开关电源维修详解

Chapter 02 电脑开关电源 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与检修 57 C h ap te r 0 2 电脑开关电源分析与检修 Chapter 02 58 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 开关电源概述 任何电子设备都要有电源提供电能。电源主要有两大类型：一是传统的串联型电源，另一种 是开关电源。传统的串联型电源虽然技术成熟，并且有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳 定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但通常都需要体积大且笨重的工频变压器起隔离 之用，滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其 功率调整管必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有 45%左右。 由于调整管上的功率消耗较大，需要采用大功率调整管并安装很大的散热器，这就难以满足电子 设备小型节能发展的要求，从而促进了效率高、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。 从 20 世纪 70年代起，开关电源就在国内外的多种电气设备中开始应用。开关电源重量轻、 体积小、功耗小、效率高、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性，而且对电网的适应能力 也有较大的提高。传统的串联型稳压电源一般允许电网波动范围为 220V±10%，而开关型稳压 电源当电网电压在 110～260V 范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。 开关电源的应用范围很广，从电视接收机、计算机、及电子办公设备到手机充电器，无处没 有开关电源的应用。 开关电源就其与负载的连接方式来说，有并联型和串联型两种类型。串联型开关电源主要用 在早期的电视机中，这种开关电源通过开关调整管及整流二极管与电网相连，整个机板与电网相通， 使机板带电，不便于与外部其他电气设备相连接，因此在现代电子设备中已很少使用，取而代之的 是并联型开关电源。并联型开关电源输出端与电网通过开关变压器隔离， 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 板上除开关变压器初 级与电网相连通外，其余部分与电网都不直接相连，机板不带电，安全性好，也容易与外部设备相 连接。因此，并联型开关电源在现代电气设备，尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应用。 现代并联型开关电源电路主要有两种形式：一种是由分立元件构成的单管自激振荡式和由集 成电路构成的他激式单管开关电源，另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。 单管开关电源自身组成振荡电路，直接进行功率变换，电压调整简单，但不宜用于对双极性输 出电压调整，输出功率相对较小，主要用在电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电器中。 双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路，两个开关管做模拟开关交替工作，工作稳定，功率变 换效率高，输出电压调控易行，容易增设保护电路。这种电源适用于功耗较大的电气设备。 就电路功能来讲，不管是哪种开关电源，都包括交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动 电路、开关振荡管、开关变压器、稳压控制电路、脉冲整流输出电路以及过压过流保护电路等。 2.1.1 单管并联式开关电源的结构 1．电路组成 单管并联式开关电源电路主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振 荡管、开关变压器、正反馈电路（或有专用脉冲产生集成电路）、稳压控制电路、脉冲整流输出 电路、过压过流保护电路等组成。 2.1 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 59 C h ap te r 0 2 2．电路结构框图 单管并联式开关电源电路结构框图如图 2-1所示。 市电整流 滤波电路 T 脉宽及频率 控制电路 正反馈 电路 PWM脉冲产 生电路 脉冲整流输 出电路 电压取样 比较电路 保护电路 L1 L2 启动 电路 L3 图 2-1 单管并联式开关电源电路结构框图 3．单管并联式开关电源工作原理 220V交流市电经开关（或无开关）、保险管，再经滤波器滤除其中的高频杂波，由桥式整流 及电容滤波后得到约 310V 的直流电压。 310V 电压一路通过启动电路回到开关管控制极或到 PWM脉冲产生电路，产生驱动脉冲控制 开关管开始导通，另一路经过开关变压器初级加到开关管上。 在 PWM脉冲的驱动下，开关管工作于开关状态。在开关变压器 T的初级绕组（L1）中流过 脉冲电流，在其输出绕组（L3）中也产生感应电压。反馈绕组（L2）产生的感应电压在分立元件 构成的开关电源中用于反馈，维持开关管工作于开关状态；在集成电路组成的开关电源中用于为 集成电路提供辅助电源。输出绕组（L3）中产生的感应电压经脉冲整流得到输出电压，为负载提 供电源。