如何查找开关电源故障？

任何电子设备，电源因其要提供整机的电源供应，负担最重，所以故障率总是相当高的。开关电源的检修不像线性电源那么直观，电路的任一个小环节如振荡、稳压、保护、负载等出现异常，都会使电路出现各种各样的疑难故障现象。

开关电源电路提供变频器的整机控制用电，是变频器正常工作的先决条件。变频器应用的开关电源电路，为直-交-直型的逆变电路，是一种电压和功率的变换器，将直流电压和功率转换为脉冲电压，再整流成为另一种直流电压。输入、输出电压由开关变压器相隔离，开关变压器起到功率传递、电压/电流变换的作用。对复杂变频器的开关电源电路“化简”，可以简化为振荡回路、稳压回路、保护回路和负载回路等部分。某变频器的开关电源电路的简化电路如图7-13所示。

图7-13 某变频器的开关电源的简化电路

1.电路组成与电路原理图

如图7-13所示的电路，开关电源电路可以包括以下4个基本的回路。

（1）振荡回路

开关变压器T₁的主绕组N₁、开关管Q₁的漏-源极、取样的接地电阻R₄为电源工作电流的通路；电阻R₁提供了起动电流；自供电绕组N₂、整流二极管VD₁、C₁形成振荡芯片的供电电压。这3个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。UC3844芯片即PC₁的④脚外接定时元件R₂、C₂和PC₁芯片本身，也构成了振荡回路的一部分。

（2）稳压回路

绕组N₃、VD₃、C₅等接的是+5V电源，R₇～R₁₀、PC₃和R₅、R₆等构成了稳压控制回路。当然，PC₁芯片和①、②脚外围元件R₃、C₃，也是稳压回路的一部分。

（3）保护回路

PC₁芯片本身和③脚外围元件R₄构成过电流保护回路；N₁绕组上并联的VD₂、R₆、R₄构成了开关管的反压吸收保护电路。实质上稳压回路的电压反馈信号（稳压信号），也可看作是一路电压保护信号。但保护电路的功能并不仅局限于保护电路本身正常工作，原因是保护电路的起动和控制往往是由于负载电路的异常所引起。

（4）负载回路

N₃、N4二次绕组及后续电路，均为负载回路。负载回路的异常，会牵涉到保护回路和稳压回路，使两个回路做出相应的保护和调整动作。

振荡芯片本身主要构成了前3个回路，如果是芯片损坏，这3个回路都会停止正常工作。对这3个或4个回路的检修，是在芯片本身正常的前提下进行的。另外，要用全局观念和系统思路来进行故障判断，透过现象看本质。如停振故障，也许并非由振荡回路元件损坏所引起，有可能是稳压回路故障或负载回路异常，导致了芯片内部保护电路起控，而停止了PWM脉冲的输出，并不能将各个回路完全孤立起来进行检修。

2.常见故障及检修方法

对于一般性故障，故障排查法是有效的，但不一定百分之百的准确。若检查振荡回路、稳压回路、负载回路都无异常，电路输出电压低，或间歇振荡或干脆毫无反应，这些情况都有可能出现。先分析一下电路故障的原因，以帮助尽快査出故障元器件。

（1）开关电源电路三种典型电压故障现象

开关电源电路常表现为以下三种典型故障现象。

1）次级负载供电电压都为0V。变频器上电后无反应，操作显示面板无指示，测量控制端子的电压为24V和0V。检查开关电源输入的530V电压正常，可判断为开关电源故障。

检修步骤如下：

①先用电阻测量法测量开关管Q₁有无击穿短路现象，电流取样电阻R₄有无开路现象。电路的易损坏元器件为开关管，当其损坏后，R₄因受冲击而阻值变大或断路。由于开关管Q₁的栅极串联电阻，振荡芯片往往也受强电冲击而损坏，必须同时更换。还需要检查负载回路有无短路现象。

②更换损坏件，或未检测到有短路元器件，可进行上电检查，进一步判断故障是出在振荡回路还是稳压回路。

检查方法：

a.先检查起动电阻R₁有无断路。如果是正常的，用18V直流电源直接送入UC3844的⑦、⑤脚，为振荡电路单独上电。测量的⑧脚应有5V电压输出；⑥脚应有1V左右的电压输出。检查的电路如果正常输出说明振荡回路基本正常，故障在稳压回路。

若测量⑧脚有5V电压输出，但⑥脚电压为0V，査⑧、④脚外接R、C的定时元件，⑥脚的外围电路。若测量⑧脚、⑥脚电压都为0V，则UC3844振荡芯片坏掉，需更换。

b.对UC3844单独上电，短接PC₂输入侧，若电路起振，说明故障在PC₂输入侧的外围电路；电路仍不起振，査PC₂输出侧电路。

2）开关电源出现间歇振荡，能听到“打嗝”声或“吱吱”声，或听不到“打嗝”声，但操作显示的面板时亮时熄。

这是因负载电路异常，导致电源过载，引发过电流保护电路动作的典型故障特征。负载电流的异常上升，引起一次绕组激磁电流的大幅度上升，在电流采样电阻R₄形成1V以上的电压信号，使UC3844内部电流检测电路起控，电路停振；取样电阻R₄上的过电流信号消失，电路又重新起振，如此循环往复，电源出现间歇振荡。

