开关电源电路范文

开关电源电路篇1

    过电流保护电路

    在直流LED开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是,当输出电流超过某一值时,调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流。过电流保护电路由三极管BG2 和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时,通过R4与R5的压作用,使得BG2 的基极电位比发射极电位高,发射结承受反向电压。于是BG2 处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响。当电路短路时,输出电压为零,BG2 的发射极相当于接地,则BG2 处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管BG1 基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的。

    过电压保护电路

    直流LED开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此LED开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时,稳压管击穿,有电流流过电阻R,使晶体管T导通,继电器动作,常闭接点断开,切断输入。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路。

    软启动保护电路

    开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流LED开关电源的“软启动”电路 。

    在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时,逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,LED开关电源处于正常运行状态。

    过热保护电路

    直流LED开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高,必然会使电路性能变坏,元器件过早失效。因此在大功率直流LED开关电源中应该设过热保护电路。

开关电源电路篇2

关键词：待机控制 故障 检修

1.开关电源待机控制的基本原理

彩电待机控制功能的实现是待机控制电路在微处理电路的指令下对开关电源自激振荡电路和开关电源输出电路实施控制的。

所谓待机控制也就是通过按下待机控制按键或在程序控制下，由微处理电路让整机工作于正常开机和待机两种状态。待机时电路一般表现为两个方面：一是切断行扫描电路的工作电源，使行输出级不工作；二是使开关电源工作于间歇振荡状态，降低主电源的输出电压和电路功耗，同时仍保证电源有一定的电压输出，确保微处理电路正常工作，以便在接收到开机指令的时候能重新输出开机控制电压启动开关电源并接通行扫描电路的电源。

2.4T36机芯彩电开关电源待机控制电路分析

4T36机芯彩电开关电源待机控制电路主要由微处理器IC101、三极管Q607、Q609、Q604、Q605、Q610等元件构成。在微处理电路IC101 脚输出的电压控制下，控制过程分三个环节同时完成。

微处理电路输出的待机控制电压若为低电平时则代表开机指令，若为高电平时则代表待机指令。

24V电源为Q609的工作电源，R617为Q609的集电极负载电阻，微处理的待机控制电压经R634送到Q609的基极控制其导通与截止。Q607的导通与截止取决于Q609的集电极电位高低，若Q609导通则Q607截止，若Q609截止则Q607导通。Q604和Q605的基极电流通路由Q607控制。若Q607导通，则Q604导通输出24V电源供给行激励电路和场输出级电路，同时Q605导通输出12V电源经Q613组成的稳压电路产生9V电源供给行振荡、解码电路和公共通道电路；若Q607截止，则Q604和Q605都截止，24V和9V电源输出同时关断，电视机处于待机状态。

微处理输出开机指令（IC101 脚0V），Q610截止，对Q608所接的稳压电路不产生影响；微处理输出待机指令（IC101 脚2V），Q610导通使Q608的集电极电流增大，IC601内发光二极管的发光强度增强，光敏三极管的流通电流增大，从而导致开关管的导通时间减少，降低了输出电压。

3.4T36机芯彩电开关电源待机控制电路故障检修

待机控制电路出现故障表现可以分为不能待机和不能开机两种形式。

3.1不能待机的故障分析与检修

对于不能待机的故障检修的关键是在待机状态时Q604和Q605两个管子同时导通，其条件是Q604和Q605两个管子的基极电流通路在待机状态时仍然存在，即Q607的CE有电流通路。因此不能待机的检修要点实际上是Q607的CE电流是如何形成的，检修时可以根据Q607、Q609的工作点分析判别出具体的故障元件。在待机状态下测量：

若Q607的Vb=0V、Vc=0，则说明Q607的CE击穿短路损坏；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0.7V，Q609的Vb=0.7V、Vc=0V，则说明Q607的BC击穿短路损坏；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0.7V、Vc≥0.7V，则说明Q609的BC开路损坏；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，IC101的 脚电压为高电平，则说明Q609的BE击穿短路或R634开路损坏；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb>0.7V、Vc≥0.7V，则说明Q609的BE开路损坏；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，IC101的 脚电压为低电平，则说明微处理电路异常。

3.2不能开机的故障分析与检修

对于不能开机的故障检修的关键是在开机状态时Q604和Q605两个管子有一个截止或两个同时都截止，而造成两个管子同时截止和只有一个管子截止的原因完全不同。下面分三种情况进行分析。

（1）Q604和Q605两个管子同时截止

如果出现在开机时主电源正常但24V和12V电压输出全部丢失的情况即为Q604和Q605两个管子同时都截止的故障。要造成两个管子同时截止，必须是两个三极管的共用电路出现问题。因此检修的对象可以确定在Q607、Q609、24V整流滤波电路和微处理电路上，检修时可以普测24V电源电压、Q607、Q609、IC101的64脚电源，进行分析判断找出故障元件。在开机状态下测量：

若24V电压为0V，则说明D611和开关变压器损坏；若24V电压正常，Q607的Vb=0V、Vc=24V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，则说明Q607的BE击穿短路或R637开路损坏；若24V电压正常，Q607的Vb>0.7V、Vc=24V，则说明Q607的BE开路损坏；若24V电压正常，Q607的Vb=0.6V、Vc=24V，则说明Q607的BC开路损坏；若24V电压正常，Q607的Vb=0V、Vc=24V、Q609的Vb=0V、Vc=0V，则说明Q609的CE击穿短路或R617开路损坏；若24V电压正常，Q607的Vb

脚为低电平，则说明Q609的BC击穿短路损坏；若IC101的 脚为高电平，则说明微处理电路异常。

（2）只有Q604截止

如果出现在开机时主电源正常，12V输出电压正常，只有24V电压输出丢失的情况即为Q604截止的故障。检修的思路是分析在Q607导通的情况下Q604为什么截止。检修时可以通过测量Q604的各脚电压判别出故障原因。 在开机状态下测量：

