学“四诊”之法,把电路之脉

2015-11-28 03:06
山西电子技术 2015年3期
关键词:检测点电路板灯泡

单 进

(苏州技师学院,江苏 苏州 215009)

职业教育是培养一线生产的高技能人才,要求学生具备一定的理论知识和较强的实践操作技能。电子维修作为应用电子技术专业核心课程,也是维修电工中级考工的实训项目。在电子维修过程中,故障现象五花八门,维修方法多种多样,令学生学习时无从下手。电路之障,犹如肌体之病,治病需对症。借鉴传统中医望闻问切“四诊”之法,可探电路之故,可排电路之障。《古今医统》中说到“望闻问切四字,诚为医之纲领。”望,指观气色;闻,指听声息;问;指询问症状;切;指摸脉象。合称四诊。望闻问切是中医必经的步骤。以下以电子维修中脉宽调制电路的维修为例,借“四诊”之法与各位探讨。

1 “四诊”之一:望诊

“视其外应,以知其内脏,则知所病矣。”用望诊之法望电路之“形”。望诊是对电路板中各个元器件、焊点、引线等进行有目的的观察,以期发现之端倪。望诊之法有走马观花、逐点扫描等。望诊过程有时有“有意栽花花不开,无心插柳柳成荫”的感觉。一望其表,透过现象看本质。根据各类元器件外观、形态的变化,判断其损坏情况。观察电路板连线是否断线,铜箔是否损坏;若发现电阻外形变黑可知电阻已经烧坏;三极管表面有裂痕,可知三极管已损坏;用手轻触某个元件,输出时有时无,初步断定焊接是否有虚焊;手摸一摸管子、集成电路等是否有烫手,异常发热等[1]。脉宽电路通过调节电位器W1 达到控制灯泡的亮度变化的目的。因此,通过观察灯泡亮、不亮或者灯泡亮不可调等灯泡的亮度变化分析故障。看运放集成电路TL084 是否有裂开的痕迹,摸场效应管IRF630 是否异常发烫。通过外部的观察,可初步断定电路故障所在。二望其内,切中要害。望诊之法,不能浮于表面,需由表及里。有的现象,不能直观看出,需要借助辅助设备。借助常用数字表、示波器等仪器仪表,逐层深入,步步为营[2]。借数字电压表望A 点、B 点电压,看电压是否在正常范围内;借示波器望C 点、D 点、E 点、F 点波形,看是否有三角波、矩形波等波形出现。通过望诊,了解电路的“病症”所在。注意输入电压时,±12 V 不能接错,否则会烧坏集成电路,人为带入故障,造成“误诊”。

2 “四诊”之二:闻诊

听语言气息之变化,分辨病情之虚实寒热。用闻诊之法听电路之“音”,通过听声音和嗅气味两个方法诊断电路。听声音,听什么声音?电容承受不了电压之大有爆炸声,电流要逃跑有“咝咝”电流声。嗅味道,嗅什么味道?嗅元器件烧坏的味道,有一股焦糊味。异常的味道可以断定元器件有烧坏。脉宽电路,把数字万用表调到蜂鸣档,检查元器件的连接,听蜂鸣器的短路报警声音,判断连接是否完好,是否有断路之处。

3 “四诊”之三:问诊

“凡欲诊病者,必问饮食居处。”用问诊之法探究电路之“症”。问诊是询问症状,问谁呢?我们知道病人看病,医生会询问哪里不舒服啊,哪里不适等等。病人会指着某个部位,一一作答。那我们的电路板怎么办呢?他们不会说话,更不会指出“我这个地方有点痛”。无人可问,我们只有问自己了。问什么呢,问脉宽电路的工作原理。脉宽电路通过调节W1 改变B 点电位大小,作为IC:C 组成的调制电路同相输入端的比较电压,与反相输入端送来的三角波相比较,在C 点输出脉冲占空比可以变化的矩形调制波,经过功率放大,在D 点输出可调节平均值大小的直流电压,通过大功率输出管控制灯泡的亮度变化。图1 为脉宽调制电路原理图。脉宽调制电路由给定电压电路、方波/三角波发生电路、PWM 调制器、输出电路四个部分组成。

一问给定电压电路。由R1、R2、R3、W1、IC:B 组成给定电压电路,其中R1、R2、W1 组成分压电路,调节W1 使A 点电压保持在-4 V~+4 V 之间变化,此电压经R3 送入IC:B组成的电压跟随器的同相输入端,在其输出端1 脚产生与A点相同的电压值。

