电源监测原理（精选8篇）
电源监测原理 篇1
全固态PDM中波发射机监测电路包括三部分:交流380V电源的取样电路、逻辑检测与分析电路、报警与显示电路。交流380V电源的监测过程是, 首先通过采样变压器对输入的三相线电压进行采样、整流、滤波, 以获得一个合适的直流取样电压, 然后将该电压送到控制器, 进行逻辑检测与分析后, 输出多个控制信号, 去驱动信号显示和报警, 并参与发射机其它程序的控制。
1 电源取样电路 (见附图1)
该电路的三个输入端分别由发射机的电源进线接线板上TXB-17、TXB-18、TXB-19进来, 经过三个保险丝F11、F12、F13分别送到三个采样变压器T1、T2、T3的初级, 由相邻两相 (380ⅴ) 线电压采样。当交流线电压为380v时, 变压器的次级分别输出9V的交流电压, 分别经过由VD2、VD4、VD6、C3-C7、C9-C13、C16-C20组成的整流滤波器整流滤波, 再分别经过三个输出调节器R3、R5、R7输出三个8.8V的直流采样电压V1、V2、V3, 分别送到附图四逻辑检测与分析电路中的A22、A23、A24, 作为交流380V电源逻辑检测与分析电路的输入信号。图中的VD1、VD3、VD5以及V1组成采样电压过高保护器, 当整流滤波后的输出电压特别高时, 就击穿VD1、VD3、VD5中全部或部分稳压二极管, 致使V1导通, 将输出端3、2、1的三个采样电压通过R6、R4、R2及V1接地, 防止异常的采样电压输出, 以保护后面的电路。
2 逻辑检测与分析电路 (见附图2)
A22、A23、A24为该电路的三个信号输入端, U101A和U101C及其外围元件组成一个窗式比较器。由三个端子的电压变化所引起的后面电路的电平变化过程都相同, 下面以A22端子为例来进行分析。
当交流线电压为380V时, A22端子的电压为8.8V, 通过R101、RP101分压输出一个7V的直流电压, 它分两路输出, 一路经D101接到运算放大器U101A反相输入端4脚, 该脚在交流线电压为380V时电压约为6.3V, 另一端经R104接到运算放大器U101C的正相输入端9脚, 该脚在交流线电压为380V时电压约为5.7V。
U101A是窗式比较器的高端比较器, 它的正相输入端3脚的电压是一个6.9V的固定电位, 是由电源电压VCC (+15V) 经过R107、R108、R192分压得到的。U101C是窗式比较器的低端比较器, 它的反相输入端8脚的电压是一个5.1V的固定电位, 是由电源电压VCC (+15V) 经过R109、R110、R193分压得到的。
U101A的输出端2脚和UI01C的输出端14脚分别送到与门U116的输入端1脚和2脚, U116的输出端3脚分三路输出, 第一路经过非门U124B后, 送到集成逻辑门电路U108的输入端2脚, 经过放大和反相后从15脚输出, 送到附图三报警与显示电路中的A29端, 作为该电路的触发信号。第二路送集成逻辑门电路U111的输入端3脚, 经过正相放大后, 从1脚输出, 再送到报警与显示电路的A51端, 作为交流正常指示的触发信号;经过反相放大后, 从2脚输出, 再送到附图三报警与显示电路中的A52端, 作为交流故障指示的触发信号。第三路送到主电源控制与门U120C的输入端11脚, 参与主电源的逻辑控制。运算放大器U108的工作电压是+24V, 从10脚到16脚的输出端电压分别有两种状态, 高电平时为24V, 低电平时为0V,
3 报警与显示电路 (见附图三)
A29端是报警蜂鸣器的信号触发端, 接继电器K的1脚, +24V电源正端接继电器K的2脚, 与继电器并联的二极管D400是泄放二极管。+12V电源通过电阻R400、继电器K的常开接点接蜂鸣器。A51端通过电阻R401接变色发光二极管D401的1脚, 触发VD401绿色发光体。A52端通过电阻R402接变色发光二极管VD401的2脚, 触发D401红色发光体。
4 系统工作原理
当交流380V电源的变化量在±10%的范围内时, 运算放大器U101A、U101C的正相输入端电位均高于反相输入端的电位, 其输出端均是高电位, 分别送到与门U116A的输入端1、2脚, 所以U116A的输出端3是高电位。它分成三路:第一路经过U124B反相后, 输出一个低电位到集成逻辑门U108的输入端2脚, 经过反相放大后, 从U108的输出端15脚输出一个24v的高电位, 送到报警与显示电路的A29端, 这时继电器K不吸合, 蜂鸣器不报警。第二路送到集成逻辑门U111的输入端3脚, 经过正相放大后, 从U111的输出端1脚输出高电位, 经过反相放大后, 从U111的输出端2脚输出低电位。这时报警与显示电路A51端为高电位, D401呈现绿色, 指示交流380V正常;报警与显示电路的A52端为低电位, 对D101不起作用。第三路送到主电源控制与门U120C的输入端11脚, 11脚为高电位, 允许主电源启动。
当交流电源正向超限, 超过380 (1+10%) V时, U101A的反相输入端的电位大于正相输入端的基准电位6.9v, 电路反转输出一个低电位, 而U101C的正向输入端的电位高于反向输入端的基准电位5.1V, 其输出一个高电位, 故与门U116A输出端3脚输出低电位, 它分成三路:第一路经过U124B反相, 输出一个高电位到U108的输入端2脚, 从U108的输出端15脚输出一个0V的低电位, 送到报警与显示电路的A29端, 这时继电器K吸合, 蜂鸣器报警。第二路送到U111输入端3脚, 经过正相放大后, 从U111的输出端1脚输出一个低电位;经过反相放大后, 从U111的输出端2脚输出一个高电位。这时报警与显示电路A51端为低电位, 对D101不起作用;报警与显示电路的A52端为高电位, D401呈现红色, 指示交流380V故障。第三路送到与门U120C的输入端11脚, 11脚为低电位, 禁止主电源的启动。
当交流电源缺相或负向超限, 超过380 (1-10%) V时, U101C的正相输入端的电位就低于反相输入端的基准电位5.1V, U101C反转输出低电位, 而U101A的反向输入端电位低于正向输入端的基准单位6.9V, 其输出一个高电位, 故与门U116A输出端3脚输出低电位。以后的控制过程与交流电源正向超限时相同。
总结:全固态PDM中波发射机采用交流380V电源供电, 当电源在380 (1±10%) ) V内时, 指示交流380V正常的绿色灯被点亮, 蜂鸣器不报警, 允许主电源启动;当电源缺相或偏高、偏低超出380 (1±10%) ) V时, 指示交流380V故障的红色灯被点亮, 蜂鸣器报警, 不允许主电源启动。
摘要：本文讲述了由上海广播科学研究所生产的全固态PDM中波发射机中交流380V电源的监测电路组成, 并分析了它的工作原理。
关键词：电源取样电路,逻辑检测与分析,报警与显示,系统工作原理
参考文献
[1]张丕灶, 等, 编著.《全固态PDM中波发送系统原理与维护》.