不同的电源，其输出绕组的多少不同（一般有 2～4组），输出的电压也不同。 稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压。误差电压通过改 变 PWM脉冲的频率和宽度来改变开关管导通的时间长短和频率，从而调整输出电压的高低，实现稳压 控制。 2.1.2 双管半桥式开关电源的结构 1．电路组成 双管半桥式开关电源电路主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、开关管、开关变压器、稳 压控制电路、PWM 脉冲产生电路、功率变换电路、过压过流保护电路等组成。与单管自激振荡开关电 源不同的是，双管半桥式开关电源电路采用两个功率开关管，启动方法有自激式启动和他激式启动两种。 2．双管半桥式开关电源的结构框图 双管半桥式开关电源的结构框图如图 2-2所示。 60 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 市电 整流 开关 管 1 T3 T4 ±12V ±5V +3.3V 输出电路 PWM 脉冲驱动 电路 稳压 控制电路 PWM脉冲 产生电路 L2 L1 保护 电路 C3 C1 C2 开机 控制电路 开关 管 2 辅助电源 电路 负载 图 2-2 双管半桥式开关电源结构框图 3．双管半桥式开关电源工作原理简述 市电经抗干扰、整流后由串联的 C1 与 C2 滤波后得到+310V 直流电压，在 C1 与 C2 上各形 成对称的、约+155V 的电压。辅助电源电路得到+310V 电压后，开始工作产生辅助电压，并加到 PWM脉冲产生电路。在开机电路控制下，PWM电路产生相位相反的两个脉冲，经驱动电路通过 脉冲驱动变压器 T3，在 L1 与 L2 中分别产生相位相反的两个驱动脉冲，分别驱动开关管 1和开关 管 2轮流工作于开关状态。 开关管 1导通时，开关管 2截止。C1 上的+155V 电压通过开关管 1、T4 初级绕组、C3 回到 C1 负极构成回路，在 T4 初级产生由上而下的电流。 开关管 2导通时，开关管 1截止。C2 上的+155V 电压通过 C3、T4 初级绕组、开关管 2、经 地回到 C2 负极构成回路，在 T4 初级产生由下而上的电流。 T4 为功率变换变压器，是开关电源中体积最大的元件。T4 初级中流过的相反方向的电流， 由次级各绕组经整流得到不同的输出电压，为负载提供电源。 稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压，经稳压控制 电路送到 PWM脉冲产生电路，调整输出脉冲的宽度或频率；再经驱动电路调整两只开关管的导 通时间或频率，使流过 T4 初级的电流改变，从而调整输出电压。 电脑开关电源辅助电源分析与检修 现行电脑电源由两大部分组成。一部分为辅助电源，输出+5V 及+12V 电压。+5V 电压通过 一根紫色引线输送到电脑主机，用作主机的待机电源，有人称为“紫 5V”。+12V 用于开关电源 内部相关电路。另一部分为主开关电源，是为电脑主机提供±12V、±5V及+3.3V 电压的主电源。 下面以银河系列ATX2P4-1 电源为例，介绍电脑主机开关电源的原理与检修技巧。 2.2 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 61 C h ap te r 0 2 2.2.1 辅助电源的电路组成及工作原理 电脑主机开关电源中的辅助电源主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、 开关振荡管、开关变压器、稳压控制电路、脉冲整流输出电路、过压过流保护电路等组成。 1．交流输入及抗干扰电路 抗干扰电路又称干扰抑制电路，通常设置在整流滤波电路之前，作用是抑制交流电中的高频 干扰成分，防止串入开关电源电路对电源产生干扰；更为重要的是防止开关电源电路工作时产生 的高频杂波通过电源线串入电网对电网造成干扰，这种干扰称为传导干扰。 传导干扰在电路中传输的形式有两种，一种为差模干扰，另一种为共模干扰。传输在两导线之 间的干扰信号，属于对称性干扰，称为差模干扰。传输在导线与地之间的干扰信号，属于非对称性 干扰，称为共模干扰。通常，差模干扰信号频率低、幅度小，所造成的干扰较小。而共模干扰信号 的频率高、幅度大，并可经过导线产生辐射，所造成的干扰较大，必须对其加以抑制。 电源电路中的抗干扰电路原理图如图2-3所示。其中，在图2-3（a）中，L1、L2组成互感滤波器， 是匝数相同、绕向不同的两个电感，也有些电源将这两个电感制作在同一个磁芯里，如图2-3（b）所示； 在交流电流通过时，所产生的磁通正好大小相等，方向相反而抵消，能有效地抑制共模干扰信号。电容 C3、C4组成共模滤波器，滤除两导线间的共模干扰信号。因差模干扰信号较小，电路中高频旁路电容C1、 C2即可将其滤除。另外，C1与C2容量一般为0.01μF，体积较大。在银河系列 ATX2P4-1 电源中， 抗干扰电路采用图 2-3（a）的电路形式。 在有些厂家生产的电源中，为了节约成本而没有使用互感滤波器，只用两个高频电容 C1、 C2 滤除共模干扰信号，如图 2-3（c）所示。 L N C1 C2 C4 C3 L2 L1 TH 连 接 整 流 滤 波 电 路 FU （a）互感滤波器组成的抗干扰电路 L N C1 C2 C4 C3 L1 TH 连 接 整 流 滤 波 电 路 FU （b）组合式互感滤波器抗干扰电路 L N TH C1 C2 连 接 整 流 滤 波 电 路 FU （c）高频电容组成的抗干扰电路 图 2-3 抗干扰电路原理图 62 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 一般来讲，为了防止负载短路对电网造成危害，在整流滤波电路之前都采取保护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，一般 是用保险丝（保险管）串接在输入与抗干扰电路之间，如图 2-3中的 FU就为保险管。