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开关电源原理

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开关电源原理

开关电源原理范文第1篇

关键词: 《开关电源原理与维修》 理论与实践 教学探索

《开关电源原理与维修》是电类专业的一门专业课,开关电源具有重量轻、体积小、效率高、能耗低、温度低和电压调整范围宽的特点,在电视机、背投彩电、微型计算机与仪器仪表等电路中得到了广泛应用,但由于开关电源工作在高电压、大电流、高功耗的特殊状态,因此这部分是整机系统中故障的多发单元。所以《开关电源原理与维修》课程对于电类专业的学生来说应该是着重掌握的一门知识。

1.理论教学

要学好本门课程,没有扎实的专业理论知识,是不可能的;如果学生只能根据书本上列出的故障实例“按图索骥”,则只能停留在维修工匠的水平。为了使学生能够学好理论知识,教师可按以下方法来进行教学。

1.1激发学生的学习兴趣

大二或大三的学生都接触过计算机,而且有的学生还组装过计算机,因此对微型计算机有关的硬件一般都有较大的兴趣,但绝大部分学生都不知道微机主机开关电源输出什么信号与电压。所以第一次课可以从微机主机开关电源输出的信号与电压开始介绍,然后介绍各个信号与电压的用处,诱导学生了解开关电源,提高学习本门课程的兴趣和积极性。另外,在理论教学的过程中,不仅要讲解原理,而且要与维修实例相结合,与实践教学相结合,使学生能够学以致用。

1.2原有知识的复习和新知识的学习

前面已经开过模拟电子线路与数字电子线路这两门课,并且进行过相关的课程实验,但由于大部分学生所学的知识普遍不太牢固,因此在《开关电源原理与维修》的理论教学中结合开关电源电路要对有关的知识进行复习,特别是模电的知识,如二极管、晶体三极管、三端稳压器的特性及主要参数,电压比较器LM339的工作原理及用法等。有的知识要在原有的基础上进行新的扩展及学习,如光耦合器、快恢复二极管、功率肖特基二极管、双极型大功率晶体管、功率MOSFET场效应管、绝缘栅双极晶体管、晶闸管、PWM集成控制器等。

1.2.1从框图入手

开关电源具体电路各式各样,但脉冲变压器耦合开关电源方框图都一样,其基本结构如图1所示。

它主要是由市电整流滤波电路,脉冲变压器,开关管,脉冲控制电路,取样、反馈及稳压控制电路和整流滤波输出电路等组成的,其基本工作原理是:用脉冲控制电路控制开关管的导通与截止,当开关管导通时,市电经整流后的直流电转换成磁能并存储在变压器中;在开关管截止期间,变压器释放磁能,输出交流电压,经整流滤波后输出直流电压,向负载供电。

学生开始学习时,首先从框图入手,而不是直接对着复杂的具体电路,不会产生畏难情绪,当把框图及其原理都弄懂后,再结合典型电路进行讲解。

1.3掌握一两种典型电路

现在国内市场上流行的微机主机电源品牌有几十种,各种不同型号达几百种之多,常见的PWM集成控制器型号就有二三十种之多,要求学生在有限的时间内都掌握它们的原理、特点与维修,既不可能,又没必要,而且常见微机主机开关电源的基本结构、工作原理大致相同。所以在教学中,我们着重介绍一两种国内最常见的PWM集成控制器及由它们所构成的典型开关电源电路,如PWM集成控制器TL494、KA7500及以之为核心所组成的开关电源电路,其它PWM集成控制器及组成的电路通过检修实例的分析与介绍,检修流程图的使用等来进行学习;指导学生不仅能“按图索骥”、快速解决教科书中提及的故障,而且能“举一反三”、“驾一驭万”。

2.实践教学

实践教学是理论教学的延续,学生通过实践教学能加深对相关理论知识的理解,另外学生相关动手能力的提高是本门课程的一个重要目标,只有学生能够实际动手修好开关电源的实际故障,才能算是学好了本门课程,因此实践教学是本门课程的重要组成部分。实践教学应从以下环节着手。

