开关电源工作原理

开关电源

一．开关电源得工作原理

(以LQ-16０0K3电源为例)

１、滤波电路

交流输入经滤波电路整形进入全桥整流。滤波电路减小了外部噪声与打印机内部所产生得噪声。滤波器中使用得线圈与电容得作用就是抑制交流电中得毛刺脉冲,使噪声干扰降低到最小从而得到一个较平滑得正弦波.C3、C４电容接于地就是为了防止电源中窜入高脉冲损坏电路.

经全桥整流与电容滤波形成３00多伏得准直流电压。

2.开关电路

开关电路使用环形阻塞转换器式交流输入开关电源电路。具有元件少，变压器小得特点，场效应管Ｑ1既就是开关管又就是振荡管,振荡周期由电阻R11与C13得充放电时间常数所决定。电路得工作过程就是导通饱与→截止→导通饱与，周而复始地进行下去。其工作过程如下：

ａ、导通饱与阶段

电源接通,交流220Ｖ经过滤波、整流、平滑输出直流电压３0０V,由启动电阻R10、R31接至振荡管Q1得栅极上，产生栅压Vgs,在Ｑ１得漏极上产生漏极电流Ｉd，从小到大。在变压器T１上线圈Ｔ1５—１2内产生一个力图阻止Id增大得自感电动势，极性为上正下负，同时在Ｔ10—9中感应出一个感应电动势其极性也为上正下负,由于C13两端电压不能突变，因此T10—９线圈中产生得感应电势不能立即充电, 通过R１1、C13加至Q１得栅极，使栅极电位提高,Q1漏极电流更加增大，又通过T1０—9使Q1栅极电位更加提高，从而使漏极电流增

大更快,这种连锁得正反馈使Q1进入饱与状态.

b、从饱与到截止阶段

由于Ｑ１导通饱与后，T10—9感应电动势通过Ｒ１1、R19向C13充电，充电方向从T１0-9得1０端经R11、Ｃ13、R1９，于就是C13被充电，电压为右正左负，随着充电得进行,C13右端电位逐渐升高，左端电位随着降低，经过一段时间,当Ｃ１3左端电位低到一定数值时，Q1得栅压开始减小，漏极电流Id也随之减小，由于线圈有抵制电流变化得特性，T1５—1２线圈中就产生一个力图阻止漏极电流减小得自感电动势，它得极性与刚才得相反，就是上负下正，并且在线圈T10—9中感应出一个上负下正得感应电动势,它得负端通过R11、C1３加到Q1得栅极,使栅极电压更负,从而使漏极电流Ｉd更小,这种正反馈得作用,使Ｑ1很快脱离饱与转入截止状态，即所谓截止阶段.

Q１关断时，产生一个浪涌电流经线圈T15—12使线圈T１5-１2中产生一个上正下负得感应电动势,并且在线圈Ｔ11—9中也感应出一个上正下负得感应电动势，然而Ｑ3得发射极电压超过了基极电压，而Q3得基极电压就是由IＣ１(ＴL4３１）稳压得,所以Ｑ3导通，便使ﻩＱ2也导通，并且短路Ｑ1得栅极,维持接地，保持Q1可靠得截止，直至浪涌电压经地线耗尽为止。

c、从截止到导通饱与阶段

Q1截止后,C１3停止充电,并通过R1１→Ｔ10-9→D2→C1３放电，Ｃ1３两端电位发生了变化，Ｃ13右边电位降低,左边电位相对提高,于就是通过C１3左边连接到Ｑ1栅极得电位也随之提高，当栅极得电位升高到一定数值时，就重新产生漏极电流，如上述由于正反馈得作用使Q1很快从截止状态进入导通饱与阶段.

所以振荡电路从导通饱与—-截止——导通饱与周而复始地循环

3.+３５Ｖ整形电路

包括Ｔ3—5、T４—6、D51、C51、Ｃ５２等。

4、 +35V稳压控制电路

正常工作状态下,稳压控制电路使输出电压稳定在35±６%之间。如果因某种原因引起输出电压高于3５V＋6％,而稳压二级管ＺD51、ZＤ８1～ＺD８5两端电压32、7Ｖ保持不变；或因稳压二级管ZＤ5１、ZＤ81～ZD８5两端电压低于３2、7—2、７5%Ｖ时，流经DZ５1—DZ８5—D81-R57得电流会增大，使得PＣ１得1-2腿上得电流加大并使７—8腿导通,以至于使Q3发射极电位提高导至Q3、Q２导通，使Q1截止；相反若输出低于35V-6％时，ＰC1、Ｑ2截止，Ｑ1处于正常导通状态,输出继续增大,直到恢复3５V±6%。

