开关电源维修原理

2019-10-29 20:27字体:
  

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  UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:

  ① 脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;

  ② 脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;

  ③ 脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;

  ④ 脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.72/(RT×CT);

  ⑥ 脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;

  该电路的电源部分使用单端式脉宽调制型开关电源,脉宽调制IC使用的是UC3842

  是一种电流型脉宽控制器,它可以直接驱动MOS管、IGBT等,适合于制作单端电路。220V整流滤波后的约300V直流电压经电阻R1降压后加到

  UC3842的供电端(7端),为UC3842提供启动电压,UC3842内部设有欠压锁定电路,其开启和关闭阈值分别为16V和10V。在开启之前,UC3842消耗的电流在1mA

  。反馈绕组为其提供维持正常工作电压。由于漏感等原因,开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰,即使在占空比很小时,辅助电压也不能降到足够低,所以辅助电源的整流二极管上串一个电阻(R3)

  ,它和C9形成RC滤波,滤掉开通瞬间的尖峰。接在4脚的R5、C6决定了开关电源的工作频率。计算公式为:Fosc(kHz)=1.72/(RT(k)×CT(uf)),此电路的工作频率为40KHz。过载和短路保护,通过在开关管的源极串一个电阻

  (R12),把电流信号经R10、R11送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时,3842保护动作,使占空比减小,输出电压降低,3842的供电电压也跟着降低,当低到3842不能工作时,整个电路关闭,然后靠R1开始下

  一次启动过程。在这种保护状态下,电源只工作几个开关周期,然后进入很长时间(约500ms)的启动过程,平均功率很低,即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。

  UC3842的2脚是电压检测端。输出电压经R18、R19、W1分压为U4(TL431)参考端(1脚)提供参考电压。TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在参考端引入输出反时,器件可以通过从阴极(3脚)到阳极(2脚)很宽范围的分流,控制输出电压。若输出电压增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加。线)的发光二极管亮度增加,输出电阻减小。UC3842的2脚电压升高,驱动脉宽减小。最终使电压稳定下来。

  充电过程:当BATT+、BATT-接上畜电池时,畜电池正端经R13、D10使K1

  吸合。充电回路闭合,畜电池开始充电。当畜电池接反时,由于D10反向截止,K1不会吸合,充电回路处于断开状态。不会烧坏R14、D7、D8、C11等元件。刚充电时,畜电池电压很低,充电电流会很大。R14两端的压降大于U3A的2脚R23、R24的分压电压,U3A输出高电平,D13(红色,充电指示灯)亮。当充电电流达到1.8A时,R14两端的压降等于U5A的3脚R30、R31的分压电压,U5A开始起控。只要输出电流有一点增加,U5A的1脚随即输出低电平,U2的1、2脚电流增加,4、5脚电阻减小,U1的2脚电压升高,输出电压下降,最终使电流恒定在1.8A。

  随着充电时间的增加,畜电池的电压也渐渐上升,当充电电压达到最高充电电压(44V)时。U4的参考端电压将达到2.5V,U4开始起控,使电压稳定下来。调节W1可以微调电压值。此时电流不再恒定,而是渐渐减小。U5A也不再起控,一直处于高电平输出状态,由于D17的反向截止,不会影响输出电压。当充电电流小于0.4A时,R14两端的压降小于U3A的2脚R23、R24的分压电压,U3A输出低电平,D13灭。此时U3B的5脚电压高于6脚电压,7脚输出高电平,D14(绿色,电源/浮充指示灯)亮,表示已充满,进入浮充状态。同时经R27限流,D15稳压,通过R28、D9、W2使U4的参考端电压增加,从而使最大充电电压降为浮充电压。调节W2可微调浮充电压

  UC3842芯片作为小功率开关电源的PWM脉宽调制芯片,在进行开关电源维修过程中,经常会遇到由于故障引起的uc3842/uc3844不能正常工作,现将电源不能起振或轻微起振(测量输出端电压低),但没有正常工作(表现为8Pin无5V)可能的原因作如下总结:

  1、首先检查7Pin所连接的电解电容(或者反馈线圈所连接的电解电容),查看其容量是否符合要求,如该电容容量明显减小,更换后应该不起振的故障就能恢复;如该电容正常,进行下一步检查。

  2、在电路板上单独给uc3842/uc3844的7Pin加16V电压,测量其8Pin是否有5V,如果测量8Pin有5V电压存在,则说明此芯片没有问题;如没有5V电压,须将uc3842/uc3844拆下来单独加电16V至7Pin,测量8Pin是否有5V,如果仍然没有5V,则可证明芯片已经损坏;如果测量8Pin有5V存在,则应该是与8Pin相连接的外围元器件与地之间有短路存在。

  此步骤主要是检测c3842/uc3844芯片本身是否损坏,如果芯片没有损坏,基本可以排除故障出在初级部分,可以进行下一步检查。(附:检测uc3842/uc3844芯片损坏与否的另一种方法为:在检测完芯片外围元器件(或更换完外围损坏的元器件)后,先不装电源开关管,加输入电测uc3842/uc3844的7Pin电压,若电压在10—17V间波动,其余各脚分别也有电压波动,则说明电路已起振,uc3842基本正常,若7脚电压低,其余管脚