2.1安全至上

由于微机主机开关电源由市电220V供电,因此实践教学环节带有一定的危险性,安全是进行正常教学的基础及保证,因此从物质保证及安全教育方面着手进行。

2.1.1物质保证

实验室环境应该保证安全、整洁、明亮、宽敞、通风,实验室供电装有触电保护开关且能正常工作,实验室地面及实验桌上应有绝缘胶皮覆盖,实验桌上除必要的仪器仪表、开关电源外,不应有其它的杂物。

微机主机开关电源由于直接用电网市电220V进行整流滤波,因此PCB板上局部带有高电压,在加电进行检测及维修时,一方面会给人身安全带来危险,另一方面由于示波器等仪器外壳与PCB板的某些部位的静电电位不等会造成电源短路,导致市电跳闸保护或开关电源及仪器内部元器件损坏。为此,在加电进行实践教学演示及学生实验时,应在交流市电与开关电源、示波器等仪器供电插座之间加入1∶1的隔离变压器,实验室采用了两台3000VA的隔离变压器进行供电。

2.1.2安全教育

在实践教学一开始就对学生进行“安全第一”、“人的生命是最宝贵的”的安全教育,在整个教学过程中,结合开关电源的电路特点,不间断地进行有关的安全教育,实验严格按照安全规程操作。在实验时,要求学生除必要的书本、万用表等,其余物品不能带入实验室。

在实践教学演示及学生加电实验时,严禁学生拥挤、围观,可进行分组演示及分组实验。加电实验时,必须先切断开关电源的供电,把测试仪器探针(如示波器探针或万用表表笔)的接地端与开关电源的地线接好,然后通电,再用“高电位”探针接到测试点测试,并且养成单手操作的习惯,这样可以预防短路和触电。更换元器件前一定要先切断电源。

2.2必会的基础操作技能

学生要想达到最终实际维修开关电源的目的,首先必须熟练掌握一些必备的基础操作技能,如元器件的识别及测量,万用表、示波器、晶体管图示仪等仪器仪表的使用,元器件的焊接和拆卸,由电路实物绘制原理图等。

2.3循序渐进

任何事务的学习都不可能一蹴而就,本门课程的学习也是一样,实践教学的安排也要循序渐进、由浅入深。最开始安排学生拆开关电源外壳,认识里面的元器件,练习如何用万用表测试相关元器件,用晶体管图示仪测试晶体管、场效应管,练习元器件的焊接和拆卸,逐步练习由电路实物绘制原理图、读图,再用好的开关电源加电测试各组输出电压及信号,用示波器测量加电后正常情况下开关电源的各种波形,最终才是开关电源各种故障的实际维修。通过循序渐进、由浅入深的实践教学环节,一方面给学生逐步练习、逐步熟悉的机会,另一方面结合理论教学使学生对开关电源的认识逐步加深。

为适应社会对技能型人才的需求,为提高我校学生的整体素质,提高学生的就业率,根据高职高专学生的特点,我们对《开关电源原理与维修》理论与实践教学方面进行了一定的探索,意在使学生能够掌握够用的理论知识和相应的实践技能。

参考文献:

[1]李勇帆.微型计算机主机电源原理与故障检修[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[2]李勇帆.新型微型计算机电源电路原理与故障维修[M].北京:国防工业出版社,2006.

[3]张新.彩电开关电源维修即时通[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4]莫禾胜,张文.电视技术实践教学改革探索[J].桂林航天工业高等专科学校学报,2007,12,1:78-79.

