关键器件解析：开关电源及其常见故障

变频空调器采用的开关电源有由分立元件构成的自激式和由电源模块构成的他激式两种。

1.分立元件构成的自激式开关电源

（1）原理图

变频空调器采用的自激式开关电源一般为分立元件，如图11-2所示。

图11-2 并联自激式开关电源（示例）

（2）关键器件

自激式开关电源的关键器件有开关变压器和开关管，如图11-3所示。原理图解释：

工作（起振）过程：220V交流电经桥式整流、电容C1滤波后产生300V直流电，一路经开关变压器的一次绕组加至开关管的集电极，另一路经启动电阻R1限流后为开关管VT1的基极（b）提供启动电压→VT1导通，集电极有电流通过，使P1的绕组产生上（A端）正下（B端）负的感应电动势，正反馈绕组P2产生上（C端）正下（D端）负的脉冲，经过R2、C2加到VT1的基极→VT1迅速进入饱和状态，开关变压器T1储存能量→VT1由于饱和，集电极电流不再增大，T1的绕组P1产生下正上负的电动势，使P2也产生下正上负的电动势，经过R2、C2加到VT1的基极→VT1迅速截止，T1储存的能量经过整流、滤波后向负载释放。随着T1能量释放到一定程度，T1各绕组产生的电动势又反向→P2产生的脉冲电压又使VT1饱和导通，这样周期性地循环，形成自激振荡。T1二次侧产生的交变电压经整流滤波后，形成12V的直流电压，传至三端稳压器或给继电器的线圈供电。

稳压过程：当市电不稳或负载变化后→引T1各个绕组的电压相应变化→绕组P2变化的脉冲电压经VD2整流、C3滤波获得的取样电压（对输出电压的监控）也相应地变化→使稳压管ZD1的击穿导通程度变化→为开关管基极提供的电压发生变化→改变了VT1的导通时间，从而改变了输出电压，使之稳定。

图11-3 开关变压器和开关管

（3）常见故障

分立式自激式开关电源的常见故障见表11-2。

表11-2 分立式自激式开关电源的常见故障

2.由电源模块构成的他激式开关电源

（1）原理图

由电源模块构成的他激式开关电源原理图如图11-4所示。

图11-4 由电源模块构成的开关电源(www.xing528.com)

（2）关键器件

本节只介绍在前面章节没有出现过的新器件。

①三端误差放大器TL431

三端误差放大器TL431有8脚和3脚两种封装形式，其实物、等效电路、电路符号如图11-5所示。

图11-5 TL431实物和符号

阳极A在使用中需接地，阴极K需经限流电阻接正电源，参考极R外接电阻分压器取得的取样电压。

该器件内的电压比较器同相输入端接从电阻分压器上得到的取样电压（即U_REF），反相输入端接内部2.5V基准电压U_ref。电压正常的情况下，U_REF=U_ref，取样电压升高（由开关电源的输出电压升高引起）时，U_REF>U_ref，比较器输出高电平，使晶体管VT导通，输出电压下降。

②电源模块VIPER22A

VIPER22A是一个常用的开关电源模块，其引脚功能如图11-6所示。1、2脚（S）表示该脚与集成块内部场效应晶体管的源极（相当于晶体管的发射极）相连，在使用中通常接地；3脚（FB）（与内部场效应晶体管的栅极相连）是取样电压输入端；4脚（VDD）是供电电压端；5～8脚（D）表示该脚与内部场效应晶体管的漏极（相当于晶体管的集电极）相连。

图11-6 VIPER22A引脚功能

③原理图解释

工作过程：

桥式整流、电容滤波形成的300V直流电压经开关变压器的一次绕组加到电源模块的5～8脚，既为内部的开关管供电，又可使内部的控制电路开始工作。内部的控制电路产生的脉冲信号使开关管工作在开关状态，于是开关电源开始工作。开关变压器各二次绕组有电压输出，经整流可产生所需的各种直流电。

稳压过程：当电压升高时，由取样电路的电阻R06和R07将一路输出电压分压而产生取样电压升高，该电压经三端误差放大器TL431放大后输出，使光耦K端的电压下降，使光耦的程度增强，从而使光耦的光敏器件的导通程度加强，从而使加到电源模块FB脚的电压增大，经模块内的控制电路处理，使开关管的导通时间减小，于是输出电压可下降到正常值。

（3）常见故障

由电源模块构成的他激式开关电源常见故障详见表11-3。

表11-3 由电源模块构成的他激式开关电源常见故障