KA5Q1265RF组成的开关电源原理与检修(图)剖析
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开关电源的结构、原理及故障提出检修的技巧详细分
析
同时随着许多高新技术的发展,开关电源技术在不断地创新。
开关电源的设计要以安全性、可靠性为首要原则,在各种指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在突发故障情况下安全可靠地工作,本文将详细的分析开关电源的结构、原理及故障提出检修的技巧以供大家参考。
开关电源的结构
开关电源主要由控制电路、检测电路、辅助电源四大部份构成。
(1)主电路
冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
详细解析开关电源电路:工作原理,电路组成,电路图
随着我国电子电力科技技术不断的发展,不管是在家用或者是其他地方所使用的电源开关,都得到了较大的突破性的实质发展。
目前,就以开关电源来说,几乎被广泛的应用于所有的电子电器设备,是如今当下电子信息产业中最不可缺少的一种电源方式。
开关电源工作原理对于热爱电源物理的人来所,其实还是很好理解开关电源工作原理的,在线性电源中,功率晶体管在工作,而线性电源中导致闭合或者是断开的则是PWM 开关电源,在闭合、断开两种的状态之下,加上功率晶体管的电压是比较小的,就会成产很大的电流,关闭开关电源的时候,则是反过来的,电压大,而电流就会特别的小,而控制开关电源工作原理的控制器,就是为了能够更好的保持稳定性,从而给人们的生活环境带来安全。
开关电源工作原理及工作条件
除了以上讲述的开关电源工作原理之外,而开关电源工作原理在运行的时候,开关电源也是一定的工作条件的,比如开关,在工作的时候,不是线性状态,而是在电子电器工作之下呈现开关状态;另外,直流,开关电源在工作时候,是直流,不是交流;最后一个开关电源的高频,在电子电器工作状态之下,是高频,而不是接近于工作的低频状态哦!在开关电源工作原理中,这些工作条件是一定的。
开关电源工作原理及主要特点
每一样产品的诞生,都有它独自存在的主要特点,就连开关电源也是一样的。
那么除了以上不同的开关电源工作原理之外,开关电源主要的特点是什么呢?首先从外观上看,重量较轻、体积较小,因为没有采用工频变压器,所以开关电源的重量、体积只有线性电源的百分之二十到百分之三十左右;另外还有一个非常重要的特点,从开关电源工作原理上看,。
开关电源的工作原理和常见故障分析及维修开关电源的主要电路是由:防雷电路,输入电磁干扰滤波器(Electromagnetic Interference,简称EMI),输入整流滤波电路,功率变换电路,脉宽调制(PWM)控制器电路,输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过压,欠压保护电路, 输出过压,欠压保护电路,输出过流保护电路,输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:高频脉冲电压。
把高频脉冲电压送给高频变压器,高频变压器的次级(二次侧)就会感应出一定的高频脉冲交流电,并送给高频整流滤波电路进行整流,滤波。
经高频整流滤波后便可得到我们所需的各种直流电压。
输出电压下降或者上升时,由取样电路将取样信号通过光电耦合器(PC817),送入控制电路,经过其内部调制,由控制电路的输出端将变宽的或者变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极(G 极),使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或者变窄,由此改变输出电压平均值的大小,从而使直流电压基本稳定在所须的电压值上。
开关电源的电路原理图如下:开关电源电路原理图开关电源的常见故障分析及维修由于开关电源的输入部份工作在高压,大电流的状态下,故障率最高,如高压大电流整流二极管,滤波电容,开关功率管等较易损坏。
其次就是输出整流部分的整流二极管,保护二极管,滤波电容,限流电阻等较易损坏;再就是脉宽调制控制器的反馈部份和保护部份。
下面就对开关电源常见故障产生的原因作一分析及如何排除这些故障的维修方法。
一.保险丝熔断普通情况下,保险丝熔断说明开关电源的内部电路存在短路或者过流的故障。
由于开关电源工作在高电压,大电流的状态下,直流滤波和变换振荡电路在高压状态工作时间太长,电压变化相对大。
