開關電源技術應用與維修[楊亞平][電子教案和教學指南]第6

1、第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 第第6章章 辦公設備中的開關電源及維修辦公設備中的開關電源及維修 由于開關電源具有穩(wěn)壓范圍寬、效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點，所以目前許多辦公設備中，如計算機、顯示器、打印機、傳真機等的供電電源都是采用開關電源。 本章主要介紹計算機、顯示器、打印機中各類開關電源的技術特點、結(jié)構(gòu)組成、一般檢修方法、主要機型開關電源的維修以及開關電源的故障維修實例等內(nèi)容。希望通過這些內(nèi)容的學習，初步掌握辦公設備中開關電源的檢修方法。第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6.1 計算機主機開關電源及維修計算機主機開關

2、電源及維修 6.1.1 計算機主機開關電源的特點及檢修方法計算機主機開關電源的特點及檢修方法 1 . 計算機主機開關電源的技術特點計算機主機開關電源的技術特點 計算機主機開關電源種類較多，由于生產(chǎn)廠家不同，其電路結(jié)構(gòu)形式也有較大差異。在國內(nèi)外計算機主機開關電源中，大多數(shù)是采用固定振蕩頻率而通過改變脈沖寬度來穩(wěn)定輸出電壓的，控制電路采用開關電源集成控制器。從目前市場上流行的計算機開關電源來看，大部分都是半橋它激式脈寬調(diào)制型，開關穩(wěn)壓電源的工作頻率較高、輸出功率較大，電路結(jié)構(gòu)較復雜，因此故障機率也較大。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 現(xiàn)行計算機開關電源通常由

3、主電源和輔助電源組成，輔助電源一般為自激式開關電源，一插上插頭就開始工作，輸出+5V (SB) 電壓，作為待機電源；主電源通常輸出有5V、12V和+3.3V幾種工作電壓： +5V作為系統(tǒng)主板、系統(tǒng)選件、適配卡及鍵盤的工作電源。 -5V作為磁盤適配卡中鎖相式數(shù)據(jù)分離電路的工作電源。 +12V作為軟磁盤驅(qū)動器和硬磁盤驅(qū)動器的工作電源。 - 12V作為異步通信適配器EIA接口電路的工作電源。 +3.3V作為系統(tǒng)CPU和主板芯片的工作電源。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 除內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輸出功率有所差異外，計算機主機電源盒的外部尺寸和電源輸出線顏色及接插件均已標準化

4、，都是通過兩個4芯連接器和一個20芯連接器分別與主機中各單元部件相連接。其中兩個4芯連接器是相同的，都是提供+12V(、腳)和+5V(、腳)直流電壓；20芯連接器是為系統(tǒng)主板供電，其引腳排列、導線顏色和電壓值如下： 橙橙黑紅黑紅黑灰紫黃3.3V3.3VGND+5VGND+5VGNDP.G5VSB+12V3.3V-12VGNDPSONGNDGNDGND-5V+5V+5V橙藍黑綠黑黑黑白紅紅第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2計算機主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成計算機主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成 圖6-1 計算機主機開關電源電路結(jié)構(gòu)框圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的

5、開關電源及維修開關電源及維修 3. 計算機主機開關電源的檢修方法計算機主機開關電源的檢修方法 圖6-2 計算機主機開關電源故障檢修步驟第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6.1.2 計算機計算機PC/XT主機開關電源的檢修主機開關電源的檢修 1. PC/XT主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成 圖6-3 PC/XT主機開關電源電路框圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-4 計算機 PC/XT主機開關電源電路圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2. PC/XT主機開關電源的工作原

6、理主機開關電源的工作原理 (1) 輸入電路 該電源的輸入電路是由兩級低通濾波器、整流濾波電路和降壓變壓器等部分組成的。220V 50Hz交流市電經(jīng)C32、L6、C31、L5、L8、L9以及C30、C33組成的共模抗干擾和差?？垢蓴_低通濾波器后被直接送到橋式整流器FI204，整流輸出經(jīng)電容C1、C2濾波后獲得300V直流電壓供給主變換電路。另外降壓變壓器T1與Da、Db、C13組成低壓全波整流濾波電路，該電路產(chǎn)生+15V電壓作為SG3524的工作電源。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (2) 主變換電路 主變換電路是由Q1、Q2、T5初級線圈及其附屬電路元件

