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二次侧电路维修,关键点与常见故障如何排查?

这篇指南将从安全原则核心电路维修思路常见故障及排查维修工具维修技巧六个方面,为你提供一个系统、全面的二次侧电路维修攻略。

二次侧电路维修,关键点与常见故障如何排查?-图1
(图片来源网络,侵删)

安全第一:维修前的黄金法则

在接触任何电路之前,请务必牢记以下安全准则,否则可能造成设备损坏、人身伤害甚至生命危险。

  1. 完全断电并放电

    • 拔下电源的交流插头。
    • 对于大功率电源,输入端通常会并接一个大容量的X电容,这个电容在断电后仍然会储存高压电,非常危险,必须使用一个大功率的电阻(如1kΩ/5W)的两个引脚去短接X电容的两个引脚,进行放电。
    • 对于二次侧的输出端,特别是大电流输出的电源,输出滤波电容(通常是电解电容)也会储存大量电荷,同样需要用电阻进行放电。
  2. 隔离电源

    • 维修时,绝对不能将待修电源直接连接到市电进行上电测试,这非常危险,且容易造成二次伤害。
    • 必须使用隔离变压器,隔离变压器将待修电源与市电网隔离开,即使电源内部发生短路导致火线与地线短接,也不会对维修人员和设备造成触电危险。
  3. 使用限流设备

    二次侧电路维修,关键点与常见故障如何排查?-图2
    (图片来源网络,侵删)
    • 强烈建议在隔离变压器的输出端串联一个灯泡限流器(俗称“炮仗灯”)。
    • 原理:用一个100W-200W的白炽灯泡串联在火线上,正常工作时,灯泡微亮;如果电路存在严重短路,电流会很大,灯泡会发出明亮的光,起到限流作用,保护电源和维修设备。
    • 注意:灯泡限流器只能保护严重短路,对于轻微短路或软故障可能效果不佳。
  4. 保持警惕

    • 上电测试时,手不要随意接触电路板上的任何元件或焊点。
    • 准备好绝缘工具,如带绝缘手柄的螺丝刀和镊子。
    • 穿戴绝缘鞋,站在干燥的绝缘垫上。

二次侧核心电路解析

要维修,首先要懂电路,二次侧主要包括以下几个部分:

  1. 整流滤波电路

    • 作用:将高频变压器次级绕组输出的低压交流电转换为脉动的直流电,并进行滤波,使其平滑。
    • 常见形式
      • 半波整流:结构简单,效率低,较少使用。
      • 全波整流:需要变压器中心抽头,两个二极管。
      • 全桥整流:最常见,使用四个二极管(或一个整流桥堆),无论变压器次级极性如何,都能实现整流。
    • 关键元件
      • 整流二极管/桥堆:常见的有快恢复二极管、肖特基二极管(用于低压大电流输出),它们是易损件,容易因过流、过压而击穿短路。
      • 输出滤波电容:通常是电解电容,容量较大,作用是平滑整流后的脉动直流电,它们是另一大易损件,常见故障是失容(容量下降)、鼓包、漏液
  2. 电压反馈电路

    • 作用:这是保证输出电压稳定的关键,它将实际输出的电压采样,与一个精密的基准电压进行比较,然后将误差信号通过光耦耦合到一次侧,去控制PWM控制器(如UC384X)的输出占空比,从而稳定输出电压。
    • 关键元件
      • 光耦:如PC817、TLP250等,它连接一次侧和二次侧,是信号的“桥梁”,光耦损坏会导致输出电压失控(过高或过低)。
      • 精密基准源:如TL431、TLV431,它用于产生一个精确的2.5V基准电压,与分压电阻采样的输出电压进行比较,TL431是易损件
      • 分压电阻:通常是两个高阻值的精密电阻(如10kΩ/1%),用于按比例采样输出电压,阻值变化会导致输出电压不准。
  3. 过压/过流保护电路

    • 作用:在输出电压或电流异常时,关闭或限制电源输出,保护负载和电源自身。
    • 常见形式
      • 过压保护:通常由一个稳压二极管(如齐纳二极管)或晶闸管组成,当输出电压超过设定值时,该器件导通,触发保护。
      • 过流保护:常见于原边反馈电源,通过检测原边开关电流实现,在副边反馈电源中,通常由输出端的电流采样电阻和比较器实现。

系统性维修思路:“望闻问切”

遵循一个清晰的逻辑顺序,可以大大提高维修效率,避免走弯路。

  1. “望”——外观检查

    • 目视:仔细观察电路板,寻找明显的故障痕迹。
      • 烧黑、炸裂的元件:这是最直接的线索,如电容、二极管、IC芯片。
      • 鼓包、漏液的电容:电解电容的通病。
      • 虚焊、脱焊的焊点:特别是功率较大的元件,如整流桥、MOS管、变压器引脚。
      • 保险丝:检查是否熔断,如果保险丝发黑熔断,说明存在严重短路;如果只是熔断,可能是瞬间浪涌电流过大。
  2. “闻”——气味检查

    • 闻一下电路板是否有烧焦的异味,这可以帮助你定位发热点或烧毁的元件。
  3. “问”——询问用户

    • 了解电源的故障现象和发生经过。
      • “是突然就不工作了,还是慢慢性能变差的?”
      • “当时连接了什么负载?负载是否正常?”
      • “是否遇到过进水、雷击或摔落等情况?”
    • 这些信息对于判断故障原因至关重要。
  4. “切”——测量与排查

