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教你修开关电源 点击:22154 | 回复:461



芯片级维修

    
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发表于:2006-08-05 08:12:00
楼主
首先,我们要知道开关电源的工作原理。电源先将高电压交流电(220V)通过全桥二极管整流以后成为高电压的波动直流电,再经过电容滤波以后成为较为平滑的高压直流电。

    此时,控制电路控制大功率开关管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着,把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使负载工作的低电压强电流的直流电。其中,控制电路是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值,并向功率开关管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中,由于电源输入部分工作在高电压、大电流的状态下,故障率最高;其次输出直流部分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏;再就是脉宽调制器的反馈和保护部分。以下是总节的维修方法:
  一、在断电情况下,“望、闻、问、切”
注意!:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放掉,此电压有300多伏,如果不小心被阁下玉手摸到,一定让你留下难忘的记忆!
  由于检修电源要接触到220V高压电,人体一旦接触36V以上的电压就有生命危险。因此,在有可能的条件下,尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先,打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上元件破裂,则应重点检查此元件,一般来讲这是出现故障的主要原因;闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件;问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规的操作,这一点对于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后,还要对电源进行更深入地检测。
  用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况,如果电阻值过低,说明电源内部存在短路,正常时其阻值应能达到100千欧以上;电容器应能够充放电,如果损坏,则表现为AC电源线两端阻值低,呈短路状态,否则可能是开关管击穿。
  然后检查直流输出部分。脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。否则多数是整流二极管反向击穿所致。
  二、加电检测
  在通过上述检查后,就可通电测试。这时候才是关键所在,需要有一定的经验、电子基础及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源的输入端,开关三极管,电源保护电路以及电源的输出电压电流等。如果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压,如果电压超出规定值,则说明电源的处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。由于接触到高电压,建议没有电子基础的朋友要小心操作。
三、常见故障
  1.保险丝熔断
  一般情况下,保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管,高压滤波电解电容,逆变功率开关管等,检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液溢出。如果没有发现上述情况,则用万用表测量开关管有无击穿短路。

  2.无直流电压输出或电压输出不稳定

  如果保险丝是完好的,在有负载情况下,各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的:电源中出现开路、短路现象,过压、过流保护电路出现故障,振荡电路没有工作,电源负载过重,高频整流滤波电路中整流二极管被击穿,滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件,排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故障。
 3.电源负载能力差
  电源负载能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关管的工作不稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。
   检修实例1.一电脑ATX电源,通电无电压输出,电源内发出吱吱声。
  这是电源过载或无负载的典型特征。先仔细检查各个元件,重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查,发现一个整流二极管1N4007的表面已烧黑,而且电路板也给烧黑了。找同型号的二极管换下,用万用表一量果然是击穿的。接上电源,可风扇不转,吱吱声依然。用万用表量+12V输出只有+0.2V,+ 5V只有0.1V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次级开关管,发现初级开关管中有一个已损坏,用相同型号的开关管换上,故障排除,一切正常。
    总节:以上检查走了弯路,未通电前,应测量一下开关管是否损坏。
 检修实例2.没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。
  由于保险丝不断地熔断,搜索范围就缩小了。可能性只有3个: 1、整流桥击穿;2、大电解电容击穿;3、初级开关管击穿。电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管,或是将四个二极管固化在一起。将整流桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常,注意焊回时要注意正负极。最后的可能就只剩开关管了。这个电源的初级只有一个大功率的开关管。拆下一量果然击穿,找同型号开关管换上,问题解决。

  其实,维修电源并不难,一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关管击穿以及电源自保护等,因开关电源的电路较简单,故障类型少,很容易判断出故障位置。只要有足够的电子基础知识,多看看相关技术文章,多动动手,平时注意经验的积累,电源故障是可以轻松检修的。



刘洋 _8

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发表于:2006-08-05 10:35:00
1楼
此时,控制电路控制大功率开关管将高压[color=#808080]直流电[/color]按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着,把从次级线圈输出的降压后的高频低压[color=#FF0000][b]交流电[/b][/color]通过整流滤波转换为能使负载工作的低电压强电流的直流电

这两处有点看不懂?解释一下谢!

