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摘要：隨著科學技術的發展，人民生活水平不斷提高，日常生活中涉及的電子設備越來越多，電子設備的電源部分為其工作提供能量。其中，電源的設計尤為重要，電源設計的優越性可以提高設備抗干擾能力和保證電子設備的使用壽命，同時在使用過程中還需注意一些問題。
在電子設備正常工作時，需要電源提供安全穩定的電壓，要提供安全穩定的電壓，就需設計一款性能良好的電源，大到航天航空設備，小到手機充電器都涉及電源。電子設備電源中常見的主要有線性電源和開關電源，線性電源由于使用工頻變壓器進行電壓轉換，通常體積大、發熱、能源利用率低；但也有性能穩定、電磁干擾小、輸出電壓波紋小、電路簡單等優點，被應用于科研、實驗室等電子設備。開關電源主要有體積小、重量輕、功耗小、輸入電壓范圍寬、能源利用率高等特點，致使開關電源得到了迅速發展，在電子設備中得到了廣泛的應用。但隨著對節能技術和環境保護的更高要求，電源技術也在向更高效率、更少電磁污染、更可靠工作的方向發展，不斷在提高元器件性能、集成化程度、采用新技術，需要工作人員繼續探索研究。
1.電源設計原理
1.1線性電源
線性電源主要包括工頻變壓器，輸出整流濾波電路，穩壓電路，控制電路，保護電路等。工頻變壓器將220V交流電轉化為更低的交流電，由于市電頻率為50Hz，視為低頻，導致工頻變壓器體積大，發熱多，損耗高，能量的轉換低，在使用時需要配備一個大的散熱器，造成了線性電源的體積大于開關電源。輸出整流濾波器是將經過工頻變壓器變壓過行業曲線linkindustryAppraisementpointDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.06.017可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度的電壓整流成脈動的直流電。再經過濾波電路得到只有微小紋波電壓的直流電，想要更高品質的直流電，就需要穩壓電路，保證輸出電壓的穩定性。
1.2開關電源
開關電源因其功率管工作在導通（打開）和截止（關閉）狀態而命名，實質是通過控制功率管的導通時間來改變輸出電壓的大小，為電子設備提供安全穩定的工作電壓。開關電源的工作原理可簡要概述為：是將輸入的交流電壓經過EMI電路整流濾波后轉化為310V左右的直流電壓加至功率管和開關變壓器初級繞組，通過控制電路產生的PWM信號控制功率管的導通和截止，從而在開關變壓器的次級繞組感應輸出低壓直流電壓，最后經濾波、穩壓等電路為后級電路和設備提供穩定的所需電壓。
2.電源電故障原因及檢修方法
2.1線性電源常見故障及檢修
2.1.1模塊發熱嚴重
線性電源內部的電路結構使其功率導通壓降大，功率損耗大，產生熱能多，引起發熱的原因主要有：一是當散熱器不工作；二是負載短路過流；三是負載太小。針對此類故障，需要重點檢查散熱器電路是否正常，提高負載額定功率，檢查負載是否有短路現象，逐一排除即可解決。
2.1.2輸出電壓不穩定
線性電源輸出電壓通過整流濾波后，由穩壓電路和控制電路來保證電壓的穩定性。如果穩壓電路和控制電路故障將引起電壓偏高或偏低，缺少穩定性。主要原因有：一是穩壓管或比較管損壞；二是電位器損壞。針對此種故障，首先應當看電源指示燈是否點亮，電壓表讀數是否正常，其次檢查穩壓管的工作狀態，查看比較管是否工作正常，最后檢查電位器是否能夠正常的線性改變電阻值。逐一排除即可排除故障。
2.2開關電源故障及檢修分析
電子設備在使用過程中，電源電路出現故障的概率很大，約占整機故障的50%，其中開關功率管損壞最為常見，由于功率管工作在高電壓、大電流環境中，電流和電壓的波動很容易造成功率管擊穿或性能不良。同時生產企業為了控制電源的生產成本，在沒有影響電源正常工作的同時，在選用元器件的性能方面投機取巧或省掉部分元器件的安裝，導致電源電路整體安全系數的降低和故障率的升高。引起開關電源無法正常工作的原因很多，如：元器件老化、性能不良、接觸不良、電路板氧化、脫焊、虛焊、腐蝕、受潮等都會影響電源的正常工作。