开关电源原理范文第2篇

关键词:直播卫星;开关电源;原理与检修

在直播卫星接收设备中卫星接收机的故障率相当高达到90%以上,而卫星接收机80%的故障都出在电源部份,可想而知我们从事工作人员要学习了解掌握电源部份工作原理及故障分析与检修的重要性和必要性。本人从事广播电视“村村通”工程建设及维修、维护工作多年,对该工程设备的性能和故障有所掌握,下面以东仕2000S型卫星接收机开关电源电路为例,简单介绍该卫星接收机电源工作原理及检修。

一、工作原理

(一)电源的启动振荡电路:220V市电电压经D101整流C104滤波后产生的300V直流电压分两路输出,一路通过开关变压器T102①―②脚绕组加到开关管Q101的集电极,另一路通过启动电阻R103加到Q101开关管的基极,使Q101开关管导通,T102初级绕组上产生①脚正、②脚负的感应电动势,由于绕组间的电磁耦合T102正反馈绕组相应产生③脚正④脚负的感应电动势,则T102③端产生的正脉冲电压经D104、C107、R104加到Q101开关管的基极,使Q101开关管进一步导通并迅速进入饱和,Q101开关管饱和导通期间T102正反馈绕组上的感应电压对C107充电,随着C107充电的不断进行,其两端电位差升高,最后导致Q101开关管被截止。Q101的导通与截止时间,也就是开关电源的振荡频率主要取决于C107的充放电时间。

(二)电源的稳压电路:是由三端取样精密稳压块IC102、光电耦合器IC101及Q102脉宽调制管等元件组成、次级绕组+10V电压作为取样电压。T102③脚绕组产生的电压经D105整流后做为光电耦合器IC101的工作电源,当+10V电压升高时三端取样块IC102的R端电压升高,K端电压降低,IC101内发光二极管发光增强,从而去控制调制管Q102的基极,最终控制Q101开关管使其导通时间缩短经T102开关变压器磁耦合后,次级各绕组输出电压下降,达到稳定电压的目的。

(三)过流保护电路:①由R106、R105、Q102脉宽调制管组成,过流取样电阻R106上电压大小,经R105送至Q102脉宽调制管的基极,供过流检测之用,当Q101开关管ce极电流超过这个设定值时,Q102脉宽调制管将导通,将开关管Q101基极短路至地,使开关电源停止振荡从而起到保护的作用。②由D102、C105、R107组成的尖峰吸收保护电路,共主要作用是对开关变压器因漏感产生的尖峰电压进行箝位,以保护开关管Q101不被击窄。

二、故障检修

故障现象1、通电即烧F1保险管。

分析与检修 此类故障一般发生在开关变压器T102之前,应检查C101、C103、C104、D101是否损坏,若无损坏请检查Q101、R106、Q102。仔细检查上述元件,即可排除故障。

故障现象2、F1未断、无电压输出。

分析与检修 这种故障应着重检查启动电阻R103以及正反馈支路C107、D105。启动电阻R103功率值选用稍小,建议维修中用2W以上电阻更换即可。

故障现象3、开机后F1未断、电源有异声。

分析与检修 这种故障分为两种情况:一种是通电只听“叽”的一声,便再无声响,这时用万用表监测+10V电压有没有建立,这是因为次级电路有短路现象,可依次断开D107、D108、D109试验,若断开某一路时+10V电压恢复正常,则说明该支路有短路故障存在,检查出故障元件更换即可。另一种情况是加电后电源发出连续的“叽……叽”声,这时用万用表监测+10V电压,发现电压在3~8V之间变化,这种故障一般多为过流取样电阻R106阻值变大所至,检查更换即可。

除以上三种故障现象而外还有可能出现输出电压偏离正常值的情况,电压输出过高或过低,一般是取样电压反馈网络出现故障,应着重检查R109、R110、R111、R112、IC101、IC102等相关元件。D106特性不良及C109、C111漏电会导致输出电压异常升高,检修时应细心排除。

三、元器件代换

开关电源原理范文第3篇

输入:AC 110V~220V;

输出:+24V 2.6A。

我们知道在日常工作中,由于电源故障而出现的拉条、滚道等各种影响安全优质播出的现象屡见不鲜,本文简单分析了该电源的工作原理、检修方法和维修实例,供同行维护中参考,希望对维护工作有所帮助。

一、电源核心元件介绍

本电源采用了脉宽调制集成电路UC3842A,三端可调分流基准源电路TL431与光电耦合器PC817等相关元件组成,现分别做简单介绍:

1.UC3842是开关电源用电流控制型脉宽调制集成电路,其主要特点有:

(1)内含欠压锁定电路;

(2)低启动电流(典型值为0.12mA);

(3)内置基准电源;

(4)有驱动电流达1A的推挽输出级。

为其内部方框图与引脚功能见图2和表1

2.德州仪器公司生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电源。其外形与塑封三极管相同,它的输出电压用两个电阻就可以任意设置从2.5V-36V范围内的任意值。TL431是一种并联稳压集成电路,因其性能优良、使用简单,因此广泛的应用于各种电源中,其三端分别为参考端R、阳极A、阴极K。图3为其符号及外形示意图。

二、电路工作原理

1.交流输入与整流电路

AC220V电压经保险管F,送到由C1、L1、C2组成的线路滤波器,滤除电路中串入的个高频干扰后,经桥式整流模块DS1整流,C4滤波,在C4两端得到300V左右的直流电压。RV1为压敏电阻器,起过过压保护作用。RT1为NTC80,该元件是一个具有负温度系数性能的热敏电阻器,在电路中起到在开机瞬间限流的作用。

2.启动与振荡

开机后,经整流滤波器得到的300V电压分为两路:一路经过开关变压器B1初级绕组①-②绕组直接送至开关管Q1的漏极D。另外一路通过启动电阻R4送到U1(UC3842)的⑦端为U1供电,使U1内部振荡电路得到电源开始工作,U1⑥脚输出开关激励脉冲使Q1进入开关状态,变压器B1初级绕组①-②绕组中便有高频脉冲电流流过,开关变压器③-④绕组也会产生一个高频感应电压,该交变电压经D2整流、C11滤波后得到约18V左右的直流电压,送到U1的供电端⑦脚,在正常工作后替代由300V经启动电阻R4送来的启动电压,为U1内部电路提供工作电源,使开关电源能够稳定工作。同时开关变压器B1次级⑤-⑥绕组也将感应出相应的交变电压。

3.稳压电路

该电源稳压电路由U2(TL431)和P1(PC817)及相关元器件组成。其稳压过程如下:

当由于某种原因引起输出电压升高时,稳压取样电阻R25与R26中点电压也相应升高,从而使U2的参考极R端电压也相应升高,这样就导致U2的阴极K端电压下降。此时光电耦合器P1内部光电二极管亮度增强,光电转换后使P1内部光电三极管导通状态发生变化,U1的①脚电压成比例下降,经过U1①脚连接内部的电流检测比较器反相端去控制脉宽锁存器,进而控制U1内部振荡器输出驱动脉冲宽度,经U1的⑥脚送至开关管Q1的栅极,改变其工作状态,缩短导通时间。开关变压器B1初级绕组①-②绕组的高频脉冲电流减少,其次级⑤-⑥绕组中的感应电压也相应的降低至额定值,起到稳定电压的作用。

如果输出电压由于某种原因降低时,其稳压过程与上述过程相反。

4.保护电路

该电源中,R3、C3、D1、R2、C23组成了双尖峰脉冲电压吸收回路,主要用于吸收由于变压器漏感而产生的尖峰脉冲电压,以达到保护开关管Q1的D-S极间不被过高的反峰电压击穿损坏。

R8、R11与U1的③脚内部电路组成了开关管过流保护电路,当开关管Q1的D-S极间电流异常增大时,取样电阻R8两端电压升高,该电压经R11送至U1的③脚电流检测端,③脚连接内部的电流检测比较器同相端去控制脉宽锁存器,减小驱动脉冲的宽度,使电源处于间歇状态,当③脚电压达到1V时,UC3842将切断驱动脉冲输出,开关电源停振,以保证开关管Q1的安全。

R13、R17、C12、R15、Q2、Q3、U1的③脚内电路组成了软启动电路,其工作过程为:开机后,+300V电源经R4使U1启动工作,U1的⑧脚输出5V电压通过R13、R17为C12充电,充电前C12正端为低电平,Q2、Q3导通,U1的⑧输出的5V电压经Q2、Q3的c-e结加至U1的③脚,使U1不输出驱动脉冲,当经过一段时间后,C12充电完毕,正端变为高电平,Q2、Q3截止,U1的③脚变成低电位,U1输出驱动脉冲,开关电源开始正常工作。其软启动时间取决于R13、R17、C12的充放电时间常数。