电网电压的波动,浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。
重点应检查电源输入端的整流二极管,高压滤波电解电容,开关功率管,UC3842本身及外围元器件等。
检查一下这些元器件有无击穿,开路,损坏,烧焦,炸裂等现象。
第五讲 CRT电视机的开关稳压电源CRT电视机的开关稳压电源与液晶电视机的开关稳压电源有很多区别,无功率因素校正(PFC)电路,所用的PWM芯片习惯上也不一样,输出的直流电压种类较多,保护电路的保护方式也有区别。
为此作单独介绍。
一、PWM控制器和大功率场效应管组合-FSCQ1265RT简介F S C Q l265R T是新一代开关电源变换器,它具有很高的功率变换率和很低电磁辐射E M I,完全取代以往使用的STR6700、6707、6709、KA5Q1265RF 等开关稳压变换器,它特别适用于对噪声很敏感的设备如彩电和音频设备。
FSCQl265RT是一个集成脉宽调制(PWM)控制器和大功率SenseFET场效应管的组合,这种设计有利于使用最少的外部元器件,在这里PWM控制器包含有集成固定频率振荡器、欠压搜索电路、引导边缘消隐电路(LEB)、优化门驱动器,内部软启动电路以及为环补偿和自保电路,内含温度补偿精密电流源,如果与分离的MOSFET和PWM 控制器组合方案相比较,它既降低成本、减少尺寸和重量,而且提高效率、改善生产能力,使系统更加稳定可靠运行。
FSCQ1265RT比早期的KA5Q1265RF有许多优点,起动电流仅为20〜50μA,是原来的五分之一,峰值电流为7A,提高了1A。
它的工作电压范围是85V∼265V.。
最大输出功率:170W(输入交流电压220V左右时),140W(输入交流电压90V左右时)。
1、主要性能优化准谐振变换器(QRC);为低于1W的待机功耗下运行提供先进的突变模式;脉冲电流峰值允许可达7A;内设置过载保护OLP,并能自动重新启动;内设置过压保护OVP,并能自动重新启动;内设有异常过流保护AOCP,采用门限方式;内部设有过热切断TSD,采用门限方式;设置具有延时的欠压闭锁(UVLO)功能;很低启动电流,仅有25 μA;很低运行电流,典型值为6mA;内设有高电压功率管SenseFET;内设有软启动,仅需20ms;为适应宽域输入,设置扩展准谐振切换。
一、电源电路:电源部分采用的是FAIRCHILD公司的5Q1265。
此电源的特点是低成本、待机低功耗、外围电路简单。
它可向整机提供+5V、+14V、+24V、+146V直流稳定电压。
+14V通过TDA7631稳压输出+9V、+5V和RESET供数字板及CPU使用。
N801(KA5Q1265RF)内部框图:KA5Q1265RF引脚功能说明:(下列电压数据为数字表测得,供参考)引脚功能说明电压引脚功能说明电压1 内部场效应管漏极 335.4V 4 FB误差信号入 1.26V2 地 1.4V 5 保护输入 5.06V3 启动及供电 23.46VKA5Q1265RF的特性说明:类似的谐振转换器的控制器;内部的脉冲模式控制器为自触发模式;内有过热保护功能(超过1500C时,此IC停振);内有过压保护(Vsync: 最小。
11V);内设脉冲保护模式;自动复位模式。
电源工作原理:整机的供电系统由N801、开关变压器T801、光藕N802、电压比较器DK805等元件组成。
6D72机芯、6D76机芯开关电源是:它激式并联型变压器藕合稳压式开关电源。
由美国仙童半导体公司的新型大功率开关电源专用集成电路KA5Q1265RF、脉冲(开关)变压器T801、光藕N802、电压比较器DK805等元件组成。
该电路组成的电源外围元件极少,效率高。
电源的启动过程:∽220V市电经,R802、R803降压,VD801整流经过C808滤波之后,加到N801的3脚。
当3脚的电压上升到23V以上,电流维持在1mA时,N801内部振荡器开始工作,N801内的场效应管(N801的1脚)开始有脉冲输出,使开关电源启动。
开关电源启动后,N801(KA5Q1265RF)3脚的供电由开关变压器T801的8脚输出经VD803整流来提供,此时N801正常工作时此脚为23V,电流需维持在10mA以上。
整机电源的保护电路:过压保护:N801(KA5Q1265RF)的5脚为该电源芯片的保护脚,当开关电源出现异常情况使输出电压异常升高时,开关变压器的T801的8脚输出经VD804、R806、VD802整流、限流加到N801(KA5Q1265RF)的5脚,当此脚收到异常升高的电压时,N801(KA5Q1265RF)即保护,此电源停止工作。