电源监测原理 篇2
1．开关电源的基本工作原理
开关电源的结构框图如图1。由对输出电压“取样”，并对基准源进行“比较”后控制“调整管”或“开关管”，此时开关电源的“开关管”相当于一个开关，开通时间由比较结果而定；当开关电源输出的电压太低时，通过“比较放大”控制“开关时间控制电路”使“开关管”开通时间变长，从而使输出的电压提升。
开关电源的核心部分是“开关管”和“变换器”组成的开关式直流-直流变换器。它把直流电压Ui（一般由输入市电经整流、滤波后获得）经开关管后变为有一定占空比的脉冲电压Ua，然后经整流滤波后得到输出的电压Uo。
2．大宇DVD的开关电源电路
图2所示是大宇DVD电源电路的实物图。图中右上角输入220V交流市电，先经电源滤波电路后用右下角的二极管进行整流，再经大电容滤波后输出直流。由于是对220V交流信号进行整流滤波，所以二极管的耐压值要高，而电容的容量也要大，所以实物图中右下角的电容体积很大。整流滤波后得到的直流信号再经右边居中的开关电源IC转换成高频的交流信号，再经变压器耦合输出各路低电压的交流信号。由于变压器是工作在高频状态，所以其体积较小。耦合输出的各组交流信号经左边的二极管整流、电容滤波和三极管稳压或三端稳压电源稳压后输出各部分电路工作所需的直流电压。此电路由于采用了变压器并联耦合，而且比较放大电路反馈回脉冲调宽电路是利用光耦器件，即用光信号来传递信息，输入端与输出之间实现绝缘，是冷底盘机，其防触电的警告标志仅在电路板的右边。光耦跨接在有警告标志和无警告标志部分，起到传递信号而又能隔离前后级地线的作用。这种机型在维修主电路板时，由于主电路板与大地不相连，通常比较安全。但在测量后级电压时，不能使用前级的地线，否则所测电压将全部为0V。
图3所示是大宇DVD的电源电路原理图。大宇DVD所用的电源IC为专用开关电源集成电路VIPER22A，图4是其外引脚图，图中，第1、2脚SOURCE是内部场效应管源极的表示，在使用中通常接地，3脚FB是取样电压输入端，4脚VDD是供电电压端，第5、6、7、8脚的DRAIN表示接通内部场效应管的栅极。图5是其内部结构图。
220V的交流电源经开关输入后，经四个二极管构成的桥式整流电路整流、C1滤波后输出一个300V左右的直流信号。由于VIPER22A处于工作状态，在其内部场效应管截止时，会在变压器初级(L左1)两端产生大于300V的电压，利用R1、C2和D5构成防冲激电路，使其电压有一个释放回路，以免激穿VIPER22A内部场效应管。
从图5所示VIPER22A的内部结构可知，它与其它开关电源存在一些不同。开机后，300V的直流电压从DRAIN（漏极）脚进入集成电路，经整流和稳压后供给开关电源IC工作，从而使这个电路工作时不需要外接启动电阻。即使Vdd供电电路不正常，电源电路的振荡电路仍能起振，而且电路有输出电压。用这种专用电源IC的DVD机电源有故障时，故障现象和其他开关电源的故障有所不同，其他开关电源通常无Vdd时，电源电路中的振荡电路不起振，会出现无输出的故障现象。
电路工作正常时，开机后，在Vdd正常前，由芯片内部自身供电，经过很短时间后，Vdd供电电源正常，此时，利用门电路控制开关电路（ON/OFF）断开从栅极输入的供电回路。VIPER22A有过热、过压保护功能。Vdd从4脚输入后，首先送入比较器，一旦输入Vdd大于42V，则触发器（FF1）输出一个置位信号1使控制振荡电路工作的触发器（FF2）输出为0，锁住U2，振荡信号无法输出，即开关管不工作。当输入电压小于14.5V时，U3也将输出一个复位脉冲，使开关管不工作。当电路过热时，R1为1，将FF2置0，开关管不工作。当供电电压Vdd在正常范围时，FB所得的取样电压与基准电压0.23V相比较，用其比较结果去控制FF2的转换频率，从而控制开关管的状态转换，实现控制输出电压，达到稳压的功能。该集成电路芯片内部包含60kHz的振荡电路，其外围电路相当简单。
下面，为分析方便，把电源变压器左边的两组线圈从上到下定义为L左1、L左2。右边的线圈从上到下定义为L右1、L右2、L右3。
图3中，L左2互感产生的交流脉冲电压经D6整流、R2限流和C3和C6滤波后作为开关芯片的供电电压。由于VIPER22A的特殊结构，如无Vdd时可实现内部供电，所以R2即使击穿开路，仍有电压输出，但不正常，故障表现为开机后开关指示灯和出/入盘指示灯闪烁。
同时，Vdd也为取样回路中的光耦的接收部分供电。L右3感应到的脉冲电压经D8整流，电感L6、电容C12、C13、C14滤波后，输出+5V电压供解压板、DSP处理及其它小信号处理芯片使用。+5V电压同时经稳压管Z2后给光耦电路发射部分供电，通过光耦的接收部分接收到的光作为取样信号，从VIPER22的3脚FB输入到芯片，从而去控制开关管的开关频率，控制电源电压的稳定，起到稳压的作用。该种电源电路由于前后级是通过光耦进行互相控制，前后级不共地，称为冷底盘机，这种机器由于后级主电路板与市电不相连，维修时比较安全。维修时测量后级的电压，一定不能用前级的接地点，否则所测电压始终为0V。
同时，变压器电感线圈L右3另一端经D7整流C10滤波后输出+12V的电压供电机驱动和音频功率放大电路使用。这组电源的故障，主要表现为DVD机有图像无声音，或者是进给电机、主轴电机或出入盘电机不工作。
变压器电感线圈L右2上端经D10整流、C15滤波后输出-21V的电压供荧光屏的阴极使用。同时，经R4降压、-12V稳压管Z1稳压和C17滤波后输出-12V的电压供需要双电源供电的功率放大电路使用。
微机机箱电源的原理及维修 篇3
