从设计到维修,全方位学习开关电源

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-29 浏览次数:326

 所谓开关电源,是指利用现代电子电力技术,控制开关管开通和管段的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制控制IC和MOSFER构成,随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断创新。接下来给大家介绍一下开关电源设计过程中的一些注意事项,同时还介绍到当开关电源出现问题的时候,如何快速的查找出开关电源的问题所在。

开关电源的布局

  开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。

  当设计高频开关电源时,布局非常重要。良好的布局可以解决这类电源的许多问题。因布局而出现的问题,通常在大电流时显现出来,并且在输入和输出电压之间的压差较大时更加明显。一些主要的问题是在大的输出电流和/或大的输入/输出电压差时调节能力的下降,在输出和开头波形上的额外噪声,以及不稳定性。应用下面的几个简单原则就可以把这类问题最小化。

  电感器

  开关电源尽量使用低EMI(Electro Magnetic Interference)的带铁氧体闭合磁芯的电感器。比如圆形的或封闭的E型磁芯。如果开口磁芯(open cores)具有较低的EMI特性,并且离低功率导线和元件较远,也可以使用。如果使用开口磁芯,使磁芯的两极与PCB板垂直也是一个好主意。棒状磁芯(stick cores)通常用来消除大部分不需要的噪声。

  反馈

  尽量使反馈回路远离电感器和噪声源。还要尽可能使反馈线为直线,并且要粗一点。有时需要在这两种方案之间折衷一下,但使反馈线远离电感器的EMI和其它噪声源是两者当中更关键的一条。在PCB上使反馈线位于与电感器相对的一侧,并且中间用接地层分开。

  滤波电容器

  当使用小容量瓷质输入滤波电容器时,它应该尽可能靠近IC的VIN引脚。这将消除尽可能多的线路电感影响,给内部IC线路一个更干净的电压源。开关电源一些设计需要使用前馈电容器从输出端连接到反馈引脚,通常是为了稳定性的原因。在这种情况下,它的位置也应该尽量靠近IC。使用表贴电容还会减少引线长度,从而减少噪声耦合进因通孔元件而造成的有效天线(effective antenna)。

  补偿

  如果为了稳定性,需要加入外部补偿元件,它们也应该尽量靠近IC。这里也建议使用表贴元件,原因同对滤波电容的讨论。这些元件也不应该离电感器太近。

  走线和接地层

  使所有的电源(大电流)走线尽可能短、直、粗。在一块标准PCB板上,最好使走线的每安绝对最小宽度为15mil(0.381mm)。电感器、输出电容器和输出二极管应该尽可能靠在一起。这样可以帮助减少在大开关电流流过它们时,由开关电源走线引起的EMI。这也会减少引线电感和电阻,从而减少噪声尖峰、鸣震(ringing)和阻性损耗,这些都会产生电压误差。IC的接地、输入电容器、输出电容器和输出二极管(如果有的话)应该一起直接连接到一个接地面。最好在PCB的两面都设置接地面。这样会减少接地环路误差和吸收更多的由电感器产生的EMI,从而减少了噪声。对于多于两层的多层板,可以用接地面分开电源面(电源走线和元件所在的区域)和信号面(反馈和补偿元件所在的区域)以提高性能。在多层板上,需要使用通孔把走线和不同的面连接起来。如果走线需要从一个面传输一个较大的电流到另一个面,每200mA电流使用一个标准通孔,是一个良好的习惯。

  排列元件,使得开头电流环同方向旋转。根据开头调节器的运行方式,有两种功率状态。一个状态是当开头闭合时,另一个状态是当开头断开时。在每种状态期间,将由当前导通的功率器件产生一个电流环。排列功率器件,以使每种状态期间电流环的导通方向相同。这会防止两个半环之间的走线产生磁场反转,并可减少EMI的放射。

  散热

 

  当使用表贴功率IC或外部功率开关时,PCB通常可以用作散热器。这就是用PCB上的敷铜面来帮助器件散热。参照特定器件手册中有关使用PCB散热的信息。这通常可以省去开关电源外加的散热装置。

如何选择开关电源拓扑结构

  电源是电子产品中必不可少的一部分,现在逐渐流行开关电源,其拓扑结构有很多种。下面就个人了解,罗列一些(不一定全)供大家参考。首先要明确您的产品中电源部分是否要与输入电源隔离。