若Q604的Veb=0V、Vc=0V，则说明Q604的BE击穿短路或R619开路损坏；若Q604的Veb>0V、Vc=0V，则说明Q604的BE开路损坏；若Q604的Veb=0.7V、Vc=0V，则说明Q604的BC开路损坏；若Q604的Veb=0.7V、Vc=24V，行激励没有电源，则说明R629开路损坏。

（3）只有Q605截止

如果出现在开机时主电源正常、24V输出电压正常，只有12V电压输出丢失的情况即为Q605截止的故障。检修时可以通过测量Q605的各脚电压判别出故障原因。 在开机状态下测量：

若Q605的Veb=0V、Vc=0V，则说明Q605的BE击穿短路或R621开路损坏或D614开路损坏；若Q605的Veb>0V、Vc=0V，则说明Q605的BE开路损坏；若Q605的Veb=0.7V、Vc=0V，则说明Q605的BC开路损坏。

4.结束语

本论文从彩电待机控制的基本原理入手，对4T36机芯彩电开关电源待机控制电路的组成结构、控制过程进行了详细的阐述和分析。针对待机控制电路的不同故障表现，根据电路的工作原理分析，提出了该部分电路故障范围的判别和检修的思路和方法。

参考文献

[1] 林春芳. 彩电电视机原理与维修. 机械工业出版社.2008.01

[2] 张晓红. 彩色电视机原理与维修技术. 电子工业出版社.2010.01

开关电源电路篇3

输入与整流电路

220V交流市电经电源开关和保险管进入抗干扰抑制电路，由于SD4841P内置振荡器有频率抖动功能，产生的电磁干扰较低，抗干扰抑制电路也较简单，只有一个电感LF1构成。经处理的220V交流电压经D1-D4桥式整流、C1滤波，在C1两端得到约300V的直流电压，作为SD4841P供电及启动电压。

启动与稳压电路

300V直流电压一路经开关变压器初级①-②绕组加至IC1（SD4841P）⑥、⑦、⑧脚内部功率开关管（MOSFET）的漏极（D），另一路经启动电阻R2加到SD4841P③脚（Vcc），对③脚外接电容C3充电，当Vcc端充到12V时，电路开始工作。电路启动工作后，改由开关变压器辅助绕组③-④产生的感应脉冲电压经D6整流、R3限流及C3滤波后产生的直流电压为SD4841P③脚（Vcc）供电。

稳压控制电路主要由光电耦合器PC1（817C）和电流比较放大器U1（TL431A）等元件组成，稳压取样电压取自3.3V，经R7、R6分压加到TL431A控制端R，当因某种原因使开关电源次级输出电压升高时，KA 431的控制端R电压也随之升高，使KA 431的K端电压下降，光电耦合器PC1（817C）内的发光二极管发光增强，光敏三极管导通增强而内阻减小，SD4841P④脚（FB）反馈端电压升高，经SD4841P内部电路处理后，使功率开关管（MOSFET）导通时间缩短，经开关变压器电磁耦合后，使次级各组输出电压下降至额定值，从而达到稳定输出电压的目的。当输出电压降低时，稳压控制与上述过程相反。

保护电路

1.开关功率管保护：在开关变压器的①-②绕组中接有由R1、C2、D5组成的尖峰电压吸收电路，在SD4841P内部功率开关管截止瞬间，抑制开关变压器①-②绕组产生的反向尖峰电压，保护SD4841P内部开关管不被过高的尖峰电压击穿。

2.欠压锁定：电源启动工作时，300V电压通过启动电阻R2对SD4841P③脚（Vcc）外接的电容C3充电，当充到12V时，电路开始工作。电路正常工作后，如果电路发生保护，输出关断，由于电路此时供电由开关变压器辅助绕组③-④提供，SD4841P③脚（Vcc）电压开始降低，当Vcc低于8V时，控制电路整体关断，电路消耗的电流变小，又开始对SD4841P③脚（Vcc）外接的电容C3充电，启动电路重新工作。

3.过流保护：当电路发生过载，导致SD4841P④脚（FB）反馈端电压升高，当反馈端电压升高到反馈关断电压点时，输出关断。该状态一直保持，直到电路发生上电重启。如果次级整流管或变压器绕组短路，会启动异常过流保护。此时，不管前沿消隐时间，一旦过流，过350ns马上保护，且对每一个周期都起作用，发生该保护时，输出关断且一直保持此状态，直到发生欠压以后，电路启动。

4.过压保护：当SD4841P③脚（Vcc）上的电压超过过压保护点电压时，表示负载上发生了过压，输出关断。该状态一直保持，直到电路发生上电重启。

5.过热保护：当SD4841P内部温度过高时，为了保护电路不被损坏，过热保护电路动作，关断输出，该状态一直保持，直到发生欠压以后，电路启动。

输出电路

开关电源电路篇4

引言

Flyback变换器由于其电路简单，在小功率场合被普遍采用。但是，由于变压器漏感的存在，引起开关管上过高的电压应力。普通的RCD嵌位Flyback变换器其漏感能量消耗在嵌位电阻R上，开关管上电压应力的大小取决于消耗在嵌位电阻上能量的大小。消耗在嵌位电阻上的能量越多，开关管的电压应力就越低，但也影响了整个变换器的效率，因此，普通的RCD嵌位Flyback变换器总存在着开关管电压应力与整个变换器效率之间的矛盾。

轻小化是目前电源产品追求的目标。而提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积。但是，开关频率提高的瓶颈是开关器件的开关损耗，于是软开关技术就应运而生。一般，要实现比较理想的软开关效果，都需要有一个或一个以上的辅助开关为主开关创造软开关的条件，同时希望辅助开关本身也能实现软开关。