ATX电源的控制电路采用TL494及LM339集成电路 (以下简称494和339) 。494是双排16脚集成电路, 工作电压7～40V。它含有由14脚输出的+5V基准电源, 输出电压为+5V (±0.05V) , 最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路, 振荡频率由5脚外接电容及6脚外接电阻来决定。13脚为高电平时, 由8脚及11脚输出双路反相 (即推挽工作方式) 的脉宽调制信号。
TL494内部结构如图1, 比较器同相端电平若高于反相端电平, 则输出端输出高电平;反之输出低电平。494内的比较放大器有四个, 死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上, 若两个三极管同时导通, 就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通, 而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟, 截止的管子已经转为导通了, 但导通的管子尚未完全转为截止, 于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生, 494设置了死区时间比较器。从图中可以看出, 在比较器输入端串联了一个“电源”, 接494的4脚。比较器同相端输入的锯齿波信号, 只有大于“电源”电压的部分才有输出, 在三极管导通变为截止与截止转为导通期间, 也就是死区时间, 494没有脉冲输出, 避免了对直流电源的短路。死区时间还可由4脚外接的电平来控制, 4脚的电平上升, 死区时间变宽, 494输出的脉冲就变窄了, 若4脚的电平超过了锯齿波的峰值电压, 494就进入了保护状态, 8脚和11脚就不输出脉冲了。494内部还有3个二输入端与门、两个二输入端与非门、反相器、T触发器等电路。与门是这样一种电路, 只有所有的输入端都是高电平, 输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平, 则输出端输出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲, 输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平, 输入一个脉冲后, Q变为高电平, 再输入一个脉冲, Q又回到低电平。
LM339内部结构如图2, 339是四比较器集成电路。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器, 每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端, 用“+”表示, 另一个称为反相输入端, 用“-”表示。用作比较两个电压时, 任意一个输入端加一个固定电压做参考电压 (也称为门限电平, 它可选择LM339输入共模范围的任何一点) , 另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时, 输出管截止, 相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时, 输出管饱和, 相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态, LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管, 在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻 (称为上拉电阻, 选3-15k) 。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时, 它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。
按管脚的顺序把内部四个比较器设为A、B、C、D比较器。494和339再配合其他电路, 共同完成ATX电源的稳压, 产生PW-OK信号及各种保护功能。
2维修实例
2.1整流滤波部分:
此部分故障现象明显, 一般用肉眼既能观察出来。比如保险管熔断, 首先检查整流电路, 一般是整流管短路, (后级也有可能损坏) 更换新品既能解决。还有电容爆裂鼓包, 如果是平衡电容损坏一个, 建议一个损坏两个都更换新品。这两个电容两端电压约为300V。每个电容两端约为150V, 如果此电压正确, 证明前级完好。这部分维修后, 应仔细检查是否还有故障, 确认无误后才可通电。一般在通电前串接一个白炽灯泡, 以防再次损坏更换原件。
2.2自激启动电路:
这部分一般Q1Q2损坏的比例比较大, 查出后更换新品, 即可解决。
2.3它激控制和驱动电路:
此部分若出现故障, 首先检测TL494的12脚是否有正常的工作电压, 8、11脚是否输出两个大小相等相位相差180度的开关脉冲, 如果TL494供电正常, 外围原件正常, 无输出既更换TL494。
2.4保护电路:
有主回路过流保护电路、12V和5V过压保护电路。
一般发生过流保护多为肖特基二极管有一个发生短路故障, 现象是开机时电源风扇一转即停, 找到相应的肖特基二极管, 更换同规格的即可排除故障。
参考文献
[1]贺湘琰, 李靖.电器学[M]. 北京: 机械工业出版社; 2012第3版
[2] 汪丽霞, 郭加寿.钮扣式接线子-25对模块简介[J]. 电信技术, 1994 05:21.
