HP70打印机电路原理与故障检修浅析

HP70 打印机电路原理与故障检修分浅析打印机电路原理与故障检修分浅析 LZFEMC 20100403 1 电路板图描述与输入输出 如图 1 所示 以变压器中间为界 左边隔离输入端 热端 右边为本地输出端 冷端 热端完成两项功能 一是 PFC 电路 即将最前端整流输出的馒头波直流升压变换成 400V 左右的 高压直流 送到有蓝色线标记的大电解电容 并保持电容的充电电流与馒头波波形电压成正比 以提 高功率因数 功率因数校正即 PFC 一般的开关电源无此功能 直接将最前端整流输出高压与将大 电解电容相连 因此电容的充电电流是脉冲式的 尤其在输入交流电波形处于峰值的时刻 这样对电 网的谐波干扰较大 图中左边的大电感参与 PFC 作用 第二是 PWM 电路 即将 400V 左右的高压直 流变换成可调占空比的开关脉冲 送到开关变压器 开关变压器在次级感应电压 次级电压通过光电 耦合器送回 用于调整开关脉冲的占空比 实现输出电压的稳定 冷端完成三项功能 一是电压误差的采样和过流保护 二是实现二次开关降压 从 35V 上再生 成 5V 电压 三是接收风扇控制信号 完成散热风扇的开关 图中有三块垂直安装的控制模块板 其中左边的实现 PFC 和 PWM 控制 右上方的实现稳压控制 和过流保护 右下方的实现本地端二次开关降压 图 2 为电路板的反面镜像图 可以与正面斜视图直接重叠起来看 可以观察到冷热两端电路有 明显的分界 分界处还用开槽和钻孔加强了绝缘隔离 透过上方开槽可以看到两只黄色的光电耦合器 图 1 正面斜视图 图 2 反面镜像 图 3 输出接头 图 4 侧面斜视图 如图 3 所示 为电源输出接头 橙色为输入线 用于控制图 4 左前方白色的两位插座的输出 此输出接打印机的风扇 输入为 高电平时风扇启动 蓝色为 32V 输出 用于打印机电机和打印头的供电 橙色为 5V 输出 用于打印机的数据和控制电路 如图 4 所示 从斜视图上可以看出 输出本地端的散热片上 其实安装了 4 颗 TO 220 封装的场 效应管和二极管 散热片下面的电感用于本地端为产生 5V 的二次开关降压 2 电路原理图分析 如图 5 所示为电路原理图 其来源为作者对照电路板绘出 整理 因此错漏之处难免 希望与 大家共同完善 有四个元件标号没有确定 暂用问号加序号标示 图中 A 为输入滤波整流电路 L N 为交流输入 CX1 CX2 FL1 FL2 CY1 CY2 以及 CY3 为滤波的主要元件 用于滤除外部输入的和自身可能对外输出的高频干扰 X 代表差模分量 即 L N 之间的电压差 Y 代表共模分量 即 L N 之平均与本地地系统之间的电压差 Z1 为压敏电阻 在电压高于 470V 时作用 用于吸收 L N 之间可能过高的尖峰电压 如电机启动或雷击时 NTC3 为热敏电阻 负热敏特性 温度越高 电阻越小 用于减小上电瞬间对 C 1 的充电冲击电流 其作 用原理是 上电前 NTC3 的温度低 电阻大 串联在回路中使得上电瞬间整流桥 CR1 对 C 1 平缓 充电 直到 C 1 充电到足够电压 控制电路启动正常工作 其充电电流交由 PFC 电路控制 之后 NTC3 中流过正常大小的电流 明显发热 电阻自动降低 以减少自身发热损耗 CR1 为整流桥 方 形 固定在独立散热片上 C71 为直流滤波电容 其容量很小 主要是为了控制电路启动的需要以平 滑平均电压 PFC 电路动作之后 引起容量很小 其低频滤波作用可以忽略 高频滤波则继续保持 图中 B 为 PFC 电路 T71 为升压变压器 主要工作在电感模式 故称作为电感也无不妥 电感 升压后通过 D71 送到 C 1 得到比较稳定的 400V 直流 之所以说比较稳定 是因为此直流电压只 是跟踪输入交流电压 维持在其可变的比率上 PFC 电路的主要作用是使得对 C 1 的充电电流精密 正比于 CR1 输出的馒头波电压 即对对 C 1 的充电电流也是馒头波的 半个正弦波形状 