在开关电源中,开关管烧坏的主要原因有:过流、过压和过热,其中,过流最常见。开关管所用的场效应功率管的容许电流都很大,如常见的10N60型管,最大电流达到10A,瞬时最大电流可达30A,比电视机上的保险管的额定电流大许多,为何仍会出现过流烧坏呢?为说明这一问题,特附上开关电源简图(如图1所示)进行说明。
开关电源的供电端滤波电容C1容量较大,开关变压器T的初级绕组直流电阻是很小的,在控制芯片IC正常工作时,IC发出高频率的驱动脉冲,当开关管Q高速导通或截止时,T的初级绕组的阻抗很高,此时通过Q的平均电流并不大。如果由于某种原因,开关管的导通时间过长,储存的能量通过T的初级绕组加到导通电阻值极小的开关管上,短路电流将瞬间烧坏开关管。
过压烧坏开关管主要原因是:电源电压过高,或开关变压器初级绕组并联的脉冲吸收元件D1、C3、C4或R5失效等。过热烧坏开关管主要原因是:驱动电路(R3、R4、D2 )有问题引起欠激励,或驱动电压过低(一般要求大于10V),造成开关管导通不充分,或者驱动脉冲上升沿或下降沿时间过长,引起开关管导通和截止损耗过大。另外,负载过重、散热不良或开关管参数偏小等原因也会引起开关管过热损坏。在检修开关管烧坏故障时,须先找出烧管的原因,主要检查300V滤波电容、脉冲吸收回路和开关管G极驱动元件,以及开关电源控制芯片工作电源(VCC)、滤波电容(C2)、稳压电路和次级负载是否正常。
在查出损坏元件后,先更换损坏元件,不装开关管,在AC220V进线中串联一只100Ω/3W的电阻,再把原C1换成10uF/400V的电容,上电后测量以下两个关键点电压:一是vCC电压,大部分芯片在此时会出现一个有规律的波动电压,比如从8V开始升高,到十几伏时突然跌落,然后又开始升高,如此反复,这是因为芯片在VCC升高到启动电压后开始工作,发出驱动脉冲,芯片工作后,由于没装开关管,芯片VCC端电压因得不到辅助电源供电的补充而跌落,随即芯片停止工作,在启动电阻R6供电下vCC电压再次上升,如此不断重复。二是测开关管的G.S极间的电压,这时也会出现一个波动的电压,因为此时芯片发出的脉冲宽度很窄,所以用万用表直流电压挡测量结果是一个很低的电压,时间也很短,但有的芯片仅在上电的瞬间发出驱动脉冲,只有在上电时监测才能看到指针表会跳动一下,另有少数芯片,其脉冲驱动端在上电后一直是直流高电平(略低于VCC电压)。
在上述检查正常后,可以装上开关管,次级不带负载,用调压器将输入电压调到AC150V左右,并在进线中串联一只60W/220V的白炽灯泡,用万用表监测次级输出的电压,然后手拿电源插头一插即拔,如灯泡一闪即灭,且电路也无异常,次级有电压输出(可能来不及读数),这时可进行第二次试插,时间稍加长,如仍无异常,可较长时间通电,以检测输出的电压是否正常。如第一次试插灯泡长亮不灭,说明电路仍有问题,须再检查。
在上述方法中,由于第-次通电时间极短,电源供电内阻较大,C1容量较小,若电路仍有故障,也不易烧开关管,即使有烧坏开关管,也不致于大面积烧坏元件。
须注意的是,在部分开关电源中,开关管的s极电流取样电阻R1旁边并联有一只稳压值为5V的稳压管zD1,当开关管击穿时,ZD1将受到大电流的冲击,易击穿或漏电。由于R1阻值很小,所以无法在路检测ZD1的好坏。如果ZD1击穿,在电源进线中,没加保护措施的情况下上电,开关管会瞬间烧坏。另外,如果R1烧坏,R2易开路或阻值变大,此时上电也会烧开关管。许多时候,R2损坏后,表面并没有痕迹,如检查不仔细,很可能会屡烧开关管。
如果能找到烧坏开关管的确切原因,上述保护措施可简化,这时电源进线只串联一只灯泡即可,但第一次上电时间仍宜短,以免再烧开关管。如果电源保险管发黑性熔断甚至爆裂,这时须检查桥式整流的4只二极管,通常为对侧的两只二极管击穿。再者,C4烧坏也较常见,严重的直接爆裂,但有时其表面并没有明显裂纹,借助放大镜才能看到有-条细微的裂缝。
如果怀疑芯片内部有问题,可用替换法判断。另外,环境潮湿或者电源板进水,也易导致开关管损坏。
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