在电路原 理图中，保险管一般标注为 FU，也有的标注为 BX（BX 是“保险”汉语拼音的缩写，FU 是英语 FUSE的缩写）。保险管的防护是一次性的，一旦损坏只能更换。其规格一般为 250V/3～5A，在更 换保险管时不要随意改变规格。 另外，在开关电源通电工作的一瞬间，电网电压对整流滤波电路会产生很大的冲击作用， 有可能会损坏整流滤波元件。为避免这种情况，在整流之前又增设热敏电阻作为限流元件，如 图 2-3中的 TH 即为限流元件，也有的电路图用 NT来表示。TH是一个负温度系数热敏电阻，常 温下阻值一般在 10Ω以下，当热敏电阻中流过电流使其温度升高后，它的阻值变小，这样一来， 在开机之时能起到限制浪涌电流对整流滤波电路的冲击，在开机之后，又不会阻碍开关电源大电 流的需要。因为在关机后热敏电阻温度不可能很快降低，所以在关机后应间隔一段时间（3分钟 以上）才能再启动，否则很可能造成整流元件及功率开关管损坏。 2．整流滤波电路 市电经抗干扰电路滤除杂波后，进入整流滤波电路。整流电路采用桥式整流，利用二极管的 单向导电特性进行整流。整流电路一般有两种形式。其中一种采用 4 只整流二极管，如图 2-4 中的 D1～D4。另一种采用一只整流桥（内部包含 4 只整流二极管），如银河系列ATX2P4-1 电源 整流滤波电路，如图 2-5所示，整流后经电容滤波得到＋310V 不稳定的直流电压。这里要提出 的是滤波电容采用 C7 与 C8串联，是供主电源使用的。电阻 R2 与 R3 称为均压电阻，分别与 C7 与 C8并联，以保证 C7 与 C8上的电压相等。 接 抗 干 扰 电 路 C3 D1 D2 D3 D4 +310V 图 2-4 采用 4只整流二极管的整流滤波电路原理图 +310V L N C5 L2 L1 FU 250V/4A ZD1 C8 200/250 C7 200/250 R2 R3 TH C4C2C1 图 2-5 银河系列 ATX2P4-1电源交流输入、抗干扰及整流滤波电路 抗干扰及整流滤波电路实物图如图 2-6 所示。几乎所有开关电源的交流输入、抗干扰及整 流滤波电路都是由上述元件组成的。 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 63 C h ap te r 0 2 交流输入 FU TH ZD1 C5 C4 C7 图 2-6 抗干扰及整流滤波电路实物图 3．启动电路 启动电路的作用就是给开关电源的工作提供启动电压，使开关电源开始工作。启动电路一般 有两种形式：一种是采用 RC串联电路，这种启动电路仅在电源启动时起作用，在电脑、办公设 备中很少使用；另一种就是采用一个高值电阻或者两个电阻串联启动。在银河系列开关电源的辅 助电源中采用两个高值电阻串联，标号均为 1R1，这两个电阻的阻值都是 220kΩ，如图 2-7所示。 +310V 电压通过 1R1加在开关管 G12 的控制极，给开关管提供启动电压。 1R1 220k 1R1 220k 1D5 G11 C1815 +310V SB +5V 1 R 1 2 1 k 1C1 1/50 G10 TL431 G12 BUK456 1R5 2.2 1R7 220 1 R 1 1 1 k 1R2 100 1D4 1D3 D19 D13 1C2 103 1R8 100k 1C7 222 1R3 10 1 R 9 1 k 1 R 1 0 1 0 0 1C5 47/10 1C6 47/10 1L1 PC817 1C3 1/50 1C0 220/25 +B=12V 1C4 103 1T1 5 6 7 8 4 1 2 G S D A K R 4 1 2 3 1D1 图 2-7 ATX2P4-1辅助电源电路图 64 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 4．开关变压器 开关变压器是电源中体积最大的元件，也是完成功率转换的核心元件。开关变压器的实质也 是一个变压器，不过它与普通变压器有很大的区别，并且与普通变压器是不能互换的。开关变压 器中流过的是脉冲电流，绕组的匝数比普通变压器少，导线比普通变压器的粗。电源中的开关变 压器实物如图 2-8 所示，其内部结构可参看图 2-7 中的 1T1。开关变压器的工作原理与普通变 压器的工作原理相同，这里不再赘述。 图 2-8 开关变压器实物 5．开关管自激振荡电路 下面以银河系列ATX2P4-1 电源为例，介绍开关管的自激振荡过程，参看图 2-7。 整流滤波后的+310V 电压，通过启动电阻 1R1加到开关管（场效应管）G12 的栅极（控制极）， 使开关管微导通，产生一个微弱的漏极电流 I D，这一电流是由整流滤波后的+310V 通过开关变压 器初级 5—6绕组和开关管源极、漏极产生的。这个电流虽然很弱，但它是一个突变增大的电流， 在 5—6绕组两端必然产生 5正 6 负的感应电动势，从而使反馈绕组 7—8上也产生 7正 8负的感 应电动势。这一感应电动势通过 1R7、1C3、1D4反馈电路，加至开关管的栅极，使栅极电压进一 步增大，又引起场效应管更大的漏极电流，又使 7—8绕组产生更大的反馈电压，并对 1C3进行 充电，使 1C3 产生左负右正的电压。这是一个正反馈过程。如此反复，很快会使开关管 G12 由 截止状态越过放大状态进入饱和状态。 