本文介绍的一种有源嵌位Flyback软开关电路，不但能实现ZVS，而且也解决了前述的普通RCD嵌位Flyback变换器中存在的问题。

1 工作原理

电路如图1所示，其两个开关S1及S2互补导通，中间有一定的死区以防止共态导通。变压器激磁电感Lm设计得较大，使电路工作在电流连续模式（CCM），如图2的iLm波形所示。而电感Lr设计得较小（LrLm），使流过Lr的电流在一个周期内可以反向，如图2的iLr波形所示。考虑到开关的结电容以及死区时间，一个周期可以分为8个阶段，各个阶段的等效电路如图3所示。其工作原理如下。

1）阶段1〔t0，t1〕该阶段S1导通，Lm与Lr串联承受输入电压，流过Lm及Lr的电流线性上升。

V2=Vin(Lin/Lm+Lr) （1）

由于LrLm，所以式（1）可简化为

V2≈Vin (2)

2）阶段2〔t1，t2〕t1时刻S1关断，Lm及Lr上的电流给S1的输出结电容Cr1充电，同时使S2的输出结电容Cr2放电。t2时刻S2的漏源电压下降到零，该阶段结束。

图2

3）阶段3〔t2，t3〕当S2的漏源电压下降到零之后，S2的寄生二极管就导通，将S2的漏源电压箝位在零电压状态。Lr和Lm串联与嵌位电容Cclamp谐振，Cclamp上电压vc缓慢上升，v2上电压也缓慢上升。

v2=(Lm/Lm+Lr)vc （3）

4）阶段4〔t3，t4〕t3时刻S2的门极变为高电平，S2零电压开通。流过寄生二极管的电流流经S2。此时间段依然维持Lr和Lm串联与嵌位电容Cclamp谐振，v2缓慢上升。

5）阶段5〔t4，t5〕t4时刻v2上升到一定的电压使副边二极管D导通，v2被嵌位在－NVo。Lr与Cclamp谐振。在保证t5时刻Lr电流反向的情况下，其谐振周期应该满足

式中：toff为主开关管S1一个周期内的关断时间。

图3

t5时刻S2关断，该阶段结束。

6）阶段6〔t5，t6〕t5时刻Lr上的电流方向为负，此电流一部分使S1的输出结电容Cr1放电，另一部分对S2的输出结电容Cr2充电。t6时刻S1的漏源电压下降到零，该阶段结束。

7）阶段7〔t6，t7〕当S1的漏源电压下降到零之后，S1的寄生二极管就导通，将S1的漏源电压箝在零电压状态，也就为S1的零电压导通创造了条件。此时，Lr上的承受电压v1为

v1=Vin＋NVo （5）

Lr上电流快速上升。流过副边整流二极管D电流iD则快速下降。

diD/dt=－N[Vin+NVo]/Lr+NVo/Lm) （6）

考虑到LrLm，式（6）可简化为

diD/dt=－N(Vin+NVo)/Lr （7）

8）阶段8〔t7，t8〕t7时刻S1的门极变为高电平，S1零电压开通，流过寄生二极管的电流流经S1。t8时刻副边整流二极管D电流下降到零，D自然关断，电路开始进入下一个周期。

可以看到，在这种方案下，两个开关S1和S2实现了零电压开通，二极管D自然关断。

2 软开关的参数设计

假定电路工作在CCM状态。由于S2的软开关实现是Lr与Lm联合对Cr1及Cr2充?电，而S1的软开关实现是单独的Lr对Cr1及Cr2充放电。因此，S2的软开关实现比较容易，而S1的软开关实现相对来说要难得多。所以，在参数设计中，关键是要考虑S1的软开关条件。

电流连续模式有源嵌位Flyback变换器ZVS设计步骤如下所述。

2.1 变压器激磁电感Lm的设定

由于Lr的存在，变换器的有效占空比Deff（根据激磁电感Lm的充放电时间定义，见图2）要小于S1的占空比D，但是由于t5～t8时刻iLr的上升速度非常的快，所以可近似地认为Deff=D。这样，根据Flyback电路工作在CCM条件，则

式中：η为变换器效率；

fs为开关频率；

PoCCM为变换器的输出功率。

在实际设计中，为了保证电路在轻载时也能工作在电流连续模式，Lm一般取为

2.2 电感Lr的设定

为了实现S1的ZVS，t5时刻储存在Lr内的能量足以令S1的输出结电容Cr1放电到零，同时使S2的输出结电容Cr2充电到最大。即

式中：vds=vds1=vds2≈Vin＋NVo；

Cr=Cr1＋Cr2。

根据式（4）取定合适的谐振周期可以令

2.3 电容Cclamp的设定

根据式（4）有

在满足式（15）的前提下，取定合适的Cclamp令iLrmax=iLrmin。

2.4 死区时间的确定

为了实现S1的ZVS，必须保证在t6到t7时间内，S1开始导通。否则Lr上电流反向，重新对Cr1充电，这样S1的ZVS条件就会丢失。因此，S2关断后、S1开通前的死区时间设定对S1的ZVS实现至关重要。合适的死区时间为电感Lr与S1及S2的输出结电容谐振周期的1/4，即