  3、检查次级侧,推测应该是次级由于输出过载或短路,导致电流增大,进而反映到初级侧使uc3842/uc3844芯片的3Pin实现保护,d88尊龙。这就需要对次级侧实现过流保护功能的电子元器件进行逐一测量,直至查出故障。现将uc3842/uc3844芯片正常工作时主要引脚电压列于下面:

  昨天一同行送来一西门子75KW的驱动板电源,主诉为电源有尖叫声,开关管发烫,而次极电压“正常”。电路板几乎已被同行“通扫”。我接手后初步检测整个电路无大问题,通电后果然听到有尖叫声,不到1分钟开关管散热片就已烫手。开关电源有尖叫声一般为两种情况:一是开关频率低,二是次极有短路。再次通电测量UC3844“VCC”“Vref”等电压正常,断电后手摸变压器无任何温升!因变压器无发热现象,排除次极短路情况。而开关频率低的话一般不会引起开关管发热如此之快甚至根本不过热。那么必定是开关管及其外围驱动电路异常引起开关管的损耗增大。换开关管试机,情况依旧。

  当测量UC3844驱动脚到开关管G极电路时发现22Ω电阻变值。换一新的贴片电阻试机,开关电源工作正常。回过头来再测量原来的电阻发现阻值已变大为8.45KΩ。当它变值后和开关管G-S极27KΩ的电阻“分压”导致开关管实际驱动电压幅度下降,驱动波形前后沿变形,而这是场效应管所不能容忍的,故而发现强烈**的尖叫声。该电源板从接手到排除故障费时不过十来分钟,细心的你可知我在其中一共使用了“几板斧”

  开关管无短路,开关管对地限流保护电阻无开路,在通电时开关管不会马上击穿,切记:先测3842(7)脚的15V供电是否正常:没有电压,就检查启动电阻,或启动电路(部分机型7脚供电使用单独的一个二极管整流),或7

  脚对地稳压管短路;有电压但是高,换(7)脚对地滤波电容,100UF/50V;有电压但是电压低且波动,3842的调整电路故障。

  7脚电压正常;关机测300V电压消失速度:能很快消失,那电源起振,检查(3)脚对地1K电阻和对地稳压管电压不消失,故障点为3842未起振,检查

  3842(1)(2)脚外围电阻、电位器和更换3842自身。3、7脚电压低且波动:重点检查FBT同步反馈电路的二极管;有光耦的机型检查后级光耦输入端,重点检查IC(LM431)周边。

  (8)脚5V基准电压好坏的简单判断用47型万用表Rx1挡,UC3842好坏的判断方法

  启动电路故障最常见的是启动电阻开路性损坏或者VC3842B的7脚外部的稳压二极管ZD601,滤波电容C626击穿短路,而导致整机不能启动,此时检测UC3842B的7脚是否为10V-17V,即可判断故障位置。另外UC3842B的

  7脚外部滤波电容C626,若出现容量减少或者漏电程度增大的现象时,也会引起输出电压高,启动难,不启动等一系列故障。当开关管及UC3842B都是炸裂时,最好在更换损坏的元器件之后,再枪柄开关管G极(栅极)所接的限流电阻R609是否损坏,若这个电阻烧毁或者阻值增大的话,就会引起开关管的激励不足,从而出现更换新的电源开关管后,管子会发烫或者经常烧毁的故障。在有些机型中,电源开关管的G极对地之间还有一个保护的稳压二极管,更换电源开关管时,最好连该稳压二极管一并更换。

  通过检测UC3842B的7脚电压,可以得到故障的大致位置,若7脚的电压低于

  

  负载短路:电源开关管G(栅极)对地的稳压二级管(18V)击穿,开关管S极(源极)对地的电流检测电阻阻值变大。

  若7脚的电压在16V时跌落,然后又升到16V,如此物质循环,则应着重检查开关变压器(T601)的8脚输出的电压,以及二极管D608到UC3842B的7脚之间的供电电路。

  对于开机即烧开关管的机,维修时先不上开关管。通过测量UC3842B的各脚电压来确定它的工作状态是否正常,正常的工作电压大致如下:

  在更换完外围损坏的元器件后,先不装开关管,加电测uc3842的7脚电压,若电压在10-17V间波动,其余各脚也分别有波动的电压,则说明电路已起振,

  uc3842基本正常;若7脚电压低,其余管脚无电压或不波动,则uc3842已损坏。在uc3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压,若测8脚有+5V电压,1、2、4、6脚也有不同的电压,则uc3842基本正常,工作电流小,自身不易损坏。它损坏的最常见原因是电源开关管短路后,高电压从G极加到其6脚而致使其烧毁.而有些机型中省去了G极接地的保护二极管,则电源开关管损坏时,uc3842和G极外接的限流电阻必坏.此时直接更换即可。

  需要注意的是,电源开关管源极(S极)通常接1个小阻值大功率的电阻,作为过流保护检测电阻.此电阻的阻值一般在0.2-0.6之间,大于此值会出现带不起负载的现象(就是次极电压偏低)。由于uc3842(KA3842)的工作电压和输出功率均与UC3843(KA3843)相差甚远,3842系列和3843系列在启动电压和关闭电压方面也存在着较大的区别。前者的启动电压为16V,关闭电压为10V;后者的启动电压为8.5V,关闭电压为7.6V。这两个系列的IC不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时,要对电路加以改造方可。因此,这一点在维修工作中必须要注意。



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