时间：2022-03-17 09:58:04
导语：在开关电源工作原理的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：开关稳压电源 滤波 开关管 光电耦合器
开关稳压电源是各种电子设备不可缺少的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术标准以及能否安全可靠地工作。由于开关电源内部关键元件工作在高频开关状态，功耗小，效率高等等特点，故目前它已经成为稳压电源的主流产品。重庆中国三峡博物馆使用了17个FDPS-15A开关稳压电源，主要用于给展厅和库房的温湿度传感器提供12V工作电源，由于该电源经常损坏，本人通过实物绘制出电路图，见图1，现结合其工作原理，熟悉其维修技巧和常见故障，有利于缩短展厅和库房温湿度数据的失联时间，同时提高自己的维修技能。
一、 开关稳压电源的组成
由图1可以看出，开关稳压电源由开关震荡电路、控制电路及取样放大电路三大主要电路。以及附属的整流滤波电路组成。
交流220V，经桥式整流电路整流及C1滤波后，得到300V较为平滑的直流电后，送入开关变压器的初级，另一路经起动电阻R3给开关管Q1提供起动电压，使Q1导通，开关变压器的初级便产生电流，经Q5及附属电路形成正反馈，使Q1产生震荡。开关变压器次级便有电压输出，经Q3和C10等整流滤波后将12V电压输出。如果12V有偏离，经Q4取样放大，作用于光电耦合器的二极管，即可改变光电耦合器次级及光电接收管的阻值。去改变控制电路Q5从而改变Q1的震荡频率，从而使输出电压稳定在12V。
二、 开关稳压电源的维修技巧和常见故障
开关稳压电源的维修分两部进行
1、 断电状态下
看：看电路板及元器件有无明显烧焦痕迹，电容有无鼓包和漏液。
闻：闻电路板有无烧焦味。
问：问电源损坏的经过，是否有违规操作。
量：这一步就很关键了，必须熟练掌握每个元器件单独测量的方法与数据。在线测量前，应先检查C1两端有无电压，如果电源停震，C1两端有300V的直流电压，给测量带来危险，可用25W灯泡跨接放电，切忌用导线短路放电，这样对C1有损伤。安全后检查保险限流电阻有无开路，桥式整流电路及开关管有无短路，这是该电源故障高发部分。同时，在线测量其他三极管和光电耦合器以及12V输出端有无短路。发现有不正常，需把元件拆下来用万用表测量。当把损坏的元器件全部更换后，在线测量以上部位，阻值恢复正常，就进入下一步。
2、 通电状态下
通电前，将电路板放置于绝缘垫上，通电1-2秒，立即断电。这1-2秒很关键，观察有无冒烟，有无异常。如果没有异常，用手摸元器件的温度，有无过热，如果有，说明还有元器件损坏，回到断电状态下，进一步检查。如果通电1-2秒无冒烟，无过高的温升。下一步直接接通电源。测量几个电压数据。第一，测量C1两端有无300V的直流。第二，测量有无12V的直流输出。如果12V电压值不对，可以调整R12可调电阻，使12V恢复，如果调整R12可调电阻，12V没得变化，检查R12本身和光电耦合器有无故障。
通常情况下，经过以上几步的维修，损坏的开关电源应该就能修好，下面举一例，最常见的故障。
常见故障分析：
我馆，各展厅和库房的温湿度数据，是通过DDC检测，回传到控制机房，直观的在电脑屏幕显示出来。有一天，突然一个展厅的数据变得无穷大，我立即去DDC控制箱，发现供电的空开已经断电，我没有立即合闸，而是用万用表测量负载，发现开关电源有短路，于是，拆下来拿回办公室，进行维修。打开外壳，发现限流电阻R1明显变黑，C1也有鼓包，进一步测量，Q1击穿，于是，把故障元器件拆下来，再测量线路的阻值，变正常。故更换这几个元件。通电1-2秒，立即断电，没得异常，温度也不高。直接通电，测量C1两端300V正常，输出12V偏低，调整R12，12V恢复正常。将该稳压电源连接在DDC控制电路里面，合上空开，观察DDC通讯灯闪亮正常，回到控制室观察，该展厅的温湿度数据已经正常，故障排除。
三、 开关电源的维修参数
该稳压电源的地有两个，从图1可见，光电耦合器的次级端，对应的地是C1的负极。称“热地”。使用这个地的电路有，整流滤波、开关震荡电路、控制电路，即Q1和Q5这部分。另一个地是光电耦合器的初级端。即12V输出的负极，称“冷地”，使用这个地的电路有，开关变压器次级的整流滤波和取样放大电路，即Q4这部分。一下数据，用MF47型万用表测量，红表笔接地。现以热地和冷地为基准，提供各级电路的对地电阻，供维修参考。