开关管饱和导通之后，由于初级5—6绕组（储能绕组）的电感量很大，因此，开关管漏极和 源极的电流仍将增长一段时间，开关变压器初级5—6绕组中的电流缓慢增大。当5—6绕组中的电 流不再增加时，反馈绕组 7—8绕组中的感应电动势为零，1C3由原来左负右正的充电状态通过1D4 放电，为下一次充电做准备。这个放电过程将使开关管的栅极电压下降，引起开关管退出饱和状态， 漏极电流开始减小，5—6绕组中就产生反向感应电动势 5 负 6正，反馈绕组 7—8间也将产生反向 感应电动势 7 负 8 正，并通过 1R7、1C3、1D4加到开关管的栅极，使栅极电压进一步减小。减小 的栅极电压使开关管源极电流变得更小，又使反馈绕组 7—8产生更大的反向反馈电压，并变为负 电位（这正是当开关管进入振荡状态时，测控制极电位总有-0.3V的原因）。这个过程也是一个正 反馈过程。如此反复，很快会使开关管 G12 由饱和状态越过放大状态进入截止状态。 开关管截止之后，各绕组感应电动势也为零，电路变回到初始状态。+310V 直流电压又会 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 65 C h ap te r 0 2 经 1R1加到开关管控制极，使开关管控制极电位再次升高后再一次微导通，进入下一次饱和与截 止过程。就这样，开关管周而复始地重复上述过程，反复导通与截止，形成自激振荡进行工作。 这里特别说明一点，在开关管突然导通后，在开关变压器 5—6绕组中的电流不是突然增大 的，因为 5—6 绕组是一个电感量很大的线圈，在突然增大的电流作用下能产生较大的反向感应 电流（略比原电流小），这个电流与原电流互相抵消，使从 5—6绕组中流过的电流不能突然增长。 随着导通时间加长，5—6绕组中流过的电流将越来越大。当然这是一个瞬间的过程。 6．功率变换、脉冲整流输出电路 在图 2-7中，开关管 G12在导通期间，电流流过开关变压器5—6绕组，根据变压器原理可知， 在次级2—1和 2—4中也产生 2正 1负与2正 4负的感应电动势，二极管 D13和 D19因反偏而截止， 不向负载供电，5—6 绕组中流过的电流（电能）以磁场能的形式储存在开关变压器中。当开关管截 止时，在次级 2—1 和 2—4 中产生的感应电动势反向，D13、D19因正偏而导通，开关变压器初 级 5—6绕组储存的磁能转换为电能泄放，经 D13和 D19高频整流，电容 1C5 和 1C0平滑滤波后， 得到输出电压，并向负载供电。由于2—1和 2—4绕组匝数不同，整流滤波后输出电压也不同。 辅助电源只有两路输出。一路是由 D19、1C0 整流滤波输出+B=+12V 的电压，用作主开关 电源产生脉冲及驱动电路的工作电压；另一路是由 D13、1C5 整流滤波输出 SB=+5V 的电压，经 1C5、1L1 和 1C6组成的“∏ 型”滤波器进一步滤波后，通过插接线输送到电脑主板上，作为电 脑主板开机电路使用。因 SB=+5V 是通过一根紫色线送到主板上的，所以也有人称为“紫 5V”， 又称“待机电源”。 7．稳压控制电路 从变压器的工作原理来讲，输出电压的高低取决于开关变压器初级 5—6绕组中电流的大小 和时间长短。5—6 绕组中电流越大，电流流过的时间越长，次级绕组获得的感应电压越高（参 考图 2-7）。反之，次级绕组获得的感应电压越低。因此，通过控制 5—6绕组中电流流过的时间 长短，就可以控制输出电压的高低。 G12 进入饱和导通后，导通时间（即脉宽）的长短由脉宽控制电路来控制。也就是说，G12 从导通转入截止，是由控制电路实现的。 控制电路由取样电路、比较放大电路、基准电压、脉宽调整元件等组成。取样比较电路根据 输出电压的高低，与基准电压比较后输出不同的误差电压去控制脉宽调整电路，由脉宽调整电路 来调节开关管的导通时间，实现输出电压的稳定。电路上主要采用了光电耦合器 PC817 和精密稳 压器 G10 及脉宽调制三极管 G11组成。 （1）取样电路 取样电路的取样方式一般分直接取样和间接取样两种。直接取样是直接取负载上的电压，银 河系列ATX2P4-1 就是用 1R12 和 1R11 从+5V 输出端直接取样。直接取样的优点是反应速度快， 但需要一只光电耦合器来将取样电路的输出信号传送给脉宽调整电路，以隔离开关电源的“冷” 与“热”部分。间接取样由开关变压器另设一组取样绕组提供，开关电源的“冷”与“热”部分 则由开关变压器绕组间的绝缘解决。 银河系列 ATX2P4-1 的取样是直接取样，取样点是 SB=+5V。用电阻 1R12、1R11（阻值均 66 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 为 1kΩ）串联，对 SB=+5V 电压分压，根据欧姆定律，对 5V 分压产生 2.5V 的样品电压，这 一电压随 SB=+5V 的变化成比例变化，反映了 SB=+5V 电压的实际状态，所以称为样品电压。 参看图 2-7。 （2）比较电路 参考图 2-7，比较电路由 G10 构成。G10 由一只精密可控稳压器担任，型号是 TL431，这是 一种由电压控制、稳压值在 2.5～36V间可变的稳压器件，相当于一个稳压二极管（参看第 1章 1.7 节）。当电压 U RA与内部基准电压比较表现为增大时，电流 I KA增加，U KA降低；当电压 U RA与 内部基准电压比较表现为减少时，电流 I KA减少，U KA升高。无论 U KA降低还是升高，只要 U RA确 定不变，U KA就不变，从而稳压。样品电压加到控制极后，与内部的基准电压比较产生误差电压， 误差电压改变电流 I KA的大小，从而使流过光电耦合器中发光二极管的电流发生变化。光电耦合 器中发光二极管的电流变化又转换为光的强弱变化，控制光敏三极管的导通程度。