严格地讲，开关管输出结电容是所受电压的函数，为方便起见，在此假设Cr1与Cr2恒定。

2.5 有效占空比Deff的计算

有效占空比Deff比开关管S1的占空比D略小。

Deff=D－ΔD（17）

[(Vin+NVo)/Lr]ΔDT≈2(P/DVin) （18）

ΔD≈2PLrfs/DVin(Vin+NVo) （19）

代入式（17）得

Deff=D－2PLrfs/(DVin(Vin+NV0) （20）

2.6 开关管电压应力计算

Vs1,s2≈Vin＋NVo＋(2PLrfs/DVin(1-D) （21）

式（21）中第三项相对来说较小，故开关管的电压应力接近于Vin＋NVo。

3 实验结果

为了验证上述ZVS的实现方法，设计了一个实验电路，其规格及主要参数如下：

输入电压Vin48V；

输出电压Vo12V；

输出电流Io0～5A；

工作频率f100kHz；

主开关S1及S2IRF640；

变压器激磁电感Lm144μH；

变压器原副边匝数比n=N8/3；

电感Lr10μH；

电容Cclamp2μF。

图4给出的是负载电流Io=2A时的实验波形

。从图4（e）及图4（f）可以看到，S1和S2都实现了ZVS。图5给出了两种Flyback电路的效率曲线，可以看到，有源嵌位Flyback软开关电路有效地提升了变换器的效率。

开关电源电路篇5

关键词：沟槽栅e-JFET；沟槽栅MOSFET；功耗

Abstract: This paper analyses the power consumption of power devices that are applied in the field of low voltage operation and high frequency in theory，calculating two typical structures,trench MOSFET and enhanced-Junction Field Effect Transistor （e-JFET）. It is verified through simulation that the e-JFET device has lower switch power consumption （24% reduced） and total consumption （30% reduced） compared with trench MOSFET structure.

Key words: Trench e-JFET; Trench MOSFET; Power consumption

1引言

现在，个人电脑的年销售量已经超过一亿台，性能还在迅速提高。作为其核心部件的CPU也在不断更新。CPU所需电源电压越来越低，而由于CPU性能提高，它所需供电电流越来越大。自1999年至今，瞬态响应要求已经从20 A/μs提高至325 A/μs左右，2004年已达到400 A/μs[1]。目前CPU 电压已降到约1 V，最大容量的笔记本电脑消耗的电流可达20 A，并且一般需要多个MOSFET并联。多种服务器和最大容量台式电脑需要60～90 A，而具有新一代处理器的CPU即将超过100 A[2]。

在便携计算机内部为CPU 供电的电源电路如图1所示，它是利用单相Buck电路把12 V左右的初级整流电压降到1.3 V，甚至更低。电路中功率管Q1的通/断时间比决定降压量，Q2在Q1关断期间为电感续流，它们在各自导通期间通过的电流与CPU基本相同。该电源电路的开关工作频率应尽可能高，以减小CPU在各种不同工作状态间变化时电流大幅剧变引起的端电压波动（如从休眠态到工作态），尤其重要的是可以将占有很大空间的滤波电容和电感的体积显著减小。目前Q1、Q2的耐压公认需30 V，正研究向20 V过渡；电源电路工作开关频率为几百kHz，正向1 MHz逼近。实际上台式电脑和服务器的CPU电源电路与此相同，只是多相供电和多功率管并联以满足CPU更大电流的需要，而电路中所用的功率管是完全一样的，因此对功率管的研究对台式电脑、服务器等具有普遍的实用意义。

低压供电必然要求具有低压输出的供电电源，对于电源设计者来说，设计功耗小、成本低的低压电源面临着很多挑战。这种挑战主要体现在用于电源电路的功率器件上。功率器件需要工作在高频大电流状态下而同时功率损耗不能太大，这种要求对半导体器件是十分苛刻的。因此，研究并找到适合于这种用途的高性能的功率器件是十分必要的。目前使用的是亚微米沟槽栅MOSFET, 最近有人提出用亚微米沟槽栅JFET。本文第一次对此进行了定量的研究与比较。

2功率开关器件功耗的组成与计算

在为微处理器供电的单相同步降压型Buck电路中，作为控制管的Q1只是在很短的时间内导通，所以其开关功耗远大于导通功耗，这就要求使用具有较低栅极电荷和栅漏电容的器件作为Q1管来提高开关速度；而作为同步管的Q2的作用是在Q1关断期间为电感续流，由于它在大部分时间为导通状态，所以其导通功耗远高于开关功耗，因而需要具有低通态电阻的器件作为Q2管。需要说明的是，对同一类器件若要降低栅电荷，就会使通态电阻增加，所以研究过程中需要对两者进行折中考虑。用MOSFET作同步管和控制管所组成的buck电路，其电路总功耗主要是有以下几部分所组成，见图2。

可见，在buck电路中，开关管Q1和Q2的功率损耗合计约占总功耗的一半以上，其中，控制管更是占三分之一以上，所以说如果能降低Q1的功耗，那么对于总功耗的降低将带来十分重要的影响。以Buck电路中功率管Q1为例，功率损耗主要由以下几部分组成：

P ＝ P通态＋ P开启＋ P关断＋ P驱动

＝（Id2×Rds on） +（I×Qon /Ig×Vin×f） + （I×Qoff /Ig× Vin × f）+（Qg × Vg × f）

其中，

P通态: 开关管导通时间内的漏源功率损耗；

P开启: 开关管开启时间内的漏源功率损耗；

P关断: 开关管关断时间内的漏源功率损耗；

P驱动: 驱动电路造成的栅源功率损耗；

Id：漏电流；

Rds on：漏源导通电阻；

Qon，Qoff：开关时期栅端电荷；

Qg：栅电荷；

Vin：输入电源电压；

Vg: 栅源电压；

F：工作频率（1/T）。

计算影响开关器件的开关功耗和开关速度的主要因素是栅电荷Qg。Qg包含两部分: 一部分是栅-源之间的电荷Qgs，另一部分是栅-漏之间的电荷Qgd。功率管在开、关两状态间变化时，栅漏电容Cgd上的电压变化远大于栅源电容Cgs上的电压变化，相应的充、放电电荷量Qgd较大，所以Qgd对开关速度的影响较大，因此如果能降低栅漏电容，从而降低栅电荷，就可以在高频工作状态下提高开关速度，降低

