各種各樣的開關電源AC輸入級構成,掌握共性後維修將不再難

2020-12-11 電子世界一修哥

開關電源工作於至少20KHz的高頻模式,頻率低了還真不行。而市電頻率是50Hz/60Hz,這個頻率顯然不能由開關變壓器直接變壓,那是工頻變壓器才能幹的活不在此討論。這樣就需要先把市電整流濾波,以獲得一個直流電壓,再經過電子開關逆變為高頻交流,才能經開關變壓器變壓然後整流濾波穩壓控制最終獲得目標直流電壓,如圖:

開關電源組成

這裡的穩壓控制當然不同於線性電源穩壓,穩壓原理後面會有專門講解。顯然,AC整流濾波是開關電源必不可少的環節,也是整個電源的能量來源。當然,如果輸入電源本身就是直流電源比如逆變器或二次電源(由一個直流電壓產生另外的直流電壓)例外。AC輸入級很簡單,基本上把AC電源送入整流橋就完事。然而電源的設計規範決定了輸入電路要有一些必要的安全措施,比如電源開關,保險,共模濾波器,過壓保護等等,如圖:

AC輸入級

保險:

很多電源採用了雙「保險」,其中一個是直接熔斷的普通保險,另一個是具有一定防衝擊能力的NTC「保險」,因其經常熔斷而被誤認為保險。NTC嘛就是溫度越高阻值越低,其原理是:通電時由於溫度低,NTC阻值相對較高,可以一定程度上限制由於濾波電容初始充電所帶來的電流衝擊,正常工作後其阻值降低相當於一根導線。個人認為NTC只是設計規範的要求而已,具體如延遲保險一樣,能起到多大作用反正我是沒啥感覺。順便來個小思考:雙「保險」串聯於電路中(實際上還有個開關管電流取樣電阻),按理說過流時其中之一熔斷了,則其它元件必將因整個電路中斷而安然無恙,但事實往往是它們都集體光榮了,這是為嘛?有點反常識是吧?呵呵,個人的理解是「熱慣性」:過流時大家同時發熱,雖然其中一個先掛中斷了電路,但另外的元件「熱 度「難減,等冷下來一收縮,就追隨先烈去了….

壓敏電阻:

壓敏電阻總是並聯於保險之後的AC迴路,設計原理是若發生過壓,比如錯相或被雷劈時,它的阻值將因此而急速降低,造成短路過流熔斷保險進而保護後級電路。理想雖然是豐滿的,但現實嘛說起都是淚啊。

共模濾波器EMI:

這個是用來吸收/濾除幹擾的,主要是隔離電網和電源自身的高頻串擾。共模簡單點說就是」無差別「,也就是在一個磁芯中繞了兩個無差別的電感(往往會並聯電容),兩組線圈分別串聯於L/N迴路。可以防止開關電源產生的高頻幹擾串入電網造成」汙染「,也可以防止來自電網的幹擾串入電源。有的電源還接入兩級共模分別抑制高/低頻段的幹擾…..哎呀這太燒腦了,還是留給工程師們去研究吧,在我眼裡它就是兩根導線 ,分別聯通L/N迴路就好。

特殊設計:

實際上某些電源AC迴路可能串入一個繼電器或可控矽之類作為開關,顯然這種電源需要一個輔助電源比如另外一個單獨的小型開關電源或者RC降壓整流之類。輔助電源必須先工作向控制電路供電待機,然後收到指令再驅動繼電器或可控矽工作接通主電源AC迴路,主電源才開始工作。維修時得先保證輔助電源OK且控制電路正常,當然也可以強行短接這種開關,以便單獨檢查主電源工作情況。

對於維修而言,AC輸入級基本可以亂劈柴搞通就行。保險原則上應該更換同規格,當然你要改大容量甚至用導線短接那是你的事,沒出事這都不叫個事;共模濾波一般不會壞,就算壞了你把它看作是兩根導線直接短接也沒多大問題;至於過壓保護,直接取消就好。

關鍵點來了,學習過程中如何抓住共性一通百通?以本節內容為例總結一下:

保險及NTC:雙「保險」串聯於迴路中,更換同規格。

壓敏電阻:在保險之後並聯於L/N之間,應急時可取消。

共模濾波:分別串聯於L/N迴路,應急可短路。

其它:若迴路串有繼電器或可控矽開關,那這種電源需要輔助電源先工作去驅動開關,檢修主電源時可先短接。

先弄明白原理,再記住這些共性,至此,圖在心中,想來任何開關電源的AC輸入級也就小兒科了。

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