三、检修思路与方法

1.无输出电压

无输出电压应先检查保险管F是否熔断。如熔断,应检查压敏电阻器RV1,整流桥DS1,开关管Q1以及C4等相关元件。如果F完好,则应检查测量C4两端+300V电压是否正常,无+300V电压故障教易判断排除。+300V电压正常,应着重检查启动电阻R4是否变大或断路,R18、D2是否损坏,R8阻值增大也会造成该类故障。U1的⑦脚17V和U1的⑧脚5V两个电压是很重要的监测点。U1的⑦脚电压低于10V一般为U1内部电路损坏,Q1击穿损坏后也会导致损坏U1,R8则更无法幸免,R8与R7为易损元件。

2.输出电压偏离正常值

该类故障多是稳压电源电路相关元件故障造成的,在断电情况下。可对稳压电路中取样电阻R25、R26电压调节电位器RP1、U2、P1等相关联元件进行检测。U2、P1用替换法,参阅图3中的参数表实测数据,一般即可排除故障。

四、故障检修实例

1.无电压输出

检修:开盖检查,发现压敏电阻器RV1爆裂,F1熔断,将上述元件换新后,在路测量电路无短路现象,断开负载加电试机,24V输出正常,加负载开机正常,故障修复。

分析:压敏电阻器的电阻体材料是半导体,它的主要作用可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。在开关电源中,其作用是用于吸收周期出现的连续脉冲群。由于器件本身的老化特性或者外电冲击电压的作用,会导致阻值下降,使电源接近短路状态,导致电流增大,保险管F熔断。

2.输出电压时有时无,输出电源指示灯S1闪烁

检修:断开负载后故障表现依旧,测试C4正端+300V正常,U1的⑦脚电压在10V~15V之间变化,断电测量发现R18开路损坏,换新元件后试机正常,加负载开机工作正常,故障修复。

分析:R18是保证U1的供电的一个重要器件,其作用参见电路原理的启动与振荡,由于其阻值小,电流持续,容易损坏,建议更换功率高一个量级的器件。

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开关电源原理范文第4篇

工作原理

高斯贝尔GSR-D33数字卫星接收机电源为典型的自激式开关电源,220V交流市电经保险管和由L1、C1组成的抗干扰抑制电路,滤除电网中干扰信号后通过D1-D4整流、E1滤波得到约300V直流电压。300V直流电压一路经开关变压器B1初级绕组①-②加至开关管Q5(BUT11A)的集电极,另一路通过启动电阻R1加到Q5基极,使Q5导通。Q5导通后,Q5集电极电流在B1初级绕组①-②上产生感应电压,由于绕组间的电磁耦合,B1反馈绕组③-④产生感应电压,感应电压经D6、R5加到Q5基极,使Q5迅速进入饱和导通状态,在此期间,C4被充电,随着C4两端充电电压的不断升高,反馈电流逐渐减小,直至Q5基极电位降至关断值,使Q5关断截止。在Q5截止期间,C4经R5放电,当C4放电达一定程度,C4两端电压不足以使Q5保持截止状态,启动电压经R1加至Q5基极,Q5又进入导通状态,如此循环,形成开关电源的振荡过程。在开关电源循环振荡过程中,开关变压器次级各绕组输出交流电压,分别经整流、滤波、稳压等电路处理后,得到不同的稳定电压为主板各功能电路提供电源。

该开关电源稳压调节电路主要由IC1(4N35)、IC2(TL431)和Q3(9013)等组成,当由于某种原因引起输出电压升高时,3.3V输出电压随之升高,取样电路将这一升高的变化量送到电流比较放大器IC2的控制端R,经内部电路比较放大,输出端K电压下降,IC1内部发光二极管电流增大,发光管亮度增强,使Q3导通程度加深,加快C4充放电速度,缩短Q5导通时间,使开关电源输出电压下降。当某种原因引起输出电压下降时,稳压过程和上述相反。

