結構為兀型共模、差模濾波電路．由差模扼流電感、差模濾波電容、共模扼流電感、共模濾波電容組成：

5功率因數校正電路

開關電源傳統的橋式整流、電容濾波電路令整體負載表現為容性，且使交流輸入電流產生嚴重的波形畸變，向電網注人大量的高次諧波，功率因數僅有0．6左右，對電網和其他電氣設備造成嚴重的諧波污染與干擾。因此，我國在2003年開始實施的CCC中明確要求計算機電源產品帶有功率因數校正器(PowerFactorCorrector，即PFC)，功率因數達到0．7以上。PFC電路分為主動式(有源)與被動式(無源)兩種：主動式PFC本身就相當于一個開關電源．通過控制芯片驅動開關管對輸入電流進行”調制”，令其與電壓盡量同步，功率因數接近于1；同時．主動式PFC控制芯片還能夠提供輔助供電，驅動電源內部其他芯片以及負擔+5VSB輸出。主動式PFC功率因數高、+5VSB輸出紋波頻率高、幅度小，但結構復雜，成本高，僅在一些高端電源中使用。目前采用主動式PFC的計算機電源一般采用升壓轉換器式設計，電路原理圖如下：被動式PFC結構簡單，只是針對電源的整體負載特性表現，在交流輸人端．抗干擾電路之后串接了一個大電感，強制平衡電源的整體負載特性。被動式PFC采用的電感只需適應50～60Hz的市電頻率，帶有工頻變壓器常用的硅鋼片鐵芯，而非高頻率開關變壓器所采用的鐵氧體磁芯，從外觀上非常容易分辨。被動式PFC效果較主動式PFC有一定差距，功率因數一般為0．8左右；但成本低廉，且無需對原有產品設計進行大幅度修改就可以符合CCC要求，是目前主流電源通常采取的方式。

6高壓整流濾波電路

目前的各種開關電源高壓整流基本都采用全橋式二極管整流，將輸人的正弦交流電反向電壓翻轉，輸出連續波峰的“類直流”。再經過電容的濾波，就得到了約300V的“高壓直流”。

7開關電路

開關電源的核心部分．主要由精密電壓比較芯片、PWM芯片、開關管、驅動變壓器、主開關變壓器組成。精密電壓比較芯片將直流輸出部分的反饋電壓與基準電壓進行比較．PWM芯片根據比較結果通過驅動變壓器調整開關管的占空比，進而控制主開關變壓器輸出給直流部分的能量，實現“穩壓”輸出。PWM(PulesWidthModulation)即脈寬調制電路，其功能是檢測輸出直流電壓，與基準電壓比較，進行放大，控制振蕩器的脈沖寬度，從而控制推挽開關電路以保持輸出電壓的穩定，主要由1CTL494及周圍元件組成。使用驅動變壓器的目的是為了隔離高壓(300V)區與低壓區(最高12V)，避免開關管擊穿后高壓電可能對低壓設備造成的危害，也令PWM芯片無需接觸高壓信號，降低了對元件規格的要求。

沖變壓器耦合型開關穩壓電源主要的直流(高壓到低壓)轉換方式有5種，其中適合作為計算機電源使用的主要為推挽式與半橋式，而推挽式多用于小型機、UPS等，我們常見的電源產品則基本都采用半橋式變換。

8低壓整流濾波電路

經過調制的高壓直流成為了低壓高頻交流，需要經過再次整流濾波才能得到希望的穩定低壓直流輸出。整流手段與高壓整流類似，仍是利用二極管的單向導通性質，將反向波形翻轉。為了保證濾波后波形的完整性，要求互相配合實現360。的導通，因此一般采用快速恢復二極管(主要用于+12V整流)或肖特基二極管(主要用于+5V、+3．3V整流)。濾波仍是采用典型的扼流電感配合濾波電容，不過此處的電感不僅為了扼制突變電流，更為重要的作用是像高壓濾波部分的電容一樣作為儲能元件，為輸出端提供連續的能量供應。實際產品中高壓整流濾波電路、開關電路、低壓整流濾波電路是一個整體，雖然原理與前述基本相同，但元件個數、分布方式會有很大變化。例如采用半橋式電壓變換的電源就有兩個高壓濾波電容，每一路直流輸出對應兩個整流管，各負責半個周期的輸出；而采用單端正激式電壓變換的電源則只有一個高壓濾波電容，每一路直流輸出對應兩個整流管，工作時間按照開關管占空比分配。其他較為重要的部分還有輔助供電電路與保護電路：輔助供電電路一個小功率的開關電源，交流輸入接通后即開始工作。300V直流電被輔助供電開關管調制成為脈沖電流，通過輔助供電變壓器輸出二路交流電壓。一路經整流、三端穩壓器穩壓，輸出為+5VSB，供主板待機所用；另一路經整流濾波，輸出輔助+12V電源，供給電源內部的PWM等片工作。主動式PFC具有輔助供電的功能，可以提供+5VSB及電源內部芯片所需電壓；故采用主動式PFC的電源可以省略掉輔助供電部分，只使用兩個開關變壓器。

9保護電路

電源主要的保護措施有7種：

1、輸入端過壓保護：通過耐壓值為270V的壓敏電阻實現：

2、輸入端過流保護：通過保險絲：

3、輸出端過流保護：通過導線反饋，驅動變壓器就會相應動作，關斷電源的輸出；

4、輸出端過壓保護：當比較器檢測到的輸出電壓與穩壓管兩端的基準電壓偏差較大時，就會對電壓進行調整：

5、輸出端過載保護：過載保護的機理與過流保護一樣，也是通過控制電路和驅動變壓器進行的：

6、輸出端短路保護：輸出端短路時，比較器會偵測到電流的變化，并通過驅動變壓器、關斷開關管的輸出：

7、溫度控制：通過溫度探頭檢測電源內部溫度，并智能調扇轉速，對電源內部溫度進行控制；

10電源的好壞對其他部件的影響

CPU對電壓就非常敏感，電壓稍微高一點就可能燒毀CPU，電壓過低則無法啟動；而硬盤在電壓不足時就無法正常工作，在電壓波動大時甚至會劃傷盤片，造成無法挽救的物理損害；諸如此類，不一而足。在很多情況下，主機內的配件損壞了，用戶只是認為是配件本身的質量問題．而很少考慮可能是電源輸出的低壓直流電電壓不穩所造成的。所以，輸出電壓的波動范圍就是考查電源質量的重要指標之一。目前，一般的電源產品在空載和輕載時的表現都較好(假冒偽劣產品除外)，而重載測驗才是烈火試真金的真正考驗。

參考文獻