无纸记录仪开关电源原理与维修.pdf

2 0 0 9 矩新疆有色金属5 7 无纸记录仪开关电源原理与维修 宋玉保 新疆新鑫矿业股份有限公司阜康冶炼厂阜康8 3 1 5 0 0 摘要 我厂现使用金湖产的M O D E 型无纸记录仪．此记录仪电源部分采用了以U C 3 8 4 2 A N 为核心的它激式开关电源．现简述其T 作原理。并介绍检修要点及常见故障的排除方法． 关键词 无纸记录仪U C 3 8 4 2 A N 开关电源 电源电路是各种设备的核心电路，电源系统的稳 定可靠直接决定了整机工作的好坏。新疆阜康冶炼 厂，在近几年使用了三种型号的无纸记录仪．特别是金 湖产的M O D E 型无纸记录仪。在使用中大部分故障都 出现在电源部分。此电源采用了以U C 3 8 4 2 A N 为核 心的它激式开关电源。采用U C 3 8 4 2 A N 系列的开关 电源．在仪表领域中应用较多，如无纸记录仪、电磁流 量计、数屁表、D C 2 4 V 电源、充电器等。此开关电源相 对于变压器整流电路来说．电路复杂带有强电．带电在 线参数不易检测，给维修带来一定的难度。现将该电 源的工作原理，检修要点、故障排除作一简述。 W l F 】 L 6R 2船巴 I D I l 由￡ 靡 U I 3 8 4 2 二口 l Q 1 尊 T 3 f 6 D 5L 2 c 6 c 5c 4 I i 8 I I I G 5 ；5m 瑶I N 上 ．2 2 0 V C 1 4 宁宁IU R l 3 c 9C l O I J - R l 耐m 7 I f J 断 R 1 9 UT c l 3 图I电源工作原理图 1 启动与振荡电路 如图1 所示。市电经C 。、N F ，等组成的滤波网络 滤除高频杂波后，加到有D L 组成的全桥整流电路， 整流后的直流脉动电压经C 滤波后，在C 2 两端获得 约3 0 0V 的直流电压。该电压一路经开关变压器T l 的①～②绕组加到开关管Q 。的D 极，另一路经启动 电阻R 加到U 1 U C 3 8 4 2 A N 的⑦脚，同时对C ，充 电，当C ，上的充电压≥1 2V 时，U 。内部5V 基准电 压建立，振荡器开始工作。＆、C 4 为振荡器外接R C 定时元件，其参数决定U 。的振荡频率。④脚的锯齿 波经内部整形放大后，从U 。的⑥脚输出占空比可调 的激励脉冲，经R 。、D 。耦合，加到Q 。的G 极，并使之 工作于高速的开关状态。Q ，的漏极电流l D s 通过 T 。的①～②绕组时产生电磁感应，经T 。耦合后，从 T 。的③～④绕组感应出的脉冲电压，经D 。整流、R 。z 限流、C ，滤波后也加到U 。的⑦脚，为U 。提供正常 的工作所需的工作电压，U 。进入正常的工作状态。 2 稳压电路 稳压电路主要由U 。、U 。及U ，的②脚部分电路 构成。因无笔记录仪的主要电能消耗为5V 供电，故 稳压取样从开关电源的5V 输出端取得。当市电升 高或负载变轻时，输出电压势必上升，5V 经R ，s 加到 U 。的①～②脚电压也随之上升，U 。的③脚电位上 升。由于精密稳压器U 。的①脚电压恒定，故这一变 化最终使流过U 的①～②脚电流增大，内部发光管 亮度增强，使其④～③脚的内阻减小，U 。的⑧脚5V 基准电压，经U 。的④～③脚加至U 。的②脚电压上 升。当该电压≥2 ．5V 时，内部触发器提前翻转，经 内部控制，U 。的⑥脚输出脉冲的占空比下降．Q 。导 通时间缩短，T 。储能下降，开关电源的输出电压下 降，反之则控制过程与上述相反，从而使整个开关电 源工作在可控的稳压状态。 万方数据 5 8 宋玉保无纸记录仪开关电源原理与维修第5 期 3 保护电路 N T 。为负温度系数的热敏电阻，可有效遏制开 关电源在加电瞬间市电整流电路的浪涌电流，保护 D L 不致过流击穿。