C9、R2、D5组成尖峰吸收电路,用于限制高频变压器漏感产生的尖峰电压,保护开关管。Q2、R3组成过流保护电路,当 Q5电流增大时,R3两端压降也增大,最终使Q2导通,分流Q5基极正反馈电流,使Q5集电极电流减小,对Q5起到过流保护作用。

常见故障分析

1、通电后,立即烧保险

此类故障应从市电输入端检查入手,用测电阻的方法很容易发现故障点。重点检查抗干扰电路中C1、滤波电路中的E1有无漏电,桥式整流电路中整流二极管D1-D4有无短路,Q3、Q5是否已击穿。

2、通电后,不烧保险,但无任何显示

此故障一是由于300V电压未加入主变换电路,另一原因是主变换电路未工作。检修时先测量E1两端有无300V直流电压,若E1两端无300V电压,应检查L1、NTC是否断路。若E1两端有300V电压,而Q5集电极无电压,则是开关变压器初级绕组①-②断路;若主变换电路未工作,则应检查相关振荡电路元件,重点检查启动电阻R1和C4是否已损坏等。

开关电源原理范文第5篇

关键词:继电保护;开关电源;电源故障;改进后的电源

中图分类号:TG434.1 文献标识码:A

引言

近年来,停电事故的后果日益严重,大型停电事故主要是由连锁故障引起的。如1996年7月美国西部电网(wscc)和1998年6月美国中部大陆电网(MAPP)解列事故,2003年8月美、加大停电事故、2003年的英国伦敦大停电等。而造成这些大规模停电事故的罪魁祸首正是继电保护系统的隐性故障降引,有资料表明世界上大约有75%的大的停电事故都和保护系统的不正确运作有关,继电保护的隐性故障已经成为电力灾难性的一种机理。

1 继电保护隐性故障

继电保护隐性故障是指系统正常运行时对系统没有影响的故障,而当系统某些部分发生变化时,这种故障就会被触发,从而导致大面积故障的发生。隐性故障在系统正常运行时是无法发现的,但是一旦有故障发生,继电器正确切除故障后,电力系统潮流重新分配,在这样的运行状态下就可能会使带有隐性故障的保护系统误动作。从而有可能造成连锁故障,扩大事故范围。

2 开关电源工作原理

用半导体功率器件作为开关,将一种电源形态转变为另一形态,用闭环控制稳定输出,并有保护环节的模块,叫做开关电源。

高压交流电进入电源,首先经滤波器滤波,再经全桥整流电路,将高压交流电整流为高压直流电;然后由开关电路将高压直流电调制为高压脉动直流;随后把得到的脉动直流电,送到高频开关变压器进行降压,最后经低压滤波电路进行整流和滤波就得到了适合装置使用的低压直流电。

电源工作原理框图如图1所示。

3 故障现象分析

由于继电保护用开关电源功能要求较多,需考虑时序、保护等因素,因此开关电源设计中的故障风险较高。另外供电保护装置又较民用电器工作条件苛刻,影响继电保护开关电源的安全运行。本文着重分析了两种因设计缺陷而造成故障的开关电源。

3.1 输入电源波动,开关电源停止工作

3.1.1 故障现象:外部输入电源瞬时性故障,随后输入电压恢复正常,开关电源停止工作一直无输出电压,需手动断电、上电才能恢复。

3.1.2 故障再现:用继电保护试验仪,控制输入电压中断时间,通过便携式波形记录仪记录输入电压和输出电压的变化。控制输入电压中断时间长短,发现输出存在如下三种情况:

a)输入电源中断一段时间(约100~200ms)后恢复,此后输入电压恢复正常,开关电源不能恢复工作。(此过程为故障情况),具体时序图见图2所示。

b)输入电压长时中断(大于250ms)后恢复,+5V、+24V输出电压均消失,此过程与开关电源的正常启动过程相同。具体时序图见图3所示。

c)输入电压短暂中断(小于70ms)后恢复,+5V输出电压未消失,而+24V输出电压也未消失,对开关电源正常工作没有影响。具体时序图见图4所示。输入电压消失时间短暂,由于输出电压未出现欠压过程,电源欠压保护也不会动作。