新型彩电开关电源集成电路维修资料KA3S0680RFB、KA3S0880RFBKA3S0680RFB、KA3S0880RFB是日本FAIRCHILD公司生产的开关电源电路,内置功率MOSFET和控制电路,内部设有过流、过压、过热保护电路、低压限制电路、高压感应电路等。
具有工作频率宽、效率高、工作稳定的特点。
KA3S0680RFB、KA3S0880RFB内部电路基本相同,只是输出功率不同,KA3S0680RFB测功率为150W,KA3S0880RFB功率为190W。
被应用在海信DP2999、海尔美高美等新型彩电中。
A5Q1265RFA5Q1265RF是日本FAIRCHILD公司生产的FPS型开关电源控制电路,内置具有耐压650V的电流检测型场效应功率管和控制电路,并设有过流、过压、过热保护电路,当芯片表面温度超过150℃时,自动切断输出,当供电端3脚的电压高于24V或低于11V时,芯片停止工作。
被应用在海尔UOC机芯等新型彩电中。
KA7630KA7630是具有复位信号输出功能和三路电压输出的稳压器,内部设有限流保护和过热保护电路,最大输入电压为20V。
第一路输出为5V、0.5A稳压输出,第二路输出为8V、0.5A稳压输出,第三路输出为12V控制电压,需外接PNP电源调整管。
被应用在海尔UOC超级单片机芯和海信ITV-2911互动电视等新型彩电中。
- 1 -MC44608MC44608是MOTOROLA公司研制的高性能、环保型开关电源控制电路,在待机时功耗低于3.5W。
内部设有短路保护和过热保护电路,可在40KHz、75 KHz、100 KHz几组振荡频率之间互换,待机时采用间歇脉冲方式,使待机功耗得以降低。
具有功耗低、节能环保、的特点。
被应用在TCL2916D等系列彩电中。
SMR6200ASMR6200A是三星公司开发研制的彩电开关电源的厚膜电路,内含大功率场效应管及其控制电路,具有输出短路保护功能。
康佳彩电(KA5Q1265RF芯片)电源工作原理[日期:2010-05-30] 来源:作者:[字体:大中小]1、KA5Q1265RF的实用资料KA5Q1265RF是美国仙童公司生产的新型电源厚膜电路,它由电源控制芯片和大功率场效应管构成,集成度高,并且KA5Q1265RF仅有5个引脚,它和较少的外围元件便可构成性能优异、电路简单的开关电源。
所以被康佳、创维、海尔等彩电应用。
它的引脚功能和电压数据如表3所示。
与KA5Q1265RF内部构成和引脚功能相同的还有KA2S0680、KA2S08 80、KA3S0680等。
如表KA5Q1265RF引脚功能和电压数据2、电路分析下面以如图所示的康佳P2919数字化变频彩电电源电路为铹进行介绍。
(1)功率变换加电后300V电压一方面经T901的初级绕组送到N901①脚,为其内部的开关管供电;另一方面经电阻R914、R915限流,在C908两端建立启动电压,电压达到23V后,N901③脚内的启动电路和振荡器相继工作,振荡器输出的锯齿波脉冲通过触发器产生矩形激励脉冲,使N901内的开关管工作,为相应的负载供电。
其中,11-13绕组产生的脉冲电压经V D910整流,C908滤波获得24.5V直流电压。
取代启动电路为N901提供启动后的工作电压。
(2)待机/收看控制该机的待机控制电路由微处理器N601、V960吸相关元件组成。
又因该机未设置单独的微处理器电源,为确保开关电源在收看状态、待机状态时均能输出稳定的电压。
而采用不同误差取样放大电路。
1)收看状态遥控开机时,N601 49脚输出的电源控制信号为低电平,使V960截止,它的集电极变为高电平。
该高电平电压分三路输出:第一路使V954导通,使开关电源处于高电压输出状态;第二路使受控稳压电路N954的控制端CTR L输入高电平,N954②脚输出5V电压,为高频调谐中频放大、音频处理器等电路供电;第三路使V952导通,致使‘V953导通,由V953 c极输出的14V电压,再经三端稳压器N953和N952稳压输出12V和8V 电压。
开关电源电路组成及各部分原理详解开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:一、开关电源输入电路及原理1、AC 输入整流滤波电路原理:①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理:①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