电阻 1R9用于 对光电耦合器中发光二极管的分流，保证发光二极管工作安全。 （3）误差放大 开关变压器中 7—8 绕组既是反馈绕组，也为误差放大电路提供辅助电源。反馈绕组的反馈 电压经 1D3整流 1C2 滤波，再由 1R3 限流后加到光电耦合器的第 3脚，从第 4脚流出经三极管 G11 的 b-e结到地形成通路。光电耦合器第 3脚与第 4脚内部是一只光敏三极管，从第 3脚、第 4 脚流过的电流受发光二极管光的强弱控制。这样，反映输出电压（SB=+5V）实际情况的样品 电压通过比较后产生的误差电压被隔离、放大并转换为电流，加到三极管 G11 的 b-e 结控制三 极管 G11 的导通，并被三极管 G11 放大。 （4）脉宽调制电路 脉宽调制由一只三极管 G11 来完成。严格来讲，脉宽调制电路是由整个稳压控制电路组成的。 当从误差放大电路来的控制电流增大时，三极管 G11 导通增强，对开关管 G12控制极的反馈电压分 压增强，G12 提前截止，电流流过开关变压器5—6绕组的时间变短，从而使输出电压降低；当从误 差放大电路来的控制电流减小时，三极管 G11导通减弱，对开关管 G12控制极的反馈电压分压减弱， G12导通时间加长，电流流过开关变压器5—6绕组的时间增长，从而使输出电压升高。 整个稳压控制过程可简述如下： 当某种原因使 SB=+5V 升高时，SB↑→U RA↑→U KA↓→I KA↑→光耦中发光二极管发光↑→光 敏管导通↑→G11基极电流↑→G11 导通↑→G12 提前截止→SB↓，从而实现稳压。 当某种原因使 SB=+5V降低时，其稳压过程与上述相反。 8．保护电路 电源中的保护电路主要包括浪涌电流限制电路、尖峰吸收电路、过流保护电路和过压保护电 路等，下面进行详细讲解。 （1）浪涌电流限制电路 现代开关电源大都不设置开关控制交流电的输入，而是在接入交流市电后电源就直接工作。 由于在用手插入插头时，不可避免发生抖动，造成接触不良；即使有开关，开机瞬间的大电流也 会对整流虑波电路产生冲击，损坏开关电源。为此，常用一只负温度系数热敏电阻连在整流滤波 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 67 C h ap te r 0 2 电路之前，作为浪涌电流限制元件。如图 2-3中的限流元件 TH。 （2）尖峰吸收电路 在开关管由导通转入截止状态时，在 5—6绕组中将会产生高达 1kV 的反向感应电动势，这 一高压会使开关管瞬间击穿，为保护开关管，电路设置了由 1D5、1R8、1C7组成的开关管保护网 络，称为尖峰吸收电路。在开关管导通期间，该电路对电源工作没有影响；在开关管截止时，1D5 正偏导通，将 5—6绕组中的反向感应电动势释放，防止反峰高压将开关管击穿，保护开关管（参 考图 2-7）。 （3）过流保护电路 当电源负载过重或有短路故障时，流过开关管的电流将会急剧增大，进而损坏开关管。为此， 几乎所有的电源都会设计过流保护装置，例如，银河系列ATX2P4-1电源中的保护电路由1R5、1R2、 1C1 和三极管 G11 构成，1R5称为过流保护取样电阻（参考图 2-7）。当由于负载过重或负载回路有 严重短路故障时，流过开关管的电流就会猛增过大，流过电阻 1R5 的电流也增大，并由 1R5 转换为 电压，通过1R2加到三极管 G11的 b-e结，使三极管 G11饱和导通，将开关管的栅极电压箝位在0.1V 以下，使开关管停止工作，达到保护的目的。电容1C1起到加速保护启动的作用，称为加速电容。 （4）过压保护电路 过压保护的作用是防止由于故障时输出电压过高而损坏负载电路。 银河系列ATX2P4-1 电源中的过压保护电路由稳压控制电路来完成，其保护过程与稳压控制 过程相似，所不同的是只有当输出电压超过一定值时，保护电路才能启动。稳压控制、过压保护、 过流保护都是通过 G11 来执行的。 9．光电耦合器简介 在开关电源中常用的光电耦合器主要有 PC817 和 4N35 两种。 PC817 为 4脚 DIP封装，内部结构如图 2-9（a）所示。1-2脚之间为一只发光二极管，3-4脚 之间为光敏三极管。1-2脚之间流过的电流越大，则发光二极管发光越强，光敏三极管导通越强， 3-4脚之间的电压越小，流经 3-4脚的电流越强。 4N35 为 6脚 DIP封装，内部结构如图 2-9（b）所示。其中，1-2脚之间为一只发光二极管， 4-5脚之间为光敏三极管。1-2脚之间流过的电流越大，则发光二极管发光越强，光敏三极管导 通越强，4-5脚之间的电压越小，流经 4-5脚的电流越强。 光电耦合器在实际应用中，多用在既隔离又控制的电路中。 1 2 3 4 456 1 2 3 （a）PC817内部结构 （b）4N35内部结构 图 2-9 光电耦合器 PC817及 4N35内部结构 68 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 10．三端精密稳压控制器 常应用于电路中的 TL431 就是三端精密稳压控制器，是一种可控精密电压比较稳压器件，相 当于一个稳压值在 2.5～36V 间可变的稳压二极管，其外形、符号及内部结构如图 2-10 所示。 其中，A为阳极，K为阴极，R为控制极。 TL431 阳极 A 阴极 K 控制极 R 2.5V Vref URA R + - IKA K A （a）TL431外形 （b）TL431符号 （c）TL431内部结构 （d）TL431实物 图 2-10 TL431的外形、符号及内部结构 TL431 稳压器的工作原理如下： 加到 RA两端的电压 URA在 TL431 内部通过比较运算放大器与基准电压（Vref）进行比较， 当其高于基准电压时，运算放大器输出高电压使内部三极管导通加强（即 I KA增大），反之， I KA减小。 