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发表于 2004-6-7
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开关电源以小型、轻量和高效的特点，广泛应用于几乎所有的电子设备。目前，数字电影流动放映设备中的投影机、播放服务器和功放器，都采用开关电源供电。由于农村流动放映设备存在着流动性大、供电电压不稳、放映设备接地条件有限，以及放映员操作不规范等现象，一定程度是上导致了实际使用中放映机开关电源故障时有发生。为提高设备维护和运行能力，确保农村公益电影放映正常开展，在有条件的情况下，县级电影公司技术人员要自己动手排除放映设备的一些故障。下面简单介绍常见电子设备开关电源的工作原理、维修方法和常见故障的排除，供检修数字放映设备开关电源时参考。
一、结构与工作原理
利用半导体功率器件作开关，将一种电路的形态转变成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转变时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源。电子设备常见的开关电源有自激式串联型开关电源、自激式并联型开关电源、它激式并联型开关电源。自激式串联型开关电源和自激式并联型开关电源工作原理相同，只是自激式串联型开关电源的负载电路与市电电网相连，整块电路板带电，属于热底板机芯。自激式并联型开关电源用开关变压器的初、次级绕组，将电路与市电电网隔离。而它激式并联型开关电源与自激式并联型开关电源的主要区别，在于它激式并联型开关电源无正反馈电路，只是增加启动脉冲发生器来产生振荡，输出激励脉冲，去控制、触发开关管工作。其它电路，如基准电压控制、保护电路、启动电路等，与自激式并联型开关电源电路基本相同。由于开关电源体积小、重量轻、功率储备充足，大多数电子设备都采用开关电源供电。目前，常用的开关电源是它激式并联型开关电源。流动数字放映设备投影机、播放服务器、功放器的供电，都采用开关
电源供电。
开关电源通常由六大部分组成，其基本结构框图如图1所示。
放映设备开关电源的检修
第一部分是输入电路，包含防雷击、抗干扰抑制、低通滤波和一次整流环节、输入端过压保护、过流保护。220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后，得到未稳压的直流电压。
第二部分是功率因数校正电路(PFC)，对输人电流与输入电压间的相位差进行补偿，提高功率因数。功率因数校正方法分有源、无源功率因数校正两种。有源功率因数校正是通过集成电路控制，功率因数校正值较高，开关电源电路通常采用有源功率因数校正。
第三部分是功率转换电路，由电子开关、高频变压器来完成，把高功率因数的直流电压变换成受到控制、符合设计要求的高频方波脉冲电压，其作用是实现变压、变频和完成电压调整任务，保证输出电压平稳。功率变换电路是开关电源的核心部分，不同厂家、不同设备的开关电源，对这部分所设计的电路和所用的器件差别较大，有的电路设计较简朴，有的电路设计较复杂。
第四部分是输出电路．将高频方波脉冲电压经整流滤波后，变成直流电压输出。输出电压的数值和种类根据各种设备需要而定，如放大器的开关电源只输出24V或12V单种类直流电压值，数字电影播放服务器的开关电源可输出12V、-12V、5V、-5V、3.3V等多种类直流电压值。
第五部分是脉冲宽度调制( PWM)控制电路，由频率振荡发生器产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加，进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。
第六部分是控制电路，包含短路保护、限流保护、输出过压保护电路。输出直流电压经分压、采样后与电路的基准电压进行比较、放大后，送到PWM控制器，根据采样电路的数据控制脉冲占空比，自动调整输出电压，保证输出直流电压平稳。
尽管各种开关电源电路差别悬殊，但基本原理相差不多，大多采用脉冲宽度调制方式(PWM)，通过调节开关管基极的脉冲宽度（占空比），来调节开关管的开通与关断时间比，从而调节输出功率且保持稳定。在开机瞬间完成启动后，开关进入正常工作状态。开关变压器的另一绕组提供反馈电压，加至开关管b极，建立反馈并起振。取样电压加至调压电路，控制脉冲宽度调制电路，使开关管按要求进行工作，开关管进入受控状态。PWM方式的开关电源，其开关管的基极或场效应管栅极对于自激式的电源必定有：(1)启动电路；(2)反馈电路；
(3)脉冲调制电路。对于它激式开关电源，只含有PWM脉冲输出电路，一般在集成电路内部完成相应调整（常见的集成电路有KA3842、TDA4605、TEA2019等），其开关管集电极通过开关变压器初级绕组接+ 300V电源，而发射极通过一个小阻值电阻(通常用在0.1～0. 68Ω)到地，此电阻是过流检测取样电阻。
二、维修方法
熟悉开关电源的基本工作原理后，维修并不难。一般开关电源损坏常见有保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或失效、开关管击穿以及电源自保护等。由于开关电源故障类型较少，容易判断出故障位置。只要平时注意积累维修经验，故障是容易检修的。
