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一种典型开关电源的制作实践及检修

时间:2011-05-14


学 术 论 坛

2009  NO.19 Science and Technology Innovation Herald

科技创新导报

一种典型开关电源的制作实践及检修①
王国平 ( 山东科技大学济南校区图书馆  山东济南    2 5 0 0 3 1 ) 摘  要: 在计算机应用系统及工控系统的开发中,电源性能好坏直接决定整个系统的性能和工作寿命,本文以一种典型的开关电源为 例,剖 析 其 工 作 原 理 、波 形 分 析 、制 作 中 的 问 题 、解 决 要 点 及 维 修 技 巧 ,对 指 导 相 应 工 作 有 一 定 的 帮 助 。 关键词: 开关电源  正反馈  负反馈  互感 中图分类号: T N 8 6                              文献标识码: A                        文章编号: 1 6 7 4 - 0 9 8 X ( 2 0 0 9 ) 0 7 ( a ) - 0 2 2 9 - 0 2

1  引言
在计算机应用系统及工控系统的开发 中,电源作为致关重要的部分,它的性能好 坏直接关系整个系统的性能和寿命,下边将 以一种典型的开关电源为例,剖析其工作原 理,波形分析、制 作 中 的 问 题 、解 决 要 点 及维修技巧。

2 电源工作原理分析
参考图 1,上电之后,经过整流和电容 滤波之后的直流电压经过两个 150K 电阻加到 Bu508 振 荡 管 的 基 极 ,由 此 启 动 振 荡 管 导 通。电流从变压器的原边线圈经过,由于自 感的存在,将在其中产生自感电压,并在正 反馈线圈的同名端产生同极的电压经正反馈 通路加到 Bu508 的基极形成正反馈,这样就 使振荡管 BU508 迅速进入深饱和导通状态。 振荡管在深饱和状态经过变压器原边线圈的 电流达到最大,这时原边线圈中的自感电压 为 0,互感到正反馈线圈中的正反馈电压也 为 0,此时正反馈通道中的 0.47uf 电容将经 电阻 R/51 Ω放电,使 Bu508 从深饱和状态 中恢复过来。当恢复到能影响到原边线圈中 电流减小的时候,在其中产生自感电动势阻 止电流减小,同时也在正反馈端感应出负电 压,使 Bu508 基极电压迅速降低而进入截止 状态,在此过程中,由于迅速截止而 产生的尖峰电压将通 D(4007)/R (30K)/C(103)回路放掉,剩余部分 感 生 电 压 将 继 续 通 C ( 471 ) /R(82 Ω)所形成的二阶电路继续放 电,直至变压器原边线圈中的电流放为 0 为 止。此时正反馈线圈中的感生电动势为 0。 此时的 Bu508 基极又恢复到开始振荡时的状 态,在交流整流电压的启动下重新进入下一 个周期。 其余由 8050、1015 来与 4N35 及 TL431 所组成的电路为负反馈电路,起调整输出电 压的作用,维持输出的稳定性。当 输 出 偏 高,通过 TL431 导通使光耦导通,将 1015 开启,由正反馈电感线圈的感应电压经 8050 反相后加到 Bu508 基极使形成负反馈,使振 荡管振荡波型占空比变化,以达到降低输出 电压的作用。 BU508 发射极通过一个 0.5 Ω的电阻接 地,当 BU508 导通时,该电阻上的压降经 一 470 Ω电阻和 472 电容组成的滤波电路加到 1815 的基极,1815 导通,从而使 8050 导 通,起到降低 BU508 基极电压,抑制过强
图 1  电源电路图

①山东科技大学科学研究“春蕾计划”项目: “图书馆网络安全问题分析及对策研究”成果之一。

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时有两个不等实根,此时放电

的正反馈使 BU508 导通电流过大而被烧毁的 作用。所以说这部分电路就是起一种保护作 用。同时 BU508 基极和发射极之间串连的两 个 4148 二极管也是起保护作用,为 防 止 BU508 这两极之间反向电压过大而被击穿。

即 R ≥ 2 图 5。

4 制作要点及检修
在制作电源的过程中,电源带负载后变 压器哨叫是一个比较头痛的问题,这主要是 由于电源的振荡频率与变压器的机械谐振点 相同而产生的共振现象引起的。通过以上的 波形分析,我们可知道除哨叫可以通过改变 电容 C/471 或 R/82 Ω的值来消除顶峰振荡, 或通过给变压器浸漆改变其机械谐振点,也 可通过加大正反馈电阻 R/51 Ω的值减小开关 振荡频率实现。 在恶劣环境中使用一段时间,电源易产 生不起振的毛病, 通过以上分析, 可知振荡的 基本条件是正反馈,正反馈通道中的电解电 容 C(0.47u)易变质而减少电容值使电源难 于起振。负反馈部分出问题往往导致输出电 压失控,引起电解电容爆破现象。再者就是 输出电压调整失灵,也由负反馈通道某些元 器件出毛病引起的。

当△< 0 时 即 R < 2 生振荡放电如图 6。

有两个虚根,产

3 工作波形分析
图 2 各图均为 BU508 集电极对地电压波 形。 对比以上各图可以看出,D(4007) 、C (103) 、R(30K)部分电路为消峰波的作用。 削去峰波之后的顶峰波形可作如下分析: 此时等效工作电路为图 3。 用运算法等效之后的工作电路图为图 4。 流经电阻 R 的 电 流 求 其 特 征 根:△ = , ,当△≥ 0

负载前后波形的差异就是由以上△引起 的,负载前△≥ 0,之后△< 0,△的不同 是 由 L 引 起 的 , 负 载 前 , L 即 为 L 1, 负 载 后 , 由 互 感 的 综 合 作 用 , L = ( L 1+ K 1M 2 1 +K 2 M 31 +…) M 2 1 、 M 31 等 分 别 为 变 压 器 付 边 ( 线圈对原边线圈产生的互感),即加负载后 实际等效自感值增大为 L1 +K 1M 21+K 2M 31   ,由 此引起△< 0,产生以上顶峰振荡现象,同 样,储存在线圈中的能量为 1/2LI 2,在电 流 I 不变的情况下也因 L 的增大而增大,引 起放电过程变长,致使开关振荡周期变长。

参考文献
[1] 傅丰林.电子线路基础[M].西安:西安电子 科技大学出版社,2001. [2] 叶慧贞,杨兴洲.新颖开关稳压电源[M].北 京:国防工业出版社,1999.
图  3 等效电路图

[3] 章彬宏,王琳.开关电源的电磁干扰及抑制 措施[M].江苏电器,2003,6:35~37. [4] 胡黎强等.一种高效率低功耗开关电源的 实现[M].微电子学,2003,2:136~139.

图  4 运算等效电路图

图  5 平稳放电波形图

图  6 震荡放电波形图 科技创新导报  S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   I n n o v a t i o n   H e r a l d

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