[3] 孙忠根.MEDILAND无影灯的设计缺陷[J]. 医疗装备, 2012. 25 (7) :60-62出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲, 输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平, 输入一个脉冲后, Q变为高电平, 再输入一个脉冲, Q又回到低电平。LM339内部结构如图2, 339是四比较器集成电路。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器, 每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端, 用“+”表示, 另一个称为反相输入端, 用“-”表示。用作比较两个电压时, 任意一个输入端加一个固定电压做参考电压 (也称为门限电平, 它可选择LM339输入共模范围的任何一点) , 另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时, 输出管截止, 相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时, 输出管饱和, 相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态, LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管, 在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻 (称为上拉电阻, 选3-15k) 。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时, 它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。 按管脚的顺序把内部四个比较器设为A、B 、C 、D 比较器。494和339再配合其他电路, 共同完成ATX电源的稳压, 产生PW-OK信号及各种保护功能。
[2] 维修实例
[2].1 整流滤波部分:此部分故障现象明显, 一般用肉眼既能观察出来。比如保险管熔断, 首先检查整流电路, 一般是整流管短路, (后级也有可能损坏) 更换新品既能解决。还有电容爆裂鼓包, 如果是平衡电容损坏一个, 建议一个损坏两个都更换新品。这两个电容两端电压约为300V。每个电容两端约为150V, 如果此电压正确, 证明前级完好。这部分维修后, 应仔细检查是否还有故障, 确认无误后才可通电。一般在通电前串接一个白炽灯泡, 以防再次损坏更换原件。
[2].2 自激启动电路:这部分一般Q1Q2损坏的比例比较大, 查出后更换新品, 即可解决。
电源监测原理 篇4
该装置经过KK1, KK2断路器引入主、备母线电压 (主母Ua1, Ub1, Uc1, 备母Ua2, Ub2, Uc2) 用于母线有电压、无电压判别。装置引入QF1及QF2断路器位置动合触点用于系统运行方式判别, 自投准备及自投动作。KK1, KK2触点用于电压是否引入到装置判断的依据。ZK为备自投转换开关投入触点。BS为备自投外部闭锁触点。
1 自投过程
1.1 充电条件
(1) 装置运行且自投转换开关在投入位置 (DI6有信号输入) ; (2) QF1在合位, KK1, KK2在合上状态 (DI1, DI4, DI5有信号输入) ; (3) QF2在跳位 (DI2无信号输入) ; (4) 主、备母线三相有电压 (Ua1, Ub1, Uc1有电压输入, Ua2, Ub2, Uc2有电压输入, 并且输入的电压大于备投设置中的有电压定值) ; (5) 无闭锁自投条件, BS信号为0状态 (DI7, DI3无信号输入, 如果无闭锁条件, 此触点可不接) ; (6) 经10 s后备自投充电完成, 显示屏上备自投状态显示“备投充电完成”, 状态指示灯为红色。
1.2 放电条件
(1) 备自投转换开关投入位置为退出 (DI6无信号输入) ; (2) QF1为分, KK1, KK2任一在分状态 (DI4, DI5任一无信号输入) ; (3) 任一开关拒动, 有任一闭锁条件; (4) BS信号为1状态; (5) 备用母线无电压; (6) 放电状态下显示屏上备自投状态显示“备投放电”, 此状态备自投装置不能自投。
1.3 动作过程
充电完成后, 主母线三相失压, 电压值小于备自投设置中的无电压定值, 备用母线有电压并且大于有电压定值, 经整定延时跳断路器QF1, 检查断路器QF1跳开后合断路器QF2, 检查断路器QF2合上后, 发“自投成功”信息和事件动作信号。如果“跳断路器QF1”信号发出而QF1断路器拒动, 经延时发“备投失败”信息和事件动作信号;如果断路器QF1已分闸, “合断路器QF2”信号已发出而QF2断路器拒动, 经延时发“备投失败”信息和事件动作信号。备自投动作失败后, 备自投处于放电状态。
2 自复过程
2.1 充电条件
(1) 装置运行且自投转换开关在投入位置; (2) 断路器QF2在合位, 备用母线三相有电压, 断路器KK1, KK2在合上状态; (3) 断路器QF1在跳位; (4) 自投动作为成功标志 (软件内部判断有自投动作过程且动作成功) ; (5) 无闭锁自复条件, BS信号为0状态; (6) 自投动作成功后即转为准备自复状态。
2.2 放电条件
(1) 备自投转换开关投入位置为退出; (2) 断路器QF2为分, KK1, KK2任一在分状态; (3) 任一开关拒动; (4) 有任一闭锁条件, BS信号为1状态。
2.3 动作过程
直流稳压电源原理分析与仿真研究 篇5
关键词：集成电路,输出波形,模拟仿真
直流稳压电源是电子电路和电子系统中不可或缺的重要组成部分, 电子电路工作时都需要直流电源提供能量, 电池因使用费用高, 一般只用于低功耗便携式的仪器设备中, 而一个简单、实用、方便的直流稳压电源显得比较重要。
1 电路组成
一般直流电源由如下部分组成:
整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。
滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除, 减少交流成分, 增加直流成分。
稳压电路采用负反馈技术, 对整流后的直流电压进一步进行稳定。当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时, 维持输出直流电压的稳定。
直流电源的方框图如图1所示:
2 原理过程分析
半波整流负载上得到单方向的脉动电压, 电路只在u2的正半周有输出, 整流效率低, 输出电压脉动大, 为了克服半波整流的缺点, 常采用桥式整流电路, 如图2所示, 图2中V1、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式, 故称为桥式整流。
2.1 整流电路的工作原理和输出波形
设变压器二次电压undefined, 波形如图3 (a) 所示。在u2的正半周, 即a点为正, b点为负时, V1、V3承受正向电压而导通, 此时有电流流过RL, 电流路径为a→V1→RL→V3→b, 此时V2、V4因反偏而截止, 负载RL上得到一个半波电压, 如电压、电流波形图3 (b) 中的0-π段所示。若略去二极管的正向压降, 则uO≈u2。
电压、电流波形在u2的负半周, 即a点为负b点为正时, V1、V3因反偏而截止, V2、V4正偏而导通, 此时有电流流过RL, 电流路径为b→V2→RL→V4→a。这时RL上得到一个与0-π段相同的半波电压如电压、电流波形图3 (b) 中的π-2π段所示, 若略去二极管的正向压降, uO≈-u2。
由此可见, 在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL, 故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见, 桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍, 所以桥式整流电路输出电压平均值为u0=2×0.45U2=0.9U2。桥式整流电路中, 由于每两只二极管只导通半个周期, 故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半, 在u2的正半周, V1、V3导通时, 可将它们看成短路, 这样V2、V4就并联在u2上, 其承受的反向峰值电压为undefined。同理, V2、V4导通时, V1、V3截止, 其承受的反向峰值电压也为undefined。二极管承受电压的波形如电压、电流波形图3 (d) 所示。
由上图可见, 在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL, 故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见, 桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。桥式整流电路与半波整流电路相比较, 其输出电压UO提高, 脉动成分减小了。
2.2 滤波电路的工作原理和输出波形
整流电路将交流电变为脉动直流电, 但其中含有大量的交流成分 (称为纹波电压) 。应在整流电路的后面加接滤波电路, 滤去交流成分。电路工作原理:
设电容两端初始电压为零, 并假定t=0时接通电路, u2为正半周, 当u2由零上升时, V1、V3导通, C被充电, 同时电流经V1、V3向负载电阻供电。忽略二极管正向压降和变压器内阻, 电容充电时间常数近似为零, 因此uo=uc≈u2, 在u2达到最大值时, uc也达到最大值, 然后u2下降, 此时, uc>u2, V1、V3截止, 电容C向负载电阻RL放电, 由于放电时间常数τ=RLC一般较大, 电容电压uc按指数规律缓慢下降, 当下降到|u2|>uc时, V2、V4导通, 电容C再次被充电, 输出电压增大, 以后重复上述充放电过程。其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压。
2.3 串联型稳压电路的工作原理
稳压电路用来在交流电源电压波动或负载变化时稳定直流输出电压。采用三极管作为调整管 并与负载串联的稳压电路, 称为串联型晶体管稳压电路;调整管并与负载并联的稳压电路, 称为并联型晶体管稳压电路;当调整管工作在线性放大状态则称为线性稳压器。串联型稳压电路的工作原理:
如图4所示:当输入电压UI增大 (或负载电流IO减小) 引起输出电压UO增加时, 取样电压UF随之增大, UZ与UF的差值减小, 经A放大后使调整管的基极电压UBI减小, 集电极IC1减小, 管压降UCE增大, 输出电压UO减小, 从而使稳压电路的输出电压上升趋势受到抑制, 稳定了输出电压。同例, 当输入电压UI减小 (或负载电流IO增大) 引起输出电压UO减小时, 电路将产生与上述相反的稳压过程, 维持电压基本不变。可见稳压的实质是UCE的自动调节使输出电压恒定。
3 参数估算
3.1 整流电路参数估算
(1) 整流输出电压平均值。
undefined
(2) 二极管平均电流。
undefined
(3) 二极管最大反向电压。
undefined
3.2 滤波电路参数估算
当RL=∞时, undefined;
当RL为有极限时, undefined;
通常取UO=1.2U2, RC越大UO越大。为了获得良好滤波效果, 一般取:undefined为输入交流电压的周期) 。
3.3 输出电压的调节范围
undefined
选择不同的R参数, 得到不同的输出电压。
4 Protel99SE仿真
利用Protel99SE仿真的结果如图5所示:
5 结语
本文对直流稳压电源的原理做了详细分析, 并用Protel99se进行仿真, 总之, Protel99se是一款出色的电路仿真软件, 在电路设计上, 提供了强大的仿真功能, 能够准确地查看和分析电路的性能指标, 确定电路的工作状况;在电路设计中, 可以提高电路的设计效率。
参考文献
[1]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2003.
[2]田夏军.PROTEL99SE仿真在电路设计中的应用[J].河北工业科技, 2004, (6) .
