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标题: [通过]ATX +5VSB辅助电源工作原理及故障分析 [打印本页]

作者: 陈祖平 时间: 2010-4-22 20:34
标题: [通过]ATX +5VSB辅助电源工作原理及故障分析

　　一、电源工作原理如下：

　　具体工作原理是这样的，300V通过线圈L1加到Q1C集，同时300V还经过R1和R2给Q1B集提供一个很小的启动电流，于是Q1进入放大状态，其C-E之间有电流流过，也就是L1有电流流过，因为L1和L2的同名端都是上部，于是在L2就产生上正下伏的感应电压经过D4和C2，加到Q1的B，于是Q1就一步向饱和的方向发展，于是L2的电流就进一步加大，L2的感应电压也进一步加大，Q1就进一步饱和，这是一个正反馈，经过几个循环于是Q1就彻底饱和，饱和过后，Q1的电流不在增加，根据电磁感应，于是在L2上就感应出上负下正的电压，这个负电压加到Q1的B集，就让Q1逐渐的退出饱和，这也是一个正反馈，经过几个循环，Q1就截止。于是又通过R1和R2给Q1提供一个启动电流，Q1就进入下一个循环，如此周而复始。这就是该电源的工作原理。
　　我们习惯把D3那条之路的电路叫做尖峰吸收电路，该电路是用来保护Q1的。因为Q1在截止时会有从输出级感应过来的电压叠加在300V的直流上，形成很高的尖缝电压，容易把Q1击穿。
　　431和光偶，Q2组成稳压电路和过流保护电路，工作原理如下：
　　当某种原因引起输出电压升高时，有D5整流出的电压经过R11和R13分压后所加在431G的电压也升高，431导通于是光偶的输入端就有电流流过而引起光偶的输出断导通，反馈电压经过D1蒸馏通过光偶的输出端加在Q2的集，于是Q2导通，将加在Q1B集的电压拉底，从而将输出的电压降低，这是一个负反馈过程，当某种原因使得输出电压降低是，则稳压过程与上述刚好相反。

　　二、过流保护的原理：

　　当某重原因使得Q1电流过大(比如负载短路时)，流过Q1的电流会突然增大很多，该电流流过Q1E集的R7并且在R7上形成电压，当该电压大于0.7V时，因该电压是通过R4加到Q2的基极B极，于是Q2就一直饱和导通，从而将Q1的B极拉倒很底，于是Q1就截止，从而起到过流保护的作用。直到负载的短路故障解除，于是300V又向Q1提供电压和电流，从而又重新开始工作，这是一个自启动过程，只要短路一解除，电路马上就能工作。

　　三、没有输出电压的维修思路：

　　测试Q1集电极C极（有条件最好用示波器，可以直观的判断电路起震没有，如果起震的话应该能测到不是很规则的正玄波），如果没有电压，查300V输入回路，如果正常测Q1基极B极，正常因该是0.9V左右，没有则查Q1B相连的电阻、二极管4148、Q2。
　　如果电压正常则表明电路起震的条件已经具备，如还是没有输出电压，就要考虑为什么不能起震，是输出故障保护呢，还是高压部分有故障不能起震？
　　为此可以断开光偶的输入或者是光偶的输出，将万用表接在输出的电压端上，然后通电并马上关断，时间不能超过1-2秒，如果是输出故障导致保护的话，这时万用表会有很高电压。否则就是高压部分故障。
　　对于保护该查431、光偶，高压查Q2、Q1还有变压器，别忘了查Q1发射极E集的串联电阻，那是一个高故障元件，好了这次就说这么多，要下班了，晚上在接着。