TL431 主要用在稳压控制电路中。 2.2.2 辅助电源电路常见故障及故障检测点 1．检查确定故障范围 当确定是电源故障后，还要进一步检查确定是主电源故障还是辅助电源故障。 检查确定故障范围的方法如下： 首先从电脑主板上拔下电源各插头，将电源从主机内拆出来，放在工作台上，不拆电源外壳， 对电源进行检查。将电源接入交流电，用万用表测电源输出二十线插头上紫色线对黑色线的电压 （SB电源线），根据检测结果区分故障范围。 ① 若所测得电压为 0，说明辅助电源出现故障。 ② 若电压正常（正常为+5V），表明辅助电源基本正常。 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 69 C h ap te r 0 2 2．辅助电源常见故障分析 辅助电源电路常见故障有两种：无输出电压、输出电压低且有吱吱声。 ① 无输出电压故障。辅助电源有两路电压输出，若两路均无输出电压，一般原因是无交流 电输入、电源连接线断线及辅助开关电源损坏。两路输出电压中某路输出偏低：若是+12V 输出 偏低，一般是滤波电容器 1C0 失容，可打开电源外壳后直接更换电容；若是+SB5V 电压输出偏 低，一般为稳压控制电路有故障，滤波电容失容也是常见原因。 ② 输出电压过低且有吱吱声。这种现象表明负载有短路故障，可按短路故障处理。 3．电源故障检测点 以银河系列ATX2P4-1 电源为例，电源故障检测点主要包括： ① +310V 直流电压输出点，即高压整流滤波电容器 1C7 的正极与 1C8的负极。该直流电压 随交流电网电压的波动而变化。正常情况下，该直流电压等于交流电压乘以 2 。当电网交流电 压大于 180V，而在该点测得的直流电压低于 250V 时，表明整流滤波电路有故障。 ② 开关管 G12 的栅极对地点。通过测量该点电压可判定开关管是否处于振荡工作状态。正 常情况下可在该点测出负电压。 ③ 低压整流输出端 1C5 和 1C0 两端。正常情况下，1C5 两端有+5V 直流电压，1C0 两端为 +12V。当测得这两点电压为零时，表明辅助电源无直流电压输出。 2.2.3 辅助电源电路输出电路检修方法 1．抗干扰及整流滤波电路检修方法 下面以银河系列ATX2P4-1 电源为例，讲解抗干扰及整流滤波电路的检修方法，其交流输入 抗干扰及整流滤波电路如图 2-11所示。 +310V L N C5 L2 L1 FU 250V/4A ZD1 C8 200/250 C7 200/250 R2 R3 TH C4 C2C1 A B C D F G E 图 2-11 抗干扰及整流滤波电路检修测试点图 该电路常见故障主要有无 310V 直流电压、电压过低，尤其是串联电容器 1C7 与 1C8上的电 压不相等。 抗干扰及整流滤波电路的检修方法如下（参看图 2-11）： 打开电源外壳，拆出电路板。若因导线短，可将短导线拆下并用长一点的导线重新连接。 直观检查。通过直观检查能发现保险管是否发黑、大滤波电容是否有“鼓胀”、开关管 70 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 是否有炸裂破损等现象。若有明显损坏的元件，将其拆除或更换（滤波电容可立即更换，保险管 及开关管可暂不接入电路）。 用电阻法检查保险管是否开路。用万用表电阻挡测量保险管两端电阻，若阻值为无穷大， 则保险管开路损坏。在有些机型中，保险管是透明的，用眼就可看出来是否发黑，对不透明的保 险管只能用电阻法测量。若保险管已开路，表明电路有严重短路故障元件。若保险管完好，可对 电路加电进行电压检查，以进一步检查故障。 ① 用万用表电阻挡检测 C1两端电阻（图 2-11中 GF两点间或AB两点间），正常情况下应接近 无穷大，若阻值很小，说明 C1、C2或整流桥中的整流管有短路，可逐一检查并更换损坏的元件。 ② 若 C1 两端阻值正常，测整流桥任两脚间的电阻，若不正常，更换整流桥。 ③ 测滤波电容器 C7正极与 C8负极两端间的电阻（图 2-11 中 C与 D两点间）。指针万用表 红表笔接电容器 C8负极，黑表笔接电容器 C7正极；数字万用表红表笔接 C7正极，黑表笔接 C8 负极。若阻值很小，表明有短路元件。拆下开关管（因三只开关管共用一只散热片，需要全部拆 下），再一次检查 C7正极与 C8负极两端电阻是否恢复正常。若恢复正常，表明是开关管短路， 转入安全检修法查找故障。否则，继续查找并更换短路元件。 给独立电源（未与电脑主机相连）通上交流电，进行电压检测。 万用表选择 500V挡，红表笔接 C7正极，黑表笔接 C8负极，正常情况下在接通交流市电后 应有 310V 左右的直流电压。若测不到电压，表明从 L、N输入端到整流桥输入端间有损坏元件或 线路有开路处，检查并修复；若测得电压低于 250V，常见损坏元件为串联电容之一失容，必要 时测量 C7正负极两端电压（C与 E两点间）与 C8 正负极两端电压（E与 D两点间），均应为 155V 左右，若不相等，表明滤波电容有故障，应予以更换；若能测量到有+310V 左右电压，表明整流 滤波电路正常。 整流滤波电压正常后，装上辅助电源开关管（主电源开关管仍暂不装）进行下一步检查。 若是辅助电源开关管 G12 击穿，则不能装上开关管立即通电，否则开关管会有再一次被击 穿的危险。在对稳压控制电路和尖峰吸收电路检查确认无故障元件后，才能通电试验。 整流滤波电路检修流程如图 2-12所示。 测整流 滤波电压 无电压 低于 250V 检查 保险管 整流管 开路否 检查连接线 及电路板 按短路 故障处理 开路 （发黑） 有开路 更换 损坏元件 正常 更换 滤波电容 正常 图 2-12 整流滤波电路检修流程图 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 71 C h ap te r 0 2 2．