开关电源工作原理及维修实例 篇6
开关电源通常由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源等部份组成(见图1,组成原理图)。
2 开关电源工作原理
开关电源采用功率半导体器件为开关元器件,采用周期性通断开关,调节开关元件的占空比来调整输出电压。当开关元件接通时,输入电源Vi通过开关S与滤波电路向负载RL输送能量;当开关S断开时,电路的储能装置(C2、L1、二极管D组成的电路)向负载RL释放开关接通时所储存的能量,从而使负载得到连续、稳定的能量[1]。(见图2,电路原理图)
VO=TON/T*Vi(其中:VO为负载两端的电压平均值,TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期)
由上式可知,调整开关接通时间及工作周期之间的比例,VO间电压均值也随之改变。因此,可以随着负载和输入电源电压的变化自动调整TON与T的比例便使输出电压VO维持不变。改变接通时间TON和工作周期的比例,即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(缩写为TRC)。
根据TRC控制原理不同,分为三种方式:
a)脉冲宽度调制(PWM):开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式;
b)脉冲频率调制(PFM):导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式;
c)混合调制:导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都可改变的方式(以上二种方式的混合)。
3 开关电源常见故障维修
基于开关电源的广泛应用,开关电源故障也非常常见:
3.1 保险丝熔断
通常,保险丝熔断表示电源的内部线路有问题。电源工作在电压高、电流大的状态下,电网电压的波动、浪涌均能引起电源内部电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点检查电源输入端的整流二极管、逆变功率开关管、高压滤波电解电容等器件,检查这此元件有无开路、击穿、损坏等。在查出某元件损坏后,不宜更换后直接开机。这很有可能因其他高压元器件故障将更换的新元件损坏。需对相应电路的所有高压元件进行全面检测后,方能彻底排除保险丝熔断的故障。
3.2 无直流电压输出或电压输出不稳定
若保险丝是好的,加负载情况下,各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因引起:电源中存在开路、短路,过压、过流保护电路故障,辅助电源故障,振荡电路没有工作,电源负载过大,高频整流滤波电路的整流二极管击穿,滤波电容漏电等。先用万用表测次级元件,排除高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,若输出为零,则肯定是电源的控制电路出了问题。如果有部分电压输出,表示前级电路工作正常,高频整流滤波电路有故障。高频滤波电路由低压滤波电容及整流二极管组成直流电压输出。整流二极管击穿会使电路无电压输出,滤波电容漏电会导致输出电压不稳等故障。这时,用万用表静态测量对应元件可检查出故障元件[2]。
例:某24 V直流电机供电电源通电后无直流输出。打开电源外壳,发现保险丝未断且电路板无明显异常;在未通电情况下测AC输入端阻值及DC输出端阻值正常,开关管、整流桥、整流管等重要元件正常,故不存在内部短路的可能,判断保护电路存在问题。此开关电源采用U3842 PWM控制芯片。经查找控制芯片资料得知,当该芯片的3端电压大于1 V时,内部电流敏感比较器输出高电平,会将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端大于1 V,6端无输出。经检查发现稳压管D2击穿(见图3,电路原理图),开关管不工作,故直流侧无电压输出。更换同型号稳压管D2,故障解除。
3.3 电源负载能力差
电源负载能力差一般都出现于老式或工作时间长的电源中。主要原因是元器件老化、开关管的工作不稳定、未及时散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电、高压滤波电容损坏、整流二极管损坏等。
例:一光谱仪开机后无法完成自检并报警,且主板指示灯不断闪烁。经检查,供光谱仪主板的DC5 V电源仅2.3 V左右。断开直流5 V电源的负载,通电再次测直流5 V电源输出电压正常。初步判断此直流5 V电源带载能力差。因未带负载时,通电有直流5 V输出,应重点检查次级线圈侧输出整流电路。在5伏电源接假负载通电进行测量,发现三通稳压7805的1、2脚间电压为5.2 V,2、3脚间为2.3 V(见图4,电路原理图),故判断三通稳压管7805不正常,更换此管后故障解决。
当前,开关电源被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业迅猛发展不可缺少的电源方式。研究其工作原理,掌握其维修技能,熟悉其常见故障,必将有利于减少故障维修时间,提升工作效率,提高技术人员自身技能水平。
参考文献
[1]刘建清.开关电源维修从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,出版时间:2010.08.
彩显二次电源电路原理与检修 篇7
关键词：二次电源,显示器,检修,故障
CRT显示器工作在不同的显示模式下，行扫描频率会变化很大，对于屏幕再大一些的显示器，由于分辨率的提高，它的行扫描频率范围会更大。当显示器的行频变化时，会使阳极高压发生变化，行幅也会发生变化，为了确保不同行频时画面幅度正常，必须要求行输出电路的供电电压B+随行频变化而变化。行频高，行输出级B+电压也应升高;行频低，行输出级B+电压也应降低。完成这一任务的电路称为二次电源电路。
（一）二次电源电路的工作原理
二次电源，英文称之为B+调整电路 (B+ADJUSTMENT) ，它能通过主机电脑输出的各种分辨率模式，自动稳定和调节不同模式下行输出电路的供电电压，从而实现了自动模式转换的功能。从二次电源的输入、输出电压值大小看，它有升压型和降压型二种形式，下面举例分析其工作原理。
1. 升压型二次电源
输入电压为50V～75V的二次电源为升压型。LG575E/N型多频彩色显示器二次电源电路为升压型，如图一所示。该显示器二次电源主要由行、场扫描信号处理集成块TDA9113、储能电感线圈L705、Q718、Q717、Q719、D710等元件构成。接通电源后，彩显一次电源电路工作，集成电路TDA9113得电(+15V)启动内部的二次电源振荡器，从28脚输出与行频同步的驱动激励脉冲，当28脚输出脉冲为高电平时Q718导通、Q717截止，使场效应管Q719饱和导通，+50V电压经L705、Q719、R737//R738形成电流回路，此时电能化为磁能储存在电感线圈L705中。反之，当28脚输出脉冲为低电平时Q717导通、Q718截止，使场效应管Q719截止，L705上感应出上负下正电压与一次电源送来的50V电压叠加，由D710整流、C744滤波后获得B+电压，经行输出变压器的 (2) — (1) 脚绕组给行输出管集电极供电。
