任务 1 模拟电路电子产品整机维修技术

1. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术

2. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 应用案例

3. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 一、电路分析 • 电原理图

4. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • （二）工作原理 • 1．整流滤波：市电220V/50Hz经二极管D1～D4桥式整流、电容C5～C7滤波，得到310V左右的直流电压，作为开关变换器的电源，VDD=310V。 • 2．自激加他激半桥输出电路：主要由Q1、Q2、B2、B3等元件组成。 • 自激振荡工作过程为：接通电源， C5、C6上的150V电压（VDD约300V，C5C6分压得150V），经R5、R7、R9、R10给开关管Q1、Q2提供基极偏压。设Q1由 R5、R7 的偏压而微导通，则推动变压器B2的②-④绕组感应出极性是②脚正、④脚负的电压，于是①-②绕组感应出①脚正、②脚负电压加到Q1的发射极，加速Q1的导通。这是一个十分强烈的正反馈过程，Q1迅速饱和导通。与此同时，③-⑤绕组感应出③脚正、⑤脚负的电压，使Q2截止。 • Q1饱和导通后，150V电压给B3①-②主绕组充电储能，线圈中的电流和由它产生的磁感应强度随时间线性增加。但当磁感应强度增大到饱和点Bm时，电感量迅速减小，Q1的集电极电流急剧增加，增加的速率远大于其基极电流的增加，Vce升高，于是Q1退出饱和进入放大区，推动变压器B2的②-④、①-②、③-⑤绕组感应电压将反向。这又是一个强烈的正反馈过程，结果是Q1截止、Q2饱和导通。此后，这种过程重复进行而形成振荡。 • 他激振荡：自激振荡过程中，B3的次级输出电压经D9、D6半波整流、C19滤波，提供PWM控制电路芯片TL494所需的+20V工作电源。TL494开始工作，由Q3、Q4输出相位差为180°的PWM脉冲，经B2⑥-⑦、⑦-⑧绕组感应至①-②或③-⑤绕组。于是Q1、Q2便由自激转为在他激PWM脉冲驱动下轮流导通。B3的次级⑨-⑦、⑨-⑧绕组输出电压经D15全波整流、C21滤波得到+44V电压给蓄电池充电。 • D6、D7是两只钳位二极管.保护开关管Q1、Q2。泄放B3初级的反激能量和漏感储能，消除反峰电压。当Q1由导通变为截止而Q2又尚未导通时，D7导通，把反激能量再生给C6充电；当Q2由导通变为截止而Q1又尚未导通时，D6导通，把反激能量再生给C5充电。这样，一方面消除了反峰电压，另一方面因反激能量回送电源从而提高了电源的效率。

5. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 3.　开关管及脉冲驱动电路。PWM控制以TL494为核心组成。C12、R19与内部电路形成振荡，当这两只阻容元件参数为图中标志数值时，振荡频率约为50kHz。(13)脚接+5V，脉冲输出方式被设置为推挽输出。⑧、(11)脚输出的推挽调宽脉冲，经Q3、Q4驱动电路放大后送半桥输出级，控制Q1、Q2轮流导通。 • 脉冲PWM占空比控制电路。R20、R24分压值设定死区控制端④脚的电位，限定最大导通占空比小于45％。C18是缓启动电容，接通电源后，C18两端电压为零，④脚的电位近似为+5V，输出脉冲占空比为零。随着C18的充电，④脚电压逐渐降低，导通占空比逐渐增大，输出电压逐渐受控。 • 4.输出电压、电流控制：R26和R27是电压负反馈取样电阻，R26与R27分压，对输出电压进行取样，加到TL494的①脚进行电压控制。R3是电流取样电阻，取样电压经R13加到TL494的(15)脚进行电流控制，电流控制的实质也是控制输出电压。 • 　输出电压开路输出电压为44V，改变R26或R27可校准此值。夏天电压应比44V低1V，如果是胶体电池电压还要低，否则可能会将电瓶充鼓包。 • 输出电流短路时输出电流为1.8A，改变R13可校准此值。

6. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 5.开关管的推挽驱动：由Q3、Q4、B2等元件组成。是一种典型的变压器推挽式功率放大电路。D11、D14的作用与D6、D7相似，保护Q3、Q4，把B2初级的反激能量回送电源。 • 6. 充电状态指示电路。主要由运放LM358、LED1、LED2等元件组成。当充电电流较大时，电流取样电阻R3上端电压大大低于地电位，LM358的②脚电位低于③脚电位，①脚输出高电平，电池充电指示灯LED1点亮；当充电电流较小(小于200mA)时，+5V经R36、R30、R3分压，R3上端电压略高于地电位，LM358②脚电位高于③脚，①脚输出低电平，电池充电指示灯LEDl熄灭，⑦脚输出高电平.在充满后指示灯LED2点亮。充电过程中的某一期间存在LEDl、LED2同时点亮的过渡状态。 • 状态指示调试：当充电电流为200mA时，蓄电池充满指示灯LED2应开始点亮。改变R30可校准该状态。

7. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • （三）故障检修

8. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 【知识链接】 • （一）开关电源 • 开关电源类型 • 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 • 现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。电动车充电器的电路是一种直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。

9. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 开关电源构成 • 开关电源由主电路、 控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。 • （1）主电路 • 冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。 • 输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。 • 整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。 • 逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。 • 输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 • （2）控制电路 • 一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。 • （3）检测电路 • 提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。 • （4）辅助电源 • 实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。

10. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 3.开关电源的维修 • （1）修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路， • 如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管；抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。 • （2）要重点检测电源部分滤波电容两端电压是否为310VDC左右，如有310VDC左右电压，说明整流滤波电路正常。 • （3）要检测开关管驱动电路和脉宽调制组件（PWM）是否正常。可以单独给PWM模块供电，用示波器观测输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。如TL494 CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件 • （4）查阅相关资料，熟悉电路关键点和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作参考值。

11. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 三段式充电原理 • 近几年，电动车普遍使用了所谓三段式充电器，第一个阶段叫恒流阶段，第二个阶段叫恒压阶段，第三个阶段叫涓流阶段。 • （1）恒流充电阶段，充电器充电电流保持恒定，充入电量快速增加，电池电压逐渐上升.（2）恒压充电阶段，充电器充电电压保持恒定，充入电量继续增加，电池电压缓慢上升，充电电流下降，蓄电池充满时，充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器电压降到浮充电压， • （3）涓电流充电阶段（也称浮充），充电器电压保持浮充电压，对电池涓电流低恒压充电，只至将蓄电池电量充足。

12. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 1.恒流阶段 • 如图4-1-2 ，220V交流电经整流、滤波得到300V左右直流电。此电压给C7充电，经常C5、C6分压提供给B1的绕组和Q1Q2偏置电阻，产生反馈振荡，使Q1，Q2轮流导通。B3低压供电绕组产生电压，经D9,D6整流，C9滤波，给TL494、HA17358等供电，充电器此时输出电压较低。TL494启动后，其8脚，11脚轮流输出脉冲，推动Q3Q4，经B1绕组激励Q1,Q2。使Q1,Q2,由自激状态转入受控状态。B3输出绕组电压上升，此电压经R26,R27分压后反馈给TL494的1脚（电压反馈）使输出电压稳定在41.2V上。R3是电流取样电阻，充电时R3产生压降。此电压经R13反馈给TL494的15脚（电流反馈）使充电电流恒定在1.8A左右。 • 2.恒压阶段 • 充电电流在R3上产生压降，经R30到达HA17358的2脚。使1脚输出高电压点亮充电红灯，同时7脚输出低电压，浮充黄灯熄灭。充电器进入恒流充电阶段。充电使电瓶电压逐步上升，D16阳极的低电平经R27、R26使TL494的1脚低电平，这将导致充电器输出。当电池电压上升一定值时，进入恒压阶段。 • 3.涓电流阶段 • 恒压阶段充电，蓄电池两端电压逐步上升，经R3、R13使使TL494的15脚电位升高，充电电流下降，当充电电流降低到0.3A—0.4A时，HA17358的2脚电压降低，1脚输出高电压，充电红灯熄灭。同时7脚输出高电压，浮充黄灯点亮。而且D16阳极的电压上升，使TL494的1脚电压上升，这将导致充电器输出电压降低到一定数值，充电器进入浮充。

13. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 维修实例 • 实例一：快达DZ-2-48型智能全自动充电器 • 【故障现象1】 • 无充电电压输出，连空载时也无输出。 • 【故障维修】 • 此故障的检修重点在电源输入和变换部分。首先测C12上有无310V直流电压，如有，多数为V3、V4变换部分未起振。若用数字万用表测V3、V4基极对发射极之间应有-0.3V左右的电压，否则未起振。此时，应查T1的N1、N2及偏置电路元件有无虚焊、脱焊、失效等；若已起振，则为T1的N3、T2的N1、C9回路开路。 • 若无310V电压、且FUl熔断，多数为V3、V4、C12或D13-D16之一短路。而FV1未熔断，多为电源回路的L1、D13-D16开路。

14. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 【故障现象2】 • 充电无电压(或很低)，但空载有电压输出。 • 【故障维修】 • 此现象表明电源输入和变换部分正常，故障在他激部分。此时测C5有无20V电压，若无是D10、D9及N2、N3回路不通，或D10、D9之一短路。如有20V电压，可能为IC1不良不起振；过流、过压取样电路失去取样电压；C3漏电严重等导致他激脉冲很窄甚至无他激脉冲。

15. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 实例二：CD-L-36型电动自行车电池充电器 • 【故障现象1】 • 无充电电压输出。 • 【故障检修】 • 首先查C3上有无310V直流电压，若无且BX未熔断，多数是电源电路(如L、D1～D4、RT等)有开路故障。而BX熔断，可能为电源电路有短路情况或V1击穿所致。 • 如果有310V电压，故障原因就较多，如IC1未起振等．应查IC1的工作状态。先查IC1⑦脚有无20V左右的电压、⑧脚有无5V基准电压；然后查其余各脚在空载情况下的电压，正常时③脚为0V、④脚为2V、⑥脚为0.5V。而②、①脚受控于IC2④脚电压，在空载时②脚为3.8V、①脚为1V左右。若上述相符．则IC1等基本正常。应查T次级N3、D7有无开路等。

16. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 【故障现象2】 • 电池长时间充不满。 • 【故障检修】 • 此时两个指示灯之一亮，应查电池本身及输出插头接触是否良好。若指示灯部不亮，而输出电压较低，可能是IC1工作不正常或V1不良，可在空载情况下测IC1各脚电压，若正常查输出部分。如R26虚焊(似通非通)，使V5取样电压时高时低，IC2①、②脚电压时高时低．此时脉宽也时宽时窄，导致输出电流不恒定，因而电池久充不满。 • 【故障现象3】 • 充电器吱吱叫，发热，充电电压不足 • 【故障检修】 • 通电测量大电容电压，只要低于300V，一般电容失效，更换即可.

17. 任务1 模拟电路电子产品整机维修技术 • 三.扩展案例