启动电路的检修方法 如果电源电路中的整流滤波电压（310V 电压）正常，须检查启动电路（以银河系列ATX2P4-1 电源为例，参考图 2-7）。 启动电路比较简单，ATX2P4-1 电源采用两个 220kΩ电阻 1R1 串联。启动电阻开路是很常见 的故障之一。当启动电阻开路后，在开关管 G12 的栅极将测量不到电压。 启动电路的检查方法为：用万用表红表笔接开关管栅极，黑表笔接电源地，万用表选择 20V 挡。在通电情况下测量的结果有 3种情况：一种是测量的电压为 0，一种是测量的电压约为 0.5V， 还有一种是测量的电压为-0.1～0.3V。下面进行详细分析。 （1）测得电压结果为 0 测得电压结果为 0，表明启动电阻损坏或三极管 G11 击穿短路。可在断电后，先对电容器 C7 与 C8进行放电，然后在路检查开关管栅极对地电阻。若阻值很小，说明 G11击穿短路或开关 管栅极与漏极短路。若阻值基本正常，检查启动电阻，必要时须将其拆下，测量其阻值，以进一 步证实。若确为启动电阻损坏，直接更换即可。启动电阻阻值一般都在 200kΩ左右。 注 意 放电方法如下： ① 直接放电，用一把小螺丝刀把 C7和 C8的正负两极分别相碰。这种放电法可听到“叭” 的一声响，放电电流大，对电容器有损害。 ② 找一只功率及体积稍大点的电阻（便于直接用手持），电阻值可选 100Ω以下。把电阻的 两个引脚电极与 C7的正负极相碰，然后对 C8也同样进行放电，也可以将 C7的正极与 C8 负极相碰（放电时注意人身安全）。 （2）测得电压约为 0.5V 若实际测得值约为 0.5V，表明启动电路正常，接下来应检查正反馈电路。 （3）测得电压约-0.1～0.3V 若可测得一负值，表明启动及正反馈电路均正常。可在电容 C0 和 C1、C5 两端测其输出电 压。若正常，则是输出导线有断线。 3．反馈与振荡电路检修方法 反馈与振荡电路的常见故障主要为电路不起振。 如果测得开关管栅极电压约为 0.5V，表明电路不起振。因为在电路没有起振时，反馈绕组 不会产生反馈电压，因而在加电情况下无法测出电压。该电路的检查与其他电路的检查方法不同。 一般来讲，电阻检查法较为常用。 反馈与振荡电路检查方法如下（参考图 2-7）： 在断电状态下，对滤波电容放电。 用电阻法检查反馈绕组电阻，反馈绕组导线较粗，工作电流小，一般不会开路，常见的 是开关变压器反馈绕组脱焊。 检查反馈电阻 1R7、二极管 1D4 是否开路；对反馈电容 1C3，先观察其外形是否正常， 72 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 不能确定时对其代换。 检查开关管 G12 是否正常，常见的是开关管击穿短路，开路故障少见。若是开关管击穿， 保险管和电阻 1R5 必然至少有一个开路，这种情况依照开关管击穿故障检修——安全检修法进行 检测。 4．稳压控制电路检修方法 稳压控制电路常见故障主要有输出电压过低和因稳压控制电路故障造成的电源失控、开关管 击穿损坏。 （1）输出电压偏低的检修 参考图 2-13，从稳压原理上来讲，输出电压过低表明是由于三极管 G11 导通过强，进一步 可推出光电耦合器中光敏管导通过强、光电耦合器中发光管电流过大或精密稳压控制器导通过 强，以及取样电路中电阻 1R11阻值增大等，都可以引起输出电压降低。因稳压控制电路元件多， 在有输出电压的情况下，各点电压变化不是太明显，因而电压法检查不能有效地确定故障元件。 利用最原始的方法——电阻法进行检查最有效。 G11 C181 SB +5V 1 R 1 2 1 K 1C1 1/50 G10 TL431 G12 BUK4 1R5 2.2Ω 1 R 1 1 1 K 1R2 100 1D3 D19 D13 1C2 103 1R3 10Ω 1 R 9 1 K 1 R 1 0 1 0 0 Ω 1C5 47/10 1C6 47/10 1L1 PC817 C0 220/25 +B 12V 1C4 103 1T1 8 4 1 2 G S D A K R 4 1 2 3 1D1 图 2-13 稳压控制电路 （2）稳压控制电路的检修 首先直观检查滤波电容器 1C5、1C6，如果有鼓胀、漏液，更换电容器试机，如果不能排除 故障，则用模拟检查法。检查过程如下： 先将万用表接在 1C5 的正负极准备检测电压，然后通电，用镊子将光电耦合器第 3脚与 第 4脚短路，观察输出电压是否有变化。若使电源停止工作，输出电压变为 0，表明电源初级部 分基本正常。 将 TL431阴极对地短路，观察输出电压是否有变化。若依然有输出电压，可确定三极管 G11或光电耦合器中的光敏管有软击穿故障，将其更换即可排除故障。如果 TL431本身击穿短路 损坏，短路的结果不能发现问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，这时可用电阻法和电压法确定。 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 73 C h ap te r 0 2 模拟检查法的优点是可迅速确定故障范围，若是被短路元件本身损坏，则不能反映问题。如 光电耦合器第 3脚与第 4脚本来已短路，再人为短路第 3脚与第 4脚时，输出是不会有太大变化 的。 对稳压控制电路进行模拟检查时，千万不能使稳压控制电路开路，否则会使反馈振荡失去控 制，导致输出电压过高，甚至使开关管在一瞬间击穿，造成不必要的损失。例如将三极管 G11 的基极对地短路，将会使稳压控制电路失控。 利用模拟检查大致确定故障范围后，往往利用电阻法逐一排查故障元件。 