刘洋 _8

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发表于:2006-08-05 10:39:00
2楼
此时,控制电路控制大功率开关管将高压[color=#FF0000]直流电[/color]按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着,把从次级线圈输出的降压后的高频低压[color=#008000]交流电[/color]通过整流滤波转换为能使负载工作的低电压强电流的直流电

芯片级维修 _1

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发表于:2006-08-05 11:36:00
3楼
你可以参考一下互感线圈的原理。开关变压器由初级绕组和次级绕组组成,你先假定好初级和次级的同名端,然后假设有一个开关不断地给初级接通和关断电流。然后判断一下次级的电压方向。

刘洋 _8

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发表于:2006-08-05 11:50:00
4楼
你这句话的意思就是变压器的初级输入的是直流电,到次级线圈变成交流电了是吗?

芯片级维修 _1

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发表于:2006-08-05 11:57:00
5楼
没错。

三极管 _1

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发表于:2006-08-05 13:18:00
6楼
 to:芯片级维修
   我想请教你开关电源里的变压器是叫什么变压器,能具体绍一下吗,我以前老以为是脉冲变压器,谢谢!

芯片级维修 _1

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发表于:2006-08-05 13:52:00
7楼
就叫开关变压器,或叫高频开关变压器。
工频变压器的导磁材料是硅钢片,开关变压器用的是铁氧体磁芯,不能用硅钢片。因为开关电源工作在高频状态,更易产生涡流,另外对导磁率要求也高,线圈电流大时,要求不能磁饱和,这样能量就不能完全向后级传输。

风清扬西 _47

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发表于:2006-08-05 17:43:00
8楼
工频变压器的导磁材料是硅钢片,开关变压器用的是铁氧体磁芯,不能用硅钢片。因为开关电源工作在高频状态,更易产生涡流,另外对导磁率要求也高,线圈电流大时,要求不能磁饱和,这样能量就不能完全向后级传输

不对吧,铁氧体的磁导率比硅钢片低多拉,高的话,那不就更容易饱和拉?

芯片级维修 _1

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发表于:2006-08-05 19:24:00
9楼
说反啦,呵呵!要补课。

所谓软磁材料,特指那些矫顽力小、容易磁化和退磁的磁性材料。所谓的软,指这些材料容易磁化,在磁性上表现“软”。软磁材料的用途非常广泛。因为它们容易磁化和退磁,而且具有很高的导磁率,可以起到很好的聚集磁力线的作用,所以软磁材料被广泛用来作为磁力线的通路,即用作导磁材料,例如变压器、传感器的铁芯,磁屏蔽罩,特殊磁路的轭铁等。
这里,介绍几种常用的软磁材料和用它们做成的常见元器件。
常用软磁材料:

硅钢片:
硅钢是含硅量在3%左右、其它主要是铁的硅铁合金。硅钢片大量用于中低频变压器和电机铁芯,尤其是工频变压器。硅钢的特点是具有常用软磁材料中最高的饱和磁感应强度(2.0T以上),因此作为变压器铁芯使用时可以在很高的工作点工作(如工作磁感值1.5T)。但是,硅钢在常用的软磁材料中铁损也是最大的,为了防止铁芯因损耗太大而发热,它的使用频率不高,一般只能工作在 20KHz以下。
硅钢通常是薄片状的,这是为了在制造变压器铁芯时减小铁芯的涡流损失。目前硅钢片主要分热轧和冷轧两大类。
所谓热轧硅钢,是把硅钢板坯在850度以上加热后轧制,然后再进行退火。由于轧制温度高,所轧制出来的硅钢片都是各向同性的,也就是说硅钢片的磁性在各个方向上相同。这种各向同性的硅钢也叫做无取向硅钢。无取向硅钢大量应用在电机中的定子或者转子。因为要制造电机定子和转子,就要在大的硅钢片上冲压出圆形的零件。这时总是希望硅钢片沿圆周方向磁性一致,所以要用无取向硅钢。
为了获得更好的磁性能,后来人们发明了冷轧硅钢片,即在较低温度下轧制,再退火。冷轧取向硅钢片是其中的代表。冷轧取向硅钢片首先对板坯进行冷轧,使得材料内部产生很多结构缺陷。在随后的退火过程中,材料发生结构上的变化(称为再结晶),这种变化会使硅钢片在某个方向上磁性能非常好,也就是说磁性能和方向有关,因此被称为取向硅钢。在最终使用时,让铁芯中的磁力线沿磁性能最好的方向通过,这样便可以最大限度地发挥硅钢片的磁性能潜力。例如,在变压器中,铁芯材料的磁力线是沿一个方向通过的,如果把硅钢片适当裁剪,然后卷绕成铁芯,使得铁芯周长方向恰好是硅钢片磁性能最好的方向,那么铁芯的导磁率就会很高,容易磁化,能量损耗小,最终提高了变压器效率。
我国对硅钢片的编号是:热轧硅钢片D(如D31指含硅3.1%的热轧硅钢);冷轧硅钢片DT;高磁感取向硅钢片Q和QG。这些材料的磁性能可以从相关的书籍和手册中得到。
坡莫合金:
坡莫合金指铁镍合金,其含镍量的范围很广,在35%-90%之间。坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
最简单的坡莫合金是铁镍两种元素组成的合金,通过适当的轧制和热处理,它们能够具备高导磁率,同时也可以合理搭配铁和镍的含量,获得比较高的饱和磁感应强度。但是,这种坡莫合金的电阻率低,力学性能不好,所以实际应用并不很多。
目前大量应用的坡莫合金是在铁镍的基础上添加一些其它元素,例如钼、铜等。添加这些元素的目的是增加材料的电阻率,以减小做成铁芯后的涡流损失。同时,添加元素也可以提高材料的硬度,这尤其有利于作为磁头等有磨损的应用。
坡莫合金的生产过程比较复杂。例如,板材轧制的工艺、退火温度、时间、退火后的冷却快慢等都对材料最终的磁性能有很大影响。
我国的坡莫合金牌号是1JXX。其中,J表示“精密合金”,“1”表示软磁,后面的数字为序号,通常表示合金中的含镍量。例如1J50、1J851等。坡莫合金具有高的导磁率,所以常常用在中高频变压器的铁芯或者对灵敏度有严格要求的器件中,例如高频(数十KHz)开关电源变压器、精密互感器、漏电开关互感器、磁屏蔽、磁轭等。
软磁铁氧体:
铁氧体是一系列含有氧化铁的复合氧化物材料(或者称为陶瓷材料)。铁氧体的特点是饱和磁感应强度很低(0.5T以下),但导磁率比较高,而且电阻率很高(这时因为铁氧体是由很小的颗粒压制成的,颗粒之间的接触不好,所以导电不佳),因此非常有利于降低涡流损耗。正因为如此,铁氧体能够在很高的频率下(可以达到兆Hz甚至更高)使用,而它的饱和磁感应强度低,因此不适合在低频下使用。铁氧体最广泛的用途是高频变压器铁芯和各种电感铁芯。
常用软磁元器件:
变压器:所谓变压器,就是利用电磁感应实现交流电压变换的器件。变压器的原理已经在 “电磁感应”中说明。因为变压器的铁芯处于不断变化的电磁场中,铁芯材料的磁化强度和磁感应强度也是不断改变的。这就自然要求铁芯材料对这种变化的阻力小,变化足够灵敏。所以,几乎对所有的变压器铁芯,都要求导磁率高。同时,交变的电磁场必然会在铁芯中产生能量损耗(例如涡流),所有还要求材料的铁损低,以降低铁芯的温升,提高变压器效率。
变压器的形式和品种繁多。在不同的场合,变压器的工作方式大不相同,所以对变压器铁芯的具体要求也存在很大差别。
低频变压器:工作频率较低(例如低于1KHz)一般地,工作点较低时电流和电压都是正弦波。由于频率低,铁芯损耗不大,所以铁芯的工作磁感可以设计得比较高。因此这时需要高饱和磁感的软磁材料作铁芯,例如硅钢。硅钢片作为配电变压器铁芯时,工作磁感可以达到1.4T以上。铁基非晶合金作为变压器铁芯时,工作点可以达到1.3T。为了提高变压器效率,要求铁芯材料的铁损低,同时要求材料导磁率高,以减小初级线圈的激磁电流,降低因线圈电阻带来的损耗(称为铜损)。
