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開關電源產生浪涌電流的原因維修步驟及常見故障原因

在各種過去和現在常用的電源中,開關電源是很普及的,一般可以滿足任何設計要求。這種電源很經濟,但在工業設計中也存在一些問題。這就是很多開關電源(特別是大功率開關電源),都存在一個固有的缺點:在加電瞬間要汲取一個較大的電流。這個浪涌電流可能達到電源靜態工作電流的1O倍~100倍。由此,至少有可能產生兩個方面的問題。第一,如果直流電源不能供給足夠的啟動電流,開關電源可能進入一種鎖定狀態而無法啟動;第二,這種浪涌電流可能造成輸入電源電壓的降低,足以引起使用同一輸入電源的其它動力設備瞬間掉電。
    傳統的輸入浪涌電流限制方法是串聯負溫度系數熱敏限流電阻器(NTC),然而這種簡單的方法具有很多缺點:如NTC電阻器的限流效果受環境溫度影響較大、限流效果在短暫的輸入主電網中斷(約幾百毫秒數量級)時只能部分地達到、NTC電阻器的功率損耗降低了開關電源的轉換效率……。其實上面提出的這兩個問題可以通過一個“軟啟動電路”來解決,下面詳細介紹之。
    1 開關電源浪涌電流產生的原因
    開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路,在進線電源合閘瞬間,由于電容器上的初始電壓為零,電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流,特別是大功率開關電源,采用容量較大的濾波電容器,使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流,重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞,整流橋過流損壞;輕者也會使空氣開關合不上閘。上述現象均會造成開關電源無法正常工作,為此幾乎所有的開關電源都設置了防止流涌電流的軟啟動電路,以保證二手機器人電源正常而可靠運行。
    2 軟啟動電路電氣工作原理
    如果采用“軟啟動電路”來消除開關電源啟動時的浪涌電流,可以很好地避免上述傳統浪涌電流限制方法的缺點。通過“軟啟動”來控制開關電源的啟動以消除浪涌電流,包含這樣兩條設計原則:即在加電瞬間除去負載、同時限制有用的電流。如果不驅動負載,開關電源啟動時一般電流很小。在很多情況下,啟動電流實際有可能要比利用這種方法保持的穩態工作電流小。

1、修理開關電源時,首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路,如電源整流橋堆,開關管,高頻大功率整流管;抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常,上述部件如有損壞則需更換。
    2、第一步完成后,接通電源后還不能正常工作,接著要檢測功率因數模塊(PFC)和脈寬調制組件(PWM),查閱相關資料,熟悉PFC和PWM模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。
    3、然后,對于具有PFC電路的電源則需測量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右,如有380VDC左右電壓,說明PFC模塊工作正常,接著檢測PWM組件的工作狀態,測量其電源輸入端VC ,參考電壓輸出端VR ,啟動控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常,利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關電源供電,用示波器觀測PWM模塊CT端對地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形,如TL494 CT端為鋸齒波,FA5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號。
    4、在開關電源維修實踐中,有許多開關電源采用UC38××系列8腳PWM組件,大多數電源不能工作都是因為電源啟動電阻損壞,或芯片性能下降。 當R斷路后無VC,PWM組件無法工作,需更換與原來功率阻值相同的電阻。當PWM組件啟動電流增加后,可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺GE DR電源時,PWM模塊為UC3843,檢測未發現其他異常,在R(220K)上并接一個220K的電阻后,PWM組件工作,輸出電壓均正常。有時候由于外圍電路故障,致使VR端5V電壓為0V,PWM組件也不工作,在修柯達8900相機電源時,遇到此情況,把與VR端相連的外電路斷開,VR從0V變為5V,PWM組件正常工作,輸出電壓均正常。
    5、當濾波電容上無380VDC左右電壓時,說明PFC電路沒有正常工作,PFC模塊關鍵檢測腳為電源輸入腳VC,啟動腳Vstart/control,CT和RT腳及V0腳。修理一臺富士3000相機時,測試一板上濾波電容上無380VDC電壓。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,測量場效應功率開關管G極無V0 波形,由于FA5331(PFC)為貼片元件,機器用久后出現V0端與板之間虛焊,V0信號沒有送到場效應管G極。將V0端與板上焊點焊好,用萬用表測量濾波電容有380VDC電壓。當Vstart/control 端為低電平時,PFC亦不能工作,則要檢測其端點與外圍相連的有關電路。
    總之,開關電源電路有易有難,功率有大有小,輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西,即充分熟悉開關電源的基本結構以及PFC及PWM模塊的特性,它們工作的基本條件,按照上述步驟和方法,多動手進行開關電源的維修,就能迅速地排除開關電源故障,達到事半功倍的效果。
    一般情況是:
    1、開關電源不啟振,一般查看開關頻率是否正確、保護電路是否封鎖、電壓反饋電路、電流反饋電路又沒問題,開關管是否擊穿等。
    2、變壓器發熱或發出“嗞嗞嗞”聲,一般是開關頻率不對;
    3、輸出電壓電源指示燈一閃一閃的一般是副邊有短路的。

 


【上一個】 選擇與使用開關電源注意事項 【下一個】 2014年移動電源芯片行業市場發展現狀分析


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