DH321构成的碟机开关电源电路分析与维修.doc

DH321构成的碟机开关电源电路分析与维修DH321是仙童公司(FAIRCHILD）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是电流型脉宽调制（PWM），有“绿色芯片”之称。其内部集成有击穿电压为650V的“敏感型”场效应功率开关管、高压启动电流源、固定频率振荡器、内部偏置电路、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，由其构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、电路简洁等优点。它特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源，应用十分广泛。下面以一款广州产e-Haier牌961型DVD机开关电源为例，对其原理进行分析。附图为该机开关电源原理图。一、电源的启动及输出过程交流220V市电经电源开关SW1和保险管F1送到由L1和C3组成的具有双向滤波特性的电源滤波器。该滤波器既可滤除电网中的高频干扰信号，又可抑制本机开关电源产生的高频开关干扰信号对电网的污染。经过滤波后的220V交流电经D1-D4组成的桥式整流电路整流及C4滤波后，产生300V左右的直流电压。整流滤波后得到的300V直流电压一路经过开关变压器初级绕组加到IC 1的、脚内部的敏感型”场效应开关管漏极；另一路直接加到IC1的脚，通过内部高压启动电流源对ICI脚外接电容C6充电。随着充电的进行，脚电压上升，大约15ms后（由于DH321内部集成有电源软启动电路，该时间为内部软启动电路的电源启动延迟时间），当脚电压上升到大于12V时，高压电流源的供电立即自行切断。内部各功能电路开始正常工作，此时开关管进人正常开关状态。电路起振后改由开关变压器一绕组产生的感应脉冲电压经D6整流，R2流及C6滤波后所产生的约14V直流电压为IC1脚供电。只要脚电压不低于8V，电路就将锁定在正常工作状态。当脚电压低于8V时，高压启动电流源的供电立即接通，为ICI脚外接电容充电，只有当脚电压回升到大于12V时，IC1内部自动重启动电路作用，实现电源的自动重启动（由于ICI内部集成了高压启动电流源，因而无需外加启动电路，简化了外围电路）。电源工作后，开关变压器两个次级绕组上会不断产生高频脉冲电压，一绕组上的脉冲电压经D8整流，C10滤波后，输出12V直流电压。一绕组上的脉冲电压经D9整流，经C11,L2,C13、C14组成的二型滤波器滤波后，输出5V直流电压。二、稳压过程稳压电路主要由IC1、光电藕合器IC2（PC817）、基准电路ZD1(3.9V)组成。稳压过程如下：当因某种原因导致输出电压升高时，5V输出电压也会升高。由于ZD1两端电压为固定的3.9V，因此，光敏二极管两端电压会相应升高，光敏二极管发光增强，光敏三极管导通增强而内阻减小，流过IC2的一脚的电流增大，即流经IC1的脚电流增大，因IC1内部集成有电流型PWM（脉冲宽度调制）控制器，IC1的脚内电路对反馈电流特别敏感。IC1内部脉宽控制电路通过脉宽调整，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；输出电压降低时其稳压控制与上述过程相反。三、保护电路1过压保护当电网电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压过高时，开关变压器一绕组上的电压幅度也会相应升高，经D6整流，C6滤波后加到ICI脚的电压也相应升高。当脚电压幅度超过19V时，IC1内部过压保护电路启动，开关管截止，实现过压保护。2欠压保护当电源输入电压过低时，开关变庄器一绕组上的感应脉冲电压幅度也将随着降低，经D石整流，C6滤波后加到ICI脚的电压也相应降低。当脚电压低于sv时，IC1内部欠压保护电路启动，使电源功率开关管截止，起到了欠压保护的目的。一旦出现欠压保护，IC1内部高压启动电流源将接通、为IC1脚外接电容充电，只有当脚电压回升到12V时，在IC1内部自动重启动电路作用下整个电源电路才能重新恢复正常工作3.过载保护这是一种延迟型保护电路，可以避免瞬间过载引起保护电路误动作。