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電源的發(fā)展與應(yīng)用淺析

文章來(lái)源:深圳市瑞新盛科技有限公司人氣:發(fā)表時(shí)間:2017/4/25 14:53:33

   隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切,而電子設(shè)備都離不開可靠的電源,進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化,率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代,進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源,更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。瑞新盛科技與您一同了解電源類電子元件及應(yīng)用; 

    主要用途

    開關(guān)電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng),但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上,反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng),這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

    開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在安防監(jiān)控,節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。

    主要應(yīng)用 

   開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽產(chǎn)品,安防監(jiān)控,LED燈袋,電腦機(jī)箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

    主要類型

    現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種:一種是直流開關(guān)電源;另一種是交流開關(guān)電源。

     這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源,其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源(粗電),如市電電源或蓄電池電源,轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓(精電)。直流開關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說(shuō),直流開關(guān)電源的分類與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的,DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關(guān)電源的分類。 

   直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類:一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器;另一類是沒(méi)有隔離的稱為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。

    隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式(DoubleTransistor Forward Converter),雙管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter) 和半橋式(Half-Bridge Converter)四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge Converter)。

    非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器,按有源功率器件的個(gè)數(shù),可以分為單管、雙管和四管三類。

     單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種,即降壓式(Buck)DC/DC轉(zhuǎn)換器 ,升壓式(Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式(Buck Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPIC DC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中,Buck和Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的,Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來(lái)的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式(Buck-Boost)DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge Converter)。

   隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時(shí),通常采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn),由于變壓器具有變壓的功能,所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍,也便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸出,或相同電壓的多種輸出。  在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時(shí),轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多,DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大,四管式比兩管式輸出功率大一倍,單管式輸出功率只有四管式的1/4。    

      非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合,可以得到單個(gè)轉(zhuǎn)換器所不具備的一些特性。

    按能量的傳輸來(lái)分,DC/DC轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的DC/DC轉(zhuǎn)換器,既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率,也可 以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。

    DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器,叫做自激式轉(zhuǎn)換器,如洛耶爾 (Royer)轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式DC/DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號(hào),是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。

    按照開關(guān)管的開關(guān)條件,DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)(Hard Switching)和軟開關(guān)(Soft Switching)兩種。硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件 是在承受電壓或流過(guò)電流的情況下,開通或關(guān)斷電路的,因此在開通或關(guān)斷過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗,即所謂的開關(guān)損耗(Switching loss)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開關(guān)損耗也是一定的,而且開關(guān)頻率越高,開關(guān)損耗越大,同時(shí)在開關(guān)過(guò)程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩,帶來(lái)附加損耗,因此,硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。軟開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管,在開通或關(guān)斷過(guò)程中,或是加于 其上的電壓為零,即零電壓開關(guān)(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通過(guò)開關(guān)管的電流為零,即零電流開關(guān)(Zero-Current·Switching,ZCS)。這種軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗,以及開關(guān)過(guò)程中激起的振蕩,使開關(guān)頻率可以大幅度提高,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造 了條件。功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是應(yīng)用較多的開關(guān)器件,它有較高的開關(guān)速度,但同時(shí)也有較大的寄生電容。它關(guān)斷時(shí),在外電壓的作用下, 其寄生電容充滿電,如果在其開通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件內(nèi)部,這就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場(chǎng) 效應(yīng)管宜采用零電壓開通方式(ZVS)。絕緣柵雙極性晶體管(Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor,IGBT)是一種復(fù)合開關(guān)器件,關(guān)斷時(shí)的電流拖 尾會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗,如果在關(guān)斷前使流過(guò)它的電流降到零,則可以顯著地降低開關(guān)損耗,因此IGBT宜采用零電流(ZCS)關(guān)斷方式。IGBT在 零電壓條件下關(guān)斷,同樣也能減小關(guān)斷損耗,但是MOSFET在零電流條件下開通時(shí),并不能減小容性開通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器(ResonantConverter ,RC)、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器(Qunsi-Tesonant Converter,QRC)、多諧振轉(zhuǎn)換器(Mu1ti-ResonantConverter,MRC)、零電壓開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(ZVS PWM Converter)、零電流開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器(ZCS PWM Converter)、零電壓轉(zhuǎn)換(Zero-Vo1tage-Transition,ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換(Zero- Vo1tage-Transition,ZVT)PWM轉(zhuǎn)換器等,均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展,促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展。瑞新盛科技與您一同了解電源類電子元件及應(yīng)用;

