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笔记本电脑电源适配器原理分析与检修

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笔记本电脑电源适配器原理分析与检修 输入电压为交流 1OOV~240V 市电;输出直流 20V ;最大输出功率有 90W 和 65W 两种。其核心控制芯片为贴片式脉宽调制 集成电路 (3843) ,该芯片内含振荡器、脉宽调制比较器、逻辑控制器;具有过流、欠压等保护控制功能;工作电压为 7V ~ 3 4V;最高工作频率可达 500MHz ;启动电流仅需 1mA。 该芯片的各引脚功能如下:①脚是内部误差放大器的输出端。②脚是反馈电压输入端,作为内部误差放大器的反相输入端, 与同相输入端的基准电压 (+2.5V) 进行比较,产生误差控制电压,控制脉冲宽度。③脚为过流检测输入端,当该脚的电压高 于 1V 时,禁止驱动脉冲的输出。④脚为 RT/CT 定时电阻和电容的公共接入端,用于产生锯齿振荡波。⑤脚为接地端。⑥脚 为脉宽调制信号输出端。⑦脚为工作电压输入端 (7V>Vi≤34V) 。⑧脚为内部基准电压( VREF=5V )输出端。 根据实物绘制了其电路原理图如附图所示。经比较,两种输出功率的电原理图完全相同,只是过流保护电路取样电阻 R20 ~ R23 的取值以及 20V 直流电压输出滤波电容 C11 及 C12 的容量有所不同。



R8

R20- R 23

一、整流滤波电路 交流市电经 1A 保险管 F1 及电容 C1 进入整流电路, BD1 全桥整流后,经主滤波电容 C7 滤波,在 C7 两端得到约 300V 的直 流电压,作为适配器的工作电压。该适配器的输入电路只有一个高频滤波电容 C1 进行简单的滤波处理,因此对外部电磁脉 冲的抗干扰能力和防止自身的高频电磁信号向外辐射的能力较弱。 二、启动与稳压电路 由整流滤波电路产生的 300V 电压:一路经开关变压器 T1 的初级① ~②绕组加到功率开关管 Q1(FS5KM) 的漏极;另一路经 启动电阻 R3~ R6 并联串联后加到 U1(3843) 的⑦脚,作为主控制芯片 (3843) 的启动电压。在电路加电的瞬间, 300V 直流电 通过 R3~ R6 对 C8 进行充电,当 U1 的⑦脚电压达到 7V 以上时, U1 的⑧脚输出 5V 基准电压 Vref ,同时 3843 内部的振荡 电路开始工作,其⑥脚开始输出脉宽调制信号,通过 R17 驱动功率开关管 Q1 工作于交替导通、截止的工作状态。开关变压 器 T1 的初级①~②绕组流过高频脉冲电流,同时由于交流互感的作用,在开关变压器 T1 的次级③ ~ ④绕组两端产生的感应 电压经 R16 限流、 D3 整流、C8 滤波后得到 UI 持续工作所需的电压。脉宽调制信号的频率由 R11 和 C3 决定(本电路中. R 11 为 5.6k ,C3 为 4700pF),其振荡频率大约为 70kHz 。 T1 的⑤~⑥绕组产生的感应电压经 D2 整流, C11 和 C12 滤波,输