7、構(gòu)成。整流濾波輸出300V直流電壓經(jīng)C1、C2分壓各得150V。當T3得到正向驅(qū)動脈沖(由SG3524的4腳輸出)時，隨著功率開關管Q1、Q2開關狀態(tài)的連續(xù)切換，直流電壓便轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖電壓輸出。該脈沖經(jīng)過高顏整流濾波后即可得到5V、12V的直流電壓。在脈沖電壓周期恒定的前提下，改變脈沖寬度，就可以改變輸出的直流電壓值。因此，對輸出電壓的變化進行采樣放大，并將變化量反饋，就能調(diào)節(jié)脈沖的寬度，從而達到穩(wěn)壓的目的。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (3) 脈寬控制電路 脈寬控制是由集成控制電路SG3524和功率開關管Q3、Q4, 驅(qū)動變壓器T3、T4及相

8、關元件組成的。 圖6-5 SG3524脈寬調(diào)制芯片內(nèi)部電路框圖 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (4) 保護電路。 過壓保護 該電源+5V輸出端過壓保護電路是由ZD1、R34、Q7、Q5、D7和IC2 (NE555)置位觸發(fā)器等元件組成的。當+5伏輸出端的實際電壓值由于某種原因而升高且超過電路設定的最大值時，ZDl從截止進入擊穿導通狀態(tài)，使Q7因正向偏置而進入飽和導通狀態(tài)，迫使IC2觸發(fā)端2腳電平箝位于零電位，IC2的3腳輸出電平上跳到+5伏的高電平，使Q5飽和導通，經(jīng)D7把IC1(SG3524）的第9腳箝位至零伏，從而使IC1的11和14 腳無驅(qū)動脈沖輸

9、出，主變換器中Q1和Q2處于截止狀態(tài)，T5次級無脈沖電壓輸出、電源的四路輸出電壓為零，從而達到過壓保護目的。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 過流保護 該電源的過流保護電路是由電流互感器JK、過流控制信號整流濾波D11D14和C27、分壓電路R31和VR1、控制觸發(fā)電路IC2 (NE555)和Q6、Q5、D7等組成。當該電源的四路直流輸出電路中任何一路有過流或短路情況發(fā)生時，流過開關變壓器T5初級繞組中的電流必然增大，從而導致電流互感器JK的次級繞組A1、A2中感應出較大的控制信號，這一過流控制信號經(jīng)過D11D14、C27整流濾波后變成直流控制信號，由VR

10、1分壓饋送到Q6基極，使Q6飽和導通，IC2的2腳變成低電平(約0.3V)，則3腳輸出高電平，使Q5進入飽和導通狀態(tài)，其結(jié)果使D7正向?qū)?，把SG3524腳電平箝位到零伏，從而使IC1的11和14腳無觸發(fā)脈沖輸出，Q1Q4截止，直流穩(wěn)壓電源的輸出端無輸出，從而達到過流保護的目的。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (5) 輸出電路 由圖6-4可知，該電源的輸出電路是由T5的次級繞組和高頻整流濾波元件SD1、SD2、SD3、D18、D19、C19、C24、C25、C26、C28等組成的。隨著主變換電路中Q1、Q2開關狀態(tài)的連續(xù)切換，將輸入直流電壓變換為一定頻率

11、的脈沖電壓，經(jīng)T5耦合和高頻整流濾波后得到5V和12V的直流電壓輸出。在脈沖周期不變的情況下，只要改變脈沖寬度，即可改變輸出電路的四組直流輸出電壓值。第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (6) 主機啟動（RESET）電路 該部分電路是由C20、C21、D9、R23、D10、C22、Q8和由IC3 (NE555) 組成的置位觸發(fā)器構(gòu)成的。其工作原理是：當計算機接通市電后，+5V電壓很快形成，并直接饋送到IC3的電源端(Vcc)8腳和C20、C21組成的電容分壓網(wǎng)絡。由于電容兩端電壓不能跳變，所以，在開機瞬間，IC3的觸發(fā)輸入端2腳電位因D10處于正向?qū)ǘ惑槲?/p>

12、于低于Vcc/3的狀態(tài)，此時IC3的輸出端3腳輸出高電平使Q8飽和導通，因此“P.G”端送出零電平，主機不啟動。第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 隨著C21充電過程建立，C21上兩端電壓將慢慢上升，當VC21大于Vcc/3時，D10處于反偏截止狀態(tài)，此時C22被逐漸充電，IC3的2腳電平亦隨之逐步上升，當2腳電平超過NE555的門限電平時，其3腳由高電平下降至零電平，迫使Q8截止，+5V電壓經(jīng)R40送到P.G輸出端，主機接收到+5V的P.G信號后開始自檢啟動。 表表1 SG3524集成芯片正常工作時各引腳電壓值集成芯片正常工作時各引腳電壓值引腳號123456

