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DH321构成的数字机开关电源原理与检修           ★★★ 【字体:
DH321构成的数字机开关电源原理与检修
作者:imefan    文章来源:郑秀峰    点击数:    更新时间:2008-7-31    

  DH321是仙童公司开发的最新单片低功耗离线式开关电源集成电路,电源电压输出控制方式为电流型脉宽调整(PWM),有“绿色芯片”之称。

  该集成电路为8脚双列直插式(8DIP)封装,(1)脚为接地端,(2)脚为电源端,(3)脚为反馈输入端,(4)脚为开关管极限电流调整端,(5)脚为启动电压接入端,(6)、(7)、(8)脚接内部场效应开关管的漏极。

  DH321内部集成了击穿电压为650V的“敏感型”场效功率开关管、内部偏置电路、高压启动电流源、固定频率振荡器、软启动电路、脉冲前沿闭锁电路、过压保护电路、欠压保护电路、过载保护电路、异常过流保护、过热保护电路、自动重启动电路等,由DH321组成的开关电源具有适应市电范围宽、效率高、功耗低、电磁辐射小、电路间捷等优点,因而特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源。

  世纪星、卓异、亚视达、二菱等品牌数字机采用了以DH321为核心元件的开关电源,从开关电源的构成来看,虽然都是以DH321为核心元件,但不同品牌数字机开关电源又有所不同,例如:卓异ZY-2250F和亚视达HIC-5288B数字机开关电源省略了抗干扰电路,这与生产厂家对开关电源的设计有关;卓异ZY-2250F电源只输出一组18V电压,亚视达HIC5288B电源有21V、15V、3.3V三组电源输出,而世纪星数字机有21V、15V、5V、3.3V四组电源输出,这与主板采用不同的芯片有关,但以DH321为核心元件构成开关电源的主变换电路、稳压电路的原理是相同的。现以世纪星数字机为例,简述其原理与检修。

工作原理

  220V交流市电经电源开关SW和保险管FUSE送至抗干扰电路,滤除电网中的高频干扰信号,同时对开关电源产生的干扰信号起抑制作用。经抗干扰电路处理的220V交流电经过VD1-VD4组成桥式整流和C1滤波电路,得到约300V直流电压。

  300V直流电压一路经开关变压器初级(1)-(2)绕组加至DH321(6)、(7)、(8)脚内部的“敏感型”场效应功率开关管漏极,另一路直接加到的DH321(5)脚,通过内部高压启动电流源对(2)脚外接电容C4充电,随着充电的进行,当(2)脚电压上升到大于12V时,高压电源源的供电自行切断,DH321内部各功能电路开始正常工作,此时开关管进入正常开关状态。电路起振后,改由开关变压器(3)-(4)绕组产生的感应脉冲电压经VD6整流、R4限流及C4滤波后产生的约14V直流电压为(2)脚供电。只要(2)脚电压不低于8V,电路就将锁定正常工作状态,当(2)脚电压低于8V时,高压启动电流源的供电立即接通,为(2)脚外接电容C4充电,只有当(2)脚电压回升到大于12V时,内部自动重启电路动作,实现电源的自动重启动。由于DH321内部集成了高压启动电流源,因而无需外加启动电路,大大简化了外围电路。电源正常工作后,开关变压器次级各绕组产生高频脉冲电压,分别经过整流、滤波后输出不同的电压,为主板各单元电路提供工作电源。

  IC2(PC817)和IC3(KA431)等元件组成电压取样、稳压电路,当因某种原因使输出电压升高时,取样电压比较放大器KA431的控制端R电压也随之升高,使KA431的K端电压下降,光电耦合器IC2(PC817)内的发光二极管发光增强,光敏三极管导通增强而内阻减小,流经DH321(3)脚电流增大,因DH321内部集成有电流型PWM(脉冲宽度调制)控制器,经过脉宽调整,使开关管导通时间变短,开关变压器储能减少,输出电压降低,从而达到稳定输出电压的目的。当输出电压降低时,稳压控制与上述过程相反。

  由DH321组成的开关电源具有多种完善的保护措施。当市电电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压升高时,开关奕压器(3)-(4)绕组上的电压也会升高,加至(2)脚的电压随之升高,当(2)脚电压超过19V时,内部过压保护电路启动,开关管截止,实现过压保护。当电源输入电压过低时,开关变压器(3)-(4)绕组上感应脉冲电压随之下降,DH321(2)脚的电压也相应降低,当(2)脚电压低于8V时,内部欠压保护电路启动,使开关管截止,超到欠压保护电路启动,使开关管截止,起到欠压保护作用。当电源过载时,DH321内部脉冲宽度控制器(PWM)输入端电压达到3V时,内部脉冲宽度控制器(PWM)输入端被切断,此时内部一个5UA电流源给DH321(3)脚外接电容C5充电,当C5两端电压充到6V时,内部电路关闭电源开关管的激励脉冲,电源开关管截止,实现过载保护。电源的过流保护电路以及电流取样检测电路均集成在DH321内部,当因某种原因致使流经DH321内部场效应开关管源极的电源增大时,DH321内部场效开关管源极取样检测电阻两端压降增大,当开关管源极电源增大到1.2A时,开关管源极取样检测电阻两端电压达到阀值电压,内部电压比较器动作,开关管的激励脉冲被关闭,开关管截止,电源停止输出。DH321内部还集成了过热检测器,当内部温度达到140°C时,过热保护电路动作,开关管的激励脉冲被关闭,开关管截止,实现了过热保护。此外,R1、C3、VD5组成消尖峰电路,吸收DH321内部开关管截止瞬间,开关变压器初级绕组产生的尖峰脉冲,达到保护开关管的目的。

检修思路

 1、电源无输出电压

  应先检查保险管FUSE是否熔断,如果保险管FUSE已熔断,则应检查电路中是否存在短路故障,重点检查桥式整流电路中四只二极管和滤波电容C1有无短路现象,排除短路故障更换保险管后再通电试机。通电测C1两端是否有300V电压,如果C1两端无300V电压,则应检查电源线、插座是否存在故障,抗干扰电路中电感线圈是否已开路。如C1两端有300V电压则说明抗干扰、整流、滤波电路正常,只是主变换电路有故障而未启动,应先检查DH321外围电路元件是否损坏,如DH321外围电路元件未发现异常,再更换DH321试之。

 2、各组电源输出电压普遍偏高或偏低。

  此类故障多为电压取样、稳压电路中元件异常所致,应检查IC2(PC817)和IC3(KA431)相关联电路各元件有无损坏。

 3、单路电源输出电压异常。

  某一路电源电压不正常,直接检查该支路整流二极管、滤波电容、电感等元件有无损坏。

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