T71 由场 效应管 Q71 驱动 其基本参数是 600V 16A 实际平均电流估计不到 2A 因此我们可以看到 HP 厂家 设计对质量的保证 T71 的输入由 R76 R73 连接到控制模块的第 3 脚 之所以用 R76 R73 两只串 联而不用一只电阻 估计厂家同样是出于可维修性的考虑 因为 若 T71 损坏 其输入极也会出现 过压 此过压会通过串联的电阻作用到模块 当然模块中有过压钳位保护电路 因此串联电阻会出现 过流 若用一个电阻功率不够容易过热烧毁 同时也会过压瞬间击穿 造成对模块的过度冲击 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 26 Jan 2010Sheet of File F HP70 MyDesign1 ddbDrawn By L N F1 3 15A CX1 680n Z1 V14K5 FL1 CX2 680n R1 470k FL2 NTC3 SCK056 CY1 10n CY2 10n ac ac CR1 RS2006 C71 1u T71 Q71 2SK2915 D71 C 1 100u R77 0 22 R75 0 22 R 1 100k R73 22 R82 10k R76 15 PFC TDA4862 PWM UC3843 23456789101112131415161 R81 330 R86b 261k R86A 221k R85b 261k R85a 210k C72 10n D71 R72b 261k R72A 221k R71a 261k R71 210k FB2 C79 T1 Q12 2SK2611 R40 120k R41 120k C41 20n D41 BAV26 ZD41 ZD42 R 2 0 27 R11 100k R12 22 R84 R83 R74 R80 R78 R79 R25 2W R26 2W D42 C22 C23 ZD21 R23 D21 D24 R24 D23 C21 CY3 10n IC601 TLP521 1 IC501 TLP521 1 LM 324 LM 393 2345678910111 D151 D152 1N4148 R151 2k C304 CR104 C151 100u R150 0 05 R350 22 C 3 CAP CR350 L351 C300 50V 1500u R 3 100 1 2 J1 Q240 Q241 9013 R242 R241 32V 5V 34063 12345 R301 0 02 Q301 IRF9Z34 CR301 R302 15 L301 C 2 10V 3300u 5V 6 CPU C304 C306 DCT 316 DCT 318DCT 317 NTC2 R300 0 02 C302 50V 330u C301 0 1 HP70 A B PFC C PWM D E F G 5V 图 5 电路原理图 进行 PFC 控制需要采样输入 其中包括 通过 R71 R71a R71b R72a R72b 串联采样输入 的实时电压 通过 R85a R85b R86a R86b 串联采样输入的峰值电压 通过 R81 采样 Q71 的作 用电流的实时电流 通过 R83 和 R84 R74 和 R80 R78 和 R79 分别串联采样输出电压 同样控制模块需要启动电流 这个由功率电阻 R25 R26 串联后从输出的高压获取 图中 C 为 PWM 电路 E 为 PWM 反馈输入电路 PWM 模块输出可调占空比的高频脉冲 50kHz 左右 通过 R12 给 Q12 Q12 然后驱动变压器 T1 T1 的各路次级即可输出脉冲 经过整流形成所 需的两路直流电压 一路对应 CR104 和 C151 形成 12V 电压 供给 DCT318 模块做电源 另一路 生成 35V 电压 进行 PWM 控制同样需要采样输入 其中包括 从 R 27 上的 Q12 