13、78電壓值(V)2.52.5一組觸發(fā)脈沖003.913.9V三角波0引腳號910111213141516電壓值(V)2.4幅值為11V的脈沖波1212與等幅相差180o的脈沖波125第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 3. PC/XT主機開關電源的故障檢修主機開關電源的故障檢修 PC/XT主機開關電源各部分電路常見故障和檢修方法。 (1) 輸入電路 (2) 主變換電路 (3) 脈寬控制電路 (4) 保護電路 (5) 主機啟動(RESET)電路 (6) 輸出電路第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6.1.3 計算機計算機ATX主

14、機開關電源的檢修主機開關電源的檢修 1. ATX主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成主機開關電源的結(jié)構(gòu)組成 計算機ATX主機開關電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖6-7所示。其類型也是半橋它激式開關電源，控制電路采用TL494集成控制器，構(gòu)成200350 W的PWM型開關電源。該開關電源主要由交流輸入低通濾波電路、整流濾波電路、主變換電路、PWM控制電路、保護電路及輸出整流濾波電路組成。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-7 ATX主機開關電源電路框圖 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-8 ATX主機開關電源電路圖第第6 6章章 辦公設備中

15、的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2ATX主機開關電源的工作原理主機開關電源的工作原理 計算機ATX主機開關電源的電路類型也很多，常見ATX主機開關電源的各部分電路工作過程如下： (1) 輸入電路 (2) 功率變換電路 (3) 穩(wěn)壓控制電路 (4) 輸出電路 (5) 保護電路第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-9 TL494控制芯片內(nèi)部電路框圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-10 TL494控制芯片有關引腳工作波形圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 3ATX主機開關

16、電源的故障檢修主機開關電源的故障檢修 (1) 輸入電路 (2) 主變換電路 (3)脈寬控制電路 (4) 保護電路 (5) 主機啟動(RESET)電路 (6) 輸出電路第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 引腳號12345678電壓值(V)2.5253.90.25幅值為0.44V的三角波3.60幅值為13V的脈沖波引腳號910111213141516電壓值(V)00與等幅相差180o的脈沖波15552.52.5表表2 TL494集成芯片正常工作時各引腳電壓值集成芯片正常工作時各引腳電壓值第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6.2

17、顯示器開關電源及維修顯示器開關電源及維修 6.2.1 顯示器開關電源的特點及檢修方法顯示器開關電源的特點及檢修方法 1計算機顯示器開關電源的技術特點計算機顯示器開關電源的技術特點 功耗小、效率高。 負載與輸入電網(wǎng)隔離，電源輕型化、小型化。 可以得到多組極性和數(shù)值各不相同的直流輸出電壓， 穩(wěn)壓范圍寬。 開關功率管的工作頻率要高。 用行逆程脈沖同步開關電源振蕩頻率。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2計算機顯示器開關電源的結(jié)構(gòu)組成計算機顯示器開關電源的結(jié)構(gòu)組成圖6-11 計算機機顯示器開關電源電路框圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電

18、源及維修 3. 計算機顯示器開關電源的檢修方法計算機顯示器開關電源的檢修方法圖6-12 顯示器開關電源故障檢修的一般步驟 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6.2.2 自激式顯示器開關電源的檢修自激式顯示器開關電源的檢修 1自激式顯示器開關電源的電路結(jié)構(gòu)自激式顯示器開關電源的電路結(jié)構(gòu) 圖6-13 自激式顯示器開關電源電路圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2自激式顯示器開關電源的檢修方法自激式顯示器開關電源的檢修方法 (1) 輸入電路的檢修 在保險絲處串入燈泡，通電后串在保險絲處的燈泡不很亮，但電源無輸出，測量開關管VT1

19、02的C極有300V電壓，通常原因是驅(qū)動電路的偏置電阻R102燒斷，或開關管VT102斷路損壞。若圖像左右大幅度地擺動，多是由于輸入整流后的電壓不穩(wěn)定造成的，故應檢查橋式整流電路后的濾波電容C106。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (2) 自激振蕩電路的檢修 自激振蕩電路由3部分組成，即振蕩電路、正反饋電路、驅(qū)動電路。所以當振蕩電路不起振作時，要抓住這3個主要電路來檢查。因為若這3個電路完好，則振蕩電路應該起振。重點檢查電源正反饋回路的電阻R106、電容C109和開關振蕩管VT101。第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修

