开关电源原理与维修辅导教程相关介绍
开关电源是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式，它主要利用现代电力电子技术，对开关管开通和关断的时间比率进行控制，一维持稳定输出电压的一种电源，下面我们就来了解一下。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。现代开关电源有两种：一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电)，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种。双管DC/DC转换器 有双管正激式(DoubleTransistor Forward Converter)，双管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter) 和半桥式(Half-Bridge Converter)四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式(Buck)DC/DC转换器 ，升压式(Boost)DC/DC转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式(Buck-Boost)DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器(Full-Bridge Converter)。隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。
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开关电源的原理图是根据你所选择的芯片来定的 ，具体你可以上“开关电源网”，你想要的应该在那里都能找到
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提问者:章宇桓
电脑电源维修教程 开始我们要知道计算机开关电源的工作原理。电源先将高电压交流电（220V）通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉冲直流电，再经过电容滤波以后成为高压直流电。 此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中，因为电源输入部分工作在高电压、大电流的状态下，故障率最高；还有就是输出直流部分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏；再就是脉宽调制器TL494的4脚电压是保护电路的关键测试点。通过对多台电源的维修，总结出了对付电源常见故障的方法。一、在断电情况下，“望、闻、问、切”由于检修电源要接触到220V高压电，人体一旦接触36V以上的电压就有生命危险。因此，在有可能的条件下，尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先，打开电源的外壳，检查保险丝（图5）是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上元件破裂，则应重点检查此元件，一般来讲这是出现故障的主要原因；闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件；问一下电源损坏的经过，是否对电源进行违规的操作，这一点对于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后，还要对电源进行更深入地检测。 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100千欧以上；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VT1、VT2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。否则多数是整流二极管反向击穿所致。二、加电检测在通过上述检查后，就可通电测试。这时候才是关键所在，需要有一定的经验、电子基础及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源的输入端，开关三极管，电源保护电路以及电源的输出电压电流等。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量TL494的4脚电压，正常值应为0.4V以下，若测得电压值为+4V以上，则说明电源的处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。由于接触到高电压，建议没有电子基础的朋友要小心操作。三、常见故障1．保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，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，逆变功率开关管等，检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断，应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出。如果没有发现上述情况，则用万用表进行测量，如果测量出来两个大功率开关管e、c极间的阻值小于100kΩ，说明开关管损坏。其次测量输入端的电阻值，若小于200kΩ，说明后端有局部短路现象。2．无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，可是在有负载情况下，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。这时，首先用万用表测量系统板+5V电源的对地电阻，若大于0．8Ω，则说明电路板无短路现象；然后将电脑中不必要的硬件暂时拆除，如硬盘、光盘驱动器等，只留下主板、电源、蜂鸣器，然后再测量各输出端的直流电压，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。3．电源负载能力差电源负开能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开关三极管的工作不稳定，没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏、晶体管工作点未选择好等。4、通电无电压输出，电源内发出吱吱声。这是电源过载或无负载的典型特征。先仔细检查各个元件，重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查，发现一个整流二极管1N4001的表面已烧黑，而且电路板也给烧黑了。找同型号的二极管换下，用万用表一量果然是击穿的。接上电源，可风扇不转，吱吱声依然。用万用表量＋12V输出只有＋0.2V，＋5V只有0.1V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次级开关管，发现初级开关管中有一个已损坏，用相同型号的开关管换上，故障排除，一切正常。5、没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。由于保险丝不断地熔断，搜索范围就缩小了。可能性只有3个：1、整流桥击穿；2、大电解电容击穿；3、初级开关管击穿。电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管，或是将四个二极管固化在一起。