开关电源设计原理的分析以及常见故障的维修

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作者简介:田志红,河南省南阳市高级技工学校,讲师,从事机械加工教学工 作。
[责任编辑:曹明明]

【参考文献】 [1]机 械 零 件 设 计 . 劳 动 人 事 出 版 社 ,1988.

(上接第 107 页)据 1)知,图 1 中继电器辅 助 触 点 闭 合 ,P1、P2 之 间 水 介质仍然形成通路,电容 C1 放电,继电器 ZJ 线圈不带电,图 2 中低水 位信号回路为断路,电动阀不启动阀门继续保持关闭。 2.1.4 手动状态:如自动运行系统出现故障,可通过 SA 转换成手动控 制,采用人工启动电动阀的正转和反转。 2.2 水温自动控制
2010 年 第 23 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○机械与电子○
科技信息
开关电源设计原理分析及常见故障维修
马心灵 (黄山市自来水公司 安徽 黄山 245000)
【摘 要】开关电源的基本原理和电路结构是类似的,针对电路结构的几部分,并使用相应的工具进行检测,可以很快解决各种常见故障。 【关键词】整流滤波电路;反馈电路;PWM 脉冲产生电路;电容;光电耦合器
作 者 简 介 :邹 丽 娟 (1981— ),女 ,山 东 省 滨 州 职 业 学 院 助 理 讲 师 , 本 科 , 研 究 方向为自动化控制。
[责任编辑:翟成梁]
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在水箱的蒸汽管上安装温控阀,同时在水箱上安装一个温度传感 器,温控器采集温度信号,控制温控阀的打开或关闭。 温控器设置一个 合适的温度,当水温低于设定温度时,温控阀打开,进行加热;当水温 达到设定温度时,温控阀关闭,停止加热。
3 水箱自动控制系统成效
板集煤矿联合福利楼淋浴室是全矿重要的洗浴场所,能否保障供 水且提供适宜人体的温度非常重要。 因此,建立自动控制系统解决了 稳定供水且保证水温保持恒温。 此外,自动控制系统节省了人员配置 和人力操作,大大降低了人工工作量和管理费用。 总之,自动控制系统 的建立取得安全和效益的双重效果。 科
图1
2 开关电源工作原理
220V 交 流 市 电 经 保 险 管 , 经 滤 波 整 流 后 得 到 约 310V 的 直 流 电 压。 310V 电压一路通过启动电路回到 PWM 脉冲产生电路,产生驱动 脉冲控制芯片处于导通状态, 另一路经过开关变压器初级加到芯片 上。 在 PWM 脉冲的驱动下,芯片工作于开关状态,在初 级 绕 组 L1 中 流过脉冲电流,输出绕组 L3 中产生感应电压。 反馈绕组 L2 产生的感 应电压用于反馈,维持芯片工作于开关状态。 输出绕组 L3 中产生的感 应电压经脉冲整流得到输出电压,为负载提供电源。
4.6 稳压控制电路检修:常见故障为输出电压不符合要求。 光电耦合 器 PC817 光敏管或者发光管异常、精密稳压 管 TL431 导 通 不 正 常 、取 样电路中电阻 R9 或者 R10 阻 值 出 现 偏 差 、剩 余 的 C7、R7、R8 出 现 问 题,都有可能导致输出电压偏差。 如电容电阻,可以上述的电阻法进行 测量。 如光电耦合器和稳压二极管等特殊元器件,可遵照方法如下: 4.6.1 PC817 光电耦合器的检测,可以用电阻法估测。 正常情况下,正 向测量 1-2 脚,即发光管两端,电阻约为 1.1K 左右,反向为无穷大;34 脚,即光敏管两端,正反向均为无穷大,若测得 1-2 脚和 3-4 脚有短 路,表明已坏,需更换。 4.6.2 TL431 内 部 为 集 成 电 路 ,用 万 用 表 不 能 直 接 测 出 其 好 坏 ,只 能 对其进行大致判断。 只要任两脚间没有短路,便可在电路中试用,然后 通过电压法进行确证,其稳压值在 2.5V-36V 之间可变。 4.7 保护电路的检修:R3、C2、D5、C6,常规元件,检测方法遵前文。