开关电源电路图工作原理及维修详解析一、开关电源的工作原理开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。
开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量,当开关S断开时,电路中的储能装置(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放在开关接通时所储存的能量,使负载得到连续而稳定的能量.开关电源原理图VO=TON/T*Vi,VO 为负载两端的电压平均值,TON 为开关每次接通的时间,T 为开关通断的工作周期;由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,VO间电压平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO维持不变。
改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(TimeRationControl,缩写为TRC)。
按TRC控制原理,有三种方式:1、脉冲宽度调制(PulseWithModulation,缩写为PWM)开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
2、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
3、混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
二、开关电源的维修技巧和常见故障1、维修技巧开关电源的维修可分为两步进行:断电情况下,“看、闻、问、量” 看:打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件.闻:闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件.问:问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规操作.量:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先.如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼,此电压有300多伏,需小心.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,电阻值不应过低,否则电源内部可能存在短路。
设计与研究本文引用格式:刘成惠.基于KA5Q1265RF 的准谐振开关电源的设计与制作[J]. 新型工业化,2017,7(2):37-44,53.DOI:10.19335/ki.2095-6649.2017.02.007基于KA5Q1265RF 的准谐振开关电源的设计与制作刘成惠江阴职业技术学院 电子信息工程系,江苏江阴 214405摘要:随着电力电子技术的发展,人们的生产、生活离不开电子设备,而电子设备大部分都需要直流电源。
由交流电转换成直流电源最有效率的方式为开关电源。
在电动装配工具上,开关电源为主已得到广泛采用。
本文是以KA5Q1265RF 芯片为核心,设计一款准谐振开关电源。
准谐振电源可以有效降低MOSFET 开关管的损耗,从而提高电压输出的可靠性;可以改善电磁干扰(EMI)特性,在增加功率传输效率的同时减少电磁干扰(EMI)干扰,减少滤波器使用数量,降低成本。
关键词:直流电源;开关电源;准谐振;KA5Q1265RF;电磁干扰Design and Fabrication of Quasi-resonant Switching Power Supply Based on KA5Q1265RFLIU Cheng-hui(Department of Electronic Information Engineering, Jiangyin Vocational and Technical College, Jiangyin 214405, China)Abstract: With the development of power electronics technology, people’s production and life can not be separated from