TOP26x系列单芯片开关电源的维修步骤和技巧探讨

Techniques of Automation & Applications | 135
TOP26x 系列单芯片开关电源的
维修步骤和技巧探讨
陈 军
(绵阳市维博电子有限责任公司,四川 绵阳 621000)
摘 要:首先概述了TOP26x 单片开关电源的基本工作原理,介绍了针对此电路的维修技巧,最后通过以TOP26x 单片开关电源
维修实例进行剖析,进一步说明TOP26x 开关电源的具体维修技巧及故障的处理。

关键词:开关电源;单片开关电源;原理故障维修技巧
中图分类号:TM564 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2018)08-0135-04
Maintenance Steps and Skills of TOP26x
Series One-Chip SMPS
CHEN Jun
( Mianyang Weibo Electronic Co., Ltd., Mianyang 621000 China )
Abstract: This paper first outlines the TOP26x monolithic switch power supply basic principle, and introduces techniques for the
maintenance of the circuit, and analyzes the maintenance examples base on the TOP26x monolithic switch power supply, further illustrates TOP26x and deals with the maintenance and fault of switch power supply.
Key words: switching power supply; principle of one-chip switch power supply; service skill for breakdown
收稿日期:2017-06-20
1 引言
T O P26x 开关电源具有节约能源、节省电力、高效率的特点,目前已基本上取代了传统的晶体管稳压、二极管整流、变压器变压等电源。

基于T O P26x 芯片设计的开关电源是一种高效节能电源。

它的工作效率高可以达到80%-90%[1]。

并且采用了体积非常小的高频变压器来实现电网隔离及电压变换。

去掉了笨重的工频变压器,为电器产品的轻型化、小型化奠定了牢固的基础。

TOP26x 是将PWM 控制器与功率开关场效应管合二为一封装在一起,这样封装可以使体积进一步缩小,电路更为简化,成本也明显降低。

现在,采用了TOP26x 单片开关电源芯片的电路设计方案广泛的在电子产品中得到应用。

2 TOP26x 芯片工作原理
TOP26x 芯片是一款采用脉冲宽度调制(PWM)控制的全功能电源IC。

芯片内部的详细工作原理在很多的论文和设计手册中都有详细的叙述。

具体可以参考文献[2]。

这里简单的讲一下TOP26x 芯片的工作原理,便于读者理解后面的电路原理。

刚加电时,整流后的直流电压加在漏极(D)上,通过内部的开关高压电流源向芯片提供启动偏置电流。

当控制引脚(C)充电电压接近5.8V 时,控制电路被激活并开始17ms 左右的软启动。

软启动结束时,内部高压开关电源关断,如果电源不存在开环或输出短路等故障时,在控制引脚(C)放电到接近下限阈值电压4.8V 之前,反馈环路将闭合并向控制引脚提供外部电流,开关电源进入正常工作状态。

当电源存在短路或者开环现象时外部电流无法流入,当控制引脚(C)电压达到下限阈值电压4.8V 时激活自动重启电路,关断MOSFET 输出。

内部高压电流源再次接通对外接电容充电,重新进入软启动模式。

在故障没有排除前自动重启动模式将不断循环工作,直到开关电源进入受控状态为止。

3 TOP26x芯片的典型应用原理图
开关电源的组成主要有主电路、控制电路和辅助电源。

主电路包括电流限幅、滤波器、整流、逆变;控制电路保证开关电源可以正常输出,其中的检测电路是进行数据的检测,通过检测的数据和参数控制开关管工作;辅助电源是对保护电路和控制电路进行供电的。

如图2所示[3]。

典型应用的原理图,如图1所示[2]。

图2 开关电源主电路
4关于TOP26x芯片开关电源的维修技巧
虽然各种开关电源电路都各有差异,但其基本原理是不变的,下面就结合图3与自己的工作经验来谈一谈使用单电源芯片设计的开关电源的基本维修步骤和方法:
1、静态检测
在拿到一台有待检修的开关电源时,首先要通过用眼睛看和鼻子闻等措施把电路板初步检查一遍,主要要看那些电流大、发热量大、电压高的区域。

看一下元器件是否有烧焦、断裂或异味;电容上是否有漏液、鼓包、炸裂;保险管是否有明显的变色或烧断;电阻是否有烧糊或烧断。

接下来,再使用万用表检测电源整流桥堆、快恢复二极管等各功率部件是否有击穿及短路。

还有,保险管有无断路、抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断等等。

再测量芯片的D、S有无击穿现象。

检测各输出电压端口的电阻是否有异常,假如上述部件有损坏则需加以更换。

2、通电测试
通过上一步的检修,把损坏了的元器件更换以后,就可以进行通电测试了。

首先可以进行瞬间通电,在通电的瞬间观察电源在通电的情况下是否有保险丝以及他元器件发生冒烟或产生火花现象,如果有,则要及时地切断电源并重复进行第一步的检修工作。

如果没有这些异常现象的出现,就可以进行下一步维修工作。

大至可以分为以下几个方面的情况:
① 电源有输出且电压正常。

这时就可以连接一个负载持续通电并观察一段时间,如没有发现其他问题则维修完成。

② 开关电源无输出,整流电路后的高压滤波电解电容上没310V左右的直流电压。

此故障原因一般发生在AC-DC转换部分,主要是交流输入到整流桥之间的电路
,如保险断、前级滤波及
干扰抑制电容击穿、整流全桥损坏、限流功率电阻断路
等等。

此时,就应切断电源重点检查并测量以上元器件,
便可查出损坏的元件了。

图1 典型应用的原理图
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③ 直流电压310V 正常,但开关电源输出为0V。

