光接收機(jī)開關(guān)電源原理與維修

1、光接收機(jī)電源板原理與維修江蘇漣水縣廣播電視臺 秦雙華在HFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接地電阻較大或無接地的光接收機(jī),特別是雷雨季節(jié)光接收機(jī)供電部分損壞率較高,目前CATV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的光接收機(jī)開關(guān)電源大部分都采用"UC3842"作場效應(yīng)型功率晶體管的開關(guān)控制電路,讀者只要掌握該種典型電路原理和應(yīng)用數(shù)據(jù),便可以維修由UC3842構(gòu)成的多種開關(guān)電源.筆者根據(jù)實物繪出了供電板電源原理圖,在實際檢修中起到了很大的作用。為了方便讀者，現(xiàn)將其工作原理、維修方法介紹如下。一 開關(guān)電源工作原理      電源板主要的功能模塊包括：啟動電路、過流過壓欠壓保護(hù)電路

2、、反饋電路、整流電路。以下對各個模塊的原理和功能進(jìn)行分析。電路原理圖如圖1所示。1啟動電路      如圖1所示交流電由C16、L1、C15以及C14、C13進(jìn)行低通濾波，其中C16、C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲；C14、C13、L1組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應(yīng)用對電磁干擾由很強(qiáng)的衰減旁路作用。濾波后的交流電壓經(jīng)D1D4橋式整流以及電解電容C1、C2濾波后變成3lOV的脈動直流電壓，此電壓經(jīng)R1降壓后給C8充電，當(dāng)C8的電壓達(dá)到UC3842的啟動電壓門檻值時，UC3842開始工作并提供驅(qū)動脈沖，由腳6輸出

3、推動開關(guān)管工作。隨著UC3842的啟動，R1的工作也就基本結(jié)束，余下的任務(wù)交給反饋繞組，由反饋繞組產(chǎn)生電壓給UC3842供電。由于輸入電壓超過了UC3842的工作電壓，為了避免意外，用ZD1穩(wěn)壓管限定UC3842的輸入電壓，否則將損壞UC3842.2保護(hù)電路      由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時會導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路、過壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護(hù)功能。如圖1所示，如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過流，開關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R9兩端的電壓上升，UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)

4、該腳的電壓超過正常值03V達(dá)到1V(即電流超過1.5A)時，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而保護(hù)了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓(在265V以上)，UC3842無法調(diào)節(jié)占空比，變壓器的初級繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關(guān)閉輸出。如果電網(wǎng)的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當(dāng)下降lV(正常值是34V)以下時，PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時輸出電流將成倍增大，使得自動恢復(fù)開關(guān)RF內(nèi)部的熱量激增，它立即

5、斷開電路，起到過壓保護(hù)作用。一旦故障排除，自動恢復(fù)開關(guān)RF在5s之內(nèi)快速恢復(fù)阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護(hù)。3 反饋電路      反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817。利用TL43l可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。如圖1所示，R4、R5、W是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。當(dāng)輸出電壓升高時，取樣電壓VR5也隨之升高，設(shè)定電壓大于基準(zhǔn)電壓(TL431的基準(zhǔn)電壓為2.5V)，使TL431內(nèi)的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內(nèi)驅(qū)動

6、三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓Vo下降，最后Vo趨于穩(wěn)定；反之，輸出電壓下降引起設(shè)置電壓下降，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置電壓時，誤差放大器的輸出電壓下降，片內(nèi)的驅(qū)動三極管的輸出電壓升高，最終使得UC3842的1腳的補(bǔ)償輸入電流隨之變化，促使片內(nèi)對PWM比較器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變占空比，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。   4 整流濾波電路      輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。開關(guān)電源輸出端中對波紋幅值的影響主要有以下幾個方面。      (1)輸

7、入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決的方案是在電源輸入端加電容C5，以濾除此噪聲干擾。      (2)高頻信號噪聲，開關(guān)電源中對直流輸入進(jìn)行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進(jìn)行傳輸，在這個過程中，必然會摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關(guān)的過程中引起的高頻噪聲。對于這類高頻噪聲的解決方案是在輸出端采用型濾波的方式。濾波電感采用150H的電感，可濾除高頻噪聲。      (3)采用快速恢復(fù)二極管D6、D7整流。基于低壓、功耗低、大電流的特點，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時間

8、短，有利于減少高頻噪聲。并聯(lián)整流二極管減小尖峰電壓      在大功率的整流電路中，次級整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。整流橋的寄生振蕩產(chǎn)生于變壓器的漏感(或附加的諧振電感)與變壓器的繞組電容和整流管的結(jié)電容之間。      當(dāng)副邊電壓為零時，在全橋整流器中4只二極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓Vin/K(K為變壓器變比)

