开关电源工作原理及维修技巧

开关电源工作原理及维修技巧

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开展不可缺少的一种电源方

式。今天就给大家讲讲开关电源工作原理及技巧，希望对大家有帮

助。

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。

VO=TON/T*ViVO 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。

开关电源的维修可分为两步进展：断电情况下，“看、闻、

问、量” 看：翻开电源的外壳，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，那么

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，是否对电源进展违规操作。

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，那么大多数情况下，

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，否那么电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。

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。加电检

测通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象，假设有要

及时切断供电进展检修。测量高压滤波电容两端有无300伏输出，

假设无应重点查整流二极管、滤波电容等。测量高频变压器次级线

圈有无输出，假设无应重点查开关管是否损坏，是否起振，保护电

路是否动作等，假设有那么应重点检查各输出侧的整流二极管、滤

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，

检查一下这此元器件有无击穿、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，那么用万

用表测量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是：切不可在查出

某元件损坏时，更换后直接开机，这样很有可能由于其它高压元件

仍有故障又将更换的元件损坏，一定要对上述电路的所有高压元件

进展全面检查测量后，才能彻底排除保险丝熔断的故障。无直流电

压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，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，辅助电源故

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。

在用万用表测量次级元件，排除了高频整流二极管击穿、负载

短路的情况后，如果这时输出为零，那么可以肯定是电源的控制电

路出了故障。假设有部分电压输出说明前级电路工作正常，故障出

知，当U3842芯片的3端电压高于1伏时，内部电流敏感比较器输

出高电平，将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端

高于1伏，6端无输出，经检查相关电路，发现稳压管D2击穿，如

图3，故PC1导通，致使U3842的3端为高电平，故6端无输出，

开关管不工作，直流侧无直流输出。更换同型号稳压管D2，故障解

除。电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是

出现在老式或工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开

关管的工作不稳定，没有及时进展散热等。应重点检查稳压二极管

是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。

例：我厂近红处激光光谱仪(VECTOR 22)，开机后无法完成自检

并报警且主板指示灯不断闪烁。经检查，供光谱仪主板的直流5V电

源仅剩2.3伏左右，脱开5V直流电源的负载，通电再次测量5V直

流电源，这时那么有5V，初步判断此5V直流电源带载能力差，拆

开电源外壳进展检修，由于没有带负载时，通电有直流5V输出，故

重点检查次级线圈侧的输出整流电路，给5伏电源接上假负载通电

进展测量发现三通稳压7805的1、2脚之间电压为5.2伏，2、3脚

之间却剩2.3伏，如图4，故判断三通稳压管7805性能变坏，更换

三通稳压管7805故障解决。

1、开关电源维修的时候，我们首先需要利用万用表检测一下各

功率器件是否存在击穿短路，例如电源整流桥堆、开关管、高频大

功率整流管、抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断等，然后需要再

检测各输出电压端口电阻是否异常，如上述器件有损坏的情况我们

那么需要进展更换新的器件。

2、我们在完成上述检测之后，接通电源后如还不能正常工作，

接着我们就要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM)，查阅

相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的

必备条件。

3、对于具有PFC电路的电源那么需测量滤波电容两端电压是否

为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常，

接着检测PWM组件的工作状态，测量其电源输入端VC，参考电压输

出端VR，启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常，利用

220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电，用示波器观测PWM模

块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形，如TL494

CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为

有序的窄脉冲信号。

4、在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38××系

列8脚PWM组件，大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损

坏，或芯片性能下降。当R断路后无VC，PWM组件无法工作，需更

换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后，可减

小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GE DR电源时，PWM

模块为UC3843，检测未发现其他异常，在R(220K)上并接一个220K

的电阻后，PWM组件工作，输出电压均正常。有时候由于外围电路

故障，致使VR端5V电压为0V，PWM组件也不工作，在修柯达8900

相机电源时，遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V

变为5V，PWM组件正常工作，输出电压均正常。

5、当滤波电容上无380VDC左右电压时，说明PFC电路没有正

常工作，PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC，启动脚

Vstart/control，CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机

时，测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC，

Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，测量场效应功

率开关管G极无V0波形，由于FA5331(PFC)为贴片元件，机器用久

后出现V0端与板之间虚焊，V0信号没有送到场效应管G极。将V0

端与板上焊点焊好，用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当

Vstart/control端为低电平时，PFC亦不能工作，那么要检测其端

点与外围相连的有关电路。

总之，开关电源电路有易有难，功率有大有小，输出电压多种

多样。只要抓住其核心的东西，即充分熟悉开关电源的根本构造以

及PFC及PWM模块的特性，它们工作的根本条件，按照上述步骤和

方法，多动手进展开关电源的维修，就能迅速地排除开关电源故

障，到达事半功倍的效果。

1、开关电源出现不启振的时候，我们通常需要查看开关频率是

否正确、保护电路是否封锁、电压反响电路、电流反响电路又没问

题，开关管是否击穿等。

2、开关电源变压器发热或发出“嗞嗞嗞”声，一般是开关频率

不对。

3、开关电源输出电压电源指示灯一闪一闪的一般是副边有短路

的。