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阐述电源板常见故障分类与对策

2020-02-28 404 上传者：管理员

摘要：本文在文中首先对电子设备中开关电源板的工作原理进行了简述，再结合在修理中发现的常见故障，提出了排除以上故障的相应措施，以期为日常的修理提供借鉴。

关键词：
元器件
反馈
开关振荡
开关电源
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我们日常使用的和各种专业电子设备中，内部都会安装一块电源板，或是包含在其他电路板上的电源电路。这是因为我们为设备提供的电源电压多是220Vac、50Hz交流电压，或欧美国家使用的115Vac、60Hz电源，或航空电子设备使用的115Vac、400Hz电压。然而电子设备中，内部各元器件需要的工作电压为+5Vdc、+3.3Vdc、-5Vdc、+12Vdc、-12Vdc、+15Vdc、26Vac或其他工作电压，这些电压多为直流电压，且工作电压低。因此在设备中需要一个电源电路，将外部交流高电压转换为设备内部元器件工作需要的直流、交流低电压。

若直接对外部供电电压降压、整流、滤波，可以实现内部元器件对工作电压的要求，但当外部工作电压瞬间发生变化时，也会引起内部工作电压发生变化，影响设备的工作性能。并且当外部电压瞬间变化剧烈时，例如供电电压不稳、遇到强电磁场、或受到闪电冲击，将会使设备元器件工作电压瞬间发生剧烈变化，造成内部损伤。因此，现今设备中基本都采用开关电源。开关电源可以有效的抑制外部供电电压变化对设备内部工作状态的影响。

以下结合一个开关电源电路，介绍开关电源的工作原理。

1、开关电源工作原理

1.1 滤波电路

开关电源电路中，首先对供电电压进行滤波，目的是：电源启动时，抑制瞬间变化产生的浪涌电流；抑制电压瞬间变化引起的电流瞬间变化；抑制闪电冲击。常采用的方式是：在输入端并联安规电容；电源输入传输线上安装传输线变压器；串接热敏电阻、并联压敏电阻等。图1是一个多模式接收机的电源电压输入电路。

图1中，电感L1、L2与Y安规电容C2、C3,X安规电容，1：1变压器T1组成输入滤波电路，抑制电源电压瞬间变化的影响。

图1 电源输入保护电路

1.2 整流滤波电路

整流部分多采用桥式整流电路。上图中RT1为热敏电阻，用于防电流浪涌，并提供对后面部分的短路保护。RV1为压敏电阻，防止电压的瞬间增高。对于220V交流电压，经整流后，电压约为+300V直流；对于115V交流电压，经整流后，电压约为+160V直流。

1.3 开关脉冲发生电路

开关脉冲发生电路的核心元件包括：变压器、场效应管、开关脉冲发生器。

图2中U2为开关脉冲发生器，与外接的电容C27和电阻R14组成振荡电路，产生锯齿波电压，在U2中整形，输出开关脉冲信号，驱动场效应管Q1，使Q1导通或关断。输出脉冲的宽度受光电耦合器U5的控制，通过调节脉冲的宽度，改变变压器T1的次级电压输出。

图2 电源主电路

图1中整流后的直流电压加到变压器T1初级线圈的一端，T1初级线圈的另一端连接到场效应管Q1的漏极。加到Q1栅极上的开关脉冲控制Q1导通或关断。Q1通断的交替变化，在变压器的初级产生振荡电压，并耦合到变压器的次级线圈。

1.4 工作电压产生电路

根据设备内部元件的需要，设计变压器次级线圈的数量、和初/次级线圈匝数比。次级线圈上产生的交流电压分别经过整流、滤波、电压调节，最终产生内部元件工作需要的电压。

常见的工作电压有：+5Vdc、+3.3Vdc、-5Vdc、+12Vdc、-12Vdc、+15Vdc等。

2、电源板排故思路

在对电源板修理时，常见的故障包括:电源板整体无输出、某一路电压无输出、输出交流波纹重、输出电压超出允许范围。对于整体无输出的情况，故障多发生在电源电路的前端。应重点检查输入滤波整流电路、变压器、开关脉冲发生和驱动电路。对于某一路无输出的情况，需重点检查这一路的整流元件，滤波电容，变压器次级线圈。如果电路中有电压调节器，也应对其进行检查。输出交流波纹重，一般原因是负责滤波的电解电容干涸引起，有时整流电路中某一二极管损坏，也会引起交流波纹重。