开关电源的维修可分为静电检测和通电检测：
第一步静态检测：断电情况下，“看、闻、问、量”。
1．看：打开电源外壳，检查保险丝是否熔断，有无明显的短路、元器件是否有损坏，仔细观察电源内部情况。如发现PCB板上有烧焦或元件破裂，则应仔细检查此处元件及周围相关电路元件。
2．闻：闻一下电源内部是否有烧焦糊味，检查是否有烧焦元器件。
3．问：问一下设备发生故障的经过，是否对设备违规操作，导致设备开关电源损坏。如使用市电电压不符、市电电压不稳定等。
4．量：用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，电阻值不应过低，否则电源内部可能存在短路，电容器应能正常充放电。检查开关管、各种小功率三极管、功率电阻保险电阻。用MF47型R×10挡测量开关管两个PN结正向电阻在12～22之间（电阻刻度值），若小于10，有可能此管击穿。若发现开关管击穿，通常连带基极回路的其它晶体管也会被击穿，过流电阻也会被烧断，应仔细检查，防止遗漏。
第二步通电检测：
1．通电后观察电源是否有烧保险丝或个别元件冒烟等现象，若有要及时切断电源，停电进行检查。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压。如电压超出规定值，说明电源处于保护状态，应重点检查产生保护的原因。
2．用一个带开关插座接线板，瞬间通电，马上测量+300V滤波电解电容两端电压，可能出现以下种三种情况：(1)无电压。常见是引线到全桥间电路故障，如保险丝断、限流电阻断、整流全桥损坏、前级滤波及抗干扰电容击穿，此时应在无通电情况下，断开相关引线，进行静态检测。(2)有稳定+300V。这说明+300V前级电路完好，常电的故障原因有开关管b极的串联电路开路，或者开关管e极断路，也可能是开关电路未起振。（振荡电路正常时，开机瞬间开关管b极应有一个跳动的电压）。若无+300V，常见原因是开关管b极的串联电阻开路，也可能是开关管e极断路。(3)有+300V但电压不稳定。此现象常见是开关变压器输出部分故障，如整流二极管击穿、多路负载有某路短路等，此时可用排除法，逐路脱开检查。
开关电源维修注意事项：
1．开关电源电路板的元器件比较密集，印刷电路很窄，焊盘很小，维修时经不起多次焊接，在可能需要多次试更换元件的焊点上引出一根短线，先将元件焊在短线上进行试验，以减少对焊点的焊接次数。
2．用万用表进行检修前，应先释放掉电源的主滤波电容的剩余电荷，以免损坏万用表和电路中的其他元件。
3．检修开关电源保险丝熔断时应特别注意：(1)通电检测时应使用1A保险管做维修过程的意外保护，避免旧故障尚未排除，又添新故障。(2)切不可查出某个元件损坏后，更换元件，装上保险丝直接开机，这样有可能由于其它高压元件损坏（故障未全部处理），导致将更换后的元件损坏或出现新的故障，一定要将相关的高压元件全面检查，才能全面排除保险丝烧断的故障。
4．开关电源检修更换元器件时应注意以下几点：(1)更换整流管应留有功率余量。(2)开关管不能跨类型代换。如三极管( GRT)、场效应管(MOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、高速高压功率开关管(GAT)等不同类型的开关管不能互相代换。(3)不能用普通二极管代换高速开关二极管、肖特基二极管。(4) +300V电解电容的更换最好采用105℃耐高温电容，如日产系列耐高温黑金刚电解电容。
三、常见故障的排除方法
1．保险丝熔断。该故障范围一般在开关电源的输入回路和功率变换电路，压敏电阻、整流二极管、j开关管等一些大功率元件的击穿，这些元件的损坏都会使电流过大而烧保险。当电源负载端严重短路时，也有可能会引起该故障现象。应重点检查这些元件及其外围电路的元器件是否有击穿短路现象。
2．无直流电压输出或输出电压不稳定。该故障范围一般是整流滤波电路无输出、启动电路没有工作、开关管损坏（开路）、脉冲调制集成块无脉冲输出、过压、过流保护等。检修步骤：(1)检查300V直流电压是否正常，是否加到开关管。(2)检查开关管是否正常。(3)检查启动电路是否正常，能否提供一定幅值的启动电流。(4)检查驱动脉冲产生电路是否正常。(5)检查欠过压、过流保护电路是否正常。如果保险丝完好，在有负载情况下，各级直流电压无输出。这种情况是以下原因造成的：(1)电源中出现开路、短路现象。(2)电源负载过重，过压、过流保护电路出现故障，辅助电源故障。(3)振荡电路没有工作。(4)二次整流高频整流滤波电路中整流二极管击穿，滤波电容漏电等。用万用表测量高频变压器次级元件，排除了次级高频整流二极管击穿、负载短路的情况下，若输出为零，可以肯定是电源控制电路出现故障。若有部分电压输出或输出电压不稳定，则说明前级电路基本正常，故障可能幽在高频滤波电路中。高频滤波电路主要由高频整流二极管及低压滤波电容组成故障原因通常
是滤波电容漏电造成的。用万用表静态测量对应元件，即可查出损坏的元件。 |
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