2)他激式開關(guān)電源
他激式開關(guān)電源的啟動是指電源IC的啟動,常見的啟動方式有四種,如圖5-22所示。
① 工作過程
第一種是由市電電壓變換電路產(chǎn)生的300V電壓經(jīng)電阻R1限流、降壓后,對電源控制芯片或電源厚膜電路IC1供電端Vcc外接的濾波電容C2充電,當(dāng)C2兩端電壓達到IC1內(nèi)啟動電路的啟動閾值后,ICl內(nèi)的啟動電路開始工作并使基準(zhǔn)電壓發(fā)生器輸出電壓,為振蕩器等電路供電,實現(xiàn)開關(guān)電源的啟動;第二種是市電電壓經(jīng)整流管VDl、限流電阻R1. IC1供電端Vcc外接的濾波電容C2和整流管VD2構(gòu)成整流濾波回路,在C2兩端建立啟動電壓,當(dāng)C2兩端電壓達到IC1內(nèi)啟動電路的啟動閩值后IC1啟動;第三種是市電電壓經(jīng)電阻Rl, IC1供電端Vcc外接的濾波電容C2和整流器VD1內(nèi)的一個整流管構(gòu)成回路,回路中的電流在C2兩端建立啟動電壓,當(dāng)C2兩端電壓達到ICl內(nèi)啟動電路的啟動閩值后,開關(guān)電源啟動;第四種由300V電壓直接為電源控制芯片內(nèi)的啟動電路供電,使該芯片啟動。
②故障特征
限流電阻R1的阻值增大或開路后,會導(dǎo)致電源控制芯片或電源厚膜電路IC1供電端輸入的啟動電壓不足,產(chǎn)生IC1內(nèi)的啟動電路不能啟動或啟動困難故障;同樣濾波電容C2容量減小或漏電,也會產(chǎn)生該故障。此外,第二種啟動方式中的整流管VD2導(dǎo)通電阻大,也會產(chǎn)生該故障。
6.振蕩電路
并聯(lián)型自激式和他激式開關(guān)電源的振蕩電路有所不同:自激式開關(guān)電源的開關(guān)管參與振蕩脈沖的形成;他激式開關(guān)電源的開關(guān)管不參與振蕩脈沖的形成,而需要單獨設(shè)置振蕩電路。下面分別介紹。
(1)并聯(lián)型自激式開關(guān)電源
典型的并聯(lián)型自激式開關(guān)電源的振蕩電路如圖5-23所示。
①工作過程
開關(guān)管VT1經(jīng)啟動后進入初始導(dǎo)通狀態(tài)時,開關(guān)變壓器TI的正反饋繞組P2感應(yīng)出上正、下負的脈沖電壓通過R2、C2、VTl構(gòu)成回路,使VTl因正反饋雪崩過程迅速進入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。隨后,VT1因電容C2充電而退出飽和并進入截止?fàn)顟B(tài)。VTl截止的同時,Tl存儲的能量經(jīng)整流、濾波后向負載釋放,隨著Tl存儲的能量釋放到一定的時候,T1各個繞組產(chǎn)生反相電動勢,于是P2繞組產(chǎn)生的脈沖電壓經(jīng)VD1,R2再次使VTl進入飽和導(dǎo)通狀態(tài),形成自激振蕩。開關(guān)電源完成初始振蕩后,由于Tl各個繞組產(chǎn)生的脈沖升高,二極管VD1導(dǎo)通,由它取代C2為VT1提供激勵脈沖電壓。
②故障特征
若正反饋回路的R2、C2開路,會導(dǎo)致開關(guān)管因無正反饋脈沖而不能進入振蕩狀態(tài),開關(guān)電源無電壓輸出;若二極管VD1開路,會使開關(guān)管因激勵脈沖不足而使開關(guān)電源處于弱振狀態(tài),產(chǎn)生輸出電壓低的故障。
(2)他激式開關(guān)電源
他激式開關(guān)電源的振蕩脈沖由單獨設(shè)置的振蕩器產(chǎn)生,常見的振蕩器和波形如圖5-24所示。
① 工作過程