electronic equipment, and most of the electronic equipment need DC power supply. The most efficient way to convert from AC to DC power is the switching power supply. In the electric assembly tool, the main switching power supply has been widely used. This article is based on KA5Q1265RF chip as the core, the design of a quasi-resonant switching power supply. Quasi-resonant power supply can effectively reduce the loss of the MOSFET switch, thereby improving the reliability of the voltage output. It can also improve the electromagnetic interference (EMI) characteristics, and increase the power transmission efficiency while reducing electromagnetic interference (EMI) interference, reduce the number of filter and cut costs.Key words: DC power; Supply switching power; Quasi-resonant; KA5Q1265RF; Electromagnetic interference0 引言目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于电子设备中,是当今电子信息产业不可缺少的一种电源方式。
4、开关电源的原理介绍:A、一次供电和二次供电电路开机后,300V直流电压直接通过VD821(IN4007)半波整流、R821(2W/120欧)电阻降压、给C822(50V/47UF)充电,当CQ1265的3脚电压升到14V时,电源芯片内部电路开始工作,芯片内部的MO S管开始导通和截止,这个时候就不在由R821支路进行提供工作电压,而是改为由辅助绕组经电阻R824(0。
5W/10欧)、二极管VD824(AU01Z)整流、电容C822(50V/22UF)滤波,电阻R803(0。
25W/680欧)降压、二极管VD810(18V)钳位)、电容C822(50V/47UF)滤波给CQ1265的3脚提供工作电压,当3脚电压降低到10V时,芯片内部停止工作,内部MOS管也就停止了开关。
B、稳压电路正常工作时,当由于某种原因造成+B电压升高后,通过电阻R852A、R854、R854A、R855、R855A分压到V826(TL431)的1脚(也就是G 极)的电压也随之升高,V826是一个基准电压为2。
5V的022U)的充电电流减少,4脚电压降低,芯片内部对应的比较器上电压就降低,比较器的另一个脚接到MO S管另一个源极取样电阻Rsen se上(如上图),因此当4脚电压降低就是开关管漏极电流降低电流的降低,也就是开关管提前进入截止状态从而使得+B电压降低;反之就升高。
C、同步电路电路中的V D825(AU01Z)、R826(4/1W680欧)、C825(1500P)、VD823(IN4148)、R825 1/4W470欧为CQ1265的5脚(SY NC)送入同步信号[幅度一般在9V左右的脉冲电平]。
5Q1265RF性能、引脚功能、内部方框及应用电路图
5Q1265RF性能参数、特性
单列5脚TO-3PF-5L封装。
输入电压650V,驱动电流12A,工作电压40V,功耗240W。
它集成PWM控制器和功率MOSFET于一体,内部包括电流模式PWM控制器,耐压600V的电流检测型功率MOSFET欠压锁定。
热保护及故障状态自动复位电路,提供了完善的保护电路。
类似的谐振转换器的控制器;内部的脉冲模式控制器为自触发模式;内有过热保护功能(超过1500C时,此IC停振);内有过压保护(Vsync: 最小。
11V);内设脉冲保护模式;自动复位模式。
5Q1265RF内部方框图
5Q1265RF应用电路图
