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开关电源维修需测哪些电压?

开关电源维修中涉及的电压类型多样,且不同电压的测量点、正常值及异常表现直接决定了故障定位的准确性,开关电源的核心功能是将输入的交流电(AC)转换为稳定的直流电(DC),其内部电路复杂,包含多个电压转换和调节环节,维修时需重点关注以下几类电压:

开关电源维修需测哪些电压?-图1
(图片来源网络,侵删)

输入端电压:交流输入与直流预检

  1. 交流输入电压(AC Voltage)
    开关电源的输入端通常为220V(单相)或380V(三相)交流电,维修时需首先测量输入端电压是否正常,若交流输入电压过低或过高,可能导致电源启动困难、输出异常甚至损坏元件,市电电压低于180V时,电源可能因欠压保护而停止工作;高于260V时,可能触发过压保护或导致开关管击穿,测量时需使用交流电压档,确保表笔接触牢固,避免因虚接导致误判。

  2. 直流母线电压(DC Bus Voltage)
    交流电经过整流桥和滤波电容后,会转换为直流母线电压,对于220V输入的单相电源,正常直流母线电压约为310V(220V×1.414,考虑二极管压降后略低);对于380V输入的三相电源,直流母线电压约为530V,若该电压明显偏低(如低于250V),可能是整流桥损坏或滤波电容失效;若电压为0,则需检查保险管、输入回路是否开路,直流母线电压是开关管工作的基础电压,异常会导致后续电路无法正常工作。

关键控制电压:PWM与驱动电路的核心

  1. PWM控制芯片供电电压(VCC)
    开关电源的PWM控制芯片(如UC3842、TL494等)需要稳定的供电电压才能正常工作,典型电压为12V-20V(不同芯片规格不同),该电压通常由辅助电源或通过变压器绕组经整流、滤波后提供,若VCC电压为0,可能是启动电阻开路或辅助电源故障;若电压波动剧烈,可能是滤波电容失效或负载过重,UC3842的VCC电压低于10V时,芯片会停止输出驱动脉冲,导致开关管不工作。

  2. 开关管驱动电压(Gate Drive Voltage)
    驱动电压是控制开关管导通与关断的关键信号,通常为10-20V的脉冲电压,测量时需使用示波器观察波形,正常的驱动波形应为规则的矩形波,上升沿和下降沿陡峭,无明显振荡,若驱动电压幅度不足(如低于8V),可能导致开关管导通不完全,发热严重;若无驱动波形,需检查PWM芯片输出、驱动电路(如光耦、推挽管)是否损坏,在反激式电源中,驱动变压器开路会导致驱动信号丢失,开关管无法工作。

    开关电源维修需测哪些电压?-图2
    (图片来源网络,侵删)

输出端电压:负载供电与反馈调节

  1. 主输出电压(Main Output Voltage)
    主输出电压是开关电源的核心参数,需根据电源规格确定,如5V、12V、24V等,维修时需在满载或空载条件下测量,同时观察电压是否稳定,若主输出电压为0,可能是开关管损坏、变压器开路或反馈回路异常;若电压偏高,通常说明反馈回路(如光耦、误差放大器)失效;若电压偏低,可能是负载短路、滤波电容失效或输出整流管损坏,12V电源输出8V,且伴随发热,可能是输出整流管正向压降过大或滤波电容容量下降。

  2. 辅助输出电压(Auxiliary Output Voltage)
    部分开关电源会提供辅助输出电压(如5VSB待机电压),用于控制电路或待机功能,待机电压通常在电源关闭后仍保持输出,若该电压异常,可能导致电源无法启动或待机功耗过高,ATX电源的5VSB电压低于4.75V时,主板可能无法通电。

反馈与基准电压:稳定输出的“大脑”

  1. 反馈电压(Feedback Voltage)
    反馈电压是输出电压采样信号,通过光耦或变压器耦合到初级侧,用于调节PWM占空比,在光耦反馈电路中,输出电压升高时,光耦发光二极管电流增大,接收端导通增强,控制芯片减小占空比,使输出电压回落,若反馈电压异常(如分压电阻变值),会导致输出电压失控,测量时需断开反馈回路(谨慎操作),观察输出电压是否恢复正常,以判断故障点。

  2. 基准电压(Reference Voltage, Vref)
    PWM芯片内部或外部会提供基准电压(如5V、5V),用于误差比较,TL494的Vref典型值为5V,若该电压偏低或波动,会导致输出电压不稳定,需检查基准电压源电路(如精密稳压管、电阻分压网络)是否正常。

其他重要电压:保护与状态指示

  1. 保护电路相关电压
    过压、过流保护电路会检测关键电压并在异常时动作,过压保护电路会检测直流母线电压或输出电压,若超过阈值(如输出电压超过130%额定值),会触发保护使电源停止工作,维修时可通过短接保护点(需谨慎)或解除保护电路,观察电源是否恢复正常,以判断保护是否误动作。

  2. 电压检测点与正常值参考表
    以下为常见开关电源电压检测点及正常值范围(以220V输入的反激式电源为例):

检测位置 正常电压范围 异常可能原因
交流输入端 220V±10% AC 市电异常、保险管熔断
整流桥输出端 300-320V DC 整流桥短路、滤波电容失效
PWM芯片VCC端 12-18V DC 启动电阻开路、辅助电源故障
开关管G极 10-20V 脉冲电压 驱动电路损坏、PWM芯片无输出
主输出端(如12V) 12V±5% DC 负载短路、反馈回路异常
光耦接收端 3-0.8V DC(导通) 光耦损坏、误差放大器故障
基准电压(Vref) 5V±0.05V DC 基准源损坏、分压电阻变值

维修注意事项

  1. 安全第一:开关电源初级侧(高压侧)存在危险电压,维修前需断电并放电,避免触电。
  2. 逐步排查:遵循“输入-输出-控制”的顺序,先检查输入电压是否正常,再测量关键控制电压,最后排查输出及反馈电路。
  3. 工具使用:优先使用数字万用表测量直流电压,用示波器观察脉冲波形,避免因表笔阻抗影响电路工作。
  4. 元件代换:对于怀疑损坏的元件(如电容、二极管),可进行代换测试,但需注意参数匹配(如耐压、容量)。

相关问答FAQs

Q1:为什么开关电源输出电压偏低,但负载正常?
A:输出电压偏低且负载正常时,通常与反馈回路或供电电路有关,首先检查输出滤波电容是否鼓包或容量下降(可用万用表电容档测量),导致滤波效果差;其次测量反馈电压是否正常,若反馈电压偏低,可能是分压电阻变值或光耦未完全导通;最后检查PWM芯片的VCC电压是否稳定,若VCC电压不足,会导致芯片输出脉冲异常,进而使输出电压降低。

Q2:开关电源维修时,直流母线电压正常但无输出,如何排查?
A:直流母线电压正常说明输入整流滤波电路工作正常,无输出通常与开关管、变压器或驱动电路有关,首先测量开关管G极是否有驱动脉冲,若无驱动波形,需检查PWM芯片是否启动(测量VCC电压)、驱动电路(如推挽管、光耦)是否损坏;若有驱动脉冲但开关管不工作,可能是开关管本身击穿或变压器开路;若开关管工作但无输出,需检查输出整流管、滤波电容是否损坏,以及变压器次级绕组是否开路。

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