戴尔笔记本电脑电源适配器电路原理浅析与维修

1 戴尔笔记本电脑电源适配器电路原理浅析与维修 近日修了几台戴尔笔记本电脑 PA 12 系列 HA65NS2 00 型电源适配器 版本号 REV A01 其标称输入电压为 100 240V 50 60Hz 输出电压为直流 19 5V 输出电流为 3 34A 额定输出功率 65W 戴尔 Latitude lnsipron 系列笔记本电脑均可使用该电源适配器 社会保有量较大 HA65NS02 00 型电源适配器大量使用了表面安装器件 如图 1 所示 由于元器件密度高 工作电压高 电流大 发生故障的几率较大 若没有电路原理图维修相当困难 这里给出 根据实物绘出的电路原理图 见图 2 浅析其工作原理 给出两个维修实例 图 2 中 器件编号与实物一致 贴 片电容未标注容量 电阻 R12 和 R18 阻值为实测值 缺省标注数值的电阻单位为欧姆 缺省标注数值的电容单位 为微法 一 电路组成与主要元器件作用 1 电磁干扰抑制电路与整流滤波电路 L1 R1A R1B CXl L2 组成差模和共模低通滤波器 通常称作电磁干扰 抑制电路 EMI 用来抑制开关电源产生的电磁干扰 BDl 和 C1 组成桥式全波整流滤波电路 为直流 直流变换 电路提供平滑的直流电源 主电源 2 直流 直流变换电路 集成电路 IC1 及外围元器件 功率场效应开关管 Ql 开关变压器 T1 等构成直流 直流变换电路 ICl 是 HA65NS02 00 电源适配器的核心器件 采用 SOP 8 封装 顶部有两行标记 一行为 1D07N25 一行为 5528 在查阅了大量资料后排除了 NCPl207 LD7575 等 芯片 最终确认该芯片为富士电机 Fuji Electric 生产的 FA5528 FA5528 是采用 CMOS 制程的电流模式脉宽调 制控制芯片 典型工作电流仅 1 4mA 该芯片额定工作频率 60kHz 轻载时自动降低工作频率 图 3 是 FA5528 的内部电路框图 电阻 R5A R5D c5 和 D1 构成消尖峰电路 用来削除开关管导通与夹断时 T1 初级绕组产生的高压尖峰脉冲 用 来保护开关管 Q1 遇 Q1 击穿故障时 应检查消尖峰电路 D2 和 R1 构成 IC1 的启动电路 启动电流大约 7mA IC1 启动后 芯片启动电路关闭 改由辅助电源供电 启动电路电流降至 251uA 左右 开关变压器 T1 1 T1 2 绕组 R7 D3 R8 C3 C10 和 R4 组成 18V 辅助电源为 ICI 提供电能 开关管 Q1 源极与高压地之间的 电阻 R18 和 R14 为开关电源过载保护取样电阻 当流经过载保护电阻的峰值电流大于 IC1 内部设定的保护阀值 电平时 IC1 内部过载保护比较器翻转关闭脉宽调制器输出 功率场效应开关管 Q1 夹断 达到保护目的 3 输出整流滤波电路 开关变压器 T1A T1B 绕组产生的低压脉冲电压 经共阴极双肖特基二极管 D31A 整流 C21A C21C 滤波后 产生 平滑的 19 5V 电源供电脑使用 电阻 R21 和电容 C21 组成的网络用来吸收开关变压器产生的尖峰脉冲 保护整 流器件 高亮度发光二极管 LED 和电阻 R13 相串用来指示电源适配器工作状态 4 输出电压稳压控制电路 线性光电耦合器 PH1 和精密并联型可调整稳压器 IC32 及其外围元器件与 IC1 内部误差放大器 脉宽控制电路共 同构成输出电压稳压控制电路 由于 IC32 的存在 PHI 脚的电位是恒定的 当 19 5V 电压变化时 PH1 内部发光二极管的发光强度发生变化 2 PH1 内部光电三极管集电极和发射极间的电压 UCE 随之发生变化 UCE 的变化经 ICI 内部误差放大器放大后 调 节 ICl 内部脉宽控制电路输出的脉冲宽度控制开关管 Q1 的导通时间达到稳定输出电压的 电阻 R24 R25 和 R26 用来设定电源适配器的输出电压 VOUT VREF 1 2 5V 1 19 8V 固定 R24 和 R25 调整 R26 可调节输出电压 增大 R26 输出电压降低 减小 R26 输出电压增高 光电耦合 器 PHl 内部的发光二极管和光电三极管间没有电气连接 低压侧的电压变化通过光信号传递到高压侧 还有保 护低压侧设备和人身安全的作用 5 输出保护电路 HA65NS2 00 电源适配器具有完善的输出保护功能 Q3 NTC R29 组成输出整流器件过热检测电路 IC2A 内部 2 5V 参考电压及外围元器件组成输出过压检测电路 IC2B 及外围元器件和电流取样电阻 R40 组成输出过流压检 测电路 IC2A IC2B 的输出通过共阳极双开关二极管 D42 和 Q3 的输出汇集到一起 组成线或电路 当某一路输 出变低时 光电耦合器 PH2 内的发光二极管导通发光 PH2 内的光电三极管导通 ICl 的 脚变低 关闭脉宽调 制控制器输出 FA5528 