交流220V市电经电源开关SW1和保险管F1送到由L1和C3组成的具有双向滤波特性的电源滤波器。该滤波器既可滤除电网中的高频干扰信号, 又可抑制本机开关电源产生的高频开关干扰信号对电网的污染。经过滤波后的220V交流电经D1~D4组成的桥式整流电路整流及C4滤波后, 产生300V左右的直流电压。
整流滤波后得到的300V直流电压一路经过开关变压器初级 (1) - (2) 绕组加到IC1的 (6) 、 (7) 、 (8) 脚内部的“敏感型”场效应开关管漏极;另一路直接加到IC1的 (5) 脚, 通过内部高压启动电流源对IC1 (2) 脚外接电容C6充电。随着充电的进行, (2) 脚电压上升, 大约15ms后 (由于DH321内部集成有电源软启动电路, 该时间为内部软启动电路的电源启动延迟时间) , 当 (2) 脚电压上升到大于12V时, 高压电流源的供电立即自行切断。内部各功能电路开始正常工作, 此时开关管进入正常开关状态。电路起振后, 改由开关变压器 (3) - (4) 绕组产生的感应脉冲电压经D6整流, R2限流及C6滤波后所产生的约14V直流电压为IC1 (2) 脚供电。只要 (2) 脚电压不低于8V, 电路就将锁定在正常工作状态。当 (2) 脚电压低于8V时, 高压启动电流源的供电立即接通, 为IC1 (2) 脚外接电容充电, 只有当 (2) 脚电压回升到大于12V时, IC1内部自动重启动电路作用, 实现电源的自动重启动。由于IC1内部集成了高压启动电流源, 因而无需外加启动电路, 简化了外围电路。
电源工作后, 开关变压器两个次级绕组上会不断产生高频脉冲电压, (6) - (7) 绕组上的脉冲压经D8整流, C10滤波后, 输出12V直流电压。 (5) - (6) 绕组上的脉冲电压经D9整流, 经C1L2、C13、C14组成的π型滤波器滤波后, 输出5V直流电压。
稳压电路主要由IC1、光电耦合器IC2 (PC817) 、基准电路ZD1 (3.9V) 组成。稳压过程下:当因某种原因导致输出电压升高时, 5V输出电压也会升高。由于ZD1两端电压为固定的3.9因此, 光敏二极管两端电压会相应升高, 光敏二极管发光增强, 光敏三极管导通增强而内阻减小流过IC2的 (4) - (3) 脚的电流增大, 即流经IC1的 (3) 脚电流增大, 因IC1内部集成有电流型PWM (脉冲宽度调制) 控制器, IC1的 (3) 脚内电路对反馈电流特别敏感。IC1内部脉宽控制电路通脉宽调整, 使开关管导通时间变短, 开关变压器储能减少, 输出电压降低, 从而达到稳定输出压的目的;输出电压降低时其稳压控制与上述过程相反。
当电网电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压过高时, 开关变压器 (3) - (4) 绕组上的电幅度也会相应升高, 经D6整流, C6滤波后加到IC1 (2) 脚的电压也相应升高。当 (2) 脚电压幅度过19V时, IC1内部过压保护电路启动, 开关管截止, 实现过压保护。
当电源输入电压过低时, 开关变压器 (3) - (4) 绕组上的感应脉冲电压幅度也将随着降低,
D6整流, C6滤波后加到IC1 (2) 脚的电压也相应降低。当 (2) 脚电压低于8V时, IC1内部欠压保电路启动, 使电源功率开关管截止, 起到了欠压保护的目的。一旦出现欠压保护, IC1内部高启动电流源将接通, 为IC1 (2) 脚外接电容充电, 只有当 (2) 脚电压回升到12V时, 在IC1内部自重启动电路作用下整个电源电路才能重新恢复正常工作
这是一种延迟型保护电路, 可以避免瞬间过载引起保护电路误动作。当因过载引起DH3
内部脉冲宽度控制器 (PWM) 输入端电压达到3V时, 内部脉冲宽度控制器 (PWM) 输入端被切断, 此时内部一个5μA电流源给IC1 (3) 脚外接电容C7充电, 当C7两端电压充到6V时 (充电时间即为延迟过载保护时间) , 内部电路关闭电源开关管的激励脉冲, 电源开关管截止, 现过载保护。
电源的过流保护电路以及电流取样检测电路均集成在IC1内部。当因某种原因致使流经I内部场效应开关管源极 (SOURCE) 的电流增大时, IC1内部场效应开关管源极取样检测电阻端压降增大, 当开关管源极电流增大到1.2A时, 开关管源极取样检测电阻两端电压达到阈值压, 内部电压比较器动作, 开关管的激励脉冲被关闭, 开关管截止, 电源停止输出。