的单周期工作电 流 来自光耦 IC501 的稳压误差信号 来自光耦 IC601 的过流 过压保护控制信号 FB2 C79 构成简单高频滤波 D41 ZD41 ZD42 R40 R41 C41 构成尖峰吸收电路 以针 对 Q12 在关断瞬间由于 T1 初级漏感造成的过高的反激尖峰电压 尖峰电压分两段吸收 尖峰的第一 段先由 ZD41 ZD42 钳位 钳位以下的尖峰再由 R40 R41 C41 吸收和泻放 图中 D 为供电电路 提供模块 DCT 317 的正常工作电流 取电可来自 T71 和 T1 图中 F 为风扇驱动电路 控制开关为 Q240 和 Q241 的并联 图中只画出了一个 输入来自主控 制板 在待机模式时输入为低电平 正常工作模式时为高电平 电源来自 35V 通过 R 3 获取 图中 G 为 5V 电压生成电路 其生成原理是开关电源的变换原理即 BUCK 降压 变换 同样 DCT 316 输出可调占空比的高频脉冲 35kHz 左右 通过 R301 给 Q301 Q301 然后驱动 L301 L301 加上续流二极管 CR301 的作用 最后在输出端形成 5V 电压 续流二极管 CR301 在 Q301 关断时为确保电感 L301 电流继续流动提供通路 为保证稳定安全的输出 需要采样输入 其 中包括 R301 感测的实时输入电流 R300 感测的实时输出电流 5V 输出电压以及 NTC2 感测的 功率管的工作温度 若侦测到 5V 输出短路或过流 DCT 316 的 1 脚可直接输出低电压给 IC601 使隔离端的 PWM 电路进入保护工作状态 若 35V 过压 高电压变化直接通过 R151 D152 作用给 IC601 同样使隔离端的 PWM 电路进 入保护工作状态 3 故障检修分析 1 概述 开关管击穿主要原因 一是电源控制芯片或电源模块电路异常 二是软启动电路异常 使开关管 在开机瞬间因稳压控制电路未工作 导致开关管因过激励而损坏 三是开关管激励回路的阻容元件异 常 使开关管因激励不足或关断损耗大而损坏 四是稳压控制电路异常 由于开关管击穿会连带损坏一些元件 检修时务必检查出所有损坏的元件 以免更换元件后再重 复损坏 或产生新的故障 比如 场效应管源极电阻阻值增大后 若未及时更换 必然会产生开关电 源不能启动 启动困难 带载能力差的故障 检修开关管击穿的故障通常采用直观检查 在路电阻测量法 电压法 安全供电法和代换法 电 源未工作的主要原因 一是启动电路异常 不能为电源控制芯片或电源模块电路供电端提供正常的启 动电压 二是集成电路供电端内部的启动电路异常 三是振荡器或振荡器的定时元件异常 使振荡器 不能形成锯齿波脉冲信号 四是软启动电路异常 使开关管激励电路没有脉冲电压输出 其中启动电 路异常引起开关电源始终没有电压输出最常见 在检修开关电源未工作的故障时通常采用电压法 在路电阻检测法 代换法 若开关管未起振 时 必须对 300V 供电滤波电容放电后 才能采用在路电阻检测 以免该电容存储的电压损坏仪表 输出电压高的故障原因都是由于稳压控制电路异常所致 2 故障实例分析 显然 5V 是本地独立从 32V 转换而来的 因此与输入隔离端 热端 没有关系 只要 32V 电 压正常而 5V 没有输出则 必然是 5V 的降压电路有问题 故障实例一故障实例一 故障现象 故障现象 打印机加电后屏幕无任何指示 按开机键无任何反应 检修过程 检修过程 估计是电源问题 屏幕无指示对应无 5V 输出或短路 数据和控制电路根本没工作 按键当然没有反应 取出电源板分离输出插头 测 5V 输出为零 而 32V 有输出 伴随尖叫 因此 判断 5V 的降压电路有问题 先测相关的功率管发现 Q301 CR301 均已击穿 更换后正常 故障的诱因 故障的诱因 引发的 Q301 CR301 均已击穿的原因还需进一步检查 这里的整流二极管 CR301 是难以损坏的 因为其额定值有 10A 以上 实际平均通流不超过 4A 为何会损呢 从其