9、時，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時候變壓器的漏感(或附加的諧振電感)就開始和關(guān)斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復(fù)二極管，二極管依然會承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻(xiàn)對此作了研究，歸納起來有5種方式：RC緩沖電路，RCD緩沖電路，主動箝位緩沖電路，第三個繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側(cè)加二極管箝位緩沖電路。在這里提出另一種減小二極管尖峰電壓有效的方法：即整流二極管并聯(lián)，其具體的電路圖如圖2所示。二 開關(guān)電源的常見故障分析及維修    由于開關(guān)電源的輸入部分工作在高電壓，大電流的狀態(tài)下，故障率最高，如高壓大電

10、流整流二極管，濾波電容，開關(guān)功率管等較易損壞。其次就是輸出整流部分的整流二極管，保護(hù)二極管，濾波電容，限流電阻等較易損壞；再就是脈寬調(diào)制控制器的反饋部分和保護(hù)部分。    下面就對開關(guān)電源常見故障產(chǎn)生的原因作一分析及如何排除這些故障的維修方法。保險絲熔斷一般情況下，保險絲熔斷說明開關(guān)電源的內(nèi)部電路存在短路或過流的故障。由于開關(guān)電源工作在高電壓，大電流的狀態(tài)下，直流濾波和變換振蕩電路在高壓狀態(tài)工作時間太長，電壓變化相對大。電網(wǎng)電壓的波動，浪涌都會引起電源內(nèi)電流瞬間增大而使保險絲熔斷。重點應(yīng)檢查電源輸入端的整流二極管，高壓濾波電解電容，開關(guān)功率管，UC3842本身及外

11、圍元器件等。檢查一下這些元器件有無擊穿，開路，損壞，燒焦，炸裂等現(xiàn)象。維修方法：首先仔細(xì)查看電路板上面的各個元件，看是否在這些元件的外表有沒有被燒糊, 有沒有電解液溢出，聞一聞有沒有異味。經(jīng)看，聞之后，再用萬用表進(jìn)行檢查。首先測量一下電源輸入端的電阻值，若小于200K，則說明后端有局部短路現(xiàn)象，然后分別測量四只整流二極管正，反向電阻和兩個限流電阻的阻值，看其有無短路或燒壞；然后再測量一下電源濾波電容是否能進(jìn)行正常充放電，再就測量一下開關(guān)功率管是否擊穿損壞，以及UC3842本身，及周圍元件是否擊穿，燒壞等。需要說明的一點是：因是在路測量，有可能會使測量結(jié)果有誤，造成誤判。因此必要時可把元器件焊下

12、來再進(jìn)行測量。如果仍然沒有上述情況則測量一下輸入電源線及輸出電源線是否內(nèi)部短路。一般情況下，熔斷器熔斷故障，整流二極管，電源濾波電容，開關(guān)功率管，UC3842是易損件，損壞的概率可達(dá)95%以上，一般著重檢查一下這些元器件，就可很容易排除此類故障。無直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定如果保險絲是完好的，在有負(fù)載的情況下，各級直流電壓無輸出。這種情況主要是以下原因造成的：電源中出現(xiàn)開路，短路現(xiàn)象，過壓，過流保護(hù)電路出現(xiàn)故障，振蕩電路沒有工作，電源負(fù)載過重，高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿，濾波電容漏電等。維修方法：首先，用萬用表測量一下高頻變壓器次級的各個元器件是否有損壞。在排除了高頻整流二極管擊穿、

13、負(fù)載短路的情況后，然后再測量各輸出端的直流電壓，如果這時輸出仍為零，則可以肯定是電源的控制電路出了故障?？刂齐娐返膬刹糠质羌砷_關(guān)電源控制器和過壓保護(hù)電路。最后用萬用表靜態(tài)測量高頻濾波電路中整流二極管及低壓濾波電容是否損壞。如果確實相關(guān)的元件損壞，在更換好新的完好的元件后，通電測試，一般故障即可排除。需要說明的是：電源輸出線斷線或開焊，虛焊也會造成這種故障。在維修時應(yīng)注意這一點。電源負(fù)載能力差電源負(fù)載能力差是一個常見的故障，一般都是出現(xiàn)在老式或是工作時間長的電源中，主要原因是各元器件老化，開關(guān)管的工作不穩(wěn)定，沒有及時進(jìn)行散熱等。此外還有穩(wěn)壓二極管發(fā)熱漏電，整流二極管損壞等。維修方法：用萬用表著

14、重檢查一下穩(wěn)壓二極管，高壓濾波電容，限流電阻有無變質(zhì)等再仔細(xì)檢查一下電路板上的所有焊點是否開焊，虛接等。把開焊的焊點重新焊牢，更換變質(zhì)的元器件，一般故障即可排除。無直流電壓輸出，但保險絲完好 這種現(xiàn)象說明開關(guān)電源未工作，或者工作后進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)。維修方法：首先應(yīng)判斷一下開關(guān)電源的主控芯片UC3842是否處在工作狀態(tài)或已經(jīng)損壞。判斷方法是這樣的：加電測UC3842的第7腳對地電壓，若測第8腳有+5V電壓，1，2，4，6腳也有不同的電壓，則說明電路已起振，UC3842基本正常；若7腳電壓低，其余管腳無電壓或不波動，則UC3842已損壞。UC3842芯片損壞最常見的是6，5腳擊穿，5，7腳擊穿。如果