二问三角波发生电路。三角波发生电路由IC:D、IC:A、R12-R17、W2、W3、C1、V5、V6 组成,其中IC:D、R12、R13组成了滞回电压比较电路;IC:A、W2、R16、R17、C1 组成积分电路,输出电压UF 反馈到输入IC:D 的同相端5 脚,构成正反馈的振荡电路。如图2 所示。

图2 三角波发生电路

三问PWM 调制电路。由IC:C 及R4、R5 组成PWM 调制电路,实际上是由IC:C 等元件组成的电压比较器,其反相输入端13 脚输入的是f=1 kHz、Vpp=±3 V 的等腰三角波;同相输入端12 脚输入的是B 点电压,即±4 V 范围内的给定电压。当U12 >U13 时,IC:C 输出高电平+12 V,反之则输出-12 V。12 脚设定的电压越高,IC:C 输出高电平时间越长,即占空比就大,输出的直流电压平均值就高;反之,给定电压低时,占空比小,直流电压平均值就低,从而实现了通过调节脉冲宽度达到调节输出电压的目的。图3 为不同给定电压值时输入、输出波形图。

图3 不同给定电压值时的输出脉冲波形

四问输出电路。输出电路由两部分组成,D 点之前是功率放大电路部分,由V1、R6、R7、V7 组成前置放大级,V2、V3、R8、R9 等组成互补推挽功率放大电路。D 点之后是开关电路和负载组成,大功率开关电路由V4、R10 组成,直接控制负载输出。

4 “四诊”之四:切诊

用手触按身体,藉此了解病情。用切诊之法把脉电路板,诊电路板的脉象。也就是我们通过电子仪器对电路板进行检测。通过测量不同元件不同的参数,判断器件的好坏,电路的正常与否。借助电子仪器,万用表、示波器等,采用电阻法、电压法、电流法、代换试验法、示波器法、信号注入法、分割法、短路法等,全面把脉电路板。有时一法即可;有时需要多法合一。脉宽调制电路的切诊,借助示波器检测5 个关键点。A 点和B 点是给定电压电路中的关键检测点,电路正常工作时,通过调节W1 它们都可在-4 V~+4 V 之间变化。如图4 所示。若A 点、B 点均不正常,故障可能范围在给定电压电路A 点之前;若A 点正常、B 点不正常,故障可能范围在给定电压电路A、B 之间。E 点和F 点是三角波形成电路的关键检测点,电路正常工作时,F 点为幅度、频率均可调节的三角波,按要求调整为±3 V,1 kHz,如图5 所示;E点为幅度±5.8 V 的矩形波。E、F 两点频率相同。若E 点、F 点波形均不正常,故障范围可能在电压比较器电路等;若E 点、F 点波形有波形,但频率不正常,故障范围可能在三角波形成电路中积分电路等。C 点是调制电路的关键检测点,电路正常工作时,C 点为幅度±10 V 左右的矩形波,通过调节W1 可改变矩形波的调制度。当E 点、F 点正常时,C 点波形不正常,故障范围可能在调制电路。D 点是输出电路的关键检测点,电路正常工作时,D 点为幅度±10 V 左右的矩形波,如图6 所示,调节W1 可改变矩形波的调制度,并且灯泡的亮度也会随之发生变化。当C 点正常时,D 点波形不正常,故障范围可能在输出电路的C 点和D 点之间;当D 点波形正常,灯泡不亮或光不可调,故障范围可能在输出电路的D 点之后。借“切诊”之法,把电路之脉,逐步分析故障所在。

图4 检测A 点给定电压范围

图5 脉宽调制电路F 点波形调试

图6 脉宽调制电路F 点、D 点波形调试

5 结束语

借助“四诊”之法,检查电路,发现故障现象,分析故障产生原因,判断故障范围,检查关键检测点,缩小故障范围,合理检测故障点,查找故障元件、对故障元件修理或更换,然后进行必要的调整,使电路恢复良好的性能,重新调试电路,填写《脉宽调制电路维修记录》,电子维修完成。“四诊”之法,切中要害,提高了课堂教学的实效,更提升了学生技能。

[1]许志刚.电子部件制作[M].江苏:江苏教育出版社,2013.

[2]杨正辉.浅谈电子教学中的多种维修方法和技巧[J].职业,2014(27):160-161.

[3]杨德海.怎样上好电子维修操作课[J].青海教育,2008(6):23-23.

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