20、(3) PWM控制電路的檢修 將光電耦合器IC101的、腳短路，以增大調(diào)整管VT101的B極回路電源，VT101的B極回路是：C111IC101的、腳D103 VT101的E極地。使注入開關管VT102的E極電流減小，即VT102導通時間變小，開關脈沖寬度變窄。這時測到輸出電壓Vo應為最低。如不短路IC101的、腳時，輸出電壓Vo應該為最大，若符合上述關系，則說明故障電路完好，否則應檢查VT101及VT101的C極回路和B極回路。VT101的集電極回路是：T102的P4P3端C109R106VT101的C極、E極地。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (4)

21、 精密穩(wěn)壓管IC102的檢測 短路R114，即VK隨VR的降低而降低，則增大流經(jīng)IC102的、腳電流，使測到輸出電壓Vo減小，當不短路R114時，輸出電壓Vo就增大，若符合這種情況，則說明IC102良好，否則換IC102或檢查回路：C113的(+)端R112R114地及R114IC102的K-A地。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (6) 過流保護電路的檢修 過流保護電路比較簡單，它的兩個回路為：Rl09Rl08VT101的B極VTl0l的B極地和Rl09C110VT101的B極VT101的E極地。電容C110的作用是加快過流的反應速度，在發(fā)生過流的時，使

22、開關管迅速截止。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (7) 輸出電路的檢修 輸出電路是由兩個回路組成的，一路是：T102的P5VD101C112T102的P6，另一路是：T102的P5VD104L101C113T102的P6。其中電容C112極為重要，當電容C112的容量不足時，則電容C112兩端的脈沖成份增大，電感L101的感抗則增大，電容C113兩端的輸出電壓Vo降低，為了補償降低的輸出電壓，調(diào)整電路就會使開關管的開關脈沖寬度過寬，從而導致開關管過熱擊穿。所以在開關管已燒壞的情況下，維修時要重點檢查電容C112。第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開

23、關電源及維修開關電源及維修 6.2.3 它激式顯示器開關電源的檢修它激式顯示器開關電源的檢修 1它激式顯示器開關電源的電路結(jié)構(gòu)它激式顯示器開關電源的電路結(jié)構(gòu) 由UC3842構(gòu)成的它激式計算機顯示器電源電路可以看出此電源為變壓器耦合隔離型開關電源，該電路具有多路電壓輸出、自動穩(wěn)壓及過壓、過流保護功能，這些都是由一片UC3842完成的，它是開關電源的核心控制器件。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 圖6-14 它激式計算機機顯示器開關電源電路第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 (1) UC3842的性能特點 圖6-15 UC38

24、42內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 表表6-3 UC3842 引腳定義及功能引腳定義及功能引腳號引腳定義功能參考電壓（V）1COMP誤差信號放大器輸出，外接補償元件2.952VFB誤差信號反相輸入端，用于控制脈沖寬度2.53CS過流保護信號輸入端0.354RT/CT振蕩器矩齒波脈沖形成端0.75GND地06OUTPUT驅(qū)動脈沖放大器輸出端2.17VCC供電、欠壓保護輸入端178Vref+5V基準電壓輸出端5(2) 開關電源工作過程 輸入電路 開關變換電路 反饋控制電路 自動保護電路第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及

25、維修 (3) 電壓輸出電路 T102的11腳輸出的脈沖電壓由VD121整流、經(jīng)C126、L121、C135濾波得到90V的直流電壓，為行輸出級工作電源。 T102的8腳輸出的脈沖電壓由VD123整流，經(jīng)C130、L123、C136濾波得到6.3V直流電壓，為顯像管燈絲提供電壓。 T102的9腳輸出的脈沖電壓由VD122整流，經(jīng)C120、L122、C138濾波得到18V直流電壓，為場輸出級、行激勵級的電源電壓。 18V直流電壓，經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到12V直流電壓，為行、場振蕩、預視放的工作電源。 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 2它激式顯示器開關電源的檢修方法它激式顯示器開關電源的檢修方法 (1) 輸入電路的檢修 (2) 啟動電路的檢修 (3) 脈寬調(diào)制電路的檢修 (4) 輸出電路的檢修 (5) 穩(wěn)壓控制電路的檢修 (6) 保護電路的檢修 第第6 6章章 辦公設備中的辦公設備中的開關電源及維修開關電源及維修 6. 3 打印機開關電源及維修打印機開關電源及維修 6.3.1打印機開關電源的技術特點打印機開關電源的技術特點 打印機是精密的機電或光機電一體化設備，打印機包括噴墨打印機、激光打印機和針式打印機，整機供電系統(tǒng)采用開關電源，主要有邏輯電源和驅(qū)動電源兩類 。 打印機在啟動瞬