将整流桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常，注意焊回时要注意正负极。最后的可能就只剩开关管了。这个电源的初级只有一个大功率的开关管。拆下一量果然击穿，找同型号开关管换上，问题解决。其实，维修电源并不难，一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关三极管击穿以及电源自保护等，因开关电源的电路较简单，故障类型少，很容易判断出故障位置。只要有足够的电子基础知识，多看看相关报刊，多动动手，平时注意经验的积累，电源故障是可以轻松检修的。ATX微机开关电源维修教程1随着电脑的逐渐普及和深入到家庭，显示器已经成为维修界的一个亮点，ATX开关电源又将成为维修界的一个新的亮点。本文以市面上最常见的LWT2005型开关电源供应器为例，详细讲解最新ATX开关电源的工作原理和检修方法，对其它型号的开关电源供应器，也借此起到一个抛砖引玉的作用。一、概述 ATX开关电源的主要功能是向计算机系统提供所需的直流电源。一般计算机电源所采用的都是双管半桥式无工频变压器的脉宽调制变换型稳压电源。它将市电整流成直流后，通过变换型振荡器变成频率较高的矩形或近似正弦波电压，再经过高频整流滤波变成低压直流电压的目的。其外观图和内部结构实物图见图1和图2所示。ATX开关电源的功率一般为250W～300W，通过高频滤波电路共输出六组直流电压：+5V（25A）、―5V（0.5A）、+12V(10A)、―12V（1A）、+3.3V（14A）、+5VSB（0.8A）。为防止负载过流或过压损坏电源，在交流市电输入端设有保险丝，在直流输出端设有过载保护电路。二、工作原理ATX开关电源，电路按其组成功能分为：输入整流滤波电路、高压反峰吸收电路、辅助电源电路、脉宽调制控制电路、PS信号和PG信号产生电路、主电源电路及多路直流稳压输出电路、自动稳压稳流与保护控制电路。参照实物绘出整机电路图，如图3所示。1、输入整流滤波电路只要有交流电AC220V输入，ATX开关电源无论是否开启，其辅助电源就会一直工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。如图4所示，交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0，经BD1―BD4整流、C5和C6滤波，输出300V左右直流脉动电压。C1为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。TH1为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用。L0、R1和C2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰。C3和C4为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。R2和R3为隔离平衡电阻，在电路中对C5和C6起平均分配电压作用，且在关机后，与地形成回路，快速泄放C5、C6上储存的电荷，从而避免电击。2、高压尖峰吸收电路 如图5所示，D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q03截止后，T3将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D18储存于C01中，然后在电阻R004上消耗掉，从而降低了Q03的C极尖峰电压，使Q03免遭损坏。3、辅助电源电路 如图6所示，整流器输出的＋300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极，使Q03迅速饱和导通，Q03上的Ic电流增至最大，即电流变化率为零，此时D7导通，通过电阻R05送出一个比较电压至IC3（光电耦合器Q817）的③脚，同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50、C04整流滤波后，一路经R01限流后送至IC3的①脚，另一路经R02送至IC4（精密稳压电路TL431），由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零，使IC3内发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致Q1截止。 反馈电流通过R06、R003、Q03的b、e极等效电阻对电容C02充电，随着C02充电电压增加，流经Q03的b极电流逐渐减小，使③~④反馈绕组上的感应电动势开始下降，最终使T3③~④反馈绕组感应电动势反相（上负下正），并与C02电压叠加后送往Q03的b极，使b极电位变负，此时开关管Q03因b极无启动电流而迅速截止。 开关管Q03截止时，T3③~④反馈绕组、D7、R01、R02、R03、R04、R05、C09、IC3、IC4组成再起振支路。当Q03导通的过程中，T3初级绕组将磁能转化为电能为电路中各元器件提供电压，同时T3反馈绕组的④端感应出负电压，D7导通、Q1截止；当Q03截止后，T3反馈绕组的④端感应出正电压，D7截止，T3次级绕组两个输出端的感应电动势为正，T3储存的磁能转化为电能经D50、C04整流滤波后为IC4提供一个变化的电压，使IC3的①、②脚导通，IC3内发光二极管流过的电流增大，使光敏三极管发光，从而使Q1导通，给开关管Q03的b极提供启动电流，使开关管Q03由截止转为导通。同时，正反馈支路C02的充电电压经T3反馈绕组、R003、Q03的be极等效电阻、R06形成放电回路。随着C41充电电流逐渐减小，开关管Q03的Ub电位上升，当Ub电位增加到Q03的be极的开启电压时，Q03再次导通，又进入下一个周期的振荡。如此循环往复，构成一个自激多谐振荡器。 Q03饱和期间，T3次级绕组输出端的感应电动势为负，整流二级管D9和D50截止，流经初级绕组的导通电流以磁能的形式储存在辅助电源变压器T3中。当Q03由饱和转向截止时，次级绕组两个输出端的感应电动势为正，T3储存的磁能转化为电能经D9、D50整流输出。其中D50整流输出电压经三端稳压器7805稳压，再经电感L7滤波后输出+5VSB。若该电压丢失，主板就不会自动唤醒ATX电源工作。D9整流输出电压供给IC2（脉宽调制集成电路KA7500B）的12脚（电源输入端），经IC2内部稳压，从第14脚输出稳压+5V，提供ATX开关电源控制电路中相关元器件的工作电压。 T2为主电源激励变压器，当副电源开关管Q03导通时，Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，并作用于T2初级②~③绕组，产生感应电动势(上负下正)，经D5、D6、C8、R5给Q02的b极提供启动电流，使主电源开关管Q02导通，在回路中产生电流，保证了整个电路的正常工作；同时，在T2初级①~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，D3、D4截止，主电源开关管Q01处于截止状态。在电源开关管Q03截止期间，工作原理与上述过程相反，即Q02截止，Q01工作。其中，D1、D2为续流二极管，在开关管Q01和Q02处于截止和导通期间能提供持续的电流。
这样就形成了主开关电源它激式多谐振电路，保证了T2初级绕组电路部分得以正常工作，从而在T2次级绕组上产生感应电动势送至推动三极管Q3、Q4的c极，保证整个激励电路能持续稳定地工作，同时，又通过T2初级绕组反作用于T1主开关电源变压器，使主电源电路开始工作，为负载提供+3.3V、±5V、±12V工作电压。
回答者:闫奎一
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