　　四、炸开关管的原因分析：

　　接下来说炸开关管的话题，当然根据原理不同炸开关管也有两种不同的情况。一种是上机通电马上就炸，另一种是上机通电可能3－5分钟，也有可能50分钟，甚至更长时间才炸（呵呵，当然3天才炸我们可以认为她就是没问题的，谁家机器也不会一直开着呀）
　　基于这种故障一般都是电路中参数变质但又不严重，一般都是没法靠原理分析就能解决的，多少情况下都是连蒙带猜用代换元件的办法解决的，所以这种情况就不多讲，只提醒一点，该种故障一般都不会大面积的炸机。
　　另外就是上机通电马上就炸机，这种情况比较有代表性。并且一般都伴随着大面积元件损坏的情况。它的故障原因都是瞬间高压产生的，我们知道在高压的情况下肯定会产生大电流，而且因为是瞬间的，所以保护电路很多时候来不及动作，所以会一直烧到电流回路开路为止这也就是为什么会大面积烧坏元件的机理。
　　对上图炸机的一个主要原因就是431极其所组成的稳压环路开路，至于维修没有什么好的窍门，只能老老实实对该电路的元件一个一个测量来判断。
　　另外一种情况炸机就是由于变压器的问题引起的，比如磁饱和。这中情况也只能代换判断，但变压器一般情况下是很少坏的。
　　对于有人说负载短路引起炸机，要具体电路具体分析，但我可以负责任的告诉大家，对于上面的电路图如果电源本身没故障，负载短路是绝对不会炸机的，甚至连一个元件都不会损坏的。大家可以试下用导线直接短路输出看看会发生什么情况？恭喜你猜对了，输出电压会在一个很宽的范围内不停的跳变。至于为什么会出现这种情况呢？咱们下回再讲。

　　话说只要将输出直接短路，另外一路的电压就会在一个很宽的范围内不停的跳变，并且变压器会发出嗒塔的声响，这是怎么回事呢？原来我们说过他的工作原理，希望大家还没忘记，当短路上面那一路输出的时候，431截止，光偶无电流流过，所以也截止，而变压器次级绕组因为短路，电流大增，因此引起初级线圈的感应电流也急剧增加流过Q1的电流也增加，所以输出回路的没短路那组的电压就急剧升高，同时了、因为流过Q1的电流增加，Q2的B集电位就增加，于是Q2导通，对Q1基极分流，从而Q1截止，输出也就无电压。
　　一旦Q1截止，电路就无电流流过，此时300V经过Q1基极的3个电阻分压给其提供电流，于是电路又开始工作，一旦工作状态一开时，那么么电路又会出现刚所讲的问题。这就是为什么输出电压会大范围跳变的原因所在。
　　接下来再讲要是短路下面那一路输出会出现什么情况。如果大家回答和上面一样会大范围跳便的情况的话，恭喜你，答对了一小半。
　　为什么说只答对了一小半呢？原来当直接将下面一路输出短路的时候（简称N2线圈），变压器次级的N2线圈电流急剧增大，于是上面那一路线圈（简称N1线圈）的电流也积聚增加，于是整流后的电压也增加，加入431的电压也增大，于是431就导通，通过最开始我们所讲的稳压电路原理可知通过稳压的作用，就会将N1线圈输出电压降下来。但N2输出一直短路，所以稳压电路就一直不停的工作，从而将N1输出一直保持。但是因为稳压电路是需要时间的，所以输出就会在一个相对比较小（对短路N1）的范围内跳动。
　　至于为什么不会炸机，就是因为Q1基极对地哪个小电阻，他限制了Q1也就是高压输入回路的电流所以也就不会炸机。好暂时就讲这么多。