IC1内部集成有过热检测器。当IC1内部温度达到140℃时, 过热保护电路动作, 开关管激励脉冲被关闭, 开关管截止, 实现过热保护。
另外, 由C5、R3、D5组成开关管漏极尖峰脉冲吸收电路, 用来吸收IC1内部开关管在截瞬间, 开关变压器初级绕组上产生的尖峰脉冲, 达到保护开关管的目的。
DH321为8脚双列直插式 (8DIP) 封装, 其引脚功能及实测数据详见表1。
与DH321功能相同, 能直接互换的还有几种其他型号的集成电路, 详见表2。表中集成电路相互代换时要注意功率余量和使用条件, 应用功率大的代功率小的, 否则容易损坏。
[例1]大多数时间不能开机, 偶尔能开机一次, 但激光头一直往外跑, 直到打齿;即使未放入光盘主轴电机也转动不停。
检测电源输出电压, 能开机时12V输出为8.6V, 5V输出为3.2V, 不能开机时, 12V及5V输出均为0V。判断故障在电源电路。测量整流滤波后的300V电压正常, IC1的 (5) 脚和 (6) 、 (7) 、 (8) 脚电压也正常, 而 (2) 、 (3) 脚电压为0V。检查12V、5V输出端无短路现象, IC1的 (2) 脚外围元件D6、R2、C6均正常。检测光电耦合器IC2及稳压二极管ZD1正常, 但当焊下C7检测时, 发现已严重漏电, 用万用表R×10k档检测已接近短路, 更换C7后故障排除。
[例2]不能开启电源。
测量12V及5V输出均为0V, IC1 (5) 脚及 (6) 、 (7) 、 (8) 脚300V电压正常, (2) 、 (3) 脚电压为0V。排查IC1的外围元件无明显异常, 判断集成电路ICI (DH321) 损坏。当无意间用万用表50V电压挡测 (2) 脚对地电压时, 误将IC1 (6) 、 (7) 、 (8) 脚当作地, 黑表笔接在了 (6) 、 (7) 、 (8) 脚的位置, 此时却意外地发现电源启动了, 移开万用表表笔, 电源也正常, 但关闭电源后重新开启电源, 电源又不能启动了。再次将万用表50V挡接在IC1 (2) 脚和 (6) 、 (7) 、 (8) 脚间, 电源又能启动。判断IC1内部启动电路损坏, 试用-500kΩ电阻连在IC1 (2) - (5) 脚间, 经反复试机, 均工作正常。
电源是各种电气设备能量的来源, 电源的质量是决定电气设备运行正常与否的关键。稳压电源则是各种电气设备能量供给的重要组成部分, 它提供电压电流给电气设备使其能正常工作, 就像一个人的心脏一样必须向全身供给所需要的血液使其能够生存。从两个方面多层次地介绍开关电源电路的特点、特色、结构组成及工作原理, 突出实用巧用的编写宗旨, 以便于让读者灵活掌握, 学以致用。以基本的开关稳压电源电路组成原理图为基础, 介绍了分立元器件和集成电路开关式稳压电源的各种巧用技能, 将各种同功能、使用同样数量晶体管或由同样数量引脚的电源控制集成电路构成的开关电源电路同时介绍给读者。通过对比归纳, 全面介绍了各自的组成特点及工作原理, 为读者能顺利地读懂其他同类新电路, 巧用开关稳压电源打下良好的理论基础。
摘要：DH321是仙童公司 (FAIRCHILD) 开发的最新单片低功耗离线式开关电源集成电路, 电源电压输出控制方式是电流型脉宽调整 (PWM) , 有“绿色芯片”之称。其内部集成有击穿电压为650V的“敏感型”场效应功率开关管、高压启动电流源、固定频率振荡器、内部偏置电路、软启动电路、脉冲前沿闭锁电路、过压保护电路、欠压保护电路、过载保护电路、异常过流保护、过热保护电路、自动重启动电路等, 由其构成的开关电源具有适应市电范围宽、效率高、功耗低、电磁辐射小、电路简洁等优点。它特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源, 应用十分广泛。
关键词：开关电源,电源,开关电源维修
[1] 电子报/2007年/1月/14日/第010版音像维修
[2] 精通开关电源设计作者: (美) Sanjaya Maniktala著, 王志强等译出版:人民邮电出版日期:2008年09月
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