器件的开关功耗。

上面给出的计算功耗的解析表达式物理概念清晰，但是实际用于精确计算十分困难, 因为其中许多器件参数在开关过程中是变化的, 不能确切知道的。因此, 本文用计算机仿真的方法进行计算与比较。计算使用的计算器件功耗的软件为ISE，它可以根据器件的实际结构（器件中各区域的尺寸、掺杂浓度等）计算在电路中的功耗。计算藉助SUN工作站进行。

3被比较的器件结构

3.1 沟槽栅MOSFET结构

目前CPU电源电路所用的功率开关管是沟槽栅MOSFET器件。MOSFET是依赖多数载流子导电，没有少数载流子的复合，开关速度可以很快。沟槽栅MOSFET结构如图3所示，由于采用沟槽栅结构，相比于传统表面栅型MOSFET，其在低压运用时有较大影响的JFET电阻被消除，从而使其通态电阻大为降低。同时，随着加工工艺的不断改善，沟槽栅MOSFET的原胞尺寸也在不断减小，单位面积沟道数增加使沟道电阻减小，可以使通态电阻进一步降低。

影响功率MOSFET开关速度的主要因素是开关电荷，直观看来表现为电容的影响。电容主要包括栅源电容Cgs，漏源电容Cds，以及栅漏电容Cgd，在这里输入电容Ciss = Cgd + Cgs。采用沟槽栅结构的MOSFET相比于原先的表面栅结构，由于沟道数增加使单位面积栅电荷Qg增加，特别是栅漏电容的增加。因此降低了通态电阻的同时付出的代价是同时降低了开关速度，增大了开关功耗。

在仿真设置中，所取的MOSFET主要结构参数参考，其台面宽度为1.6μm，槽宽0.4μm，槽深1μm，N型器件，漏源反向击穿电压约为23 V。

3.2 沟槽栅e-JFET 结构

e-JFET是增强型结型场效应管（enhanced - Junction Field Effect Transistor）的简称。常规e-JFET可以做成沟槽栅型，以增加沟道密度从而减小通态电阻，其基本结构如图4所示。e-JFET器件的工作原理就是通过改变栅极和漏极电压来改变沟道势垒高度，从而控制通过沟道的多数载流子的数量，实现对沟道电流的控制。在栅源之间零偏压时栅沟PN结的耗尽层就会相互交叠而夹断沟道，实现常闭状态，所以器件也称为常闭型JFET。

当器件导通工作时，加正偏压的栅极将会注入大量的空穴，产生高度电导调制，使通态电阻显著减小。同时通过采用离子注入工艺可以精确地控制P+区的形状，使得沟道长度减小从而达到降低通态电阻的目的。e-JFET具有优良的高频特性和高速开关特性，通过在器件结构上由于采用了纵向结构使源层和漏层相分离，器件具有很高的耐压；e-JFET为多子传输器件，在大电流下具有负温度系数，可以避免热不稳定性二次击穿，因而特别适合于制造各种功率晶体管。

可以看出，根据各自结构特点，MOSFET和e-JFET在制作功率开关管时体现的优势也有相应不同，但是对于功耗方面，特别是不同工作频率下的功耗分布，以及总功耗的对比上，目前还未看到较为准确的分析数据。本研究正是针对以上问题，以两种典型结构为基础，围绕着不同工作频率下的功耗分布和总功耗，进行了合理有效的仿真实验。

仿真所取的JFET的器件主要结构参数为: 台面宽度为0.5μm，槽宽0.6μm，槽深0.5μm。与以上所要对比的MOSFET同为N型器件，漏源击穿电压约为23 V。

4仿真结果与分析

在研究中，针对以上沟槽栅e-JFET和沟槽栅MOSFET两种典型结构，用ISE-TCAD 8.0系列软件进行了器件功耗性能的仿真。

仿真软件ISETCAD，是用三维画图的方法模拟器件的理想结构；用工艺流程的方法模拟器件的实际结构；用添加物理模型的方法仿真器件的实际物理特性，最后可以自动生成仿真特性曲线或内部载流子、电流、电场等分布情况。

该软件的仿真基础为半导体器件物理中的三个基本方程: 泊松方程、电流连续性方程和玻尔兹曼输运方程。ISE的仿真依据为器件物理中的诸多现象和效应，具体表现为该软件拥有丰富的器件仿真模型可供选择，仿真模型的不同必然会导致仿真结果的不同。根据ISE工具的仿真特性，本实验主要用到了（1）载流子产生－复合模型，包括：Shockley-Read-Hall复合模型，Auger复合模型，雪崩产生模型；（2）迁移率模型，包括：迁移率－掺杂浓度关系模型，强场饱和度迁移率－电场关系模型，迁移率载流子浓度关系载流子对载流子散射模型；（3）半导体能带结构模型，包括: 禁带变窄模型，有效本征态密度nie。仿真所取电路条件相同，漏源电压Vcc = 12 V，栅极输入电压Vin = 10 V ，栅极串连电阻为2Ω，芯片面积都为3 mm2，在同一测试电路下，分别对于不同的工作频率，f = 200 kHz，500 kHz， 800 kHz，和1 MHz，对两种器件的总功耗进行了仿真计算。其对比结果如图5所示。

图5显示，当器件工作在200 kHz时，MOSFET 在功耗方面体现出较大优势，但是，随着频率的升高，在即将接近500 kHz时，两者比较，e-JFET的总功耗就开始低于MOSFET 器件。实际计算结果是，在f = 500 kHz时，e-JFET功耗比MOSFET器件降低2%；随着工作频率继续升高，比较优势愈加明显。根据实测数据，在工作频率f = 1 MHz时沟槽栅e-JFET和沟槽栅MOSFET功率器件的功耗具体分布和总功耗的比较如表1所示。