  对于不隔离式开关电源,大体上有降压(buck)、升压(boost)、极性反转(负输出,降升压buck-boost)、斩波(cuck)3种类型。对于隔离式开关电源,分正激、反激、半桥、全桥、推挽5种类型。

  先说不隔离式:

  降压(buck)型原理如下图所示,前半周期Q1导通向C供电同时L1储能,后半周期D1导通L1放能向C供电。

升压(boost)型原理如下图所示,前半周期Q1导通L1储能,后半周期D1导通L1放能与V1串连向C1供电。

  

  极性反转型原理如下图所示,前半周期Q1导通L1储能,后半周期D1导通L1放能向C1供电。

  

  若输入电压大于工作电压,则选用降压型,反之选择升压型。若单电源输入,需要+、-电源时选用极性反转型。

  再说隔离式:若输出功率较小(100W以下)常用反激式;若功率稍大,可选用正激式;再大就要采用半桥或全桥式了。

  反激式是磁性元件在前半周储能,后半周期传递能量。并关管要承受电源电压与反激电压之和,一般220V整流后要用700V左右的功率管。

  

  正激式是在前半周期直接传递能量,后半周期泄放磁场。若磁场泄放不掉,则后面的周期中会因磁饱和而烧毁功率器。

  

  全桥式是有4个功率器件,能够让变压器原边电流来回流动,在每半个周期都传递能量,所以能做到较大功率。

  image

  半桥式是全桥式的简化,它将一个桥臂上的功率器件换成电容,节约了一半数量的功率器件,且功率器件上承受的电压也减半,故降低了成本。

  

  升压变换中多采用推挽式,因原边电压较低,绕组匝数少,绕成双原边也不增加多少成本,双绕组又能增加功率,故是广泛采用的方式。

如何为开关电源选择合适的电感

 

  电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流、电压相位不同,所以理论上损耗为零。电感常为储能元件,也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上, 用来平滑电流。电感也被称为扼流圈,特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。换句话说,由于磁通连续特性,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的 电压尖峰。

 

  电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题。有的应用允许电感饱和,有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和, 也有的应用不允许电感出现饱和,这要求在具体线路中进行区分。大多数情况下,电感工作在“线性区”,此时电感值为一常数,不随着端电压与电流而变化。但 是,开关电源存在一个不可忽视的问题,即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数),一个是不可避免的绕线电阻,另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式 杂散电容。杂散电容在低频时影响不大,但随频率的提高而渐显出来,当频率高到某个值以上时,电感也许变成电容特性了。如果将杂散电容“集中”为一个电容, 则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。

  当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时,不妨考虑下面几个特点:

  1. 当电感L中有电流I流过时,电感储存的能量为:

  E=0.5×L×I2 (1)

  2. 在一个开关周期中,电感电流的变化(纹波电流峰峰值)与电感两端电压的关系为:

  V=(L×di)/dt (2)

  由此可看出,纹波电流的大小跟电感值有关。

  3. 就像电容有充、放电电流一样,电感器也有充、放电电压过程。电容上的电压与电流的积分(安·秒)成正比,电感上的电流与电压的积分(伏·秒)成正比。只要电感电压变化,电流变化率di/dt也将变化;正向电压使电流线性上升,反向电压使电流线性下降。

  计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。

  从图1可以看出,流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成,因为交流分量具有较高的频率,所以它会通过输出电容流入地,产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR。这个纹波电压应尽可能低,以免影响电源系统的正常操作,一般要求峰峰值为10mV~500mV

  纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸,纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%,因此对降压型电源来说,流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。

  降压型开关电源的电感选择

  为降压型开关电源选择电感器时,需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算,首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。

  最大输入电压值为13.2V,对应的占空比为:

  D=Vo/Vi=5/13.2=0.379 (3)

  其中,Vo为输出电压、Vi为输出电压。当开关管导通时,电感器上的电压为:

  V=Vi-Vo=8.2V (4)

  当开关管关断时,电感器上的电压为:

  V=-Vo-Vd=-5.3V (5)

  dt=D/F (6)

  把公式2/3/6代入公式2得出:

  

  升压型开关电源的电感选择

  对于升压型开关电源的电感值计算,除了占空比与电感电压的关系式有所改变外,其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。以图3为例进行计算,假设开关频率为 300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%,则最大纹波电流为450mA,对应的占空比为:

  D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542 (7)

  当开关管导通时,电感器上的电压为:

  V=Vi=5.5V (8)