2.2.1燒保險
保險絲或保險管燒斷的主要原因是電路中存在短路現象，而造成短路的因素大致可分為兩部分：一是開關電源初級熱的部分存在短路；二是開關電源次級冷的部分存在短路，其中熱部分的抗干擾電路、整流濾波電路、開關功率管等，容易出現故障造成電路中電流增大燒壞保險，同樣外界電網的波動也會造成保險絲的損壞。保險絲燒斷故障檢修過程中，不能盲目加電測試，以免造成故障范圍擴大，首先借助萬用表對整流橋堆（整流二極管）、開關功率管以及大濾波電容進行測量，看是否存在明顯擊穿現象；其次檢查EMI電路中的壓敏電阻、負溫度系數熱敏電阻、安規電容等元器件，同時檢查輸出端負載電路、反饋電路有無短路，排除明顯短路后可用串聯假負載的方法再加電進一步測試。如若開關功率管有擊穿現象，應當對其周圍電路的限流電阻，控制芯片等認真檢查，通過以上檢修即可解決此類故障。
2.2.2保險正常但電壓無輸出電壓無輸出
則表明開關電源沒工作，或開關電源因過載進入了保護狀態。一是由于控制芯片沒有啟動電壓或啟動電壓不穩定，導致控制芯片沒工作；二是控制芯片外圍振蕩電路的電容、電阻損壞；三是控制芯片本身損壞或保護電路動作。針對此類故障，首先檢查控制芯片啟動腳電壓是否正常，如果沒有電壓或啟動電壓過低，則檢查啟動腳外接電阻或電容是否有漏電現象；其次可對控制芯片單獨加電測試，檢查控制芯片PWM輸出腳有無跳變電壓，即可排除是否控制芯片本身故障；最后檢查振蕩電路和保護電路；通過逐步檢查就能修復故障。
2.2.3有輸出電壓，但輸出電壓偏高
開關電源有輸出但輸出電壓偏高，說明穩壓取樣電路、穩壓電路、誤差放大電路存在問題，導致控制芯片誤判，致使功率管動作，造成輸出電壓偏高，其常見的是由取樣電阻、穩壓器件和光電耦合器不良造成。對電壓輸出偏高的故障，首先檢查過壓保護電路是否動作，斷開過壓保護電路后進行測量輸出電壓；其次用萬用表檢查取樣電阻阻值改變、光電耦合器損壞、誤差放大器等外圍元器件；最后檢查控制芯片。逐一檢查就能修復故障。
2.2.4有輸出電壓，但輸出電壓偏低
維修經驗告訴我們，造成輸出電壓偏低的因素主要有：一是穩壓控制電路故障；二是開關電源負載出現短路故障；三是輸出級整流二極管、濾波電容異常；四是功率管、開關變壓器性能不良；五是大濾波電容漏電，帶載能力變差導致輸出電壓變低。此類故障檢修，首先檢查穩壓控制電路，如7805三端穩壓器故障；其次檢查負載電路是否有短路，此時應當斷開負載電路進行，若斷開負載端電路之后電壓輸出正常，則表明開關電源電路有故障，接著檢查輸出端整流二極管和濾波電容是否漏電；最后檢查開關功率管和開關變壓器，以及300V大濾波電容。開關功率管性能不良，將導致其不能正常導通，致使內阻增大，損耗變大，負載能力變差，甚至損壞功率管。通過以上逐步檢查即可排除故障。
2.2.5開關功率管屢次損壞功
率管因工作在大電流、高電壓狀態下，發生故障的概率較高，功率管的損壞不能盲目更換，應當認真檢查電路，排除故障以后再更換加電測試。功率管損壞的原因大致有以下幾種：一是穩壓電路故障，輸出端電壓升高的同時，開關變壓器各繞組中的感應電壓升高，引發功率管D極（漏極）電壓升高，超過功率管D—S耐壓值損壞功率管；二是尖峰吸收電路出現故障，導致尖峰脈沖不能吸收而直接進入功率管；三是負載過重，導致功率管導通時間延長過流損壞；四是功率管功耗變大，主要是由于功率管沒能在規定時間內飽和導通或截止造成。針對此類故障，首先檢查穩壓電路、大濾波電容容量是否正常；其次檢查開關功率管散熱片是否牢固，負載電路有無短路，輸出端整流濾波電路有無不良等故障；最后檢查尖峰吸收電路中的二極管、電容、電阻是否正常，同時要借助示波器觀察PWM控制芯片輸出腳的控制信號波形是否正常，這一點往往通過萬用表很難判斷，卻也是維修過程中常被忽視的。
3.結語
總的來說，在進行電子設備電源設計、研究、維修工作中，要不斷梳理總結，加強市場監管，在選用元器件時嚴格把關，針對不同電子設備配置設計電源電路，確保電源性能，提高電子設備使用壽命。同時不斷探索研究，以科技創新，促進電源的更新換代。
作者：席愛紅 趙光緒 單位：32159 部隊