3.1.3 故障分析:要分析此故障,应先了解该开关电源的正常启动逻辑和输出电压保护逻辑。输入工作电压,输出电压+5V主回路建立,然后由于输出电压时序要求,经延时约50ms,+24V输出电压建立。

输出电压欠压保护逻辑为:当输出电压任何一路降到20%乩以下时,欠压保护动作,且不能自恢复。

更改逻辑前,因输入电压快速通断而引起的电源欠压保护误动作,其根本原因是延时电路没有依据输入电压的变化及时复位,使得上电时的假欠压信号得不到屏蔽,从而产生误动作,如图2所示。

3.1.4 解决措施:采取的措施是在保护环节上增加输入电压检测电路,并在延时电容上并接一个电子开关,只要输入电压低于定值(开关电源停止工作前的值),该电子开关便闭合,延时电路复位,若输入电压重新上升至该设定值,给保护电路供电的延时电路重新开始延时,电源重启动时的假欠压信号被屏蔽,彻底解决了由于输入电压快速波动所产生的电源误保护。从而避免了图2的情况,直接快速进入重新上电逻辑,此时的输出电压建立过程见图3所示。逻辑回路见图5所示。

3.1.5 试验验证:用继电保护试验仪状态序列模拟输入电源中断,用便携式波形记录仪记录输出电压随输入电压的变化波形。调整输入电压中断时间,发现调整后的电源仅出现b)、c)两种情况,不再出现a)即故障情况。

3.2 启动电流过大,导致供电电源过载告警

3.2.1 故障现象:电源模块稳态工作电压为220V,额定功率为20.8W,额定输出时输入电流约为130mA。当开关电源输入电压缓慢增大时,导致输入电流激增,引起供电电源过载告警。

3.2.2 故障分析:经查发现输入电压为60V时,电源启动,此时启动瞬态电流约为200mA,稳态电流为600mA,启动时稳态电流和瞬态电流将为600士200mA,造成输出电流激增。而由于条件限制,此电源模块的供电电源输出仅为500mA,因此造成供电电源过载。

由于开关电源工作需要一定的功率,设计中由于未考虑到电源启动时,输出回路的启动需要一定的功率,而启动电压比较低,所以功率的突增,必然带来开关电源启动瞬态电流的激增,电流的激增对供电电源有较大的冲击。

3.2.3 解决措施:启动需要的功率一定,如果要减小启动电流,可以考虑增加启动电压的门槛。将开关电源的启动电压提高到130~140V。

3.2.4 试验验证:调整开关电源的启动电压后,通过试验仪模拟输入电压缓慢启动。当开关电源在满载情况下,试验中缓慢上升输入电压(上升速率5V/s或10v/s),从0~130V启动,启动时稳态电流降低到200~220mA,稳态电流大约为200士l00mA,因而启动时稳态电流和瞬态电流将为400士loon迭,启动电流较改进前减小300nA,不会对供电电源造成太大的冲击。可有效避免输入电压瞬间降低时,给整个供电回路造成较大的电流冲击。

结束语

从以上问题分析可知,开关电源设计时,需要关注电能变换的各个环节,开关电源的输出电压建立和消失时序和电源的保护功能,是紧密联系的,当其中的某一环节存在缺陷时,开关电源就不能正常工作。因此在开关电源设计前,应重点进行两种工作:

考虑诸如此类的问题,如启动功率一定时,启动电压门槛过低,会产生输出电流瞬态突增的现象。

在设计后尽可能依据继电保护用开关电源行标,经专业测试部门验证。从而设计出稳定可靠的开关电源。

参考文献

[1]沈晓凡,舒治淮,刘军,等.2007年国家电网公司继电保护装置运行情况[J].电网技术,2008,32(16).