V R 为过压保护压敏电阻，可有 效吸收市电中的瞬间脉冲高压。D 2 ，C 。，R 。为尖峰脉 冲吸收网络，可有效的扼制Q 。在截止期间其D 极上 感应出的尖峰脉冲，保护Q l 不致过压击穿。R 为 Q 。的S 极限流电阻。当开关电源负载过重时，Q 。的 漏极电流l D 一。必然增大，R 。。上的压降随之增大，经 R ，加之U 。的③脚电压也随之上升。当该脚≥lV 时，U 。内部的电压比较器触发翻转，强行关断其⑥脚 的脉冲输出，Q 。迅速截止，从而避免Q l 不致过流击 穿损坏。 在开关电源中还有一路过压保护电路，由Z D ，， Q 。，Q 3 等元件组成。当开关电源输出电压瞬时异常 升高时，Z D 。首先击穿，Q 3 随之导通着相当于C 极对 地短路，Q 3 因B 极电位下拉而正偏导通，这一正反 馈，又使得Q 2 进一步饱和导通，因此Q z 、Q 。组成的 电路相当于单项可控硅电路，一旦触发导通后便处于 锁定状态，直到断电后重新加电。Q 2 导通后，将U 的②脚电压直接对地短接，经U 。，U 。控制，使开关电 源迅速截止。 4 集成电路U C 3 8 4 2 ，T L 4 3 1 性能介绍 U C 3 8 4 2 是电流型开关电源控制器功能引脚，见 表1 。 表1U C 3 8 4 2 各引脚功能 可代换的型号有K A 3 8 4 2 ．F A l 3 8 4 2 ． T L 4 3 1 是美国德州仪器公司和摩托罗拉公司生 产的2 ．5 ～3 6V 可调式精密并联稳压器。广泛用于单 片精密开关电源或精密线性稳压电源中，可代换的型 号有K A 4 3 1 ，T L V 4 3 1 等。 5 常见故障及排除 5 ．1 加电无任何反应 分析检修通常加电后，电源指示灯绿灯常亮，若 查1 2V ，5V 均无输出，则直接测C 2 是否有3 0 0V 左右的电压。若无，则观察保险管F 。是否良好，若 F 。烧断发黑甚至爆裂，则说明市电整流回路有严重 的短路元件，查V R z ，D L ，C 等元件。若F 。烧断但 不发黑，则查V R 。是否性能不良、c 2 是否容量减少、 Q 。的D S 极是否击穿。若F 。完好，则多为N T 。开 路性损坏，应急修理时可用5 W ／3 ．9Q 至6 ．2Q 水泥 电阻代换。若C 。有3 0 0V 左右的电压，则说明开关 电源没有工作或处于保护性截止状态。先拔去 C N 。，若有输出电压，则为开关电源的负载短路；若仍 无输出，可先测量1 2V ，5V 输出端的对地电阻，如 果没有明显的短路，则直接测U 。的⑦脚是否有约1 4 V 电压。通常，整个开关电源无输出而查前述电路无 明显异常元件时，多为启动电阻R 。开路性损坏，实 修中易用功率≥1W 的电阻代换。 5 ．2 输出电压偏低 分析检修先拔去C N ，若输出电压恢复正常， 则多为开关电源带负载能力下降。重点查两个地方 一是Q 。的S 极限流电阻R ⋯常见该电阻发黄变质、 阻值增大等；二是查Q ，的D 极尖峰脉冲吸收电路， 常见D 。性能不良，C 。容量减少或开路。检修时，D 2 可用二极管代换，C 。可用耐压 2k V 的C B B 电容代 换。 若拔去C N 后电压仍不正常，则直接测U 。的⑦ 脚电压，若该脚的电压在8 ～9V 间波动，则重点查 U 。的⑦脚续流电路D 。，R 。，c 7 等元器件。若U 。的 ⑦脚电压正常．则多为稳压电路异常，重点查U 。，U 。 及Z D 。，Q ．，Q 2 等元件。常见Z D 。反向漏电、Q ．性能 不良。值得注意的是，当U 。本身性能不良时，也会 造成上述故障，这种现象多见于雷击或Q 。有击穿性 损坏的故障机。 参考文献 [ 1 ] 赵广林．新型电源集成电路应用手册．电子工业出版 社．1 9 8 9 ． 收稿2 0 0 9 0 3 1 0 万方数据