图2 122
图4 4 常见故障及维修
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○机械与电子○
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2010 年 第 23 期
在生产过程中,一些简单的故障,诸如电容或者二极管正负反接, 虚焊,误焊短路等可通过观察发现并予以纠正。 经过一段时间使用后 发生的常见问题,一般有两种,无输出电压,输出电压数值偏差大,故 障的维修遵照电路的组成,可以按流程检测如下。 4.1 检 查 有 无 交 流 电 输 入 ,如 无 输 入 ,检 查 进 线 是 否 断 路 ,进 线 线 路 是否磨损,观察熔断丝是否异常,是否有明显损坏元件,电容是否鼓 包、发黑异常,如是此类问题,更换恢复,检测是否有输出电压。 如不能 解决,进入下一环节。 4.2 整流滤波电路检修:是否有 310V 的直流电压输出,如无输出,用 电阻法检查熔断丝是否开路,开路则更换;用电阻法检测滤波电容 C1 是否损坏,接近无穷大正常,如较小或断路,则说明损坏需更换。 同样 以电阻法检测整流桥中二极管是否正 常 ,异 常 则 更 换 。 有 310V 电 压 输出,进入下一环节。 4.3 启 动 电 路 检 修 :检 测 启 动 电 阻 是 否 开 路 ,开 路 更 换 ,进 入 下 一 环 节。 4.4 反馈与振荡电路检修:常见故障为电路不起振。 在断电情 况 下 , 对滤波电容进行放电,用电阻法检查反馈绕组电阻,反馈绕组工作电 流小,一般不会开路,常见的是开关变压器反馈绕组脱焊。 检查反馈电 阻 R4、R11、二 极 管 D6 是 否 开 路 ,对 反 馈 电 容 C3 先 观 察 其 外 形 是 否 正常,开路测量电阻,损坏或不能确定时更换。 开关芯片 CR6229 是否 正常检测比较麻烦,而芯片价格低廉,一般采取代换法较简便。 有开关 电源使用芯片比较高价,可以考虑通过芯片正常运行状态说明进行检 测。 4.5 脉冲整流输出电路:这部分由电阻电容二极管构成,检测 是 否 损 坏比较简便,方法前文可追考,在此不行赘述。
综 上 所 述 ,PCB 板 检 测 的 方 法 主 要 有 :静 态 观 察 、测 电 阻 法 、测 电 压法。 维修工作必须在吃透原理和电路功能的基础上,这些并不是一 蹴而就的,需要时间学习理论知识,练就较强的动手能力。 总之,熟方 能生巧,与各路技术人员共勉。 科
● 【参考文献】
[1][日]长谷川彰.开关稳压电源的设计与应用.何希才,译.科学出版社. [2] 张新德,刘淑华,等,编著.开关电源维修一线资料速查速用.机械工业出版 社. [3]老虎工作室,王力,张伟,编著 .PROTEL99SE 典型实例.人民邮电出版社. [4] 芯 片 资 料 网 络 查 询 网 站 .www.ic.net.cn/.
该电路的最大特点是实现了红外线发射与接收工作频率的同步 自动跟踪,即红外发射部分不设专门的脉冲发生电路,而直接从接收 部分的检测电路引入脉冲(实为 LM567 的锁相中心频率信号),既简化 了线路和调试工作, 又防止了周围环境变化和元件参数改变造成的 收、发频率不一致,使电路稳定性和抗干扰能力大大增强。 该探测器在 实验中取得了很好的效果,与非对靶喷雾相比大大提高了喷雾的命中
率。 科 ● 【参考文献】
[1]董 春 利 .传 感 器 与 自 动 检 测 技 术 [M]. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2008. [2]李 庆 祥 .实 用 光 电 技 术 [M]. 北 京 :中 国 计 量 出 版 社 ,2007. [3] 董 小 琼 . 红 外 传 感 器 的 应 用 研 究 [J]. 科 教 文 汇 ,2007,(2).