说明AC-DC 的电路部分正常,应该是开关电源芯片未起振。

重点检查测量启动电路部分,在开机瞬间用万用表直流20V 档测量开关管件的控制引脚(C),应有5.8V 左右的电压通过;若无电压,应检查测量漏极(D)引脚有无310V 电压,如无电压应检查测量变压器T1初级是否有断路;如漏极引脚电压正常,则需检查连接在控制引脚的充电电容C10和限流电阻R16,若电容漏电或电阻开路,则需更换,若完好则先要检测反馈回路中的D7和C7,如外围电路检测正常,此时可更换芯片再试试。

④ 初级直流电压正常,输出过高或过低
这种故障说明稳压环路有故障,包括光耦U2(LTV 817)输入侧的稳压控制电路,以及光耦输出侧的稳压控制电路。

可先用短路法来判断故障范围:先短路光耦U2的3,4脚提高输入控制脚(C)的电流,这时测量开关电源的输出电压如果变小,说明电源芯片和变压器辅助线圈工作正常,故障在光耦本身,或者光耦输入侧的分压后采样、稳压控制电路,重点检查U3(LMV431A),和采样电阻R21、R23;若电压无变化,说明故障在光耦的输出侧的稳压控制电路,此时重点检查开关管的控制引脚(C)的外围元件C10、R16,最后可更换芯片再试。

在这里,需要特别说明的是:一定不可以短路光耦的1、2脚,在这种情况下稳压环路会完全失控,将会导致输出电压严重升高,很可能烧毁元件,造成故障范围扩大,严重的还会引发安全事故。

⑤ 开关电源在加电时先启动一下然后停止,这种情况一般是电源保护电路动作,最常见的是过压保护。

1) 电源反馈回路故障,开关管不能正常关断,造成辅助绕组回路电压升高,VR3、D6导通促使过压保护动作;或者是VR3稳压值降低。

这时应重点检查U2、U3、VR3、R21以及R23。

2) 箝位电路损坏。

开关管关断时感应电动势叠加到母线上,造成过压保护动作。

这时应重点检查R5、D5、C4、VR1。

5 维修实例
1) WB SC010F V4.5交流伺服驱动器开关电源维修故障现象:开机+5V 电源指示灯闪一下就不亮了。

故障分析:加电的时候+5V 电源指示灯会亮,说明开关电源整个电路基本正常。

在测试中还发现,关掉交流输入后,过几秒钟电源自动启动,输出电源+5V 正常。

根
据这一现象可以判定电源二次整流滤波电路、取样比较反馈电路都正常。

主要应考虑是电压监测引脚有报警输入,重点测量钳位电路上的D12、R103、R105、C67。

最后发现是R105电阻开路,造成钳位电路失效,母线电源升高,芯片过压保护动作。

关掉A C 输入后母线电压降低开关电源就正常启动了。

更换R105后驱动器正常工作。

故障部分电路图如图3所示。

图3 钳位电路部分
2) WB SEVRO 108电源板+5V 电源故障
图4 电压采样反馈电路部分
故障现象:加电以后电源板上+5V 指示灯一亮一灭。

故障分析:开机以后电源启动一下停止,然后再启动。

怀疑是软启动结束后,控制脚(C )未建立起正常的5.8V 工作电压。

用万用表测试C 脚确实电压不正常。

测试分压采样电路基本正常,应该反馈光耦U23未正常工作,更换U23(P
C817A )
通电测试电源正常工作,维修完成。

故障部分电路图如图4所示。

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1386 结束语
目前,电子产品中采用单片电源芯片设计制造的开关电源是越来越多,虽然各控制集成IC 是千变万化,但是原理都是相通的,维修的方法及步骤都大同小异。

只要掌握了正确的方法及步骤,在维修实践中不断总结经验通过一定时间的积累,维修开关电源也不会是太难的事。

笔者写下此文是期望能与同行们共同探讨开关电源维修方法及技巧,并希望愚见能起到一个抛砖引玉的作用！
参考文献:
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[2] TOP264-271系列芯片隔离开关电源设计手册[Z]. 2010.[3] 黄燕.开关电源故障检修方法[M ].北京:国防工业
作者简介:陈军(1975-),男,工程师,研究方向:机电一体化技术。

出版社,2007.
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[5] 沙占友.开关电源设计入门[M ].北京:中国电力出版社,2013.
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4 结束语
论文针对“黑车”治理存在的取证难的问题进行研究,针对这情况,系统建立了基于NFC 和Android 非法运营车辆举报系统,对举报属实的群众,以现金或打折的形式进行奖励,为彻底消灭“黑车”建立了强有力的群众基础。

本文下一步的研究重点在建立黑车建档系统,对打击“黑车”有功的执法人员也给予适当奖励,以提高执法人员对该项工作的积极性,使非法营运的真正无处藏身。

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作者简介:林基艳(1984-),女,讲师,研究方向:可信计算、无线网络安全、智能交通。

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