開機瞬間由于定時電容C1兩端電壓為0,所以比較器的反相輸入端電壓為0,而比較器的同相輸入端輸入的是基準(zhǔn)電壓,所以輸出端V0輸出的脈沖為高電平。該電壓不僅使泄放二極管VD1截止,而且通過R4使比較器的同相輸入端電壓升高到+VT。同時,Vcc通過Rl對Cl充電,隨著充電的不斷進行,Cl兩端電壓逐漸升高并達到+VT時,比較器翻轉(zhuǎn),它的輸出端V0輸出低電平信號,不僅通過R4使比較器同相輸入端電壓下降到-VT,而且通過VD1為Cl提供放電回路,使C1兩端電壓迅速下降。當(dāng)Cl兩端電壓低于-VT后比較器再次觸發(fā)翻轉(zhuǎn),V0變?yōu)楦唠娖?,重?fù)以上過程,振蕩器輸出矩形脈沖信號。同時,Cl兩端形成了-VT到+VT變化的鋸齒波脈沖。
②故障特征
定時元件R1、Cl或比較器異常不能形成振蕩脈沖時,會導(dǎo)致開關(guān)電源無電壓輸出。當(dāng)R1、Cl異常形成的振蕩脈沖頻率較低時,會導(dǎo)致開關(guān)電源帶載能力差。
7.開關(guān)管激勵電路
由于變壓器耦合并聯(lián)型自激式開關(guān)電源的開關(guān)管激勵電路就是自激振蕩電路,所以不再介紹,下面介紹他激式開關(guān)電源的開關(guān)管激勵電路。
(1)電路分析
參見圖5-25,他激式開關(guān)電源典型的激勵電路多以RS觸發(fā)器為核心構(gòu)成。RS觸發(fā)器的真值表如表5-1所示。
當(dāng)芯片UC3842內(nèi)的振蕩器工作后,由該電路產(chǎn)生的 形振蕩脈沖送到觸發(fā)器的S端。當(dāng)S端輸入的脈沖信號為高電平時,觸發(fā)器的 端為低電平,Q端為高電平。 端為低電平時,③腳內(nèi)接的放電管VT3截止;而Q端為高電平時,推挽放大器的VT2截止、VT1導(dǎo)通,經(jīng)VT1放大后的高電平激勵脈沖由⑥腳輸出,通過R3使開關(guān)管VT4導(dǎo)通。VT4導(dǎo)通后,300V電壓通過開關(guān)變壓器T1的初級繞組、VT1的D/S極、R4到地構(gòu)成導(dǎo)通回路,回路中的電流不僅使T1存儲能量,而且在R4兩端建立取樣電壓。該電壓經(jīng)R5對C4充電,C4兩端電壓經(jīng)③腳送到電流比較器的同相輸入端。當(dāng)C4兩端電壓使電流比較器的同相輸入端電壓超過其反相輸入端電壓后,電流比較器輸出高電平,使觸發(fā)器R端為高電平,于是觸發(fā)器輸出端Q端為低電平、 端為高電平。 端為高電平后放電管VT3導(dǎo)通,致使C4兩端的電壓經(jīng)VT3 放。而Q端為高電平后使VT1截止、VT2導(dǎo)通,致使開關(guān)管VT4截止,以免VT4因存儲效應(yīng)不能及時截止,因功耗大損壞。開關(guān)管截止期間,T1次級繞組產(chǎn)生的脈沖電壓通過整流濾波電路獲得直流電壓。為相應(yīng)的負載供電。當(dāng)振蕩脈沖為低電平時該狀態(tài)不變,直至下一個振蕩周期振蕩脈沖再次為高電平,RS觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn),重復(fù)以上過程,RS觸發(fā)器輸出PWM矩形脈沖。該脈沖從芯片⑥腳輸出后,驅(qū)動開關(guān)管VT4工作在開關(guān)狀態(tài)。
(2)故障特征
該電路異常無激勵脈沖輸出時,開關(guān)電源不工作,開關(guān)電源無電壓輸出;若該電路異常產(chǎn)生的激勵脈沖的占空比較小時,開關(guān)電源輸出電壓低;若該電路異常產(chǎn)生的激勵脈沖占空比過大時,開關(guān)電源輸出電壓高。而該電路異常使激勵信號異常時容易導(dǎo)致開關(guān)管因激勵不足或過激勵而損壞。