出 20V 的直流电压。 稳压电路由精密可调基准电压集成器件 U3(KA431Z) 、电阻 R26 、 R27 、 R28 、 R29 、电容 C 以及光电耦合器 U2(PC817) 组 成。输出的 20V 电压经 R27 与 R28 、 R29 分压后加到 U3 的①脚。当由于某种原因导致输出 20V 电压升高时, U3 的①脚电 压升高,③脚的电压降低,导致流过光耦合器 U2 内部发光二极管的电流增大,使 U2 内部发光二极管的亮度增强。 U2 内部 光电三极管的内阻降低,将 U1 的①脚电位拉低,使 U1 内误差放大器的输出电压降低,经内部自动控制电路的作用,自动 将 U1 的⑥脚输出的脉冲宽度调窄,使开关管 Q1 的导通时间缩短,经开关变压器的作用,使适配器输出的电压自动降低。 当适配器输出 20V 电压变低时,其稳压过程与上述相反,将输出电压调整到稳定的 20V 。 三、保护电路 1 .功率管的保护:该保护电路由 R13 ~R15 、 C6 及 D1 组成,接在开关变压器 T1 的初级①~②绕组间。由于功率开关管 Q1 交替工作在饱和导通与截止状态之间 , 当开关管由饱和导通变为截止状态时,在① ~ ②绕组之间会产生瞬间反向尖峰高电压, 如果没有泄放电路,功率管的漏 (D) 、源 (S) 极很可能会被高压击穿。通过该保护电路可以将反向尖峰电压吸收掉,从而起到 保护功率开关管 Q1 的作用。 2 .过流保护:电路由 R20~R23 、 R8 组成,当功率管的电流突然增大时,电阻 R20~R23 并联后的一端对热地端电压升高, 该电压经 R8 加到 U1 的③脚,当该电压高于 1V 时, U1(3843) 内部控制电路控制⑥脚停止输出脉宽调制信号,使 Q1 截止, 保护功率管不因电流过大而被热击穿。 另外在输出整流二极管 D2 两端接有由 R24 、 R25 、 C10 组成的高频振荡脉冲 RC 吸收网络,以降低绕组之间的尖峰脉冲干 扰。 四、故障检修 故障 1:加电后指示灯不亮,输出电压为 OV 。据用户反映,使用中不小心将适配器掉到地上,随后就没电了。 检修与分析:打开外壳,取出电路板,观察电路板发现保险管爆裂,线路板背面全桥引脚附近有明显打火烧蚀的痕迹,交流 输入到保险管之间的铜箔被烧断;保险管到全桥的一个输入脚之间的铜箔线也被烧断,显然电路发生了严重的高压短路。于 是将全桥及功率开关管 Q1(FS5KM) 焊下来。经测量全桥未损坏,功率开关管 (FS5KM) 也正常,测量电阻 R20~R23 均正常, 于是用酒精仔细清洗被烧蚀的线路板,在清洗线路板的过程中发现主滤波电容 C7 的正极焊盘与线路断裂。于是用导线将被 烧断的铜箔连接好,更换保险管,焊接好主滤波电容 C7 的正极焊盘,并对其他焊点进行补焊。试加电,电路竟然工作,测 量输出 20V 正常,接入笔记本使用一个多月未见异常。分析认为:引起故障的原因可能是,在适配器掉到地上时,线路板上 未清理掉的焊锡珠或元件引脚等导体掉落,将高压元件的引脚短路造成高压短路,引起烧保险管和线路板铜箔。所幸未造成 元件大面积损坏。 故障 2:加电后指示灯不亮,输出电压为 OV 。 检修与分析:打开外壳,取出电路板,观察电路板发现保险管爆裂,保险管到全桥的一个输入脚之间的铜箔连线被烧断。测 量全桥未损坏,检测功率开关管一 (FS5KM) 的漏极 (D) 与源极 (S) 间短路,漏极 (D)与栅极(G) 之间也短路,过流保护电阻 R20~ R23 全被烧断,电阻 R17 断路。测量 U1 的⑥脚对地正向电阻为 4k ,反向电阻为 4.5k ,在 R17 断路的情况下, U1(3843) 的 ⑥脚对地正反向电阻应为 4.4k 和 200k ,因此怀疑 U1(3843) 也损坏。测试光耦合器 U2(PC817) 以及精密三端稳压器 U3(KA43 1)均正常,检查其他相关阻容元件均正常。于是更换以上损坏的元件,加电试机,适配器工作,测输出 20V 电压正常,经长 时间工作未出现异常。分析认为:该故障可能由于输入交流电源过压或长时间在过重负载下工作,导致功率开关管 (FS5KM) 被热击穿短路,导致 300V 高压将相关的一系列元件击穿损坏。 转自平凡的世界博客



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