当负载变轻引起B+电压升高时，也会引起行输出变压器15脚输出的行逆程脉冲幅度上升，经D702整流、C745滤波后产生的取样电压上升→TDA9113的15脚输入电压上升→28脚输出的驱动脉冲占空比下降→Q717、Q718发射极输出脉冲占空比下降→场效应管Q719导通时间缩短→L705储存能量减少→D710整流、C744滤波后的B+电压恢复到正常值。反之亦然。
当显示模式变换时(行频改变时)，28脚输出的驱动脉冲占空比改变→Q717、Q718发射极输出脉冲占空比变化→场效应管Q719导通时间改变→L705储存能量变化→D710整流、C744滤波后的B+电压变到相应值。B+电压随行频升高而升高，随行频降低而降低，即B+电压实现对行频跟踪。B+电压变化主要是由行脉冲频率来控制，TDA9113的15脚误差信号的作用主要是在显示模式确定后对B+电压的稳定。
2. 降压型二次电源
输入电压为160V～210V的二次电源为降压型。美格MAG786型多频彩色显示器二次电源电路为降压型，如图二所示。该显示器2次电源主要由行、场扫描信号处理集成块TDA4856、储能电感线圈L705、Q718、Q717、Q719、D707等元件构成。接通电源后，彩显一次电源电路工作，集成电路TDA4856得电(+15V)启动内部的二次电源振荡器，从6脚输出与行频同步激励脉冲。经Q717、Q718推挽放大后加到Q719的栅极，使Q719工作在开关状态。在Q719饱和导通时，175V电压经Q719的S、D极及储能电感L705、滤波电容C735形成电流回路。C735滤波得到电压并向行输出级供电。Q719截至时，因L705中电流不能突变，L705中自感产生左负右正的电动势，于是L705右端正电压→R759→C735→D707→L705左端构成放电回路，在C735两端获得B+电压并向行输出级供电。
若因某种原因使二次电源输出B+电压上升时，行输出变压器8脚输出的行逆程脉冲幅度上升，经D708整流、C738滤波后产生的电压上升，经R718、R785、R719、VR701分压，使加到TDA4856的5脚电压上升，控制6脚输出低电平时间缩短，使场效应管Q719的饱和导通时间缩短(场效应管Q719为P沟道，栅极为低电平时导通)，L705储能下降，最终B+电压下降至正常值。若输出电压下降时，控制过程与上述过程相反。
当显示模式变换时(行频改变时)，B+电压随行频升高而升高，随行频降低而降低，即B+电压实现对行频跟踪。B+电压变化主要是由行脉冲频率来控制，TDA4856的5脚误差信号的作用主要是在显示模式确定后对B+电压的稳定。
（二）二次电源故障的检修
1. 显示器的故障现象怀凝是二次电源电路引起时，可用万用表测二次电源输入端是否有输入电压50V～75V(升压型，降压型是160V～210V)。若电压正常，表明一次电源正常，则故障在二次电源或行电路部分。若电压不正常，可把二次电源输入端断开，在断开处(一次电源的输出端)接一只60W的灯泡对地作假负载，如灯泡不亮，则一次电源有故障，应检查电源管及开关集成电路。如灯泡发光，电压也正常，则故障在二次电源或行电路部分。
2. 对升压型二次电源，如图1电路，要确定故障在二次电源电路还是在行电路部分。可断开二次电源B+电压输出端(行输出变压器2脚处)，用导线将一次电源50V电压直接加到行输出变压器的2脚，对行输出电路供电，实行降压开机。若有显示，但行幅变小、亮度变弱，这是正常的，则行电路正常。否则，行电路有故障，应检修行电路部分。这时二次电源产生的B+电压不是过高，并且能随显示模式的变化而变化，则说明二次电源基本正常。否则该电路有故障，应检修二次电源。
对降压型二次电源，如图2电路，要确定故障在二次电源电路还是在行电路部分。可断开二次电源B+电压输出端(行输出变压器2脚处)，不能用导线将一次电源175V电压直接加到行输出变压器的2脚，对行输出电路供电，而采用一个外接直流电源(或由另外的彩显提供)为行输出变压器供电端提供50V电压。若显示器有显示，则行电路正常。否则，行电路有故障，应检修行电路部分。同时二次电源产生的B+电压不是过高，并且能随显示模式的变化而变化，则说明二次电源基本正常。否则该电路有故障，应检修二次电源。
3. 二次电源电路有故障，要找到故障元件。 (1)可用“观察法”仔细观察二次电源电路元器件是否烧毁、损坏、变形、变色、破裂，从而找到故障元件。(2)可用“摸温法”，让显示器通电几分钟再断电，然后直接用手去摸被怀疑的元器件的温度，若元器件的温度较高，即为故障元件。(3)可用用万用表欧姆挡检查三极管Q717、Q718、场效应管Q719、二极管、电阻、电容等元器件，从而找到故障元件。(4)可用示波器察看行、场扫描信号处理集成电路输出的驱动脉冲波形。如图1电路中TDA9113的28脚、Q717发射极、Q719栅极和漏极是否有脉冲波形，从而确定故障点，找到故障元件。
（三）二次电源故障维修实例
实例一：LG575E/N型多频彩色显示器，图像亮度暗淡，色彩不鲜艳，行幅变窄。
故障分析与检修：从故障现象看，此故障现象是行输出级供电电压太低或行输出负载太重，致使行输出变压器产生的高、中压过低所致。通电测得一次电源输出50V电压(正常)，而C744两端B+电压仅49V。试机几分钟后关机用手摸行管及行输出变压器，无明显温升，由此基本排除了行输出负载过重的可能。接着又将分辨率调高至1024×768，测得C744两端电压仍为49V，可见故障在二次电源电路。用万用表欧姆挡检查三极管Q717、Q718、场效应管Q719、二极管、电阻、电容等元器件，发现三极管Q718的C、E极短路。换新后，彩显图像正常。
实例二：美格MAG786型多频彩色显示器，开机后绿色指示灯亮，开机瞬间未发现荧屏有高压吸引纸屑现象、黑屏。
故障分析与检修：通电测得二次电源开关管Q719的S极电压为175V(正常)，C735两端B+电压为0。显然二次电源未工作，用示波器察看行、场扫描信号处理集成电路TDA4856的6脚有驱动脉冲输出，电阻R757左端有脉冲波形而右端无脉冲波形，由此可以确定R757为故障元件，拆下检测R757果然开路。更换后，故障排除。
实例三：LG575E/N型多频彩色显示器，开机无高压静电反应，黑屏，有“吱吱”的低频叫声。
故障分析与检修：故障特征说明电源可以起振，怀疑负载过重而造成电源保护。原因可能是主要负载有短路性故障。断开二次电源B+电压输出端(行输出变压器2脚处)，用导线将一次电源50V电压直接加到行输出变压器的2脚，对行输出电路供电，实行降压开机。发现有显示，但行幅变小、亮度变弱。说明行电路正常，故障出在二次电源电路。查二次电源电路发现场效应管Q719的D、S极击穿短路，使电源检测到负载过流而保护。元件更换后，故障排除。
参考文献
[1]韩广兴.快修巧修新型电脑显示器[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[2]柳永林.多频显示器原理与维修[M].北京希望电子出版社, 2001.
