時(shí)間:2017-08-01 14:16:21來源:深圳市四方電氣技術(shù)有限公司
眾所周知,大家所接觸到的電源電壓大都是220V或者380V,而有些場(chǎng)合需要用到更低的電壓,比如控制板、直流接觸器等等。使用變壓器降壓的話,由于變壓器的輸出電壓是隨著輸入電壓不斷變化著的,會(huì)造成輸出電壓的不穩(wěn)定。為了得到更加穩(wěn)定的電壓,此時(shí)就需要用到開關(guān)電源了。開關(guān)電源是一種電壓轉(zhuǎn)換電路,是將整流后的直流電壓通過開關(guān)管的開、關(guān)以及變壓器轉(zhuǎn)換成我們所需求的任何電壓。開關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路。
開關(guān)電源按照能量轉(zhuǎn)換可分為正激式和反激式。反激式指在開關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)變壓器副邊截止,變壓器儲(chǔ)能;開關(guān)管截止時(shí),變壓器副邊導(dǎo)通,能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)。正激式指在開關(guān)管飽和導(dǎo)通同時(shí),變壓器副邊感應(yīng)出對(duì)應(yīng)電壓輸出到負(fù)載,與正激式變壓器的能量轉(zhuǎn)換正好相反。
反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡潔,省掉了一個(gè)電感使用專用電源震蕩芯片,在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用,一些資料顯示反激式電源功率最大可做到300瓦,能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。正激式電源中比較常見的是利用兩個(gè)三極管交替進(jìn)入飽和區(qū)、截止區(qū)形成震蕩循環(huán),省去了電源芯片,優(yōu)化了元器件的使用,由于電路過于簡單,在此不做過多介紹。
最常見的反激式開關(guān)電源要屬由UC3844組成的開關(guān)電源。其主要組成部分是電源震蕩芯片UC3844、開關(guān)管和變壓器。
1電源振蕩芯片UC3844
由于UC3844內(nèi)部集成一個(gè)二分頻觸發(fā)器,輸出頻率只有4腳振蕩頻率的一半,所以輸出最大占空比為50%。由該集成電路構(gòu)成的開關(guān)穩(wěn)壓電源與一般的電壓控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源相比具有外圍電路簡單、電壓調(diào)整率好、頻響特性好、穩(wěn)定幅度大、具有過流限制、過壓保護(hù)和欠壓鎖定等優(yōu)點(diǎn)。
引腳說明:1腳為誤差放大器輸出端,2腳為誤差放大器輸入反相端,用來調(diào)整開關(guān)電源輸出電壓。1腳和2腳之間由外圍電路接入R、C串并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)以決定放大器的帶寬頻率特性和放大倍數(shù)。由于誤差放大器的同相端已經(jīng)在內(nèi)部提供2.5V電壓,當(dāng)2腳電壓輸入一個(gè)高于2.5V的電壓時(shí),誤差放大器輸出一個(gè)較低的電壓,使負(fù)載電壓維持一個(gè)低于正常值的電壓,從而達(dá)到降低輸出電壓,維持2腳電壓在2.5V的目的。反之亦然。
遇到過一次這種情況,測(cè)量變壓器二次側(cè)輸出電壓均比正常電壓高,只有一路電壓18V跟正常電壓一樣,接上控制板之后開關(guān)電源間歇性震蕩,面板不顯示。這種情況就是穩(wěn)壓回路異常導(dǎo)致的。由于2腳穩(wěn)定電壓取自此18V電壓,正常工作時(shí),變壓器二次側(cè)輸出電壓均正常值時(shí),18V這一路電壓只有16V左右,此時(shí)給2腳反饋一個(gè)輸出電壓低的信號(hào),強(qiáng)制負(fù)載電壓升高,使16V電壓升高至穩(wěn)定的18V,其他各路電壓均有不同程度升高,接控制板后帶載不足,開關(guān)電源停止工作。結(jié)果檢查發(fā)現(xiàn)有一個(gè)電壓取樣電阻異常。
3腳為電流檢測(cè)比較端,當(dāng)3腳電壓超過1V時(shí),PWM鎖存器將封鎖輸出脈沖,對(duì)電路啟動(dòng)過流保護(hù)功能。開關(guān)管導(dǎo)通后電流流經(jīng)源極S所接取樣電阻R12經(jīng)電容濾波送入3腳。由于開關(guān)管IRFPF50最大電流6.7A,工作允許最大電流為2A,經(jīng)過0.5Ω電阻后電壓為1V送入3腳。比較常見的如K2225最大電流2A,工作電流最大為0.6A,經(jīng)計(jì)算,所接取樣電阻為1.5歐姆時(shí),以達(dá)到3腳所需1V電壓。正常狀態(tài)下3腳電壓為低于1V的電壓。
由于電流取樣電阻阻值較小,當(dāng)開關(guān)管被擊穿后,往往伴隨取樣電阻的損壞,需仔細(xì)測(cè)量檢查。
4腳為振蕩器定時(shí)元件接入端,就好比CPU的晶振。8腳為基準(zhǔn)電源輸出端,向外提供+5V穩(wěn)定性良好的基準(zhǔn)電壓。4腳外圍組成的RC震蕩電路電源往往取自8腳,振蕩頻率可通過公式F=1.72/(R·C)。上圖中R=1K歐姆,C=4700PF,計(jì)算振蕩頻率為366KHZ,振蕩器的最高振蕩頻率可達(dá)500kHz。一般開關(guān)電源中振蕩頻率為50KHZ左右。
有時(shí)機(jī)器上電會(huì)聽到開關(guān)電源發(fā)出刺耳的聲音,這時(shí)就很有可能是振蕩電路損壞。由于人耳能聽到的最高頻率是20KHZ,當(dāng)電容C老化,容量增大導(dǎo)致振蕩頻率低于20KHZ時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。
5腳和7腳是供電GND和VCC端子,UC3844具有16V起振電壓和10V欠壓鎖定電壓,不同于UC3843的8.5V起振電壓和7.6V的欠壓鎖定電壓。UC3844正常工作電壓在10~17V之間。
6腳為PWM波形輸出腳,驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的開、合,最大輸出電流可達(dá)1A。
2開關(guān)管
多使用K1317、K2225場(chǎng)效應(yīng)晶體管,以K1317為例,耐壓1200V,最大電流2.5A。由于漏極和源極之間接有反向二極管,測(cè)量漏極和源極的正反向二極管特性可作為一個(gè)判斷依據(jù)。還有一種更加準(zhǔn)確的方法,在G、S間加正向8V電源,此時(shí)開關(guān)管正向?qū)?,D、S之間電阻很?。话?V電源反轉(zhuǎn)S接正,G接負(fù)極時(shí),開關(guān)管反向截止,D、S之間呈現(xiàn)高阻態(tài),說明開關(guān)管正常。
有些電源電路使用雙極型晶體管如BU508A,由于發(fā)射極和集電極之間沒有并接反向二極管,因此只能通過外加正反向電壓判斷。
3變壓器
變壓器出現(xiàn)故障最容易判斷,也最難判斷。變壓器損壞分兩種情況,一是匝間短路,即某兩個(gè)繞組之間直接相連;二是繞組斷路。因變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組比較多,需分清各繞組間的關(guān)系才能準(zhǔn)確判斷。
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