　　五、尖峰吸收回路的工作原理

　　大家都知道该电路是用来保护开关管Q1的，那么他能实现保护Q1的原理是什么呢？原来咱们这个电路是工作在反激方式的，也就是所谓的RCC回扫电路。什么意思呢？就是说当Q1导通时，变压器次级线圈储存能量，当Q1截止时变压器次级线圈才对负载释放能量，形成输出电流，并对输出滤波电容充电。当Q1导通时，滤波电容上所充得的电荷对负载放电，形成输出电流。也就是说在Q1导通的时候，变压器是没有电流输出的，靠的是滤波电容放电所形成的电流来对负载提供电流。这就是为什么输出电容开路或者容量减小时空载测试电压正常，而一旦带上负载电压就降低的根本原因所在。（呵呵，说点题外话。那有人就会问了，那是不是输出端滤波电容就越大越好呢？这个问题就流给大家自己去考虑吧！让俺先买个关子。）
　　好，接下来说尖峰吸收回路的工作原理问题。假如没有尖峰吸收回路。当Q1截止时，变压器次级线圈储存的能量向负载释放形成电流，于是在初级就产生感应电压，因为Q1集电极的等效电容很小，该感应电压上升的速度很快，几乎是瞬间就能达到峰值。Q1也不是一下就截止的，而是也有一个过程，在该过程中，流过Q1的电流是逐渐减小的。如果电源电压和该感应电压的峰值叠加并且正好与流过Q1电流的最大值重合，那么这时Q1的功率将会非常之大，往往瞬间造成Q1的击穿。但因为有了前面所说的尖峰吸收回路，当Q1截止时，D3就导通（因为D3正极的电压是电源电压加上变压器感应的电压（大约是电源电压的两倍）这个电压远远高于Q1负极的电压），于是该电压就对电容充电，充电的结果就是Q1集电极电压是一个电源电压和相对来说比较缓慢上升的电压之和，并且减小该上升电压的峰值和流过Q1电流最大值之间的重叠。也就是说不在最大的电压时流过最大的电流，而是一个相对较大的电压流过一个很小的电流。这就是该电路能保护Q1的原理。
　　那么我们将该电路去掉会怎么样呢？这个问题很复，有可能什么都不发生（因为我们刚才分析的只是一种理论上的可能）；也有可能去掉该电路，一通电马上击穿Q1（因为理论上毕竟是有那种可能不是）；也有可能刚刚坏了Q1，你重新换上一只就啥事也没有了（因为同一种三极管的两只三极管放大倍数都不是一样的，而我们的三极管导通与截止的快慢也放大倍数用很大的关系）。哈哈，说了半天是不是好象什么也没说。因此只能用一句话来总结“存在既是合理”。
　　另外在此向大家郑重的道个歉；由于本人的疏忽在前面维修思路那里有一出严重错误，在这里更正，既开关管基极的电压在正常工作时因该是0.2-0.3V，甚至也有可能是-0.2——-0.3V。根据开关的占空比不一样，会出现不同的结果。而本人在上面说的是0.9V这是一个严重错误。事实上0.9V时电路已经出现严重故障了。出现0.9V的可能是
　　1、Q1开路，
　　2、变压器初级线圈开路，
　　3、Q1发射极哪个小电阻开路。
　　如有那位同行看了并因此引起困惑，本人愿再次郑重道歉！！！

　　好了这个帖子就到此结束，实际上本人是还想接着往下的，但看大家兴趣不高，所以就此打住（之所以判断大家兴趣不高，是因为都没人拍砖）。

作者: 恋恋v风尘 时间: 2010-4-24 00:26
辅助电源的原理与维修论坛里有更加详细的介绍，如果要了解电源的辅助电路一张电路图不足以代表辅助电源的设计状况，起码要那一张有代表性的图纸加以说明，鼓励楼主能有更好的帖子出来、

作者: 陈祖平 时间: 2010-4-24 12:18
好把，既然楼主不认可原理分析的帖子，并认为我的帖子在书上能找到，有剽窃的嫌疑，那本人也只好多发点维修的列子上来申请转正了。但本人一向认为对于新手来说只有掌握了原理分析才是王道，在以后的工作中不管遇到什么故障只要完全能自己分析原理，是一定可以修复的，而经验只是能提高你对一些普遍的故障的维修速度，对于一些难度很高，很少遇到的故障靠经验是不怎么可靠的。当然这只是我的一家之言，欢迎大家拍砖。本来我是很想把长城的电源作为原理讲解给大家发上来的，但因为本人打字速度很慢（只会拼音），昨万打了3个小时还没讲完1%3（因为要边看图纸边分析边查资料还要边能打字所以只好作罢。实在太累人了）