[3]李勇帆.多频彩色显示器电路原理及检修方法[M].人民邮电出版社, 2001.
[4]顾晓峰.家用电子产品维修工[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2004.
发射机开关电源原理应用及检修 篇8
1 开关电源原理
调频发射机使用的开关电源电路主要由电源滤波电路、高压整流滤波电路、功率变换电路、低压整流滤波电路、PWM电路、保护电路、检测比较放大电路、辅助电源等组成,通过以一定频率连续地控制功率开关管进行通断操作,从而以便可以通过能量储存元件向变换器或负载提供电量的电源形式。只要通过改变占空比、开关频率或相关相位,平均输出电压或电流便可得到控制。开关电源的开关频率范围很大。对于电源功率大于90W的工作场合,开关电源通常采取两级变换方式,即功率因数校正(PFC)控制变换器和DC/DC变换器。该电路是将整流过来的直流电压变换为可调的高频矩形波电压,这是开关电源的核心部分。特别是功率因数校正电路,它是为了保证输入电压和电流同相工作而设置的。其结果是功率因数接近1,视在功率全部转换为有功功率,因而系统效率得到了改善。如果没有PFC校正电路,输入电流会以窄脉宽高峰值脉冲形式输入开关电源引起严重的谐波干扰成分。这些谐波组分不仅没有向负载提供任何能量,而且还引起变压器和其它设备发热。功率因数校正电路分为有源和无源两种类型。调频广播发射机的开关电源大都采用有源功率因数校正电路,它是由具有有源功率因数校正的AC/DC变换器和独立DC/DC变换器两大部分组成。AC/DC变换器主要包括:EMI滤波器、慢启动电路、桥式整流、PFC控制器、功率驱动电路及变换器电路。
AC输入经过EMI滤波电路滤除差摸和共摸电磁干扰信号后,输入至慢启动电路,再经延时后全压加到桥式整流电路,输出的直流电压提供给功率场效应管MOSFET的漏极。PFC控制器是由8引脚的LT1249功率因数控制芯片和较少的外围元件所构成的电路。其第8引脚输出开关频率为100kHz的驱动信号,经驱动电路加到MOSFET功率开关管的栅极,MOSFET变换器开始以一定的占空比进行通断工作,并输出所需求的直流电压。功率驱动电路:其作用是把P W M调制电路输出的信号进行功率放大后,分别驱动MOSFET开关管开通或者关断,实现主电路和控制电路之间的电气隔离。驱动电路的结构和参数会对MODFET开关管的运行性能产生显著影响,如开关时间、开关损耗、短路电流保护能力等。当短路故障发生时,驱动电路会通过合理的栅极电压使保护电路动作,并发出故障信号到控制系统。
变换电路用于电流变换,把电流变换为线性直流电压信号,供测量电路使用,电路主要有一个副主变压器变压,经全波整流,线性电路板处理后,产生的直流电压提供给控制电路板从而与电压反馈信号进行比较放大,根据产生的差值,输出相应宽度的脉冲信号,以调整电源输出电压的大小。
2 日常应用中维护与检修
在发射机日常使用过程中开关电源也会出现多方面因素导致的故障。发射机房的环境因素、外电的波动,由于不熟悉设备造成的停播为防患于未然,在发射极日常维护中,为使开关电源能长期可靠连续运行,应做到以下几点:
(1)及时进行日常检查和定期保养,看有无噪音以及异常声响气味等。(2)看输出以及输入电压是否在正常范围内。(3)排风扇是否运行正常。(4)检查各处连接电路是否牢固。(5)每半年要对电源进行一次彻底的清扫,清理元件上面的积灰和浮尘。清理的时候,确保发射机关机并拔出电源的连接线,卸开开关电源盖板,有条件的话最好进行放电处理。用鼓风机对灰尘进行去除,若有顽固灰尘,可用棉纱蘸少量酒精进行擦拭。除尘完毕,注意元器件有无松动,及时修复。
开关电源的检修:全面了解内部电路的布局和结构是检修开关电源查找问题的先决条件,打开电源外壳,检查保险管是否熔断,清楚开关电源不同输出电压的用途。观察电源内部,看电容等元器件是否有破裂、漏液、电路板上是否烧焦痕迹等。
发射机机柜,功放外壳,电源外壳,面板都通过导体很好相连,最终连接到接地端地线敷设是最基本最简单的安全措施。发射机安装到位后,应将本机的接地端(位于发射机电源部分的底板上)弯角与机房地下铜排可靠地连接在一起,以避免由于漏电而发生停播甚至意外伤害事件。
3 结语
调频发射机开关电源功率一般比较大,工作温度高并且基本常年连续工作,容易发生故障。只有熟悉了开关电源的工作原理,加强日常维护把小的问题积极排除不留安全隐患,多积累经验才会在遇到问题时候快速有效地完成检修工作,为安全播出奠定良好基础。
参考文献
[1]杨宝珊,吴义灵.3kW电视发射机开关电源的原理与维修.电子报,2011.4月10日.