检查方法：

①测量供电电路C₅、C₆两端电阻值，如有短路直通现象，可能为整流二极管VD₃、VD₄有短路；观察C₅、C₆外观有无鼓顶、喷液等现象，必要时拆下检测；供电电路如无异常，可能为负载电路有短路故障元器件。

②检查供电电路无异常，上电，用排除法对各路供电进行逐一排除。如拔下风扇供电端子，开关电源工作正常，操作显示面板正常显示，则为24V散热风扇已经损坏；拔下+5V供电端子或切断供电铜箔，开关电源正常工作，则+5V负载电路有损坏元器件。(www.xing528.com)

3）负载电路的供电电压过高或过低。

①开关电源的振荡回路正常，问题出在稳压回路。输出电压过高，稳压回路的元器件损坏或低效，使反馈电压幅度不足。

检查方法：

a.在PC₂输出端并联10kΩ电阻器，输出电压回落。说明PC₂输出侧稳压电路正常，故障在PC₂本身及输入侧电路。

b.在R₇上并联500Ω电阻器，输出电压有显著回落。说明光耦合器PC₂良好，故障为PC₃低效或PC₃外接电阻元件变值。反之，则为PC₂不良。

②负载供电电压过低，有3个故障可能：负载过重，使输出电压下降；稳压回路元器件不良，导致电压反馈信号过大；开关管低效，使开关变压器储能不足。

修复方法：

a.将供电支路的负载电路逐一解除，不要以断开该路供电整流管的方法来脱开负载电路，尤其是接有稳压反馈信号的+5V供电电路一稳压回路不可断开。如果如此操作，反馈电压信号的消失，会导致各路输出电压异常升高，而将负载电路大片烧毁。

判断是否由于负载过重引起电压回落。如切断某路供电后，电路回升到正常值，说明开关电源本身正常，检查负载电路；若输出电压低，检查稳压回路。

b.检查稳压回路的电阻元件R₅～R₁₀，无变值现象；逐一替换PC₂、PC₃器件若工作正常，说明替换器件低效，导通内阻变大。

c.代换PC₂、PC₃器件若无效，故障可能为开关管低效，或开关管激励电路有问题，也不排除UC3844内部输出电路低效。更换优质的开关管和振荡芯片UC3844。

（2）开关电路不起振故障现象

电路的间歇振荡或停振的原因不在起振回路和稳压回路时，电路的某些原因可导致电路不起振。

1）主绕组V两端并联的R、D、C电路为尖峰电压吸收网络，提供开关管截止期间，存储在变压器中磁场能量的泄放通路（开关管的反向电流通道），保护了开关管不被过电压击穿。当VD₂或C₄严重漏电或击穿短路时，电源相当于加上了一个很重的负载，使输出电压严重回落，UC3844供电不足，内部欠电压保护电路起控，导致电路进入间歇振荡。因元器件并联在阳绕组上，短路后不易测出，往往被忽略。

2）有的开关电源有输入供电电压的（电压过高）保护电路，一旦电路本身故障，使电路出现误过电压保护动作，电路停振。

3）电流采样电阻性能不良，如引脚氧化、碳化或阻值变大时，导致压降上升，出现误过电流保护，使电路进入间歇振荡状态。

4）自供电绕组的整流二极管低效，正向导通内阻变大，电路不能起振，更换进行测试。

5）开关变压器因绕组发霉、受潮等，品质因数降低，用原型号变压器代换进行测试。

6）R₁起振电路参数变异，但测量不出异常，或开关管低效，此时査电路无异常，但就是不起振。修理方法：变动一下电路既有参数和状态，试减小R₁的电阻值（不宜低于200kΩ），电路能起振。若无效，更换开关管、UC3844开关变压器再进行测试。

（3）电路参数的变异，使得输出电压总是偏高或偏低一点，达不到正常值

检查不出电路和元器件的异常，几乎换掉了电路中所有元器件，电路的输出电压值仍不正常，有以下几种原因：

1）晶体管低效，如晶体管放大倍数降低，或导通内阻变大，二极管正向电阻变大，反向电阻变小等。

2）用万用表不能测出电容器的相关介质损耗、频率损耗等。

3）晶体管、芯片器件的老化和参数漂移，如光耦合器的光传递效率变低等。

4）电感元件，如开关变压器的0值降低等。

5）电阻元件的阻值变异，但不明显。

调整一下电路参数，使输出电路达到正常值，达到其稳定工作状态。修理方法（元件数值的轻微调整）如下：

1）输出电压偏低：增大或减小R₆电阻值；减小R₇、R₈电阻值或加大R₉电阻值。

2）输出电压偏高：减小R₅或增大R₆电阻值；增大R₇、R₈电阻值或减小R₉电阻值。

上述调整的目的，是在换掉低效元器件后进行电路彻底检查，为的是调整稳压反馈电路的相关增益，使振荡芯片输出的脉冲占空比变化，开关变压器的储能变化，使二次绕组的输出电压达到正常值，电路进入一个新的正常的平衡状态。

检修中需注意的问题：在开关电源检查和修复过程中，应切断三相逆变电路IGBT模块的供电，以防止驱动供电异常，造成IGBT模块的损坏。在修理输出电压过高的故障时，更要切断+5V对CPU主板的供电，以免异常或高电压损坏CPU，造成CPU主板报废。不可使稳压回路中断，这将导致输出电压异常升高。开关电源电路的二极管是用于整流和用于保护的，都为高速二极管或肖基特二极管，不可用普通IN4000系列整流二极管代用。开关管损坏后，最好换用原型号的。