作者: yzz163 时间: 2010-4-24 12:59
辅助电源的原理与维修论坛里有更加详细的介绍
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这个会员的话你看了没有。你可到电源版看下，是否同他说的一样。

你有如此的理论水准，为何不就某个具体实例来分析（如能有实物图、故障电路板实物、电路图分析）将成为精华文章。

不通过的主要原因：就是本站太多这样的文章了，而缺乏应用该原理维修的实例。

作者: 陈祖平 时间: 2010-4-24 15:33
回楼主的话
不是本人不想用一篇有维修列子的帖子来申请转正，而是本人现在是搞DVB硬件的（07年以前本人是搞小功率20W以下开关电源的开发），实在是没有维修过ATX电源或者是主板，所以没有那种帖子上船呀！如果要传DVB方面的好象又不是地方；好吧，我还是用上述电路重开一个帖子，仔细说明一下如何维修想这种简单的开关电源，希望大家踊跃拍砖。

作者: yzz163 时间: 2010-4-24 19:17
通过申请，并给你进行了编辑。希望继续将分析内容放在该帖后面，便于整理和阅读。

作者: 石头第七领域 时间: 2010-4-27 17:44
小弟不才，上楼中的D1是不是指的D3呢？

作者: 陈祖平 时间: 2010-4-27 20:29
对，是D3，写错了

作者: yzz163 时间: 2010-4-28 20:14
将全部文章整理，并转到电源版块，那里的人对该文章会感兴趣的。

作者: 午夜梦回 时间: 2010-4-29 06:34

对于有人说负载短路引起炸机，要具体电路具体分析，但我可以负责任的告诉大家，对于上面的电路图如果电源本身没故障，负载短路是绝对不会炸机的，甚至连一个元件都不会损坏的。大家可以试下用导线直接短路输出看看会发生什么情况？恭喜你猜对了，输出电压会在一个很宽的范围内不停的跳变。 ...
陈祖平发表于 2010-4-22 20:34

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自激式电源如果设计没问题，电路无故障，短路输出端时最常见的是电源发出吱吱声。
但“输出电压会在一个很宽的范围内不停的跳变”是不可能的。
疑点一：自激式电源工作在连续的振荡状态下。保护电路只是起限制开关管工作电流的作用，并无他激式电源那种自锁保护并重新尝试启动的过程，如何跳变。
疑点二：短路了输出端，输出电压怎么可能还有？即使是另一个输出绕组，也不可能“在一个很宽的范围内不停的跳变”，这种情况只存在于发生过压保护的他激式开关电源里，并非短路时会出现的现象。

作者: 陈祖平 时间: 2010-4-29 12:17
对于午夜梦回的疑问，
本人再做一点说明，假设我们短路D5那路输出。因为431无电压处于截止状态，所以431和光偶所组成的稳压环路是不工作的，既然无稳压环路，那么D6绕组的电压自然就会升高。同时，因为D5那路输出短路流过该组线圈的电流就会急剧的增加，从而引起变压器初级绕组的电流大增，于是该电流在Q1发射极电阻上的电压升高，Q2导通对Q1基极分流，于是Q1逐渐截止。当QI截止后，变压器初级绕组无电流，于是输出归零，Q2也因无基极电压截止。当Q2截止后，300V电压对Q1基极提供启动电流，于是Q1导通进入震荡，开始输出，因D5一直短路，也是又重复上述过程。这就是短路其中一路输出，而另一路就电压跳便的根本原因。
短路的那个绕组肯定是没有输出的，但另一个绕组肯定是有跳便电压输出的，至于输出跳便的范围则根据短路的绕组不同而又不同。

作者: 午夜梦回 时间: 2010-5-3 07:31
建议楼上去实际实验一下。光靠想当然，以及看一些技术文章是不行的。

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