    基本組成 

   開關(guān)電源大至由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成。

  1、主電路 

   沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。

   輸入濾波器:其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。

   整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。

   逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開關(guān)電源的核心部分。

   輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。   

 2、控制電路  

   一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。    

  3、檢測(cè)電路 

   提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。  

 4、輔助電源  

    實(shí)現(xiàn)電源的軟件(遠(yuǎn)程)啟動(dòng),為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。 

       主要分類    

    人們?cè)陂_關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。

    微型低功率開關(guān)電源 

   開關(guān)電源正在走向大眾化,微型化。開關(guān)電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應(yīng)用,低功率微型開關(guān)電源的應(yīng)用要首先體現(xiàn)在,數(shù)顯表、智能電表、手機(jī)充電器等方面?,F(xiàn)階段國(guó)家在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè),對(duì)電能表的要求大幅提高,開關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應(yīng)用。 

   反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源

    反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源與一般串聯(lián)式開關(guān)電源的區(qū)別是,這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電壓是負(fù)電壓,正好與一般串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的正電壓極性相反;并且由于儲(chǔ)能電感L只在開關(guān)K關(guān)斷時(shí)才向負(fù)載輸出電流,因此,在相同條件下,反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電流比串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的電流小一倍。   

      發(fā)展方向 

   開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動(dòng)了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn),每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題。另外,開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。

    開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET、變壓器。

    SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動(dòng)電路中有少量應(yīng)用,GTR驅(qū)動(dòng)困難,開關(guān)頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。 

   開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。

   由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國(guó)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能,而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo),美國(guó)的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流,降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。

    模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì),可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題,故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。

    電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新,使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度,就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路,走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路,為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 

    工作原理 

   開關(guān)電源的工作過(guò)程相當(dāng)容易理解,在線性電源中,讓功率晶體管工作在線性模式,與線性電源不同的是,PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導(dǎo)通時(shí),電壓低,電流大;關(guān)斷時(shí),電壓高,電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。

  與線性電源相比,PWM開關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬波”,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

  脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)升高或降低。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓。

  控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定,其工作過(guò)程與線性形式的控制器很類似。也就是說(shuō)控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器,可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于,誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。 

  開關(guān)電源有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小,但是工作過(guò)程相差很大,在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。

    工作條件 

  1、開關(guān):電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)    

    2、高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻 

  3、直流:開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流 

    主要特點(diǎn)  

  1、體積小、重量輕:由于沒(méi)有工頻變壓器,所以體積和重量只有線性電源的20~30%。  

  2、功耗小、效率高:功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài),所以晶體管上的功耗小,轉(zhuǎn) 化效率高,一般為60~70%,而線性電電源只有30~40%。

    工作模式  

  顧名思義,開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等), 通過(guò)控制電路,使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”,讓電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制,從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換,以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。 

   開關(guān)電源一般有三種工作模式:頻率、脈沖寬度固定模式,頻率固定、脈沖寬度可變模式,頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外,開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式:直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣,前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。  

  根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式,目前比較廣泛使用的開關(guān)電源,大體上可分為:串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中,變壓器式開關(guān)電源(后面簡(jiǎn)稱變壓器開關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成:推挽式、半橋式、全橋式等多種;根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位,又可以分成:正激式、反激式、單激式和雙激式等多種;如果從用途上來(lái)分,還可以分成更多種類。

     使用指南  

    輸出計(jì)算 

  因開關(guān)電源工作效率高,一般可達(dá)到80%以上,故在其輸出電流的選擇上,應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流,以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比,通常輸出計(jì)算公式為:

