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5V/24V开关电源维修,常见故障有哪些?

第一部分:安全第一!维修前必须遵守的规则

开关电源内部存在高压,即使断电后,大容量的滤波电容中仍然储存着足以致命的电荷。维修前务必做好安全防护!

5V/24V开关电源维修,常见故障有哪些?-图1
(图片来源网络,侵删)
  1. 断电并放电:

    • 拔下电源的交流输入插头。
    • 找到输入端的大容量滤波电容(通常是圆柱形,体积很大)。
    • 用一个大功率的电阻(如1kΩ/5W)的两个引脚去接触电容的正负极,进行放电。切勿直接用螺丝刀等金属工具短接,会产生巨大火花,损坏电容和工具,甚至造成烫伤。
  2. 隔离操作:

    • 使用隔离变压器,这是最安全的做法,它能将设备与市电电网隔离开,防止因电源内部故障导致机壳带电而发生触电事故。
    • 如果没有隔离变压器,务必单手操作,另一只手不接触任何金属部分,减少电流通过心脏的风险。
  3. 使用合适的工具:

    • 数字万用表:必备,用于测量电压、电阻、通断。
    • 示波器:高级但非常有用,用于观察开关波形、纹波等。
    • 烙铁、焊锡、吸锡器:用于更换元件。
    • 热风枪:用于拆多引脚的集成电路(如PWM控制器)。
    • 放大镜:PCB板上的元件和走线非常精细,肉眼难以看清。

第二部分:基本工作原理(简化版)

了解基本原理有助于你分析故障点。

5V/24V开关电源维修,常见故障有哪些?-图2
(图片来源网络,侵删)
  1. 输入整流滤波: 220V交流电经过保险丝、压敏电阻(防浪涌)、负温度系数热敏电阻(限流)后,由整流桥(或四个二极管)变成高压直流电,再由大容量电解电容滤波,得到约310V的直流电压。
  2. PWM变换(核心): 310V直流电通过一个开关管(通常是MOSFET),由PWM控制器(脉宽调制芯片)产生的高频脉冲信号驱动,快速地“开”和“关”,这样,就把直流电“斩波”成了高频的方波脉冲。
  3. 高频变压: 这个高频脉冲通过一个高频变压器进行降压(或升压),变压器的初级、次级和辅助绕组是隔离的。
  4. 输出整流滤波: 变压器次级绕组输出的低压高频脉冲,再由整流二极管(或肖特基二极管)整流,由LC滤波电路(电感+电容)平滑,得到纯净的直流电压(5V和24V)。
  5. 稳压与反馈:
    • 输出电压通过分压电阻取样,反馈给PWM控制器。
    • 如果输出电压升高,控制器会减小开关管的导通时间(占空比),使输出电压降下来;反之亦然。
    • 反馈回路通常通过光耦(PC817等)来实现,因为初级和次级需要电气隔离,光耦的导通程度由次级电压决定,从而控制初级PWM控制器。

第三部分:维修流程与步骤

遵循“由外到内,由简到繁,先静态后动态”的原则。

第1步:外观检查

  • 保险丝: 拔下电源,用万用表电阻档测量保险丝是否熔断。
    • 保险丝熔断: 说明电路存在严重短路,重点检查以下元件是否击穿:整流桥、开关管、PFC电路(如有)的大功率MOSFET、输入滤波电容,更换保险丝前,必须先排除短路故障,否则会再次熔断。
    • 保险丝完好: 故障可能在后续电路,或为开路性故障。

第2步:静态电阻测量(断电)

在确认保险丝完好后,进行初步的电阻测量,判断有无明显短路。

  • 测量输入端电阻:
    • 万用表表笔接在电源的交流输入端L和N之间,正常情况下,应有一定阻值(几十到几百欧,取决于NTC热敏电阻)。
    • 如果阻值接近0Ω,说明输入端存在严重短路,重点检查整流桥NTC热敏电阻
  • 测量PFC输出端(如有)或主滤波电容正负极对地电阻:
    • 万用表表笔接在主滤波电容(+310V端)的正极和负极(地)之间,用高阻档(如200kΩ)测量。
    • 正常情况下,应有几百kΩ以上的阻值,且表笔正反接有差异。
    • 如果阻值很小(几kΩ以下),说明开关管、变压器初级、PFC管等对地存在短路。重点检查开关管是否被击穿(DS极间电阻为0)

第3步:通电初测(动态,需谨慎!)