从仿真结果可以看出，在两者反向击穿电压几乎相同的前提下，沟槽栅e-JFET对比沟槽栅MOSFET通态功耗大。但是，同时也是更重要的是，其开关功耗以及驱动功耗方面均比MOSFET有较大幅度的降低，特别是开关过程的功耗的降低，幅度非常明显。经计算，相比于沟槽栅MOSFET器件，典型结构的沟槽栅e-JFET器件的开关过程功耗降低了约24%。随着工作频率的升高，开关速度越快，器件工作在通态时间越小，从而开关过程的功耗降低对于总功耗的影响也越来越明显。仅就表1的数据结果可以看出，在1 MHz的工作频率下，e-JFET功率半导体管的总功耗相比于MOSFET已经大幅降低，总功耗降低幅度大约为30%。

根据图2的功耗分布显示，控制管Q1的功耗约占全部buck电路功耗的36%左右，据此可以估算出，如果使用e-JFET设计，将使电源电路总功耗有约10%以上的节省，这是十分显著的成果。

5结论

对于工作电压为1 V或以下且对时钟速度和电流需求更高的下一代微处理器的电源电路而言，开关速度是满足供电要求的关键因素。工作频率高的电路要求电容电感的冲放电时间缩短，达到更高的开关速度，意味着更低的开关损耗。如今，并在可以预见的未来，开关速度和开关功耗正在逐步成为电源应用的决定性因素。

本文针对低压功率开关管中目前普遍使用的沟槽栅MOSFET和一种典型结构的沟槽栅e-JFET两者的工作功耗进行了原理分析，并在此基础上进行了合理有效地仿真，得出了不同工作频率下的功耗分布和功耗对比。

通过仿真测试得知，在工作频率为1 MHz的条件下，e-JFET比目前的先进的沟槽栅MOSFET的仅开关功耗一项就降低约24%，如计算包括开关功耗，驱动功耗和通态功耗在内的总功耗则降低多至30%。预计未来CPU电源工作频率将达到1 MHz甚至更高，根据以上计算可以得到结论，用沟槽栅e-JFET器件替代现在用的沟槽栅MOSFET具有很大的优越性，将是大势所趋。

（本文曾在《电力电子》杂志上发表，经作者同意，予以转载）

参考文献

[1]．“Angel Gentchev. Designing high-current VRMcompliant CPU power supplies”, EDN, October 26,2000.

开关电源电路篇6

一、开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值;

T —矩形脉冲周期;

T1 —矩形脉冲宽度。

从上式可以看出,当Um与T不变时,直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路

1、基本电路

开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。

2.单端反激式开关电源

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

3.单端正激式开关电源

单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。

4.自激式开关稳压电源

自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。

当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使VT1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic开始减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源

5.推挽式开关电源

推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。

这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500W范围内。

6.降压式开关电源

降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

7.升压式开关电源

升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时,电感L储存能量。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。

8.反转式开关电源

反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。

开关电源电路篇7

【关键词】变压器耦合并联型；开关电源；检修

彩色电视机的电源系统包括开关稳压电源和行输出变压器脉冲整流电源两大部分。开关稳压电源具有效率高、重量轻、稳压范围宽、稳定性和可靠性高、易于实现多路电压输出和遥控开关等优点。按稳压控制方式分调宽式和调频式，按开关变压器与负载的连接方式分为串联型和并联型，按振荡启动方式分为自激式和他激式。不同类型的开关电源电路，工作方式不同，在电路结构上会有较大的差异。而且开关电源电路的损坏在彩电维修中占有很大的比例。现具体讨论变压器耦合、并联输出、自激式、调宽稳压型开关电源的检修注意事项和检修方法。

一、检修注意事项

由于开关电源工作在高电压、大电流的情况下，所以为了实现安全、快速的检修，必须注意以下几点：

1、为了避免事故发生，检修时必须才取必要的措施。在被检测电源输入端外接1:1隔离变压器，将检修整机与电网火线隔离开来。另外最好把工作台铺上绝缘胶垫。

2、检修时应注意人身、仪器的安全。由于“热底板”存在着与电网火线相通的可能，因此应注意电源部分“热底板”和“冷底板”的区域范围。

3、市电输入回路的延时熔丝管或供电回路的保险电阻烧坏，不能采用导线短接的方法进行检修，以免扩大故障范围。

4、开关电源未起振时，大部分彩电的300V供电的滤波电容会在关机后存储一定的电压，必须先将存储的电压泄放掉后再检修，以免损坏测量仪表或扩大故障范围。

5、检测开关电源不同部位的电压时，要选择好接地线。即测开关电源初级部分的关键点电压时，应选择300V供电的滤波电容负极为“地”，而测开关电源输出端电压时，应该以高频调谐器外壳或与其相通的部位为“地”，否则会导致所测电压不准。

6、开关管击穿后，必须检查故障确定原因后再通电试机，以免更换后的开关管再次击穿。

7、检修过压保护电路动作的故障时，不能轻易脱开保护电路进行检修，以免扩大故障范围。

8、需要暂时断开负载，以判断故障是在负载的行输出级还是在开关电源部分时，必须在开关电源的输出端接上一个假负载才能开机。假负载需接在B＋电压的滤波电容两端或B＋供电的整流管负极与地之间，而不能接在B＋整流管正极与地之间。当采用断开稳压电路检修时，应在交流电压输入端串接一个100W灯泡降压，防止输出电压过高而烧坏元件。

二、检修时的检测要点

不同类型的开关电源电路，由于工作方式的不同会在电路结构上有较大差异，但基本工作原理和方框结构比较相近，检测要点也基本相同。

1、输入端“交～直变换”的检测要点

输入端的“交～直变换”是指220V输入回路、整流、滤波这部分电路，它的任务是把220V的交流电压变换成直流电压，输送到开关管的集电极。因此，通过检测开关管集电极上有无250～340V左右的直流电压，来判断这部分电路工作是否正常。若此电压为零，表明电路出现断路故障，应先对其进行检修，使其达到正常后，才能检修其他电路。