  

        Is=KIf 

      式中:Is—開關(guān)電源的額定輸出電流; 

  

        If—用電設(shè)備的最大吸收電流;  

   

        K—裕量系數(shù),一般取1.5~1.8;

     接地  

  開關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾,對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備,應(yīng)采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施,因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源,將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼,方能滿足上述電磁兼容的要求。

   保護(hù)電路  

  開關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過(guò)流、過(guò)熱、短路等保護(hù)功能,故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模塊,并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配,以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。

    接線方法

    L:接220v交流火線  

     N:接220v交流零線  

     FG:接大地 

    G:直流輸出的地 

   +5v:輸出+5V點(diǎn)的端口 

   ADJ:是在一定范圍內(nèi)調(diào)輸出電壓的,開關(guān)電源上輸出的額定電壓本來(lái)出廠時(shí)是固定的,也就是標(biāo)稱額定輸出電壓,設(shè)置此電位器可以讓用戶根據(jù)實(shí)際使用情況在一個(gè)較小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓,一般情況下是不需要調(diào)整它的。

     維修方法 

   維修步驟 

   1、修理開關(guān)電源時(shí),首先用萬(wàn)用表檢測(cè)各功率部件是否擊穿短路,如電源整流橋堆,開關(guān)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(cè)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(cè)功率因數(shù)模塊(PFC)和脈寬調(diào)制組件(PWM),查閱相關(guān)資料,熟悉PFC和PWM模塊每個(gè)腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。 

   3、然后,對(duì)于具有PFC電路的電源則需測(cè)量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右,如有380VDC左右電壓,說(shuō)明PFC模塊工作正常,接著檢測(cè)PWM組件的工作狀態(tài),測(cè)量其電源輸入端VC ,參考電壓輸出端VR ,啟動(dòng)控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常,利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關(guān)電源供電,用示波器觀測(cè)PWM模塊CT端對(duì)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,F(xiàn)A5310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(hào)。

   4、在開關(guān)電源維修實(shí)踐中,有許多開關(guān)電源采用UC38××系列8腳PWM組件,大多數(shù)電源不能工作都是因?yàn)殡娫磫?dòng)電阻損壞,或芯片性能下降。當(dāng)R斷路后無(wú)VC,PWM組件無(wú)法工作,需更換與原來(lái)功率阻值相同的電阻。當(dāng)PWM組件啟動(dòng)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(tái)GE DR電源時(shí),PWM模塊為UC3843,檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)其他異常,在R(220K)上并接一個(gè)220K的電阻后,PWM組件工作,輸出電壓均正常。有時(shí)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(dá)8900相機(jī)電源時(shí),遇到此情況,把與VR端相連的外電路斷開,VR從0V變?yōu)?V,PWM組件正常工作,輸出電壓均正常。

  5、當(dāng)濾波電容上無(wú)380VDC左右電壓時(shí),說(shuō)明PFC電路沒(méi)有正常工作,PFC模塊關(guān)鍵檢測(cè)腳為電源輸入腳VC,啟動(dòng)腳Vstart/control,CT和RT腳及V0腳。修理一臺(tái)富士3000相機(jī)時(shí),測(cè)試一板上濾波電容上無(wú)380VDC電壓。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)功率開關(guān)管G極無(wú)V0 波形,由于FA5331(PFC)為貼片元件,機(jī)器用久后出現(xiàn)V0端與板之間虛焊,V0信號(hào)沒(méi)有送到場(chǎng)效應(yīng)管G極。將V0端與板上焊點(diǎn)焊好,用萬(wàn)用表測(cè)量濾波電容有380VDC電壓。當(dāng)Vstart/control 端為低電平時(shí),PFC亦不能工作,則要檢測(cè)其端點(diǎn)與外圍相連的有關(guān)電路。