输出电压超出允许范围的情况较为复杂。如果整体电压偏高，重点检查反馈电路，如上图中光电耦合器U5及周围元件；如整体电压低，不仅需要检查U5及相关元件，还应检查初级整流后的直流电压是否满足要求、开关脉冲是否正常等；如某一路电压低，则首先应断开这一路与后级的连接，看是否由于后级短路引起，如不是则应重点检查整流二极管和电压调节器。

3、电源板修理中的常见故障

3.1 保险熔断

电源板的输入端一般都会安装一个保险，安装保险的目的是防止某一路短路，避免过流烧坏其他元件。在实际使用中，有时会有随机的电源波动，或者保险丝到寿，引起熔断，遇到这种情况，更换后设备工作正常。另有一种情况，设备中其他电路有短路情况，造成内部过流，引起保险熔断。遇到这种情况，应使用欧姆表在各个工作电压输出端，检查电压监测点与公共地之间的电阻，若发现电阻很小，如小于10欧姆，则应怀疑这一路有短路情况。应先排除短路元件后再更换电阻。

3.2 变压器故障

变压器故障分为两种，一种是内部匝线烧断，变现为无工作电压输出。此时应使用欧姆表检查变压器各个内部线圈引脚之间是否存在断路情况。如有，则应更换变压器。

另一种是由于内部匝线之间锡包层之间的绝缘破损引起，这用情况用欧姆表无法判断。常用方法是为设备加电，如加电一段时间后出现异味，则立即关断电源，然后用手触摸变压器，看是否发烫。如果发烫，则说明变压器内部有短路，需要更换。

3.3 整流二极管

如果整流二极管出现故障，常见现象是无工作电压输出、或输出电压低、或交流波纹重。如出现以上现象，则关断电源，用欧姆表检查各个整流二极管的特性。有时受周围元件的影响，无法判断，应从电路板上焊下二极管，单独判断。

3.4 电解电容

在电源电路中，常使用大容量电解电容对整流后的电压进行滤波，去掉交流成分，并且最常使用的是铝电解电容。铝电解电容长时间使用后，内部电解液变干，是电容容值下降。遇到这种情况，表现出来的现象是电压上的交流干扰重，需更换电解电容。有时会出现电解电容击穿的情况，造成这一部分过流，从而烧保险。

3.5 安规电容

安规电容在输入电压异常发生变化时发挥作用，保护内部电路。有时在修理中发现安规电容烧毁的情况。安规电容损坏后对电路功能无影响，但也应及时更换。

3.6 电流探测电阻

在电源开关场效应管的源极，一般都会连接一个阻值很小的电阻，用于探测变压器初级线圈上的工作电流。修理中有时会电阻烧断的情况，造成场效应管失去开关作用，变压器无法振荡，从而全部工作电压均无输出。当变压器无法振荡时，也应对这个电阻进行检查。

3.7 其他故障

在对开关电源修理中，故障主要集中在以上几种情况。其他重要元件，如场效应管、开关脉冲发生器、光电耦合器等出现故障的几率很低。在修理中，如果以上检查均正常，这部分元件的性能也需要检查。

4、总结

电子设备修理中，对电源板的修理是其中重要的一部分，所以应熟悉开关电源的工作原理，关键部位的参数，元器件在电路中的作用，元器件出现故障时可能表现出来的形式。在电源板修理中，应重点使用多用表检查各点电压。有时需要使用示波器检查开关电路是否正常振荡，或者是否交流波纹重。在使用示波器时，应注意电源参考地和示波器地是否一致，如不一致，应浮地测量或差分测量，否则会损伤示波器，甚至造成人身损伤。

参考文献：

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