芯片保护电路具有闩锁功能 故障解除后不能自动恢复工作 故障解除后 断开交流市 电重新连接市电可以快速恢复适配器工作 1 输出整流器件过热保护 输出整流器件温度过热时 安放在输出整流器件散热片近旁的负温度系数电阻 NTC 阻值减小 Q3 饱和导通 通 过光电耦台器控制 IC1 关闭脉宽调制控制器输出 2 输出过压保护 IC2A 内部 2 5V 参考电压及外围电路构成一个单限比较器 比较器的门槛电平为 2 5V 当输出电压升高 R41A 和 R41B 组成的分压器中点电压 UA 2 5V 时 比较器翻转输出低电平 即 VOUT 2 5V 将图 2 中有关电阻数据代人不等式得 VOUT 21 7V 3 输出过流保护 IC2B 及外围电路与电流取样电阻 R40 阻值约 30m 构成一个单限比较器 门槛电平 104mV 由 R32 和 R33 对 IC2 内部 2 5V 参考电压分压取得 当电流取样电阻 R40 两端的压降大于 104mV 时 比较器翻转输出低电平 6 ID 信息存储电路 戴尔笔记本电脑电源适配器输出接口比较特殊 其外壁是负极 内壁是正极 中间还有一根小针与电源适配器 内的 ID 信息存储芯片相连 戴尔笔记本电脑通过这颗芯片识别接人的适配器的型号 ID 信息存储芯片 IC3 型号为 DS2501 采用 T092 封装 有 3 只引脚 其中 3 脚为空脚 该芯片由 MAXIM DALLAS 公司生产的 512 字节单线只添加 EPROM 芯片 内部存有戴尔电源适配器 ID 功率等信息 这些信息可以通过最 少的接口访问 例如微控制器的一个端口引脚 DS2501 由一个工厂刻度的注册码 其中包括 48 位唯一序列码 8 位 CRC 校验码和 8 位家族码 09h 以及 512 位的用户可编程 E PROM 组成 DS2501 进行编程和读取操作的电源 全部来自于 1 Wire 通信线 采用 l Wire 协议 即仅通过一条信号线和一条地线 实现数据的串行传输 读取 数据时电压不得超过 6V 编程时要求电压 12V 3 早期电源适配器 ID 信息存储芯片直接与中间针相连 长达 2m 的输出线未使用屏蔽线 在电气上相当一根天线 外界杂散电磁信号常常导致 DS2501 奠名奇妙损坏 HA65NS2 00 REV A01 电源适配器针对这一问题作了改进 一 是新增了 ZD3 和 R31 两个保护器件 二是输出线改用三芯同轴线 另外 部分适配器输出接口导线焊接位置不当 使用过程中易造成 19 5V 导线碰触中心针导线 致使 DS2501 损 坏 如果 DS2501 芯片损坏 笔记本电脑屏幕将显示 The AC power adapter type cannot be determined 等信 息 按 F3 可以进入系统 但是 CPU 降频使用 电池不能充电 二 维修实例 例 1 接上 220V 市电瞬间 电源插头与插座间没有电火花 适配器指示灯不亮 分析与检修 由下开关电源加电瞬间 主电源滤波电容 Cl 充电和开关管导通时主电源工怍电流较大 电源插头 与插座间会产生电火花 无此现象 说明市电未加到开关电源电路 初步判定交流电源线断路或保险丝熔断 首先 用电表检测交流电源线 轻轻弯曲交流电源线关键部位 未见异常 故障范围被圈定到适配器内部 用 刀片或锯条小心拆开适配器外壳 检查发现立式保险丝 F1 熔断 主电源滤波电容 Cl 鼓包 测量 C1 两端电阻未 见短路性故障 折下 C1 用 LCR 数字电桥检测 证实其已失效 C 0 237nF Q 0 34 更换主滤波电容器 C1 用 3A 250V 玻璃管保险替换立式熔断器后 通电试机 只听 砰 的一声 保险管炸裂 将周边器件熏得漆黑 进 一步检查发现全桥 BDl 对臂两只二极管已击穿 用酒精棉球擦拭周边器件 用 KBP306 替换 BDI KBP206 再次 更换上只套有热缩管的玻璃管保险丝后 适配器恢复正常 经验与教训 1 开关电源保险丝熔断 通常伴有元器件击穿短路性故障 未查明前不要急于通电试机 2 使 用玻璃管保险丝肘最好套上一段热缩管 这样可以防止保险管炸裂伤人或将周边器件熏黑 例 2 戴尔 Inspiron 1420 附带的 HA65S2 00 电源适配器接上 220V 市电瞬间 电源插头与插座间有电火花产生 适配器无直流输出 指示灯不亮 分析与检修 由于开关电源加电瞬间 电源插头与插座间有电火花产生 说明开关变压器初级侧的整流滤渡电 路 开关管等状态正常 故障可能是脉宽调制控制芯片未启动或者某种原因致使芯片内部保护电路动作切断输 出 打开外壳 静态检查脉宽调制控制芯片启动电路的 D2 和 R1 未见异常 接着 将市电加至电源适配器 测试主 电源电压为 307v 正常 断开市电 待 C1 存储的电能泄放掉 再次给电源适配器加市电 在加市电的同时 用电 表监测 ICl 脚电压 发现该脚电压瞬间达 1V 左右 这说明电源适配器过载 IC