  總之,開關(guān)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(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)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(dòng)手進(jìn)行開關(guān)電源的維修,就能迅速地排除開關(guān)電源故障,達(dá)到事半功倍的效果。

     維修技巧 

   開關(guān)電源的維修可分為兩步進(jìn)行: 

   斷電情況下,“看、聞、問(wèn)、量”  

  看:打開電源的外殼,檢查保險(xiǎn)絲是否熔斷,再觀察電源的內(nèi)部情況,如果發(fā)現(xiàn)電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂,則應(yīng)重點(diǎn)檢查此處元件及相關(guān)電路元件。資產(chǎn)管理 

  聞:聞一下電源內(nèi)部是否有糊味,檢查是否有燒焦的元器件。 

  問(wèn):?jiǎn)栆幌码娫磽p壞的經(jīng)過(guò),是否對(duì)電源進(jìn)行違規(guī)操作。 

  量:沒(méi)通電前,用萬(wàn)用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關(guān)電源不起振或開關(guān)管開路引起的故障,則大多數(shù)情況下,高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼,此電壓有300多伏,需小心。用萬(wàn)用表測(cè)量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況,電阻值不應(yīng)過(guò)低,否則電源內(nèi)部可能存在短路。電容器應(yīng)能充放電。脫開負(fù)載,分別測(cè)量各組輸出端的對(duì)地電阻,正常時(shí),表針應(yīng)有電容器充放電擺動(dòng),最后指示的應(yīng)為該路的泄放電阻的阻值。

    加電檢測(cè) 

   通電后觀察電源是否有燒保險(xiǎn)及個(gè)別元件冒煙等現(xiàn)象,若有要及時(shí)切斷供電進(jìn)行檢修。 

   測(cè)量高壓濾波電容兩端有無(wú)300伏輸出,若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查整流二極管、濾波電容等。 

   測(cè)量高頻變壓器次級(jí)線圈有無(wú)輸出,若無(wú)應(yīng)重點(diǎn)查開關(guān)管是否損壞,是否起振,保護(hù)電路是否動(dòng)作等,若有則應(yīng)重點(diǎn)檢查各輸出側(cè)的整流二極管、濾波電容、三通穩(wěn)壓管等。 

   如果電源啟動(dòng)一下就停止,則該電源處于保護(hù)狀態(tài)下,可直接測(cè)量PWM芯片保護(hù)輸入腳的電壓,如果電壓超出規(guī)定值,則說(shuō)明電源處于保護(hù)狀態(tài)下,應(yīng)重點(diǎn)檢查產(chǎn)生保護(hù)的原因。

      注意事項(xiàng) 

  1、選擇開關(guān)電源時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng) 

     1)選用合適的輸入電壓規(guī)格;

     2)選擇合適的功率。為了使電源的壽命增長(zhǎng),可選用多30%輸出功率額定的機(jī)種。

     3)考慮負(fù)載特性。如果負(fù)載是馬達(dá)、燈泡或電容性負(fù)載,當(dāng)開機(jī)瞬間時(shí)電流較大,應(yīng)選用合適電源以免過(guò)載。如果負(fù)載是馬達(dá)時(shí)應(yīng)考慮停機(jī)時(shí)電壓倒灌。

     4)此外尚需考慮電源的工作環(huán)境溫度,及有無(wú)額外的輔助散熱設(shè)備,在過(guò)高的環(huán)溫電源需減額輸出。環(huán)溫對(duì)輸出功率的減額曲線。

     5)根據(jù)應(yīng)用所需選擇各項(xiàng)功能: 

         保護(hù)功能:過(guò)電壓保護(hù)(OVP)、過(guò)溫度保護(hù)(OTP)、過(guò)負(fù)載保護(hù)(OLP)等。

     

         應(yīng)用功能:信號(hào)功能(供電正常、供電失效)、遙控功能、遙測(cè)功能、并聯(lián)功能等。 

 

         特殊功能:功因矯正(PFC)、不斷電(UPS) 

 

     6)選擇所需符合的安規(guī)及電磁兼容(EMC)認(rèn)證。    

   