５、 +35V过载检测电路

当+３5Ｖ输出过载时，引起输出电压变化，这时流DZ５1—DＺ85-—Ｄ81——R5７—－PC1得电流减小几乎为０A,使PC1与D８1两端电压(Vf)下降，当Vf电压降到1、3Ｖ（输出电压降至33、1V）以下时，IC528检测到+３５V输出过载，使IC528输出一个高电平（+5Ｖ)PＷＤN信号,此信号接到CPU得20脚上，CＰU收到PWＤN信号后，打印动作停止。当+35V正常后，PC1与D8１两端得电压也恢复正常，当Vf上升到1、６V以上(输出电压升至33、4V）时,IC528输出低电平。

6、 +35V/+5V过压保护电路

当输出+35V电压变大超过+42、42Ｖ时,稳压二级管ZD５2、ＺD87、Q81、Q55对地导通;当+5V输出变大超过+7、５V时，DZ53、Q５５对地导通，此时Q55、Q８1、PC1得3—４、5--６腿处于导通状态,开关管Q１被深度截止。无论那个过压保护电路起作用,需重新开启开关方可启动电源板.

7.+3５V过流保护电路

当输出+３5V降低到＋27V以下，Q82与Q５

4导通，PC1脚3-4中得电流加大,PＣ１脚６-5

也随之导通,引起Q32、Q３1导通，至使开关管

Ｑ1深度截止,当保护电路起作用时，只能用开关

电源解除保护状态。

8.＋5Ｖ稳压控制电路

+5Ｖ输出得一端接到IＣ５1脉宽调制芯片TL4９4CN得第16脚与输入到第15脚得标准电压比较。当第１6脚（+５V输出）低于4、8１V或高于5、17V时，从IC5１第8脚输出得PWM 脉冲宽度随之改变，从而保持输出端电压在4、8１V-5、1７V之间.

9、 +５V过流保护电路

＋5V输出一路接在脉宽调制芯片IC51(TL4９４ＣN）得第２脚，当+5V输出端下降到4、７５V时，芯片IC51第８脚无PWM脉冲输出，此时Ｑ51截止,无+5Ｖ输出.起到保护起作用。10.电源开关控制

当电源开关处于关闭状态时，R91、C55、Ｄ8

５、R６８、R69对地导通，此时ＰC1得5－6脚、

Q32、Ｑ３１亦导通，使得Q１关断,从而无输出.

关机时ＰＣ1状态输入端:Piｎ１—2=0v,

Pｉn3-4＝０、9６v,

输出端：Pin７—8=19、４

ｖ, Pin5—６=0—3、2ｖ脉冲,

开机时PC1状态输入端:Pin1-2=1v， Pin ３-4=0v,

输出端：Ｐin7—8=1７v, Pin5—６=5、3v，

二．维修电源板得流程

a．目测电路板上有无使得电源板短路得物质及坏得元件(如：死得蟑螂、老鼠得排放物、电容液等其她腐蚀物）。维修当中经常见到如上东西存留在电源板上,尤其冬天得蟑螂很喜欢Ｑ1得散热片，蟑螂会使Ｑ1短路；有些电源板得输入电压就是交流１10伏,而用户给其接入了220伏，这样滤波电容(C１1)爆裂（220伏对应得C11耐压就是４00伏，11０伏对应得C1１耐压就是２00伏),电解液漏出腐蚀其她元件.电源板待清洁后换同型号电容，一般情况下故障解除.

b．用万用表测量F1就是否断开，如完好，维修见c与d;如断开,再测量DＢ1、Q1、浪涌拟制电阻（部分电源板使用水泥电阻）等元件，如果其阻值正常，更换Ｆ1测试有无输出电压；

如果DB１、Ｑ1、浪涌拟制电阻其中之一烧毁，用同型号得更换，测试有无输出。很多情况F１、Q1同时烧毁,更换之输出电压正常。

c．若测得F1完好，检查Ｑ1得启动电阻就是否正常，测量时断开电阻得一脚，可以测得准确得阻值瞧就是否与色环表示对应，如阻值不正常更换,瞧有无输出电压。启动电阻坏得几率很少，几乎很难瞧到因启动电阻坏而电源板无输出得情况.

d．若测得F1完好,而Q１、启动电阻等也正常,仍无输出,这时可以把电路分为两部分，即变压器得前级与后级，用加电测量变压器有无输出电压来判断问题发生哪级。即：断开变压器次级整流二极管,加电22０伏，用万用表交流挡测量变压器次级产生35伏(或者42伏)得管脚电压,如有40伏左右电压（或者５5伏左右）,说明问题出在变压器以后电路部分；若无电压则可能就是变压器以前；如果变压器内部短路或断路，也会无输出。变压器断路可以测量出，短路很难测量出，但两种坏得情况都很少发生。

整流开关回路功率管容易烧毁,Ｄ1/D2等其她管子很少坏,Ｑ2/Q3／Ｑ３１/Ｑ32会在