  • 准备工作:

    • 主滤波电容两端并联一个60W/220V的白炽灯泡作为假负载,这有两个作用:1. 防止空载电压过高损坏元件;2. 如果电路存在短路,灯泡会点亮,起到限流作用,避免再次烧毁保险丝。
    • 找到PWM控制器(如UC384X, TL494等),找到其使能/供电引脚(通常为VCC或Vref)。
    • 在VCC引脚对地之间接一个20-100Ω/1W左右的电阻到主滤波电容正极,这个电阻称为“启动电阻”或“维稳电阻”,如果启动电阻本身开路,可以临时并联一个试试,目的是为了让电源能启动起来,方便测量。
  • 上电测量:

    5V/24V开关电源维修,常见故障有哪些?-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • 确保所有操作都在绝缘环境下进行!
    • 瞬间通电(或通电后立即断开),观察灯泡是否闪烁。
      • 灯泡不亮,电源无输出: 说明电源未启动,测量PWM控制器VCC引脚电压,看是否达到启动电压(gt;16V),如果为0,检查启动电阻;如果电压有抖动但无法维持,检查VCC供电回路(如变压器辅助绕组、整流二极管、滤波电容)。
      • 灯泡持续亮或很亮: 说明存在严重短路,立即断电!回到第2步,仔细排查短路点。
      • 灯泡闪一下后熄灭: 这是正常现象!说明电源启动成功,但因保护电路(过压、过流、短路保护)动作而关闭了,这是最常见的现象。

第4步:针对性排查

假设上电后灯泡闪一下就灭,说明保护电路动作了。

  1. 判断是哪路输出保护:

    • 断开假负载: 断开灯泡。
    • 断开一路输出: 找到5V输出端的肖特基整流管,将其焊下一只脚,或断开其负载端。
    • 再次通电测试: 如果灯泡能持续亮,说明是5V输出电路或其负载保护了,如果灯泡仍然闪一下就灭,说明是24V输出电路或其负载保护了。
  2. 排查故障输出电路:

    • 以5V路为例:
      • 测量输出电压: 通电瞬间,用万用表快速测量5V输出端,看电压是否瞬间升高到正常值然后消失,如果瞬间电压远高于5V(如7-8V),很可能是5V的稳压反馈回路开路了(如光耦损坏、431基准源损坏、分压电阻开路)。
      • 检查整流滤波电路: 测量5V输出端的肖特基整流管是否击穿,滤波电容是否失效或鼓包。
      • 检查反馈回路:
        • 光耦: 测量光耦的1、2脚(初级)和3、4脚(次级),正常情况下,3、4脚在未导通时是无穷大,可以用一个1.5V电池和电阻给1、2脚加电,模拟信号,看3、4脚是否导通。
        • TL431: 这是一个精密基准源,测量其Ref(参考)Anode(阴极)Cathode(阳极)三个引脚的电压,正常工作时,Ref脚应有2.5V的稳定电压,如果电压异常,TL431可能损坏。
      • 检查PWM控制器: 如果反馈元件都正常,可能是PWM控制器本身损坏。

第5步:更换元件与测试

找到损坏的元件后,进行更换。

  • 更换要点:

    • 参数匹配: 更换二极管、电容、电阻时,耐压、容量、功率等参数不能低于原值。
    • 型号可替代: 开关管、PWM芯片等可用性能相近的型号替代。
    • 焊接质量: 焊接要牢固,避免虚焊、短路,更换MOSFET时,注意引脚顺序,装反会立刻炸管。
    • 散热: 大功率元件(如MOSFET、整流管)需要涂抹导热硅脂并保证散热良好。
  • 最终测试:

    • 更换所有可疑元件后,不要立即接上真实负载。
    • 先用假负载(灯泡或电子负载)进行长时间测试,观察电压是否稳定,有无异常发热。
    • 确认电源工作正常后,再连接到你的设备上测试。

第四部分:常见故障与排查思路总结

故障现象 可能原因 排查方向
完全无输出,保险丝熔断 输入端严重短路 整流桥、NTC、开关管、PFC管、输入滤波电容
完全无输出,保险丝完好 电源未启动或负载短路 检查启动电阻、VCC供电回路、PWM芯片;用假负载判断是否负载短路
上电后立即保护(灯泡常亮) 输出端严重短路 输出整流管(肖特基)、滤波电容对地短路
上电后闪一下就保护 过压、过流、短路保护 断开各路负载判断是哪路保护;重点检查反馈回路(光耦、431)
输出电压偏低 负载过重
反馈回路异常
整流滤波不良
断开负载,看电压是否恢复正常
检查光耦、431、分压电阻
检查输出整流管内阻、滤波电容容量
输出电压偏高 反馈回路开路 检查光耦、431是否开路,分压电阻是否变大或开路
输出电压纹波大 输出滤波电容失效
整流管性能不良
负载电流过大
用示波器观察波形,重点检查LC滤波电路和电容ESR值

维修开关电源需要耐心和细心,多测量、多分析、多总结,祝你维修顺利!

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