2、开关振荡电路的检测要点

开关振荡电路是开关电源的关键部位，它包括开关变压器（主要是初级绕组和正反馈绕组）、开关管、启动电路和正反馈电路。

（1）开关振荡电路是否起振的判断方法如下：

1）直流电压检测法：检测开关管基极有无0.1～0.2V的负电压，有负电压即表示已经起振。

2）“dB”电压检测法：用万用表的dB挡检测开关管基极或集电极有无dB电压，有dB电压表示已经起振。如万用表没有dB挡，可在表笔上串联一个0.1μF/400V的无极性电容后，用交流电压挡去测量。

3）示波器观察法：用示波器观察开关管基极或集电极有无开关脉冲信号。注意：用示波器检测时，必须在220V输入端加接1:1隔离变压器。

（2）若通过以上检测确定开关振荡电路没有起振，则应重点检查以下电路：

1）启动电路是否开路。检查方法十分简单，用万能表的直流挡位测量开关管的B极，在开机瞬间如开关管B极电压有跳变则说明启动电路正常，如果按动开关时表笔没有摆动则说明启动电路开路了。

2）正反馈电路中有无元件开路或短路。检修时，只要对正反馈回路中的阻容元件测量或采用代换法就可以查找出故障根源。

3）由取样绕组、取样比较、误差放大和脉冲宽度调节电路组成的稳压电路是否有故障。必要时可暂时断开稳压控制电路，使振荡器单独起振。

4）保护电路是否有故障，必要时可断开保护电路。

3、输出端“交～直变换”的检测要点

输出端的“交～直变换”是指开关变压器次级绕组输出的脉冲电压经整流、滤波后形成的直流输出电压。一般开关电源有多路直流输出电压，检测各路输出的直流电压值，可以判断开关电源的工作是否正常。

4、稳压控制电路的检测要点

稳压控制电路一般包括取样绕组、取样电路、基准电压、比较放大、误差放大和脉冲控制电路几个部分。它的任务是通过自动调整开关管的导通时间，从而调整高频脉冲的占空比，使输出电压稳定在负载所要求的电压值上。检测稳压控制电路的方法是用万用表检测输出端的直流电压，然后微调稳压电路中的可调电阻，看输出端的电压能否变化，能否重新稳住，从而判断整个稳压电路中是否正常。

三、常见故障的检修方法

1、保险丝熔断

开机就烧保险丝，且烧断的保险丝内部呈现出黑色烟雾状，表明电路中有严重的短路性，且一般都发生在开关电源本身，这时应检查消磁电路、整流、滤波电路或是开关管等重要元件是否被击穿了；如果烧断的保险丝还呈透明状，通常是电流过载而造成的，多数为行输出有短路性故障。

维修方法：先采用串联灯泡法简捷地判断出是开关电源本身故障还是行输出电路的问题：在交流输入端串入一个100w／220v的灯泡，开机观察现象。如果在正常情况下，接通电源后，灯泡会瞬间很亮，随后变成暗光；如果灯泡没有发光，则说明是保险丝或是电源开关损坏；如果灯泡在瞬间很亮后就再没有发光了，则表明消磁之前的电路正常，应把重点放到整流以后的电路；如果灯泡长时间保持很亮，则说明电源部分有短路性故障，应着重检查整流电路和稳压电路；如果灯泡亮了一下，随后又变得较亮，则很大可能是行负载有短路，这时可对行输出电路进一步检查。

如果判断出是开关电源本身故障。先用观察法检查电路上有没有烧焦或是炸裂的元件，闻一闻有没有异味。经看，闻之后，再用万用表进行检查。首先测量一下电源输入端的电阻值，若太小，则说明后端有局部短路现象，然后分别测量四只整流二极管正、反向电阻和限流电阻的阻值，看其有无短路或烧坏；然后再测量一下电源滤波电容是否能进行正常充放电，再就测量一下开关管是否击穿损坏。需要说明的一点是：因是在路测量，有可能会使测量结果有误，造成误判。因此必要时可把元器件焊下来再进行测量。

2、无直流电压输出

如果保险丝是完好的，在有负载的情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路，短路现象，过压，过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。

维修方法：首先，用万用表测量开关管集电极有无300V直流电压，若没有应往前查交流输入，保险丝、整滤波等电路是否正常；若集电极电压正常，则检查开关管b极电压。测开关管b极电压或者在关机瞬间，用指针万用表R×lΩ挡，黑笔接b极，红笔接整流滤波电容负极（热地），听电源有启动声音，说明电源振荡电路正常，仅缺乏启动电压，是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声，在测be结后，迅速将表转到电压档，测c极电压是否快速泄放。若是，说明开关管及其放电回路均正常，正反馈电路存在故障，包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放，说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障。

3、有直流电压输出，但输出电压过高

这种故障往往来自于稳压取样和稳压控制电路出现故障所致。在开关电源中，直流输出、取样电阻、误差取样放大管、光耦合器、脉冲控制电路等电路共同构成了一个闭合的稳压控制环路，任何一处出问题都会导致输出电压升高。

维修方法：由于开关电源中有过压保护电路，可以通过断开过压保护电路，使过压保护电路不起作用。用分割法以稳压环路中的光耦为分水岭，对电路实行分割，确定故障范围。将光耦件热地端的两控制脚短路，观察B＋变化，B＋严重下降或停止输出，说明热底板部分正常。故障点在B＋取样电路及光耦；变化不明显或无变化，说明热底板部分有故障，要仔细检查此部分的脉冲控制电路。检查脉冲控制电路可采用调整交流电压法：用交流调压器调整交流输入电压，监测+B输出电压。然后测脉宽调整电路中各级三极管的b、e、c极电压、光耦端子间压降变化，看其是否与稳压原理相符或变化趋势一致。测到某一点与稳压原理应得值相反，说明被测点的这一级有故障，应逐一检查相关元件。注意振荡定时电容容量下降也会使输出电压过高。