5Q1265RF引脚功能及电压
脚号功能说明电压(V) 脚号功能说明电压(V)
1 内部场效应管漏极335.4 4 FB误差信号入 1.26
2 地 1.4 5 保护输入 5
3 启动及供电23.47。
KA5Q1265RF组成的开关电源原理与检修KA5Q1265RF是Fairchild半导体公司于2001年推出的开关电源厚膜集成块,内部结构如图1所示。
它内部除了含有脉冲振荡器、脉冲驱动器及场效应开关管外,还含有许多门电路、触发器、比较器等电路。
利用这些电路可以实现脉冲形成、脉冲驱动、开关调整、稳压控制、过流保护、过压保护、过热保护等功能。
KA5Q1265RF开关电源厚膜集成块主要用于长虹、海信等品牌的超级芯片彩色电视机的开关电源中,它具有外部元件少、工作稳定、输出功率大、自身功耗小、带负载能力强等特点,本文以长虹PF3495彩电为例(见图2),分析这种电源的工作原理及检修方法。
图1图2一、工作原理1. 振荡过程220V交流市电经桥式整流和C810滤波后,在C810上得到300V左右的直流电压。
该电压经开关变压器初级绕组(L1、L2绕组)加至厚膜元件(N801)的1脚(即内部开关管漏极),同时,300V直流电压还经启动电阻R821对C822充电,C822上的电压上升,从而使N801的3脚电压也上升。
当C822上电压上升至15V时,N801内部电路启动,并开始产生振荡脉冲,从而使电源电路进入工作状态。
当电路振荡后,只要3脚电压不低于9V,它将继续维持振荡状态。
一旦电源工作后,N801的3脚所索取的电流会增大,此时,由R821所提供的电流无法继续满足3脚的要求,因此,必须由开关变压器L3绕组上的开关脉冲经VD824整流、C822滤波后所产生的直流电压来给3脚供电,以满足3脚在正常工作时的供电要求。
厚膜元件(N801)5脚外接同步自锁电路,由VD825、R826、C823及VD823等元件组成。
开关变压器L3绕组上的脉冲电压经同步自锁电路送至N801的5脚,5脚每输入一个正脉冲,其内部比较器就会翻转一次,从而使内部振荡器的振荡状态及时得到调整,这样就确保了电源的振荡频率与5脚输入脉冲之间保持同步关系。
技术论文论文题目:开关电源的原理及维修方法和技巧单位:铁运中心机务车间姓名:黄江华工种:维修电工现等级(职称):技师申报等级(职称):高级技师2015年10月摘要:随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。
为了提高效率,人们研制出了开关式稳压电源,它的效率可达85% 以上,稳压范围宽,除此之外,还具有稳压精度高、是一种较理想的稳压电源。
正因为如此,开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中。
由于开关电源常工作在恶劣的环境当中,原件老化快,并且防水性能差,开关电源难免也有损坏。
数年来,本人对我厂诸多电子设备的开关电源的现场维修和调试,总结积累了一些排除开关电源故障的实战经验,本着先简后难,先明到暗,先外到内的原则,做到“望闻问切”,虽然不是什么“灵丹妙药”,但也能“药”到病除。
本文就重点介绍开关电源的原理及维修方法和技巧。
关键词:整流启动稳压过流反馈保护一,开关电源的工作原理。
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为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期。
T1为矩形脉冲宽度。
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,只要我们设法改变脉冲的宽度,就可以达到稳定电压的目。
开关电源的典型电路如图二所示。
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。
采 用KA5Q、STR-G、STR-W系列电源膜块 的开关电源工作特点与维修 曹泓俊 现在,各品牌彩电大量使用三肯公司推出的超级STR-G 系列(STR-G5653、G8656)和STR-W系列(STR-W6756、STR-W6754)及日本仙童公司推出的KA5Q1265、KA5Q0765、FSCQ1265RT、KACQ1265RF系列厚膜块组成的开关电源。
本文着重对新型厚膜块组成的开关电源工作特点及维修要点作全面介绍,提供快速、准确判定故障部位,处理这些IC开关电源出故障时的维修方法。
表1列出了部分电源厚膜块的引脚功能。