  当开关管关断时,电感器上的电压为:

  V=Vo+Vd-Vi=6.8V (9)

  把公式6/7/8代入公式2得出:

  

  请注意,升压电源与降压电源不同,前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。当开关管导通时,电感电流经过开关管流入地,而负载电流由输出电容提供,因此输 出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间,流经电感的电流除了提供给负载,还给输出电容充电。

  一般而言,电感值变大,输出纹波会变小,但电源的动态响应也会相应变差,所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。开关频率的提 高可以让电感值变小,从而让电感的物理尺寸变小,节省电路板空间,因此目前的开关电源有往高频发展的趋势,以适应电子产品的体积越来越小的要求。

  如何抑制开关电源纹波的产生 我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度,达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生,首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。

  随着SWITCH的开关,电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波,一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同,为几十到几百KHz。

  另外,SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET,不管是哪种,在其导通和截止的时候,都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声,一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间,其等效电路为电阻电容和电感的串联,会引起谐振,产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声,幅值通常要比纹波大得多。

  如果是AC/DC变换器,除了上述两种纹波(噪声)以外,还有AC噪声,频率是输入AC电源的频率,为50~60Hz左右。还有一种共模噪声,是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器,产生的等效电容导致的。因为本人是做汽车电子研发的,对于后两种噪声接触较少,所以暂不考虑。

  开关电源的EMI设计经验分享

  开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

1.开关电源的EMI源

  开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

  (1)功率开关管

  功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。

  (2)高频变压器

  高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

  (3)整流二极管

  整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高 dv/dt,从而导致强电磁干扰。

  (4)PCB

  准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上 述EMI源抑制的好坏。

  2.开关电源EMI传输通道分类

  (一)。 传导干扰的传输通道

  (1)容性耦合

  (2)感性耦合

  (3)电阻耦合

  a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合

  b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合

  c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合

  (二)。 辐射干扰的传输通道

  (1)在开关 电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电 感线圈可以假设为磁偶极子;

  (2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);

  (3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

  3.开关电源EMI抑制的9大措施

  在开关电源中,电压和电流的突变,即高dv/dt和di/dt,是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点:

  (1)尽量减小电源本身所产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理布局;

  (2)通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

  分开来讲,9大措施分别是:

  (1)减小dv/dt和di/dt(降 低其峰值、减缓其斜率)

  (2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压

  (3)阻尼网络抑制过冲

  (4)采用软恢复特 性的二极管,以降低高频段EMI

  (5)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术

  (6)采用合理设计的电源线滤波器

  (7)合理的接地处理

  (8)有效的屏蔽措施

  (9)合理的PCB设计

  4.高频变压器漏感的控制

  高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一,因此,控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。

  减小高频变压器漏感两个切入点:电气设计、工艺设计!

  (1)选择合适磁芯,降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比,减小匝数会显著降低漏感。

  (2)减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层,厚度20~100um,脉冲击穿电压可达几千伏。

  (3)增加绕组间耦合度,减小漏感。

  5.高频变压器的屏蔽

  为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的 泄漏。

  高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。为防止该噪声,需要对变 压器采取加固措施:

  (1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生;

  (2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。

开关电源纹波的测量

  基本要求:使用示波器AC耦合 ,20MHz带宽限制 ,拔掉探头的地线

1,AC耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。

  2,打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰,防止测出错误的结果。因为高频成分幅值较大,测量的时候应除去。

  3,拔掉示波器探头的接地夹,使用接地环测量,是为了减少干扰。很多部门没有接地环,如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。但在判断是否合格时要考虑这个因素。

  还有一点是要使用50Ω终端。横河示波器的资料上介绍说,50Ω模块是除去DC成分,精确测量AC成分。但是很少有示波器配这种专门的探头,大多数情况是使用标配100KΩ到10MΩ的探头测量,影响暂时不清楚。

  上面是测量开关纹波时基本的注意事项。如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω同轴电缆方式测量。

  在测量高频噪声时,使用示波器的全通带,一般为几百兆到GHz级别。其他与上述相同。可能不同的公司有不同的测试方法。归根到底第一要清楚自己的测试结果。第二要得到客户认可。

  同时,开关电源工作时,输入端的电压Vin不变,但是电流是随开关变化的。这时输入电源不会很好地提供电流,通常在靠近电流输入端(以BucK型为例,是SWITcH附近),并联电容来提供电流。

