目前在電器中使用最多的電源就是開關穩(wěn)壓電源,彩電、平板電視、顯示器、D V D 等等,開關電源的故障率也是很高的,工作在大電流、高電壓、大功率狀態(tài)。
一、開關電源使用率高,有串聯型穩(wěn)壓電源無法媲美的優(yōu)越性
1 、效率高:開關型穩(wěn)壓電源的調整管工作在開關狀態(tài),因此,功耗很小,效率可大大提高,其效率通常可達80%~90% 左右。
2、重量輕:開關型穩(wěn)壓電源常采用電網輸入的交流電壓直接整流,省去了笨重的工頻變壓器。
3、穩(wěn)壓范圍寬:輸入交流電壓在80~260V 之間變化時,都能達到良好的穩(wěn)壓效果,輸出電壓的變化在2% 以下,與此同時仍保持高效率。
4、安全可靠:在開關型穩(wěn)壓電路中,具有各種保護電路。
5 、濾波電容容量?。河捎陂_關信號頻率高,濾波電容的容量大大減小。
6、功耗小,機內溫升低:由于晶體管工作在開關狀態(tài),不需采用大散熱器,機內溫升低,因此整機的可靠性和穩(wěn)定性也得到一定程度提高。
二、開關電源工作狀態(tài)分析
開關電源按照負載與儲能電感的連接方式來分,通常有串聯型開關電源與并聯型開關電源大類,串聯型開關電源因電網電壓與主板地線不隔離的缺陷容易發(fā)生觸電事故,故目前絕大多數用并聯型開關電源,并聯開關電源主板地線不與電網相線相連,習慣上稱為“冷底盤電路”或稱為“冷機心”。目前用得最多的是自激式振蕩開關脈沖調寬式穩(wěn)壓電源,有些引入了行同步功能。
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圖1 工作原理示意圖
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圖2 波形圖
從圖中可以看出只要控制了開關管的導通時間(也就是脈沖寬度,故叫脈寬調整)就控制了電感L1 充電時間,從而控制了負載的供電量,開關管工作在開關狀態(tài),開關管在截止時電感L1會產生很高的自感電壓,相當于電源的整流以后電壓10陪,約有3000V左右,故要求開關管耐壓要高,且要求L1 有合適的RC 放電回路。
前10 年的彩電以三洋公司研發(fā)的A3電源居多,以分立元件為主,但目前的彩電是一塊IC 加一個開關管的形式,或直接就是一塊IC 厚膜的形式。
圖3是2007 年TCL 公司推出的2188F純平彩電的電源部分,用了一個IC :
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圖3
TDA16846 加一個開關管:場效應管BUZ91A 的形式,整個電路結構顯得比較簡單,這電路沒用光電耦合器做反饋。
彩電一般的開關電源是由振蕩電路、穩(wěn)壓電路和保護電路三大部分組成。
1、振蕩電路:開關電源振蕩電路分為晶體管振蕩電路和集成塊振蕩電路,如STR-S??系列IC,TEA2104、TDA4601、TDA4605、TDA2261、TDA16846 等等。
2、穩(wěn)壓電路:開關電源的穩(wěn)壓原理均采用脈沖調寬式的穩(wěn)壓方式,即通過自動改變開關功率管的關閉和導通時間的比例,或通過改變振蕩器輸出脈沖的占空比來達到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓部分的電路由取樣、比較、控制三個部分組成,很多機芯此部分電路是采用IC(如SE110 等IC)和光耦件組合而成,而有些機芯則采用分立元件組成(多為國產機),而有些機芯采用的電源IC本身就集成了這部分電路(如部分串聯型開關電源IC)。
3 .保護電路:彩電開關電源都設有保護電路,其保護方式均是使電路停振。有過流保護、過壓保護和欠壓保護(短路保護),還有過熱保護。過流保護電路其過流取樣點,大部分電視機中都是在主振功率管的發(fā)射極電位上。過壓保護電路的取樣點一般取自220V交流經整流濾波后的電壓或主負載供電電壓,通過一個齊納二極管(穩(wěn)壓管)來進行取樣判別。短路保護電路的取樣點一般在穩(wěn)壓電源輸出的低壓組電源上,通過一個二極管來進行判別取樣,在IC 式開關電源中,有部分機采用的電源IC內部有“閂鎖電路”,這個“閂鎖電路”實際上是一個保護執(zhí)行電路,各取樣點送來的信號,通過它執(zhí)行對電路的停振控制。
三、開關電源的檢修
開關電源損壞后,大多都可獨立進行維修,將負載全部斷開,在主負載供電電源上帶一只2 2 V 、1 0 0 W 的燈泡做假負載,并采用低壓供電安全方式,即將供電電源經一自耦式變壓器降至70V 左右進行維修,這種維修方法完全避免了因電路存在隱患而再度損壞元件的現象,一般正常的開關電源(并聯式),在7 0 V 左右的供電電壓就能正常起振工作,慢慢調整自耦變壓器的輸出電壓,開關電源的輸出電壓都應固定在其預設的電壓值上不變,如果開關電源的輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化,則表明其穩(wěn)壓部分有問題;如果沒有電壓輸出則表明震蕩電路部分有問題。
第一種情況:我們以并聯型光耦控制穩(wěn)壓式開關電源為例,討論一下其維修方法。當開關電源不能正常穩(wěn)壓時,第一步是要確認引起故障的部位,簡單快捷的方法是:將光耦件熱地端的兩控制腳短路,如果電路進入停振狀態(tài),則表明故障在取樣比較電路,取樣比較電路有問題多半是比較IC 和光耦損壞所致(比較IC損壞多數會引起光耦件同時損壞),如果是控制電路問題,如控制晶體管損壞,在晶體管的代換上一定要注意晶體管的參數。
第二種情況:電路不起振。當確信供電電壓正常時,首先檢查啟動電阻(即跨接在311V 電源與主振功率管基極之間的電阻)是否開路或變值,另外要考慮到不起振是否是由于保護電路動作所引起,如S T R 6 3 0 9 的第6 腳電壓(正常為0 V ),STR50213 的第5 腳(正常時100V 左右),TEA2261 的第3 腳(正常為0V),TDA4601的第5腳等等,如果是保護電路引起停振可通過此點來進行判別,另外當控制電路有問題(如控制管擊穿)也會引起電路停振。
其實開關電源電路是比較簡單的電路,只要分清主振電路、保護電路和比較穩(wěn)壓電路三者的連接關系,維修起來就容易了。
另外,開關電源的主振功率管因其集電極是感性負載,所以在主振管工作時,其集電極將要承受8~10 倍于電源的脈沖電壓,為此在電路上加入了吸收電路(并于振蕩變壓器初級繞組的電容和電阻串聯支路)和在主振管集電極與地之間并接的電容,這些元件的作用與行輸出級的逆程電容有相似的作用,當這些元件有問題時,極易損壞主振功率管,此點需引起注意,本人曾維修過一臺日立2518 的彩電,檢查發(fā)現其開關電源吸收電路的電容在溫度升高時,電容值會變小,從而引起經常損壞電源主振功率管的故障,開關管擊穿后通常會把前面的限流水泥電阻燒斷。
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