   2、使用開關(guān)電源之注意事項(xiàng) 

    

       1)使用電源前,先確定輸入輸出電壓規(guī)格與所用電源的標(biāo)稱值是否相符;

     2)通電之前,檢查輸入輸出的引線是否連接正確,以免損壞用戶設(shè)備; 

     3)檢查安裝是否牢固,安裝螺絲與電源板器件有無(wú)接觸,測(cè)量外殼與輸入、輸出的絕緣電阻,以免觸電;

     4)為保證使用的安全性和減少干擾,請(qǐng)確保接地端可靠接地; 

    5)多路輸出的電源一般分主、輔輸出,主輸出特性優(yōu)于輔輸出,一般情況下輸出電流大的為主輸出。為保證輸出負(fù)載調(diào)整率和輸出動(dòng)態(tài)等指標(biāo),一般要求每路至少帶10%的負(fù)載。若用輔路不用主路,主路一定加適當(dāng)?shù)募儇?fù)載。具體參見相應(yīng)型號(hào)的規(guī)格書;

     6)請(qǐng)注意:電源頻繁開關(guān)將會(huì)影響其壽命;

     7)工作環(huán)境及帶載程度也會(huì)影響其壽命。

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     常見故障 

   保險(xiǎn)絲熔斷

    一般情況下,保險(xiǎn)絲熔斷說(shuō)明電源的內(nèi)部線路有問(wèn)題。由于電源工作在高電壓、大電流的狀態(tài)下,電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、浪涌都會(huì)引起電源內(nèi)電流瞬間增大而使保險(xiǎn)絲熔斷。重點(diǎn)應(yīng)檢查電源輸入端的整流二極管,高壓濾波電解電容,逆變功率開關(guān)管等,檢查一下這此元器件有無(wú)擊穿、開路、損壞等。如果確實(shí)是保險(xiǎn)絲熔斷,應(yīng)該首先查看電路板上的各個(gè)元件,看這些元件的外表有沒(méi)有被燒糊,有沒(méi)有電解液溢出,如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)上述情況,則用萬(wàn)用表測(cè)量開關(guān)管有無(wú)擊穿短路。需要特別注意的是:切不可在查出某元件損壞時(shí),更換后直接開機(jī),這樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又將更換的元件損壞,一定要對(duì)上述電路的所有高壓元件進(jìn)行全面檢查測(cè)量后,才能徹底排除保險(xiǎn)絲熔斷的故障。

   無(wú)直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定

    如果保險(xiǎn)絲是完好的,在有負(fù)載情況下,各級(jí)直流電壓無(wú)輸出。這種情況主要是以下原因造成的:電源中出現(xiàn)開路、短路現(xiàn)象,過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路出現(xiàn)故障,輔助電源故障,振蕩電路沒(méi)有工作,電源負(fù)載過(guò)重,高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿,濾波電容漏電等。在用萬(wàn)用表測(cè)量次級(jí)元件,排除了高頻整流二極管擊穿、負(fù)載短路的情況后,如果這時(shí)輸出為零,則可以肯定是電源的控制電路出了故障。若有部分電壓輸出說(shuō)明前級(jí)電路工作正常,故障出在高頻整流濾波電路中。高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容組成直流電壓輸出,其中整流二極管擊穿會(huì)使該電路無(wú)電壓輸出,濾波電容漏電會(huì)造成輸出電壓不穩(wěn)等故障。用萬(wàn)用表靜態(tài)測(cè)量對(duì)應(yīng)元件即可檢查出其損壞的元件。

   電源負(fù)載能力差

    電源負(fù)載能力差是一個(gè)常見的故障,一般都是出現(xiàn)在老式或工作時(shí)間長(zhǎng)的電源中,主要原因是各元器件老化,開關(guān)管的工作不穩(wěn)定,沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行散熱等。應(yīng)重點(diǎn)檢查穩(wěn)壓二極管是否發(fā)熱漏電,整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞等。  

 


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