  上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。因为体积限制,电感不会做的很大;输出电容增加到一定程度,对减小纹波就没有明显的效果了;增加开关频率,又会增加开关损失。所以在要求比较严格时,这种方法并不是很好。关于开关电源的原理等,可以参考各类开关电源设计手册。

  采样点选在LC滤波器之后(Pb),这样输出电压就是我们所希望得到的电压。但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容,有可能会导致系统不稳定。关于系统稳定,很多资料有介绍,这里不详细写了。

  以上是关于开关电源纹波,总结的一些内容,如果能加些波形就更好了。虽然可能不太全,但对一般的应用已经足够了。关于噪声抑制,实际中并不一定全部应用,重要的是根据自己的设计要求,比如产品体积,成本,开发周期等,选择合适的方法。

开关电源测试系统

  一. 耐电压

(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定义:于指定的端子间,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG间,可耐交流之有效值,漏电流一般可容许10毫安,时间1分钟。
1.2 测试条件:Ta:25摄氏度;RH:室内湿度。
1.3 说明:
1.3.1 耐压测试主要为防止电气破坏,经由输入串入之高压,影响使用者安全。
1.3.2 测试时电压必须由0V开始调升,并于1分钟内调至最高点。
1.3.2 放电时必须注意测试器之Timer设定,于OFF前将电压调回 0V。
1.3.3 安规认证测试时,变压器需另行加测,室内 ,温度25摄氏度,RH:95摄氏度,48HR,后测试变压器初/次级与初级/CORE。
1.3.5生产线测试时间为1秒钟。

二.纹波噪声(涟波杂讯电压)

(Ripple & Noise)%,mv
2.1定义:
直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。
2.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P : Full Load
Ta : 25℃
2.3说明:
2.3.1示波器之GND线愈短愈好,测试线得远离PUS。
2.3.2使用1:1之Probe。
2.3.3 Scope之BW一般设定于20MHz,但是对于目前的网络产品测试纹波噪声最好将BW设为最大。
2.3.4 Noise与使用仪器,环境差异极大,因此测试必须表明测试地点。
2.3.5测试纹波噪声以不超过原规格值 +1%Vo。

三.漏电流(洩漏电流)

(Leakage Current)mA
3.1定义:
输入一机壳间流通之电流(机壳必须为接大地时)。
3.2测试条件:
I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
Vin max.(UL1012)/60Hz
O/P: No Load/Full Load
Ta: 25 ℃
3.3说明:
3.3.1 L,N均需测。
3.3.2UL1012 R值为1K5。
TUV R值为2K/0。15uF。
3.3.3漏电流规格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。

四.温度测试

(Temperature Test)
4.1定义:
温度测试指PSU于正常工作下,其零件或Case温度不得超出其材质规
格或规格定值。
4.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P: Full Load
Ta : 25℃
4.3测试方法:
4.3.1将Thermo Coupler(TYPE K)稳固的固定于量测的物体上
(速干、Tape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端绞三圈后焊成一球状测试。
4.3.3我们一般用点温计测量。
4.4测试零件:
热源及易受热源影响部分
例如:输入端子、Fuse、输入电容、输入电感、滤波电容、桥整、热
敏、突波吸收器、输出电容、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、
绕线、散热片、大功率半导体、Case、热源零件下之P.C.B.……。
4.5零件温度限制:
4.5.1零件上有标示温度者,以标示之温度为基准。
4.5.2其他未标示温度之零件,温度不超过P.C.B.之耐温。
4.5.3电感显示个别申请安规者,温升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。

五.输入电压调节率

(Line Regulation), %
5.1定义:
输入电压在额定范围内变化时,输出电压之变化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation=----------------
Vnor
Vnor:输入电压为常态值,输出为满载时之输出电压。
Vmax:输入电压变化时之最高输出电压。
Vmin:输入电压变化时之最低输出电压。
5.2测试条件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3说明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor与Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

六.负载调节率
(Load Regulation)%

6.1定义:
输出电流于额定范围内变化(静态)时,输出电压之变化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小负载时之输出电压
VfL:满载时之输出电压
Vcent:半载时之输出电压
6.2测试条件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent与Vcent-Vmax.之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

第三部分 测试报告要求的项目:

对于电源部品认定测试, 测试报告要求提供测试数据及结论。来料检可根据要求减少测试项目,对于测试不合格品的应该表明不合格的测试项。
一. 输入特性。
1. 工作输入电压和电压变动范围。
2. 输入电压的频率和频率变动范围。
3. 额定输入电流。是指在输入电压和输出电流在额定条件时的电流。
4. 输入下陷和瞬间停电。这是一种输入电压瞬间时下降或瞬断的状态,要用额定输出电压和电流加以限定。测试的指标为电压和时间。
5. 冲击电流。
6. 漏电流。
7. 效率。因为该指标与发热有关,因此散热时要考虑效率。
8. 测试中要标明输入采用单相2线式还是3相三线式。
二. 输出特性。
1. 额定输出电压。
2. 额定输出电流。
3. 稳压精度。
1) 电压稳定度。
2) 电流调整率。
3) 纹波噪声。包括最大纹波电压;最大纹波噪声电压。
4. 瞬间电流变动导致的输出电压的变动值。
三. 附属功能要求。
1. 过流保护。
2. 过压保护。
3. 输入欠压保护。
4. 过热保护。
5. 绝缘电阻。输入端与壳体;输入端子和输出端子;输出端子和壳体。
6. 绝缘电压。打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间,根据国家标准制定高压值。
四. 结构规格。
1. 形状条件:如外包装机壳的有无等。
2. 确定外型尺寸和尺寸公差。
3. 安装条件:安装位置、安装孔、等。
4. 冷却条件:强制或自冷以及通风方向,风量和孔径尺寸。
5. 接口位置和标志。
6. 操作零部件(输出电压可调电阻、开关、指示灯)的位置和提示文字的位置。
7. 重量。
五. 使用环境条件。
1. 温度。
2. 湿度。
3. 耐振动、冲击。
六. 其它条件。
1. 输入噪声。
2. 浪涌。
3. 静电噪声(有外壳的有要求)。

 一、快修步骤与技巧

  1.电阻测量打头阵

  (1)打开机盖,翻过电路板,首先测电源调整管0801(BUZ91A)D极是否对地短路。

  (2)由于IC801②、③脚外接的R807(33()kQ/2w)、R805(820kΩ/2W)阻值相当大,测IC801②、③脚对地电阻时应将两只电阻其中一端与电路板脱离。如果是R807开路,电源电路将不启动。两只电阻如果短路,TDA4605将无法承受+300V的冲击而损坏,在实际维修中,R805开路最为多见。

  (3)当测R805、R807正常后,便可测IC801①~⑧脚对地电阻,这样有利于及时发现①~⑧脚外围元件有无直接损坏,从实际维修中证明,维修此电路用电阻测量法比用电压法快捷、准确。IC801不能正常工作,其大部分引脚,如①、⑤、⑦、⑧脚电压都为0V。但②脚从正常值1.1 2V可能升至4V。实际所测电压值不是0V,就是高出正常许多。

  (4)当以上测量均正常时就应测光耦IC802③脚对地电阻,若阻值小于10kQ,电路稳压功能将失效,+B将从141V升至190V左右,此时保护电路不起作用。本机进入保护状态的条件是+B升至220V,这时行电路将会严重损坏,甚至威胁到CRT的安全。这就是强调通电测光耦③脚对地阻值的缘由。

  (5)光耦③脚外接元件对地阻值减小后所对应的+B输出电压见表1。

  表1 当光耦③脚对地电阻值减小时 +B输出 备注(负载) 1KΩ时 145V 15W(灯泡) 500Ω 152V 15W(灯泡) 340Ω 160V 15W(灯泡) 240Ω 190V 15W(灯泡) 240Ω以下 电源指示灯闪烁无输出 15W(灯泡)

  在实际检修中,C813时有损坏。

  2.压降法检测次级是否短路有奇效

  经上述检查无误后,在不通电的前提下,检查电源次级电路有无短路现象,其目的在于避免因电源冽级短路造成初级电路自保,从而增加检修难度。多年维修实践证明,测电阻次级各支路有无短路,有些不方便。因为在各整流输出端接有大容量的滤波电容,在测量时这些电容的充电作用,会使所测电阻值长久不能达到稳定值。那么,有没有更好的办法呢?其实测在路电阻时,只需在滤波电容两端接一只l00Ω/5W左右的电阻作假负载予以放电即可。

  经多年的实践,我们整理出一套压降检测法。压降检测法就是运用数字万用表的二极管挡对电路中的晶体管进行测量,因二极管挡两表笔大约有2.65V的输出电压,而整流管正极均通过各绕组接地,这给检修带来方便,压降值见表2,测量方法如图所示。