当因过载引起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）输人端将被切断，此时内部一个5A电流源给ICI脚外接电容C7充电，当亡7两端电压充到6V时（该充电时间即为延迟过载保护时间），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。4过流保护电源的过流保护电路及电流取样检测电路均集成在IC1内部。当因某种原因致使流经IC1内部场效应开关管源极(SOURCE）的电流增大时，ICl内部场效应开关管源极取样检测电阻两端压降增大，当开关管源极电流增大到1.2A时，开关管源极取样检测电阻两端电压达到闭值电压，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。5.过热保护IC1内部集成有过热检测器。当ICI内部温度达到140C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，实现过热保护。另外，由C5、R3、D5组成开关管漏极尖峰脉冲吸收电路，用来吸收ICI内部开关管在截止瞬间，开关变压器初级绕组上产生的尖峰脉冲，达到保护开关管的目的。四、维修资料DH321为8脚双列直插式(8DIP)封装，其引脚功能及实测数据详见表1。：与DH321功能相同，能直接互换的还有几种其他型号的集成电路，详见表2。表中集成电路相互代换时要注意功率余量和使用条件，应用功率大的代功率小的，否则容易损坏。五、维修实例例1大多数时间不能开机，偶尔能开机一次，但激光头一直往外跑，直到打齿；即使未放入光盘主轴电机也转动不停。一检测电源输出电压，能开机时12V输出为8.6V, 5V输出为3.2V，不能开机时，12V及5V输出均为OV。判断故障在电源电路。测量整流滤波后的300V电压正常，IC1的脚和、脚电压也正常，而、脚电压为OV。检查12V、5V输出端无短路现象，IC1的脚外围元件D6,R2;C6均正常。检测光电藕合器IC2及稳压二极管ZD1正常，但当焊下C7检测时，发现已严重漏电，用万用表RxiOk挡检测已接近短路，更换C7后故障排除。例2不能开启电源。测量12V及5V输出均为OV,IC1脚及、脚300V电压正常，、脚电压为OV。排查IC1的外围元件无明显异常，判断集成电路IC1(DH321)损坏。当无意间用万用表50V电压挡测脚对地电压时，误将IC1、DH321是仙童公司(FAIRCHILD）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是电流型脉宽调制（PWM），有“绿色芯片”之称。其内部集成有击穿电压为650V的“敏感型”场效应功率开关管、高压启动电流源、固定频率振荡器、内部偏置电路、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，由其构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、电路简洁等优点。它特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源，应用十分广泛。下面以一款广州产e-Haier牌961型DVD机开关电源为例，对其原理进行分析。附图为该机开关电源原理图。一、电源的启动及输出过程交流220V市电经电源开关SW1和保险管F1送到由L1和C3组成的具有双向滤波特性的电源滤波器。该滤波器既可滤除电网中的高频干扰信号，又可抑制本机开关电源产生的高频开关干扰信号对电网的污染。经过滤波后的220V交流电经D1-D4组成的桥式整流电路整流及C4滤波后，产生300V左右的直流电压。整流滤波后得到的300V直流电压一路经过开关变压器初级绕组加到IC 1的、脚内部的敏感型”场效应开关管漏极；另一路直接加到IC1的脚，通过内部高压启动电流源对ICI脚外接电容C6充电。随着充电的进行，脚电压上升，大约15ms后（由于DH321内部集成有电源软启动电路，该时间为内部软启动电路的电源启动延迟时间），当脚电压上升到大于12V时，高压电流源的供电立即自行切断。内部各功能电路开始正常工作，此时开关管进人正常开关状态。电路起振后改由开关变压器一绕组产生的感应脉冲电压经D6整流，R2流及C6滤波后所产生的约14V直流电压为IC1脚供电。只要脚电压不低于8V，电路就将锁定在正常工作状态。当脚电压低于8V时，高压启动电流源的供电立即接通，为ICI脚外接电容充电，只有当脚电压回升到大于12V时，IC1内部自动重启动电路作用，实现电源的自动重启动（由于ICI内部集成了高压启动电流源，因而无需外加启动电路，简化了外围电路）。