2023年4月19-21日
上海世博展览馆

中国电子展——开关电源电子设备常见故障及检修

电子设备在使用过程中,电源电路出现故障的概率很大,约占整机故障的50%,其中开关功率管损坏为常见,由于功率管工作在高电压、大电流环境中,电流和电压的波动很容易造成功率管击穿或性能不良。同时生产企业为了控制电源的生产成本,在没有影响电源正常工作的同时,在选用元器件的性能方面投机取巧或省掉部分元器件的安装,导致电源电路整体安全系数的降低和故障率的升高。引起开关电源无法正常工作的原因很多,如:元器件老化、性能不良、接触不良、电路板氧化、脱焊、虚焊、腐蚀、受潮等都会影响电源的正常工作。

1.烧保险

保险丝或保险管烧断的主要原因是电路中存在短路现象,而造成短路的因素大致可分为两部分:一是开关电源初级热的部分存在短路;二是开关电源次级冷的部分存在短路,其中热部分的抗干扰电路、整流滤波电路、开关功率管等,容易出现故障造成电路中电流增大烧坏保险,同样外界电网的波动也会造成保险丝的损坏。保险丝烧断故障检修过程中,不能盲目加电测试,以免造成故障范围扩大,先借助万用表对整流桥堆、开关功率管以及大滤波电容进行测量,看是否存在明显击穿现象;其次检查EMI电路中的压敏电阻、负温度系数热敏电阻、安规电容等元器件,同时检查输出端负载电路、 反馈电路有无短路,排除明显短路后可用串联假负载的方法再加电进一步测试。如若开关功率管有击穿现象,应当对其周围电路的限流电阻,控制芯片等认真检查,通过以上检修 即可解决此类故障。

2.保险正常但电压无输出

电压无输出则表明开关电源没工作,或开关电源因过载进入了保护状态。一是由于控制芯片没有启动电压或启动电压不稳定,导致控制芯片没工作;二是控制芯片外围振荡电路的电容、电阻损坏;三是控制芯片本身损坏或保护电路动作。针对此类故障,先检查控制芯片启动脚电压是否正常,如果没有电压或启动电压过低,则检查启动脚外接电阻或电容是否有漏电现象;其次可对控制芯片单独加电测试,检查控制芯片PWM输出脚有无跳变电压,即可排除是否控制芯片本身故障;而后检查振荡电路和保护电路;通过逐步检查就能修复故障。 3.有输出电压,但输出电压偏高

开关电源有输出但输出电压偏高,说明稳压取样电路、稳压电路、误差放大电路存在问题,导致控制芯片误判,致使功率管动作,造成输出电压偏高,其常见的是由取样电阻、稳压器件和光电耦合器不良造成。对电压输出偏高的故障,先检查过压保护电路是否动作,断开过压保护电路后进行测量输出电压;其次用万用表检查取样电阻阻值改变、光电耦合器损坏、误差放大器等外围元器件;而后检查控制芯片。逐一检查就能修复故障。

4.有输出电压,但输出电压偏低

维修经验告诉我们,造成输出电压偏低的因素主要有:一是稳压控制电路故障;二是开关电源负载出现短路故障;三是输出级整流二极管、滤波电容异常;四是功率管、开关变压器性能不良;五是大滤波电容漏电,带载能力变差导致输出电压变低。此类故障检修,先检查稳压控制电路,如7805三端稳压器故障;其次检查负载电路是否有短路,此时应当断开负载电路进行,若断开负载端电路之后电压输出正常,则表明开关电源电路有故障,接着检查输出端滤波电容是否漏电;而后检查开关功率管和开关变压器,以及300V 大滤波电容。开关功率管性能不良,将导致其不能正常导通,致使内阻增大,损耗变大,负载能力变差,甚至损坏功率管。通过以上逐步检查即可排除故障。

5.开关功率管屡次损坏

功率管因工作在大电流、高电压状态下,发生故障的概率较高,功率管的损坏不能盲目更换,应当认真检查电路,排除故障以后再更换加电测试。功率管损坏的原因大致有以下几种:一是稳压电路故障,输出端电压升高的同时,开关变压器各绕组中的感应电压升高,引发功率管D;二是尖峰吸收电路出现故障,导致尖峰脉冲不能吸收而直接进入功率 管;三是负载过重,导致功率管导通时间延长过流损坏;四是功率管功耗变大,主要是由于功率管没能在规定时间内和导通或截止造成。 针对此类故障,先检查稳压电路、大滤波电容容量是否正常;其次检查开关功率管散热片是否牢固,负载电路有无短路,输出端整流滤波电路有无不良等故障;而后检查尖峰吸收电路中的电容、电阻是否正常,同时要借助示波器观察 PWM 控制芯片输出脚的控制信号波形是否正常,这一点往往通过万用表很难判断,却也是维修过程中常被忽视的。

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