5．保护电路的检修方法 在银河系列ATX2P4-1辅助电源中，过流保护元件只有 4个，即过流保护取样电阻 1R5、限 流电阻 1R2、脉宽控制三极管 G11 及电容器 1C1（参考图 2-7）。对这部分电路不宜用电压检查法， 电阻检查法较为适用。 保护电路常见故障分析如下： ① 电阻 1R5 开路，则电源停振，无输出；阻值增大，大于 10Ω时即可造成输出电压低且不 稳定，负载能力差。 ② 电阻 1R2 开路，会引起脉宽控制电流增大（缺少 1R5 与 1R2 的分流），造成输出电压低， 同时失去过流保护功能。 ③ 三极管 G11 的 c-e结击穿短路，则电源停振，无输出；若开路，电源失控，最终开关管 必将击穿损坏。 通过检查、更换损坏的元件，即可排除故障。 2.2.4 辅助电源电路开关管击穿损坏情况下的检修方法 开关管击穿短路在检修中是难度最大，也是最令人头痛的故障。一般情况下，开关管击穿短 路，往往连带造成损坏脉宽控制管及过流保护取样电阻。但只要掌握方法技巧，维修也不是一件 难事。 1．开关管损坏故障分析 发现开关管击穿后，先不要急于更换，应首先查清原因。造成开关管击穿损坏的原因不外乎 以下几方面： ① 稳压控制回路有开路故障。 ② 尖峰吸收电路发生故障。 ③ 交流供电过高。 2．开关管损坏故障检修方法——安全检修法 开关管击穿损坏检查方法如下： 电阻法检查输出端对地电阻，确定负载有无故障。 在不加电的情况下，通过电阻法逐一对稳压控制电路的电路元件进行检查，对主要元件 更不能放过。如果大意，可能会发生再次击穿开关管的事故。 74 C h ap te r 0 2 开关电源维修技能实训（精编教学版） 检查过流保护取样电阻 1R12 及 1R11 是否正常。 检查光电耦合器是否正常。 检查精密稳压器 TL431 是否正常。 检查整流管 1D3及脉宽调控管 G11 是否正常。 如果没有发现故障元件，还要检查尖峰吸收电路元件（1D5、1R8及 1C7）。 当完成以上检查并更换损坏元件后，可装上开关管进行通电试机。 如果没有原型号的元件，可以用代换的方法更换损坏元件。代换是指在实践中，有时候手头 上没有与原型号相同的元件，用性能参数与其相近的元件来代替损坏元件的一种维修措施。 代换的原则是：首先辨认损坏元件的型号，然后从参数手册中查看其主要参数，再从手中备 有的元件中挑选与损坏元件主要参数相近的元件代换损坏元件。 2.2.5 辅助电源检修流程 综上所述，可 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出辅助电源检修流程，如图 2-14所示。 无输出 +310V 正常否 检查整流 滤波电路 不正常 G12栅极 电压 正常 无电压 检查 启动电路 及 G11 +0.5V 检查正反 馈电路 更换 损坏元件 更换 损坏元件 更换 损坏元件 不正常 正常 检查 保护电路 不正常 更换 损坏元件 图 2-14 辅助电源检修流程 2.2.6 特殊元件的检测方法 1．光电耦合器的检测方法 光电耦合器的检测方法如下（以 PC817 为例，参照图 2-9（a））： ① 定性测试。用指针万用表的 R100挡对其进行大致测试。正常情况下，正向测量 1—2脚， 电阻约在 1.1kΩ，反向为无穷大；3—4脚正反向均为无穷大。若测得 1—2脚和 3—4脚有短路， 表明已坏。 ② 定量测试。用指针万用表的 R×1挡，黑表笔接第 1脚，红表笔接第 2脚（实际是为内部二极 管加上正向电流），用另一块万用表选择 R×100挡测量 3—4脚电阻（黑表笔接第 3脚，红表笔接第 4 Chapter 02 电脑开关电源分析与检修 75 C h ap te r 0 2 脚）。正常情况下，3—4脚电阻是受1—2脚上的电压控制的，即 1—2脚不接万用表，3—4脚电阻为 无穷大；1—2脚接上 R×1挡，3—4脚电阻降为很低值。如果不符合此规律，说明光电耦合器已损坏。 2．精密稳压器 TL431的检测方法 由于 TL431 内部是集成电路，用万用表不能直接测出其好坏，所以只能对其进行大致判断。 只要任两脚间没有短路，即可在电路中试机，然后通过电压法进行求证。 2.2.7 辅助电源电路故障案例 1．开机后电脑主机不启动，辅助电源无 SB（待机）电压输出（启动电阻问题） 故障现象：电源与电脑主机相连，开机时主机不能启动。将电源从主机内拆出后，人为短路 电源插头中绿色线与黑色线，电源风扇不转。经查无 SB 待机电压输出。 故障分析：SB端无待机电压输出，说明辅助电源没有工作。 检修过程如下： 拆开外壳取出电路板后，直观检查没有明显损坏的元件。 加电检查。首先测整流滤波电压，约为 300V 正常，继续测开关管栅极电压。若为零， 则可确定启动电阻损坏或脉宽调制三极管击穿短路。 断电并将电容器放电后，用万用表测开关管栅极对地电阻，若正常，继续测启动电阻， 发现有一个开路。将其更换后试机，测 SB电压，恢复正常。 人为短路绿色线与地线，电源风扇转动。进一步检测主电源5V、12V、3.3V及 PG信号电压， 均正常，故障排除（在修复之后，不要忘了最后还要检查确认 PG信号是否正常，方可交付使用）。 2．开机后电脑主机不启动，辅助电源无 SB（待机）电压输出（开关变压器故障） 故障现象：将电源从主机内拆出后，人为短路电源插头中绿色线与黑色线，发现电源风扇不 转。经查 SB无待机电压输出。 故障分析：SB无待机电压输出，说明辅助电源没有工作。 检修过程如下： 拆开外壳取出电路板后，直观检查，没有发现明显损坏的元件。 加电检查。首先测整流滤波电压，约为 300V正常，继续测开关管栅极电压，约为 0.5V， 说明正反馈电路有故障。 测正反馈及开关管通路，没有发现开路损坏元件，测负载端无短路，怀疑开关变压器有 故障。