电源工作后，开关变压器两个次级绕组上会不断产生高频脉冲电压，一绕组上的脉冲电压经D8整流，C10滤波后，输出12V直流电压。一绕组上的脉冲电压经D9整流，经C11,L2,C13、C14组成的二型滤波器滤波后，输出5V直流电压。二、稳压过程稳压电路主要由IC1、光电藕合器IC2（PC817）、基准电路ZD1(3.9V)组成。稳压过程如下：当因某种原因导致输出电压升高时，5V输出电压也会升高。由于ZD1两端电压为固定的3.9V，因此，光敏二极管两端电压会相应升高，光敏二极管发光增强，光敏三极管导通增强而内阻减小，流过IC2的一脚的电流增大，即流经IC1的脚电流增大，因IC1内部集成有电流型PWM（脉冲宽度调制）控制器，IC1的脚内电路对反馈电流特别敏感。IC1内部脉宽控制电路通过脉宽调整，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；输出电压降低时其稳压控制与上述过程相反。三、保护电路1过压保护当电网电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压过高时，开关变压器一绕组上的电压幅度也会相应升高，经D6整流，C6滤波后加到ICI脚的电压也相应升高。当脚电压幅度超过19V时，IC1内部过压保护电路启动，开关管截止，实现过压保护。2欠压保护当电源输入电压过低时，开关变庄器一绕组上的感应脉冲电压幅度也将随着降低，经D石整流，C6滤波后加到ICI脚的电压也相应降低。当脚电压低于sv时，IC1内部欠压保护电路启动，使电源功率开关管截止，起到了欠压保护的目的。一旦出现欠压保护，IC1内部高压启动电流源将接通、为IC1脚外接电容充电，只有当脚电压回升到12V时，在IC1内部自动重启动电路作用下整个电源电路才能重新恢复正常工作3.过载保护这是一种延迟型保护电路，可以避免瞬间过载引起保护电路误动作。当因过载引起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）输人端将被切断，此时内部一个5A电流源给ICI脚外接电容C7充电，当亡7两端电压充到6V时（该充电时间即为延迟过载保护时间），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。4过流保护电源的过流保护电路及电流取样检测电路均集成在IC1内部。当因某种原因致使流经IC1内部场效应开关管源极(SOURCE）的电流增大时，ICl内部场效应开关管源极取样检测电阻两端压降增大，当开关管源极电流增大到1.2A时，开关管源极取样检测电阻两端电压达到闭值电压，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。5.过热保护IC1内部集成有过热检测器。当ICI内部温度达到140C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，实现过热保护。另外，由C5、R3、D5组成开关管漏极尖峰脉冲吸收电路，用来吸收ICI内部开关管在截止瞬间，开关变压器初级绕组上产生的尖峰脉冲，达到保护开关管的目的。四、维修资料DH321为8脚双列直插式(8DIP)封装，其引脚功能及实测数据详见表1。：与DH321功能相同，能直接互换的还有几种其他型号的集成电路，详见表2。表中集成电路相互代换时要注意功率余量和使用条件，应用功率大的代功率小的，否则容易损坏。五、维修实例例1大多数时间不能开机，偶尔能开机一次，但激光头一直往外跑，直到打齿；即使未放入光盘主轴电机也转动不停。一检测电源输出电压，能开机时12V输出为8.6V, 5V输出为3.2V，不能开机时，12V及5V输出均为OV。判断故障在电源电路。测量整流滤波后的300V电压正常，IC1的脚和、脚电压也正常，而、脚电压为OV。检查12V、5V输出端无短路现象，IC1的脚外围元件D6,R2;C6均正常。检测光电藕合器IC2及稳压二极管ZD1正常，但当焊下C7检测时，发现已严重漏电，用万用表RxiOk挡检测已接近短路，更换C7后故障排除。例2不能开启电源。测量12V及5V输出均为OV,IC1脚及、脚300V电压正常，、脚电压为OV。排查IC1的外围元件无明显异常，判断集成电路IC1(DH321)损坏。当无意间用万用表50V电压挡测脚对地电压时，误将IC1、