15、這幾只腳都沒擊穿，而開關(guān)電源還是不能正常啟動，則UC3842必壞，應(yīng)直接更換。若判斷芯片未壞，則就著重檢查開關(guān)功率管的柵極（G極）的限流電阻是否虛焊變值，以及開關(guān)功率管本身是否性能不良。有直流電壓輸出，但輸出電壓過高 這種故障往往來自于穩(wěn)壓取樣和穩(wěn)壓控制電路出現(xiàn)故障所致。在開關(guān)電源中，直流輸出、取樣電阻、誤差取樣穩(wěn)壓電路（如TL431）、光耦合器（PC817）、電源控制芯片(UC3842)等電路共同構(gòu)成了一個閉合的控制環(huán)路，任何一處出問題都會導(dǎo)致輸出電壓升高。維修方法：由于開關(guān)電源中有過壓保護(hù)電路，輸出電壓過高首先會使過壓保護(hù)電路動作。因此對于這種故障的維修，我們可以通過斷開過壓保護(hù)電路，使過

16、壓保護(hù)電路不起作用，在這時，測量開機(jī)瞬間的電源主電壓。如果測量值大于26V以上，說明輸出電壓過高。我們應(yīng)著重檢查取樣電阻是否變值或損壞，精密穩(wěn)壓放大器(TL431)或光耦合器（PC817）性能不良，變質(zhì)或損壞；其中精密穩(wěn)壓放大器(TL431)極易損壞，我們可用下述方法對精密穩(wěn)壓放大器(TL431)作出好壞的判別：將TL431的參考端(Ref)與它的陰極（Cathode）相連，串10k的電阻，接入5V電壓，若陽極（Anode）與陰極之間為2.5V，并且等待片刻還仍然為2.5V，則為好管，否則為壞管。有直流電壓輸出，但輸出直流電壓過低 對于這種故障現(xiàn)象，根據(jù)維修經(jīng)驗可知，除穩(wěn)壓控制電路會引起輸出電

17、壓過低外，還有一些原因會引起輸出電壓過低，主要有以下幾點:（1）開關(guān)電源負(fù)載有短路故障。此時，應(yīng)斷開開關(guān)電源電路的所有負(fù)載，以區(qū)分是開關(guān)電源電路還是負(fù)載電路有故障。若斷開負(fù)載電路電壓輸出正常，說明是負(fù)載過重；若仍不正常，說明開關(guān)電源電路有故障。（2）輸出電壓端整流二極管、濾波電容失效等，可以通過代換法進(jìn)行判斷。（3）開關(guān)功率管的性能下降，必然導(dǎo)致開關(guān)管不能正常導(dǎo)通，使電源的內(nèi)阻增加，帶負(fù)載能力下降。（4）開關(guān)功率管的源極（S極），通常接一個阻值很小，但功率很大的電阻，作為過流保護(hù)檢測電阻，此電阻的阻值一般在0.2到0.8之間。此電阻如變值或開焊，接觸不良也會造成輸出電壓過低的故障。（5）高頻變

18、壓器不良，不但造成輸出電壓下降，還會造成開關(guān)功率管激勵不足從而屢損開關(guān)管。（6） 高壓直流濾波電容不良，造成電源帶負(fù)載能力差，一接負(fù)載輸出電壓便下降。 維修方法：對于這種故障我們可以根據(jù)以上故障原因，來逐一進(jìn)行排查。但在實際維修時，可根據(jù)實際情況來進(jìn)行排查，不一定要逐一排查。首先用萬用表檢查一下高壓直流濾波電容是否變質(zhì)，容量是否下降，能否正常充放電。如無以上現(xiàn)象，則測量一下開關(guān)功率管的柵極（G極）的限流電阻以及源極（S極）的過流保護(hù)檢測電阻是否變值，變質(zhì)或開焊，接觸不良。經(jīng)判別后，若無問題，我們就檢查一下高頻變壓器的鐵芯是否完好無損。因在日常維護(hù)維修中，不可避免的重摔或重撞，使高頻變壓器的鐵芯損壞。使高頻變壓器的磁通量，磁感應(yīng)強(qiáng)度，以及磁路等都會受到很大的影響，造成傳輸?shù)男?，能量將會大打折扣。由于高頻變壓器為了減小渦流，增大高頻交流電的傳輸效率，它的鐵芯是用軟磁鐵氧體整理而成的。這種磁性材料具有高的導(dǎo)磁率，但質(zhì)脆，易碎。因此它的損壞率也是很高的。因此在維修時千萬不要忘了檢查此處，以免走彎路。除此之外還有可能就是輸出濾波電容容量降低，甚至失容或開焊，虛接；電源輸出限流電阻變值或虛接，電源輸出線虛接等。在實際維修時，這些因素都不要放過，都應(yīng)檢查一下，以保證萬無一失。 三  開關(guān)電源維修時需注意的問題(1)維修時不能斷開取樣回路。例如斷開了R11、PC817、T