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XMJ5000智能流量积算仪开关电源原理与故障检修
http://www.weixiu8.com/ 2013-6-7 21:21:45
XMJ5000智能流量积算仪开关电源原理与故障检修
    XMJ5000智能流量积算仪用于各种流量传感器或变送器进行瞬时流量的显示、报警、变送输出和流量总量的累积计算,在冶金、电力、化工、轻工等行业的自动化测量控制系统中应用非常广泛。本文简要介绍该仪表的电源原理与常见故障维修,供有关技术及维修人员参考。
    一、开关电源原理
    笔者依实物所绘该仪表的电源原理见附图所示。由图可知,该仪表的电源部分是以TOP222P为核心并辅以少量外围元件构战的。AC220V经过保险电阻R16、压敏电阻TVR后,再经过电感L、电容C,滤除电网上的外界高频干扰后,加到由D1~D4构成的整流桥上(同时电感L、电容C也把本开关电源自身产生的高频干扰进行抑制,以免污染电网)。整流后的约300V DC经C1滤波后,经过开关变压器B的初级线圈N1加到Ic2的⑤脚(也就是漏极D端)。IC2是开关电源专用集成电路,其主要有3个引出端;⑤脚(漏极D)为主电源输入端;④脚(控制端C)为控制信号输入端,该控制端主要有以下几个作用:  (1)为内部提供正常工作所需要的偏流;(2)利用控制极电流的大小来调节占空比; (3)对摔制回路进行补偿;(4)决定重启频率。源板S(①、②、③、⑥、⑦、⑧脚)是开关电源公共端,也是控制电路的基准点。该芯片将脉宽调制PWM控制系统的全部功能集成到芯片中,其内部结构包括脉宽调制器、功率开关(场效应管)MOSFET、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路等。300V供电加到Ic2⑤脚后,在IC2内部,由连接在D极和C极之间的内部电流源为C极提供电流,并对控制极④脚外接的电容C2充电;当Uc2电压上升到5.7V时,内部电流源关断。IC2内部振荡器、脉宽调制器、驱动电路开始工作,使开关管处于开关状态,它的漏极和源极之间产生周期性变化的电流,也就是开关变压器B的初级线圈N1的工作电流,相应地在开关变压器B的磁芯上产生变化的磁场,这个变化的磁场又使开关变压器B的各个次级绕组感应产生电压,并经各组整流、滤波电路后成为各级电路的直流工作电源。
    本开关电源的稳压电路主要由光电耦合器Ic1、D21等元件构成。开关变压器B的N2绕组是控制绕组,其产生的感应电压经D26整流,C18滤波后作为光电耦合器IC1的供电电压。由次级绕组N5产生的感应电压经D30整流、C24滤波、R10限流后作为本开关电源稳压电路的取样点。当该取样点电压升高时,经过取样电阻R9加到光电耦合器IC1内部的发光二圾管正端,使其亮度增加;其光敏三极管内阻减小,电流增大,则IC2的④脚的控制电流增大,⑤脚输出的脉宽变窄,使开关电源输出电压下降,达到稳压的目的。反之,当取样点输出电压降低时,该控制过程与电压升高时正好相反,亦达到稳定电压目的。
    该开关电源的保护主要在IC2内部。当电源发生过流、短路时,IC2的⑤脚电流也会增大,使电流限制比较器的输出电压经内部RS触发器加到控制门驱动器,直到下一个时钟开始。当+4.95V电压端发生短路故障时(无+4.95V电压或电压很低),IC1内部的发光二极管不发光、光敏三极管截止,则Ic2④脚的控制电压为零,此时IC2内部变为自保状态,避免了开关管的损坏。若其他绕组负载过重时,该绕组工作电流就会增大,变压器B的初级绕组电流也相应增大,IC2内部也会转为自保状态。当IC2的结温超过135℃时,其内部的过热保护电路开始工作,芙闭开关管的输出,达到过热保护的目的。其次是在开关变压器B的初级线圈N1端接有反峰压保护电路,即由D25、D24构成,目的是消除开关管从饱和状态转为截止状态时,在绕组的下端产生的瞬间眨峰电压,避免该电压叠加在直流电压上,将IC2内部的开关管损坏。另外还有保险电阻R16和压敏电阻TVR,分别为过流和过压保护。
    开关变压器B的N3绕组产生的脉冲电压经D28整流、C22滤波后,经IC3稳压再由C28滤波后获得+4.95V电压;+24V电压是由N4绕组产生的电压,经D31整流、C23滤波、IC4稳压后得到的;-4.95V是由N6绕组产生的电压经D19整流、C27滤波后由IC5稳压后得到。这四组(包括N5绕组产生的+4.95V)电压为整个仪表正常工作提供直流工作电源。由绕组N7产生的脉冲电压经D20整流、C28滤波、IC6稳压、再经C32滤波后得到的+24V电压是一组独立的直流电源,可向仪表外部供电。开关电源各关键点的电压值如图中所示,可供检修时参考。转载请注明转自“维修吧-http://www.weixiu8.com
    二、开关电源故障检修方法
    该开关电源在故障检修时,可将电源板独立供电,根据开关变压器B的次级有无电压输出,判断故障所在。
    若保险电阻R16烧断,表明该电源电路中有严重短路,故障一般为IC2内部开关管击穿、滤波电容C1击穿短路、桥式整流二极管D1-D4有击穿短路等,可用万用表检测查出故障部位。若IC2内部开关管击穿损坏,还应重点检查反峰电压保护电路(还有可能损坏光电耦合器IC1,检修时也应注意)。若保险电阻未坏而次级却无输出电压,首先应检测Ic2⑤脚有无+300VDC。若无,应再检测前级电路,前级电路可能存在开路故障。若有,可断电检测各次级绕组对地电阻,看是否有短路现象,并检洲次级各整流二极管、滤波电容及稳压块是否有击穿、短路的现象。对于整流二极管损坏的一定要用高频专用二极管更换,型号分别见图中所示。IC2的在线电阻及电压如附表所示。表中电阻值均采用MF47万用表R×1k挡测得;电压采用UT17数字表直流电压挡(自动)测得。


    三、检修实例
    【例1】仪表无显示,不工作
    分析检修:仪表无显示,不能正常工作。首先检查保险电阻R16是否烧断,Ic2⑤脚有无+300VDC,然后再检测变压器B的次级各整流二极管、滤波电容及稳压块是否有击穿短路的。经仔细检查发现C24漏电,致使输出电压升高,IC2保护电路动作,开关变压器B的次级无电压输出。仪表不能正常工作。更换C24后仪表能正常显示,功能恢复正常。
    【例2】仪表不工作,且经常性损坏IC2
    分析检修:仪表不能正常工作,说明电源板不能正常供电,且屡屡损坏IC2,则应怀疑开关电源的尖峰抑制电路有问题(也就是D24、D25),经过认真检测,结果是D24性能严重变坏,致使该电路不能很快地吸收开关管从饱和状态转为截止状态时在N1绕组的下端产生的反峰电压,导致IC2坏。更换D24后仪表恢复正常。
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