提示:占空比是指導(dǎo)通時間與振蕩周期(導(dǎo)通時間+截止時間)之比。
8.穩(wěn)壓控制電路
為了防止負載輕重變化或市電電壓高低變化,引起開關(guān)電源輸出電壓變化,必須通過穩(wěn)壓控制電路控制開關(guān)管VTl的導(dǎo)通時間(或同時控制導(dǎo)通時間和振蕩頻率),確保輸出電壓保持穩(wěn)定。由于穩(wěn)壓控制電路是故障多發(fā)部位,不僅會產(chǎn)生開關(guān)電源輸出電壓高的故障,而且會產(chǎn)生屢損開關(guān)管等大量元器件的嚴重故障,所以掌握這部分內(nèi)容是學(xué)習(xí)開關(guān)電源維修技術(shù)的重點。
(1)穩(wěn)壓控制電路的構(gòu)成
穩(wěn)壓控制電路由誤差取樣、放大電路和調(diào)寬或調(diào)頻調(diào)寬電路兩部分組成。
(2)誤差取樣、放大電路
誤差取樣放大電路有間接誤差取樣、放大和直接誤差取樣、放大兩種。
①間接誤差取樣、放大
參見圖5-26,采用間接取樣方式的穩(wěn)壓控制電路需在開關(guān)變壓器上專門設(shè)置一個取樣繞組。取樣繞組產(chǎn)生的脈沖電壓經(jīng)整流在濾波電容兩端獲得與輸出端電壓成正比的取樣電壓,并經(jīng)誤差放大器放大后,通過開關(guān)管激勵脈沖的調(diào)頻調(diào)寬或調(diào)寬電路控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間,實現(xiàn)開關(guān)電源輸出穩(wěn)定的控制。
控制過程:當(dāng)市電電壓升高或負載變輕,引起開關(guān)變壓器T1各個繞組產(chǎn)生的脈沖電壓升高時,取樣繞組P2升高的脈沖電壓經(jīng)VD1整流、濾波電容Cl濾波獲得的取樣電壓相應(yīng)升高。該電壓經(jīng)Rl、VRl、R2取樣后,使誤差放大器VT2的b極輸入的電壓升高,由于VT2的e極由穩(wěn)壓管ZDl提供基準(zhǔn)電壓,所以VT2的c極電位下降,通過調(diào)寬(或調(diào)頻調(diào)寬電路)使開關(guān)管VTl導(dǎo)通時間縮短,T1存儲能量下降,開關(guān)電源輸出電壓下降到正常值,實現(xiàn)穩(wěn)壓控制。反之,穩(wěn)壓控制過程相反。VR1是可調(diào)電阻,調(diào)整該電阻可在一定范圍內(nèi)改變開關(guān)電源輸出電壓的大小。
特點:此類取樣方式的穩(wěn)壓控制響應(yīng)速度慢,空載時電壓會略有升高。為了確保開關(guān)電源的安全和便于檢修,檢修時應(yīng)接假負載。
故障特征:由于誤差取樣電路的濾波電容Cl多臨近發(fā)熱器件,所以Cl會因長期過熱而極易損壞。Cl損壞后,產(chǎn)生的故障主要有:一是引起負載元件過壓損壞;二是開機初期有“吱吱”聲,且熒光屏上有干擾帶;三是引起開關(guān)管VTl擊穿;四是引起過壓保護電路動作。為了防止誤判,C1應(yīng)采用代換檢查法。同樣,若整流管VDl異常,會使C1兩端不能獲得正常的取樣電壓。另外,R1、VR1開路不能為VT2的b極提供取樣電壓,也會產(chǎn)生以上故障。而VRl接觸不良,還會產(chǎn)生輸出電壓波動的故障,甚至?xí)a(chǎn)生開關(guān)管擊穿等故障。誤差放大器的VT2,ZD1異常既能產(chǎn)生輸出電壓高故障,也能產(chǎn)生輸出電壓低故障,甚至?xí)a(chǎn)生開關(guān)電源無電壓輸出故障。