开关稳压电源系统维护研究

胡 辉，孔 斌

(商丘职业技术学院 机电系，河南 商丘 476000)

开关稳压电源的体积小、效率高、性能稳定、有较强的过压和过流保护等功能，使其不管在军事领域还是民用领域，都有着不可磨灭的功劳. 以往在研究开关稳压电源维护时，常常只对开关电源的基本原理和故障进行分析，在真正维护维修的过程中，技术人员不仅不能及时有效的排除故障，还容易造成误判，给生产生活带来不必要的损失[1]501-507. 本文通过对30种不同的开关稳压电源进行研究和剖析，总结出一种典型电路模块化的原理分析方法. 将开关稳压电源电路划分为主回路、正反馈电路、启动电路、控制电路、稳压电路5个模块，使任何一种开关稳压电路的特点都可套用这5个模块. 根据5个模块的功能对开关稳压电源常见的典型故障进行分析，得出整体电路维修的理论依据. 然后根据理论数据对具体的故障现象进行分析，并阐述采用短路、串灯泡、接假负载、替换芯片的维修思路和方法.

1 开关稳压电源工作原理

1.1 开关稳压电源系统

开关稳压电源主要由220V交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、主回路、启动电路、开关振荡管、开关变压器、正反馈(或有专用脉冲产生集成电路)、控制稳压电路、次级整流输出电路、过压过流保护电路等组成. 其原理框图如图1所示.

图1 开关稳压电源原理框图

1.2 开关稳压电源工作原理

220 V交流市电通过电源开关和延迟保险丝，经抗干扰电路防止高频杂波串扰市电网和电路，由整流滤波得到300 V左右的直流电压. 300 V电压一路经开关变压器初级绕组线圈加到开关管集电极上，发射极串电阻接地构成主回路. 300 V电压的另一路通过串联2个电阻或电容到开关管的基极构成启动电路，开机瞬间产生驱动开关管基极的电流. PWM脉冲产生电路产生驱动脉冲控制开关管进入开关工作状态. 开关变压器的主绕组中有脉冲电流流过，产生感应电压感应到次级输出绕组上，经整流滤波得到输出电压，为负载提供电源. 同时也在反馈绕组产生的感应电压，与外围电路构成一个正反馈电路，作为辅助电源用以保持集成电路中开关管开关工作状态. 误差电压由基准电源与输出电压的一部分经过稳压控制电路从中取样电压相比较产生. 可以通过改变PWM脉冲的宽度和频率来控制开关管导通的频率及时间长短来实现稳压控制[2]103-105.

2 开关稳压电源常见故障及检修思路

2.1 保险丝正常，没有输出电压

此故障现象说明开关稳压电源处于保护状态，或者根本就没有工作. 首先检测整流滤波之后有没有300 V的直流电压，将故障范围进行隔离. 再检测开关稳压电源控制芯片或开关管的启动管脚有没有启动电压. 若有启动电压，则检测控制芯片或开关管的输出端在开机瞬间电平的变化. 有变化，说明开关管损坏；没有变化，则说明外围振荡电路元器件或保护电路有问题，控制芯片也可能损坏. 若没有启动电压，则检查启动电路中的元件是否漏电或损坏[3]4-7.

2.2 输出电压偏低

这种故障的出现，往往是由于稳压控制电路故障、大滤波电容漏电失效、开关管老化不能正常导通、输出端的整流滤波电路故障、开关变压器性能不良、开关稳压电源负载有短路等原因引起的. 针对这些故障原因，应重点检查稳压控制电路中的各个元件有无损坏，直观检查大滤波电容、测量开关管，更换输出端的整流滤波电容，同时断开开关电源电路的负载电路，以判断是负载电路故障还是开关电源电路故障[4]3-6，19-23.

2.3 开机烧保险丝

此类故障说明电路中有超过负荷的大电流通过. 其原因：一是外部因素，如市电电压过高，或遭到雷击；二是内部因素，如电路中有元器件短路，如整流电路中的整流桥或其中的二极管击穿、负温度系数热敏电阻、滤波电容击穿、开关管击穿，集成芯片烧坏等因素造成. 检修时主要检查抗干扰电路、整流滤波电路中的各二极管和滤波电容及开关管等部位.

2.4 输出电压过高

此故障现象多由稳压控制电路和取样电路故障造成. 开关稳压电源若有过电压保护电路，输出电压过高会导致保护电路工作，这种情况下，可先使保护电路停止工作，检测开机瞬间的开关稳压电源主电压. 若高于正常值1 V以上，说明输出电压过高. 实际维修中，输出电路故障、取样电阻变值、误差取样放大电路损坏、电源控制芯片损坏、或光耦元件不良都会导致输出电压升高故障出现.

3 开关稳压电源的维修方法

3.1 短路法

这种方法主要用于使用光耦元件作为控制电路的液晶显示器和液晶电视的开关电源电路中，在输出电压过高时采用这种方法可以有效快速的判断故障范围. 在短路法使用之前，应先将负载断开以保证开关稳压电源的安全. 操作时短路光耦元件的光敏接收管的两脚，相当于减小了光敏接收管的内阻，如检测主电压有变化，则说明故障在光耦合器之前；反之，故障在光耦合器之后的电路.

3.2 串联灯泡法

这种方法主要用于怀疑电路有短路的故障现象，去掉保险丝，用60 W/220 V的灯泡串在保险丝两端，接通交流220 V的市电，根据灯泡的明暗来判断开关电源电路内部是否短路，如果灯泡亮度很亮，则说明电源电路中有短路现象. 因为灯泡工作时自身的阻值大概有500 Ω，在电路中可以起限流作用，可有效防止电路因短路而烧坏其他元器件. 短路故障排除之后，灯泡的亮度会自然变暗，最后将电路恢复原状.

3.3 假负载法

维修开关稳压电源，常常采用假负载法来判断故障是出在电源本身还是出在负载电路. 这种方法在普通的开关电源的维修过程中应用非常普遍. 断开负载不能直接开机，原因是开关变压器开关管截止期间储存在主绕组上的能量要向次级绕组释放，若没有负载，则主绕组上储存的能量释放不出去，开关管很容易击穿损坏. 彩色电视机上一般选取100 W/220 V的灯泡作为假负载(小型电器上可选择30～60 W的灯泡或大功率电阻来替代)，根据灯泡的明暗程度和是否发光来判断故障部位.

3.4 代换法

现在的液晶显示设备和一些新型开关电源中经常使用开关电源控制集成芯片，如果怀疑这些控制芯片有故障时，最好用正常的芯片进行代换，来提高维修效率.

4 结语

通过对开关稳压电源系统工作原理的分析，在了解了开关稳压电源常见的几种故障后，可以充分认识到开关稳压电源在工作时容易出问题的元件和电路，从而采取有效的方法去避免故障的发生，用正确的方法去解决开关稳压电源常见的故障并加以维护，提高开关稳压电源的使用效率.

[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 沙占友.新型单片开关电源设计与应用技术[M].北京：电子工业出版社，2004.

[3] 李金伴，李捷辉，李捷明.开关电源技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[4] Marty Brown. 开关电源设计指南[M]. 徐德鸿，沈 旭，杨成林，周邓燕 译. 北京：机械工业出版社，2004.