1采用KA5Q系列膜块的开关电源I作特 1点及维修图1是仙童(FAIRCHILD)公司推出的FSCQ1265在长虹CH-16机芯产品上应用的开关电路工作原理图。
该Ic还在长虹CH-18机芯、CH-13机芯上使用,当然元件位号会有不同,但相应脚外接元件大小不会改变多少,故可相互参考。
与FSCQ1265同系列的还有FSCQ0765RT、FSCQ1565Q。
这三块IC内部电路结构相同,不同之处在于输出功率不同,它们同的功率大小的关系为:1565>1265>0765。
其中,功率大的可替换功率小的。
1565通常在大屏幕29英寸以上彩电开关电源中应用;1265用在25英寸及以下彩电产品中。
与FSCQ系列工作方式相同的还有KA5Q1265和KACQ1265。
FSCQ与KA5Q外封装大小不同,同为1565,但KA5Q系列较FSCQ系列体积大,工作电流大、功率高。
FSCQ 和KACQ体积小,且KA5Q 供电脚正常工作要求高于20V,而FSCQ和KACQ供电需18V才能正常工作,故FSCQ和KACQ 供电脚上接有18V稳压二极管。
如图l所示,N801③脚外接VD810,为避免瞬间供电对③脚内电路冲击,FSCQ及KACQ 系列次级供电支路还接有限流用的680Ω电阻(图中为R803),而KA5Q系列③脚没有接这两个元件。
KA5Q1265RF是Fairchild半导体公司于2001年推出的开关电源厚膜集成块,内部结构如图1所示。
它内部除了含有脉冲振荡器、脉冲驱动器及场效应开关管外,还含有许多门电路、触发器、比较器等电路。
利用这些电路可以实现脉冲形成、脉冲驱动、开关调整、稳压控制、过流保护、过压保护、过热保护等功能。
KA5Q1265RF开关电源厚膜集成块主要用于长虹、海信等品牌的超级芯片彩色电视机的开关电源中,它具有外部元件少、工作稳定、输出功率大、自身功耗小、带负载能力强等特点,本文以长虹PF3495彩电为例(见图2),分析这种电源的工作原理及检修方法。
一、工作原理
1. 振荡过程
220V交流市电经桥式整流和C810滤波后,在C810上得到300V左右的直流电压。
该电压经开关变压器初级绕组(L1、L2绕组)加至厚膜元件(N801)的1脚(即内部开关管漏极),同时,300V直流电压还经启动电阻R821对C822充电,C822上的电压上升,从而使N801的3脚电压也上升。
当C822上电压上升至15V
时,N801内部电路启动,并开始产生振荡脉冲,从而使电源电路进入工作状态。
当电路振荡后,只要3脚电压不低于9V,它将继续维持振荡状态。
一旦电源工作后,N801的3脚所索取的电流会增大,此时,由R821所提供的电流无法继续满足3脚的要求,因此,必须由开关变压器L3绕组上的开关脉冲经VD824整流、C822滤波后所产生的直流电压来给3脚供电,以满足3脚在正常工作时的供电要求。
厚膜元件(N801)5脚外接同步自锁电路,由VD825、R826、C823及VD823等元件组成。
开关变压器L3绕组上的脉冲电压经同步自锁电路送至N801的5脚,5脚每输入一个正脉冲,其内部比较器就会翻转一次,从而使内部振荡器的振荡状态及时得到调整,这样就确保了电源的振荡频率与5脚输入脉冲之间保持同步关系。
使用同步自锁电路能使电源的稳压范围加大,并提高电源的带负载能力。
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开关电源工作后,开关变压器各次级绕组会不断输出脉冲电压,这些脉冲电压经各自的整流、滤波电路处理后,输出+145V(+B电压)、+15V-1及+15V-2三路电压,分别给各自负载供电。
+15V-1电压还经N883稳压成+5V电压,经V871和VD872组成的稳压电路稳压成+3.3V电压,给超级芯片微处理器部分供电。
2.稳压过程
R852A、R854、R854A及R855、R855A构成分压电路,主要用来对+B电压进行取样,并将取样电压送至V826(TL431)的1脚。
V826为三端比较器(其内部结构在图中已画出),它是稳压环路中的核心元件,它能将输出的+B电压稳定在UO上,UO的大小由下式决定:
UO=VREF×(1+R1/R2)=2.5×(1+R1/R2)
上式中,VREF为TL431内部的基准电压,等于2.5V,R1表示R852A、R854、R854A三只电阻串、并联后的总阻值,R2表示R855、R855A两只电阻并联后的总阻值。
若将图中的电阻阻值代入上式中,可以算出UO=145V。
另外,从上式中还可发现,通过改变R1和R2的比值就可对输出电压的高低进行设计,但R1、R2