对于具体的开关电源电路故障现象，可因故施修、因机施修，灵活掌握，采用不同的检修方法和步骤，以达到准确、快速、高质量地完成检修任务为目的。无论采取何种方法和步骤，原则是不能造成稳压电路开路、开关管失控，引起开关电源输出电压升高，造成大面积元件损坏，反而将故障扩大。如果掌握了开关电源各电路和元件发生故障的规律，就能够迅速地排除各种故障。

参考文献

[1]章夔.电视机维修技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]詹新生.彩色电视机检修与技能实训[M].北京:化学工业出版社,2008.

[3]梁建华.电视机维修技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

作者简介：

韩建昌（1969—），男，河南许昌人，大学本科，郑州市技师学院电气工程系工程师，研究方向：电子产品和机床电气维修。

开关电源电路篇8

关键词计算机显示器;开关电源;维修

abstractexpounded the causes which aroused failure on switch type power supply of computer monitor,raised main maintenance means,which could provide lessons for developing communications-equipment maintenance work.

key wordscomputer monitor;power switch;maintenance

vga彩色显示器是目前微机系统中广泛使用的显示设备,计算机显示设备电源电路是故障率较高的部件,由于各厂商均不提供电路图以及维修人员对功率场效应管的特性不熟悉,因而造成这类产品维修困难[1-2]。现在的计算机显示器电源电路大部分是采用开关式稳压电源电路。一般的开关电源是由振荡电路、稳压电路、保护电路三大部分组成。其中振荡电路分为晶体管振荡电路和集成块振荡电路;稳压电路中开关电源的稳压原理均采用脉冲调宽式的稳压方式,即通过自动改变开关功率管的关闭和导通时间的比例,或通过改变振荡器输出脉冲的占空比来达到稳压的目的,稳压部分的电路由取样、比较、控制三部分组成;保护电路中计算机显示器开关电源都设有保护电路,其保护方式均是使电路停振,有过流保护、过压保护和欠压保护(短路保护),还有过热保护,过流保护电路其过流取样点,大部分显示器中是在主振功率管的发射极电位上,过压保护电路的取样点一般取自220 v交流经整流滤波后的电压或主负载供电电压,通过一个齐纳二极管(稳压管)进行取样判别,短路保护电路的取样点一般在稳压电源输出的低压组电源上,通过一个二极管来进行判别取样。在ic式开关电源中,有部分机所采用的电源ic内部设有“闩锁电路”,这个“闩锁电路”实际上是一个保护执行电路,各取样点送来的信号,通过它执行对电路的停振控制。

开关电源损坏后,大多都可独立进行维修,将负载全部断开,在主负载供电组电源上带一只220 v 40 w的灯泡作假负载,并采用低压供电安全方式,即将供电电源经一自耦式变压器降至70 v左右进行维修,这种维修方法可完全避免因电路存在隐患而再度损坏元件的现象。一般正常的开关电源(并联式)在70 v左右的供电压下就能正常起振工作,慢慢调整自耦变压器的输出电压,开关电源的输出电压都应固定在其预设的电压值上不变,如果开关电源的输出电压随输入电压的变化而变化,则表明其稳压部分电路有问题,如果没有电压输出则表明振荡电路部分有问题。

(1)以并联型光耦控制稳压式开关电源为例,当开关电源不能正常稳压时,第1步是要确认引起故障的部位,简单快捷的方法是将光耦件热地端的两控制脚短路,如果电路进入停振状态,则表明故障在取样比较部分电路,取样比较电路有问题多半是比较ic和光耦件损坏所致(ic损坏多数会引起光耦件同时损坏),如果是控制电路问题,如控制晶体管损坏,在晶体管的代换上一定要注意晶体管的参数。

(2)电路不起振。当确信供电电压正常时,首先检查启动电阻是否开路或变值,另外,要检查保护电路动作,如果是保护电路引起停振,一般在开机的瞬间电路能正常起振。可通过此点来进行判别,另外当控制电路有问题(如控制管击穿)也会引起电路停振。开关电源电路是比较简单的电路,只要分清主振电路、保护电路和比较稳压电路三者的联接关系,维修起来就较容易[3-4]。另外,开关电源的主振功率管因其集电极是感性负载,所以主振管工作时,其集电极将要承受8~10倍于电源的脉冲电压,为此在电路上加入了吸收电路电容电阻和在主振管集电极与地之间并接的电容,这些元件的作用与行输出级的逆程电容有相似的作用,当这些元件有问题时,极易损坏主振功率管,此点需引起注意,检查发现其开关电源吸收电路的电容在温度升高时,电容值会变小,从而引起经常损坏电源主振功率管的故障。

(3)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,如果电阻值过低,说明电源内部存在短路,正常时其阻值应能达到100 kω以上;电容器应能够充放电,如果损坏,则表现为ac电源线两端阻值低,呈短路状态,否则可能是开关三极管击穿。然后检查直流输出部分,脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值,否则多为整流二极管反向击穿所致。如果电源一启动就停止,则该电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。

参考文献

[1] 陈玉仑.微型计算机显示器实用维修技术与实例[m].北京:海洋出版社,1992.

[2] 饶水水.计算机显示器常见故障分析与维修[j].电脑知识与技术,2009(34):9863-9864.

[3] 高见,王继兰,郭红琳,等.计算机显示器常见故障检修实例[j].山东煤炭科技,2007(3):27-28.