[责任编辑:曹明明]

(上接第 110 页)花的幼苗期和生长期间,当 棉 花 处 于 幼 苗 期 时 ,棉 苗 分散,对靶容易。 当处于生长期时,棉花的茎部有一定的高度,此时采 用红外线照射茎部,通过反射,确定目标。 考虑到棉农十分注重田间管 理,棉田杂草很少,所以红外光电探测器受到的干扰很小,可以忽略。
任何电子设备都要有电源提供电能。 电源主要有两大类型:一是 传统的串联型电源,另一种是开关电源。 从 20 世纪 70 年代起,开关电 源就在国内外的多种电器设备中应用,它重量轻、体积小、功耗小、效 率高、机内温升低,提高了整机的稳定性和可靠性,而且对电网的适应 能力强。 因此,开关电源的应用范围很广,从计算机、显示器、办公设备 到手机充电器,它的身影无处不在。
1 开关电源电路结构框图
见图 1。
3.1 要求 10V,2A 输出的 PCB 板,选择芯片 CR6229。 3.2 绘制原理图,见图 2。 3.3 电路组成及元件详细功能介绍 3.3.1 交 流 输 入 及 抗 干 扰 电 路 , 由 熔 断 丝 即 保 险 丝 与 互 感 滤 波 器 组 成。 3.3.2 整流滤波电路, 桥 式 整 流 , 采 用 四 只 整 流 二 极 管 D1、D2、D3、 D4,整流后经电容 C1 滤波,得到+310V 直流电压。 3.3.3 启动电路,由电阻 R1、R2 构成,+310V 电 压 通 过 电 阻 加 在 芯 片 供电脚,提供启动电压。 3.3.4 正 反 馈 电 路 ,即 振 荡 电 路 部 分 ,二 极 管 D6、反 馈 电 阻 R4、R11、 反馈电容 C3 及开关芯片 CR6229。 3.3.5 脉 冲 整 流 输 出 电 路 , 变 压 器 T 输 出 绕 组 产 生 的 感 应 电 压 ,经 R10、C10、D7、L1、C4、C5、C9、R5、R6 构成的电路整流滤波。 3.3.6 稳 压 控 制 电 路 ,取 样 10V 电 压 ,经 电 阻 R9、R10 分 压 , 稳 压 管 TL431、光 电 耦 合 器 PC817、C7、R7、R8 构 成 比 较 短 路 ,接 入 芯 片 反 馈 脚 FB,实现电压调制,达到稳压功能。 3.3.7 保护电路 , 输 入 端 所 接 的 熔 断 丝 ,R3、C2、D5 构 成 的 尖 峰 吸 收 电路,C6 过流保护 3.3.8 数字地与电源地之间焊接陶瓷电容 CY1,减少电磁干扰并提高 抗静电能力。 3.4 根 据 生 产 需 要 ,考 虑 经 济 因 素 ,最 终 开 关 电 源 成 型 ,实 物 正 面 标 注,见图 3。
稳压控制电路从输出电压中取出样品电压, 与基准电压相比较, 产生误差电压。 误差电压通过改变 PWM 脉冲的频率和宽度改变开关 管导通的时间长短和频率,调整输出电压的高低,实现稳压控制。
3 设计绘制电路原理图,分析功能实现,订制 PCB 专用板
图3 为维修方便,一并标注实物背面图(短接线不标注),见图 4。
[责任编辑:常鹏飞]
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(上接第 102 页) 常用的方法有表面热处理和表面机械强化两种 方法。 表面热处理通常采用高频淬火、渗碳、氰化、氮化等措施,以提高 构件表层材料的抗疲劳强度能力。 表面机械强化通常采用对构件表面 进行滚压、喷丸等,使构件表面形成预压应力层,以降低最容易形成疲 劳裂纹的拉应力,从而提高表层强度。 科
就电路功能来说,不管是哪种开关电源,电路的大致构成都分为 几部分,包括交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关 振荡管 Q、开关变压器 T、稳压控制电路、脉冲整流输出电器以及过压 过流保护电路等等,在实际使用中,因为各种原因,上述部分不一定都 具备,但基本原理类似,电路的构成和故障的维修就不再是一件难事, 一通百通。 本文介绍一款简单的开关电源,从原理图的绘制,电路板的 设计生产和常见故障的维修工作。
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