的阻值确定后,输出电压的高低也就稳定不变。
稳压过程由V826、N830及N801内部有关电路来完成,稳压取样点设在+145V (+B电压)输出端上。
当某种原因引起+B电压升高时,经电阻分压后,使V826的1脚电压也上升,流入其3脚的电流增大,光电耦合器(N830)中的发光二极管导通增强,发光强度增大,并使光电三极管导通也增强,厚膜元件(N801)4脚电压下降,经内部电路调节后,使开关管饱和时间缩短,开关变压器储能下降,+B电压也下降。
当某种原因引起+B电压下降时,稳压过程相反。
3.待机控制过程
正常工作时,超级芯片N100的10脚输出高电平(2.4V),V830饱和导通,
VD827截止,对开关电源不产生影响,开关电源按自身的工作规律工作。
在待机状态下,N100的10脚输出低电平(0V),V830截止,集电极变为高电平,
VD827导通,V826的1脚电压上升,导致流入3脚的电流增大许多,从而使光电耦合器的导通程度大大增强,进而使N801的4脚电压变得极低(0.2V左右),经内部电路调整后,使开关管的饱和时间大大缩短,+145V和两路+15V电压均下降至正常值的一半。
扫描电路及伴音电路均停止工作,整机处于待机状态,但+5V和+3.3V电压仍不变,以确保在待机状态下,超级芯片的微处理器部分仍能正常工作。
在待机状态下,电源处于轻载状态,只需满足微处理器部分的供电要求即可。
4. 保护过程
过流保护:当负载出现短路时,开关管的饱和时间会增长,流过开关管的电流会增大。
当电流增大到一定程度时,N801内部电阻R上的电压会高于1V,从而使内部过流保护电路动作,自动限制了开关管的饱和时间,使开关管不至于受大电流的冲击而损坏。
过压保护:当某种原因(如稳压环路开路)引起输出电压过高时,开关变压器L3绕组上脉冲幅度也增高,从而使N801的5脚电压幅度升高。
当5脚电压幅度超过11V时,内部过压保护电路动作,N801停止工作。
过热保护:当厚膜元件KA5Q1265RF的基板温度超过150℃时,内部过热保护电路动作,开关管停止工作。
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二、检修方法
1.整机三无,各路输出电压均为0V
先观察保险管有无烧断,若保险管烧断,说明电源中存在短路现象。
再查N801的1脚和2脚有无击穿、C810有无击穿、整流二极管(包含并接在二极管上的电容)有无击穿、交流进线中有无短路现象。
若保险管未烧断,则测C810两端有无300V电压。
若无300V电压,说明故障在交流进线或整流电路中。
常见的原因是RT802断路。
RT802是负温度系数热敏电阻,刚开机时,阻值为4.7Ω,当它发热后,阻值会接近0Ω。
当RT802损坏,而又找不到相同型号电阻更换时,可用3.3Ω/7W的水泥电阻替换。
若C810两端电压正常,应测N801的3脚电压,若此脚电压为0V,应查R821及
C822等元件。
若3脚电压在15V以上,说明N801内部不良。
若3脚电压在9V~15V之间摆动,说明过压保护电路动作,应查+B电压整流二极管VD831和滤波电容C833等元件以及行负载电路。
另外,当稳压环路有故障时,也会出现这种现象。
2. 输出电压摆动不稳
这种现象是因电路处于间歇振荡状态造成的,一般是因R824或VD824开路所致。
当R824或VD824开路时,电路虽能进入振荡状态,但当振荡后,厚膜元件(N801)3脚所需的电流增大,启动电路所提供的电流无法满足3脚的需要,从而使3脚电压下降至9V以下,电路停振。
接着300V电压经R821对C822充电,充电至15V时,电路又开始振荡。
这种间歇振荡将使输出电压摆动不稳。
3.整机三无,各路输出电压大幅度下降
出现这种故障时,应先检查N100的10脚是否输出了低电平待机控制电压。
若输出了低电平待机控制电压,则应着重检查微处理器电路的工作条件是否满足(即3.3V供电是否正常,时钟振荡是否正常)及I2C总线电压是否正常,因芯片内部自带复位电路,因而无需检查复位电压。
若N100的10脚为高电平,说明故障是因过流保护电路动作或稳压环路不良引起的,应重点检查VD831、C832及C833是否漏电,行负载是否过重,稳压环路中有无元件损坏等。
稳压环路中的易损元件为N830、VD828及V826,另外,分压电阻断路引起这种现象的情况也时有发生,例如:当R855或R855A断路时,输出电压会下降至70V左右。
KA5Q1265RF检修数据如附表所示,可供检修时参考。