    • 静态测量(断电)
      • 测电阻/二极管档
        • 测输出端对地电阻:用万用表二极管档或低阻档测量输出正负极之间的电阻,正常情况下应有一定的阻值(对于5V输出,可能在几十到几百欧姆之间,具体看电源设计),如果阻值接近0Ω,说明二次侧存在严重短路。
        • 测关键元件
          • 整流桥/二极管:正向应有压降(硅管约0.5-0.7V,肖特基管约0.2-0.3V),反向应无穷大,若正反向都导通或都为无穷大,则已损坏。
          • 输出滤波电容:用万用表电容档测量其容量是否与标称值相符,检查是否漏电。
          • 光耦和TL431:可以在线路板上初步测量其好坏(具体可查元件手册)。
    • 动态测量(上电)
      • 前提:确认无明显短路后,在隔离变压器+灯泡限流器的保护下上电。
      • 测输出电压
        • 如果输出电压为0V,且灯泡不亮,说明二次侧电路未工作,可能是一次侧未启动或二次侧开路。
        • 如果输出电压严重偏高(接近输入峰值电压),说明电压反馈环路失效,重点检查光耦、TL431、分压电阻。
        • 如果输出电压严重偏低,可能原因有:负载过重、整流二极管正向压降增大、电容失容、反馈环路异常、PWM控制器故障等。
      • 测关键点波形
        • 使用示波器测量关键点的波形,是高级维修的必备技能。
        • 测量输出滤波电容两端:应看到平滑的直流电压,上面叠加着很小的纹波电压,如果纹波非常大,说明滤波电容失效。
        • 测量整流桥输出端:应看到脉动的直流波形。
        • 测量光耦输出端:应有随负载变化的脉冲信号。

常见故障及排查清单

故障现象 可能原因(按优先级排序) 排查方法
输出电压为0V 保险丝熔断
交流输入回路开路
启动电阻开路
PWM控制器损坏
高压整流滤波电路开路
变压器次级绕组开路
二次侧整流二极管开路
检查保险丝
检查AC输入线、开关、整流桥
测量启动电阻
测量PWM控制器VCC和输出脚
测量高压滤波电容
测量变压器次级电阻
测量整流二极管
输出电压严重偏高 电压反馈环路开路
- 光耦损坏(开路)
- TL431损坏(开路)
- TL431基准端分压电阻开路
PWM控制器内部损坏
误差放大器补偿电容失效
重点检查反馈回路
- 测量光耦发光二极管和光敏三极管是否正常
- 测量TL431的R、K、A极间是否正常
- 检查分压电阻是否变值
更换PWM控制器
检查补偿电容
输出电压严重偏低 负载过重或短路
输出整流二极管正向压降过大软击穿
输出滤波电容失容漏电
电压反馈环路异常(如光耦c-e间漏电)
变压器次级匝间短路
一次侧供电不足(如启动不良)
断开负载,测空载电压,若恢复正常,则是负载问题。
在线测量二极管正向压降或更换试之
更换输出电容
测量光耦c-e电阻
测量次级绕组电感值
检查一次侧VCC
输出电压纹波过大 输出滤波电容失容ESR增大
负载电流过大
变压器漏感过大
整流二极管恢复特性差
接地不良或布局布线问题
更换输出电容(最常见原因)
检查负载
检查变压器
更换为恢复时间更快的二极管
检查接地
输出电压不稳定 电压反馈环路元件性能不良(如TL431、光耦性能漂移)
输出滤波电容性能不良
PWM控制器外围元件(如定时电容、电阻)不良
负载不稳定
更换光耦和TL431
更换输出电容
检查PWM控制器外围电路
检查负载

必备维修工具

  1. 基础工具

    • 万用表(数字式,必备电阻、电压、二极管档)
    • 电烙铁、吸锡器、焊锡丝
    • 螺丝刀、镊子、剪线钳
  2. 进阶工具

    • 示波器:维修开关电源的“眼睛”,用于观察波形,判断电路工作状态,必备!
    • 隔离变压器:安全上电的保障。
    • 灯泡限流器:保护电源的“保险丝”。
    • 可调直流稳压电源/电子负载:用于模拟负载和测试电源性能,非常实用。
    • 热风枪:用于拆焊多引脚的IC芯片。

实用维修技巧

  1. “替换法”是王道:对于怀疑性能不良但又难以测量的元件,如电容、光耦、TL431,直接用同型号的好件替换,是最高效、最可靠的方法。
  2. “对比法”是好帮手:如果有另一台同型号的正常电源,可以通过测量关键点的电压、电阻值进行对比,快速定位故障。
  3. 先易后难:先检查保险丝、明显烧毁的元件、虚焊点,这些是最容易发现和解决的问题。
  4. 先静态,后动态:一定要先在断电状态下用万用表排查短路等硬故障,再考虑上电测试。
  5. 保护意识贯穿始终:永远不要抱有侥幸心理,严格遵守安全规程,维修不仅是为了修好机器,更是为了保护自己。

通过以上系统性的学习和实践,你将能够逐步掌握开关电源二次侧电路的维修技能,维修是一个经验积累的过程,多动手、多思考、多总结,你一定会成为高手。

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