  表2 输出电压(V) 位号(型号) 红笔接地(正向压降)(V) 黑笔接地(反向压降)(V) +142 D831 0.438 ∞ +24 D861 0.445 1.52 +12 D851 0.423 1.66 +9 IC851(7809) 0.417 0.425 +5 IC841(7805) 0.526 0.658

  从图中可以看出,万用表二极管挡输出的2.65V左-右电压分为两路:一路经开关变压器绕组下端→绕组上端→整流→二极管正极→负极形成导通压降;第二路经冷地负载电路RL回到万用表负极。这时万用表所显示的压降值为两路并联值,其中任何一路有短路元件存在时,万用表显示压降值均会有所下降。

  3.通电检测有窍门

  运用了上述各种方法后,即可通电检修。对电源不启动的检修步骤如下:

  (1)首先测量IC801⑥脚是否有12~15V的正常启动电压,当启动电阻R802、R803阻值增大为150kΩ时,本机将无法启动,⑥脚电压将低于11.6V。

  (2)当⑥脚外接C816完全失效时,电源将无法启动,这时⑥脚电压约为4.25V;当C816容量减小至10μF左右时,⑥脚有7.7V电压,机内出现微小的“嗒嗒’’声,但整机仍然无法启动;如C816容量从100μF降至20μF左右时,电源能正常启动,此时⑥脚电压为11.62V,用15W灯泡作假负载时有141V输出,但当将+B处换成母0w灯泡作假负载时,电路便无法启动,实测此时⑥脚电压下降至8.46V。

  为方便大家在实际检修中对照和参考,特将检修情况整理成表,如表3所示。

  表3 元件序号 损坏情况 电路工作状态 IC801⑥脚电压(V) 灯泡负载(W) +B输出(V) R802、R803 阻值增大至150KΩ 无法启动 11.57 15 0 C816 容量为0μF 无法启动 4.25 15 0 C816 容量为10μF 机内出现微小“嗒嗒”声 7.7 15 0 C816 容量为20μF 电路正常启动 11.62 15 141 C816 容量为20μF 电路无法启动 8.46 40 13

  3)当IC801③脚外接R805(820kΩ/2W)开路、R806(1OkΩ)短路时,电路进入欠压保护状态,在实际检修中,R805易造成开路。

  (4)R810开路,使IC801因无激励脉冲输入而使本机无法工作。

  4.电源能启动,随后进入自保状态的检修

  采用“电阻模拟光耦工作检修法,如果电容还是无法启动,说明故障在初级电路。按如下步骤检修:

  (1)电源初级稳压控制环路有开路或短路现象,这时可检测光耦③脚对热地的电阻值,光耦③~④脚间开路,D807开路或短路,C813短路,及控制环路开路均会引起开机后出现自保状态。

  (2)C816容量减小导致IC801无足够启动电压和电流,而无法启动。

  (3)D806损坏造成IC80 1⑥脚无稳定电压提供,也会引起开机后出现自保。

  5.+B电压输出,忽高忽低的检修方法

  此类故障说明电源初、次稳压控制环路存在异常现象。

  (1)首先用“电阻模拟光耦”法将初、次级稳压控制环路分开,并在+B处接一只IOOW的灯泡作假负载,对于+B输出忽高忽低现象,可观察灯泡的亮闪情况。若将初、次级控制回路分开后输出还是不稳定,说明故障是由初级控制电路所引起的,通过测IC801①脚电压及光耦③、④脚电压的稳定度即可查出相关损坏元件。次级稳压控制回路也可用电压法来判断,个别元件可采用代换法。

  (2)对于+B输出异常,还可用以下方法快速检修:先用“电阻模拟法”将初、次级电路的稳压控制环路分离。将“模拟电阻”换成5kO可调电位器,调节其阻值,其+B处有相应稳定电压输出。若调节此5kΩ电位器有相应+B输出变化,说明故障不在初级控制环路上,而是在电源次级控制环路上。由于次级采用了SEl40作误差稳压检测。这时,可在+B到SEl40①脚接一只5kΩ电位器,调节此电位器,SE140②脚如有输出电压变化,则证明此集成块正常。在实际维修中调整此电位器在0~5kΩ变化,其SEl40②脚电压也有10.23~11.33V的电压变化。


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