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小型开关电源维修记

 78621 2022-05-15

前几年陆续买来几个12V电源和带USB充电口的插线板。它们内部都是小型开关电源,直接将220V交流变为12V或5V直流输出。到我手里时这几样东西都有故障,大致判断该是芯片损坏。当时懒得去购买相应芯片来更换,就一直扔在那里等闲。近期多次在淘配件,顺便把需要的两种芯片也采购回来开始折腾。

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第一种LD7750GR是SOP-7封装的脉宽控制芯片,要外接驱动MOS管来控制开关变压器,输出用TL431稳压,光电耦合反馈控制。选择适当的MOS管可提供需要的输出功率,芯片自身具有过载和温度保护等功能。主要用在5~19V的直流稳压场合。

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典型应用中的NTC2是温度探测,超过一定范围自我保护。

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2台电源外观都没有烧焦或过热痕迹,220V输入保险管完好,功率MOS管也不存在短路情况。一台更换完LD7750GR芯片12V输出就恢复正常。这类电源PWM控制芯片或者MOS功率管损坏是故障高发元件,检修时应重点排查。

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另一台更换芯片后仍然没有输出。仔细检查才发现电路板上有几道严重的断痕,结果已经伤及走线铜箔。认真加焊修复1处,通电测试输出电压达17V。停下来再仔细检查又发现还有到光耦反馈的2处也断路,好在这样没有反馈也未造成输出失控。将关键的这二处断路修复,加电测试,电源输出回到正常的12.2V。

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后来琢磨这个电源的故障应该就在铜箔断路,其芯片也许并没有损坏。遂又把拆的有点带伤的LD7750GR芯片重新焊回去,果然原芯片还是完好!

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这种电路使用TL431来确定输出电压,因此可以调整TL431的两个分压电阻来适当改变输出电压。但在调整时应注意相关元件的参数限制,建议最好不要大范围调节。比如将5V电源调整为12V输出,这样首先输出滤波电容的耐压值就可能不允许!

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实测本电源12.2V输出要调整到13.8V是完全可行。通过分析计算只要在R916(11.5K)上并联一个82K电阻即可将输出电压调整到13.8V附近。

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第二种AP3970P是DIP-8封装的脉宽控制芯片,芯片内部集成NPN功率三极管,可直接驱动开关变压器,无需光耦和辅助控制电路即可提供精准的恒压或恒流输出。所以AP3970P工作电路设计简单,输出功率约12W。适合用在小用电量的场合。

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每个插座的电路板上有两组独立开关电路,每组电路供给两个USB口5V电源。开关电路没有供电开关,插座接电就会工作。这样可能因输入电压不稳或输出过载等导致芯片损坏。在4组电路里面有3个芯片是因功率管先烧短路,然后再把保险电感烧毁;仅有1个是芯片内部其它部分损坏导致电路不工作。从有一路输出的整流二极管附近电路板烧灼程度看,输出短路是经历了很长时间才可能把电路板烧得如此之焦的。

用万用表二极管档初步检查各元件在路情况的好坏。检查中发现有个整流桥的一臂已经短路。在加电测试中又出现另一个桥堆软损坏发热造成功耗突增,好在加电测试时串有灯泡保护才没有使故障扩大。更换新桥堆后解决问题。

后来使用中才发现,原电路的桥堆MB10F存在软故障。使用一些时间会出现发热现象,即使USB输出没有负载时桥堆自己也慢慢发热,这时测试功耗有1.1W。为了安全起见把板上两只桥堆都更换掉,实测空载功耗恢复到只有0.2W。

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修复时还将100μH保险电感更换为2.2Ω电阻,这应更能起到保护作用。在后来的两次插电瞬间尽将该电阻烧毁而芯片幸免遇难说明这样选择比原设计要更合理些,继续加大电阻值以增强保险系数。将备件库里仅有的几支12 Ω/1W电阻换上电路才趋于平稳。纯属巧合的是芯片原厂资料的典型电路应用中这个电阻就该是11Ω/2W。

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更换下来的坏元件习惯性的做个X标记,以免又混入好元件堆里。

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特别提示开关电源检修过程中板上有311V左右的高压存在,带电检测时需格外小心,非专业人员不建议操作!再是设备每次检修后,加电测试一定要在220V输入电路中串联一只40W白炽灯泡以防万一炸管、放炮!

串联灯泡,串联灯泡、串联灯泡,重要的事情说三遍!

串联灯泡的方法多种。为了检修此类设备方便,俺利用茶叶盒和旧开关/插座/灯头等元件自己组装了一个220V电器串联接插板。

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其原理就是将左面的A、B两个插座并联,作为检修用插座(选择两种插座就是为方便使用三线/二线插头)。右面的插座C、灯头D与中间的控制开关K2并联作为串接的保护负载。把左面的插座与右面的灯头负载串联接入220V交流电路即告完成。形象的画个原理如图:

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检修开关电源时,控制开关K2断开,右面放置灯泡D或在插座C接入负载,将待测设备接在左面插座A/B。

①  如果K1加电时,灯泡一闪后并没有长亮,说明待测电源内部不存在短路。可继续检查输出是否恢复正常,或者将K2打到OFF位置观察设备接220V交流电的情况。

②  如果K1加电时,灯泡一直常亮则说明待测电源内部可能存在短路,应即刻断电继续检修查找设备故障。

安装控制开关K2的作用就是方便将串接保护负载短路(即K2在OFF位置),相当不再串接负载,将检修插座快速转入直接接入220V电路状态。

面板最左的接头E是220V交流输出,专为接入测试不带插头的设备所用。如吸顶灯或LED改装灯等。

尚未安装的那个黄色电流表原是为了方便观察待测设备功耗而设。但从淘宝两次下单都因东部疫情最终未能投递成功,结果只好退单。唯有寻机再补齐。

其实万能的淘宝上也有类似功能的成品,只是自己DIY乐趣更多些!

BG1QPO   2022年4月27日

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