高频变压器:随着技术的进步,高频电源已经大量应用。之所以发展高频电源,是因为传统的工频电源效率不高。从电磁感应原理不难推出,变压器铁芯所能够传输的功率与磁通变化的频率成正比。因此,如果提高变压器的工作频率,那么变压器铁芯的体积便可以大幅度缩小,重量减轻,并且提高电源的效率,降低各种损耗。所以,自从七十年代以来,高频电源的发展非常迅猛。但另一方面,工作频率的提高会导致变压器铁芯铁损的急剧增大。要解决这个问题,一是降低铁芯的工作磁感,二是采用更好的软磁材料。通常,高频变压器铁芯不能再使用硅钢片,而是要用损耗更小的铁镍合金(坡莫合金)、铁氧体或者非晶合金
滤波电感、扼流圈及电抗器:
在稳压电源和开关电源中,为了消除晶体管整流产生的巨大纹波、得到平滑的直流输出而使用的器件。我们知道,电感就是一个通交流电的螺线管线圈(可以含有铁芯)。由于线圈在通电的瞬间会产生感应电压,而该感应电压的反向是反抗所通电流形成的磁通,因此电感器件对变化的电流存在一种阻碍作用,使其不能通过,这称为感抗。所通信号变化越快,感抗就越大,因此电感器件的特点是信号的频率越高,器件对该信号的阻碍就越强。如果对电感通上一个直流信号,那么器件对信号没有阻碍。电感器件对交流电的阻碍作用使用在电源上,安装在整流后的电路中,可以挡住交流信号,而让直流信号通过,仿佛是把交流信号过滤掉了。所以,电感(或者电感和其它元器件的组合)又称为滤波器。
因为电感铁芯工作在交直流叠加状态,所以铁芯不但要承受交流信号的磁化,而且还有直流电流的磁化(称为偏磁)。这时,铁芯既要有较高的导磁率,用来产生电感量,以阻止交流信号的通过,又要防止因直流信号的偏磁导致铁芯被磁化到饱和。为了做到这一点,经常采用的手段是把铁芯切口,这样可以使铁芯在较大直流电流磁化时不饱和。另外就是采用粉末做的铁芯。粉末铁芯一般是用软磁材料的粉末和粘接剂、绝缘剂压制成的。由于粉末颗粒之间被粘接剂和绝缘剂隔离开来,铁芯虽然被压制成了一个整体,但实际上磁路是断开的,就好象在铁芯的磁路上开了许多小小的切口,这样也就防止了铁芯被磁化饱和。

imgg

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10楼
好帖.

竞松

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11楼
好贴,纯技术贴,支持,顶.

18052344

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12楼
不是很懂!不过谢谢

修空调的

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13楼
学习了,谢谢!

书包 _1

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14楼
5v的开关电源。电流是2A,加上负载后,电压下降到2点几伏。请问什么原因。谢谢。

芯片级维修 _1

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15楼
3.电源负载能力差
  电源负载能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关管的工作不稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。

tigermu

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16楼
很好的帖子,以后要好好看看。

春野林溪

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17楼
好贴,,顶

实惠好

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18楼
 不是很懂!不过谢谢!能修则修,不然浪费大大的。

书包 _1

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19楼
修开关电源就怕软故障。碰到它我就头痛。

MasterDj

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20楼
“5v的开关电源。电流是2A,加上负载后,电压下降到2点几伏“,应该是低压测的滤波电容失效造成的,在日常维修中经常碰到。

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