【关键词】医疗设备；开关电源；维修技术
想要进行医疗设备开关电源维修，就必须了解与掌握开关电源的工作原理，理解电路图，将开关电源按照功能分解为：取样稳压电路、整流滤波电路、保护电路、脉冲激励电路等，然后将开关电源的基本框图当做维修时的参考，进行故障原因的分析，准确的判断出故障的位置，并采取一定的措施将其解决。
1 工作原理
虽然医疗设备开关电源种类众多，但是其基本的工作原理相同，通过电源开关管的截止与导通，通过感性储能元件中的动脉电流经过耦合，再由脉冲进行整流滤波与稳压，通过将其转变为适当的脉动电压，输出300V的直流电。按照开关电源的开关管的组合类型，可分为推挽式、单端式；按照负载的连接方式与储能电感，分为变压器耦合型、并联型、串联型；按照开关电源的稳压类型，可分为频率控制式、脉冲宽度控制式；按照激励脉冲产生的方式，可分为它激式与自激式。用光电耦合器件调节稳压电路环节，用隔离变压器耦合型调节主电源电路，实现电源地与设备地的完全隔离。
2 医疗设备开关电源维修技术
2.1 PWMIC电路故障维修技术
在医疗设备开关电源中的开关管组与电源控制芯片的应用非常广泛，甚至出现多处共用一个电源的情况。PWM稳流或稳压电源的工作原理是在外接负载、内部参数、输入电压变化的时候，控制电路能够对基准信号与被控信号之间的差值进行判断，调节电路开关器件的导通脉冲宽度，产生闭环反馈，PWM开关的频率通常是一定的，能够实现控制信号形成多环、双环、单环的反馈系统，完成开关电源与输出电流或电压的控制信号稳定。同时，能够实现一些附带抗偏磁、过流保护以及均流保护，达到输出额定功率、稳压、稳流的目的。
在进行开关电源维修的时候，如果开关管与整流滤波电路的运行正常，一般对PWMIC以及周围的电路情况进行检测，PWMIC通常都是存在电流检测、驱动脉冲、取样调整电路、IC供电、基准电压等，通过测量主电源的电阻（启动电阻），如果该电阻变小或者断路，提供给IC正常的供电，正常的启动电源，反之电源则不能启动。
实例：某HF51-2A高频X线机开机不自检，并且机器不启动也没有任何报警提示。维修技术：通过检查380V电压，测得世界的电压为410V，主机与床分开两路控制点，透视床能够在床边进行控制起卧等操作。通过对设备图纸进行分析，显示HTCPU的控制电压是受HF5001的PP4接线端子控制的，在FH5001板上借测得知保险F1、F2运行正常，监测电压没有出现±12，而是为+10V、+24V。再通过检测得知PP5没有电压输入，检查SW1模块上检测AC电压为240V，但是其输出电压只有+10V，其他的电路没有相应的电压输入或输出。再检测T1变压器，T1变压器两个短没有电阻，并且T1变压器与K继电器脚板之间存在烧黑的现象，这时候替换线路板上的K继电器与T1变压器，安装完成后，重新输入±12V的电压，再开机后机器的开机、自检等运行恢复正常。
2.2 光电耦合器故障维修技术
光耦合器是在以光为介质传输电信号的期间，当有电信号驶入的时候，通过二极管发光，光敏半导体接受光信号从而产出电信号，完成“电-光-电”之间的转换。通过利用现行光耦合器能够形成光耦反馈电路，通过调控电流的大小改变占空比，能够实现稳压的目的。此外，光耦合器具有传输效率高、使用寿命长、抗干扰能力强等方面的优点，致使其被广泛的应用在固态继电器、脉冲放大、开关电路、信号隔离等电路中。
实例：Philips BV25 X线机的开关电源，经常因为光耦合器的性能问题出现无法开机的情况。可控光耦（4N25）B1-B6与可控硅V1-V3出现问题，都会导致开关机失败，因此应该拆下V3进行测量，很容易因此误判。通过接入220V电压后，变压器提供一组25V与数组7V的电源，25V整流稳定后相电源控制板提供稳定的+15V电压，7V则提供给所有的光耦合器。如果此时电源板上的H1显示为绿灯，说明电路运行正常，反之则显示不正常，然后通过更换SSR内的光耦合器后，就能实现Philips BV25 X线机的正常工作。
2.3 输入电路故障
医疗设备开关电源通常会遇到交流干扰、熔断丝、开关干扰电路引起的线路故障，其中熔断丝的损坏应该检查负载是否短路后，再换上相同电流载荷的熔断丝，通过检测总输入电流是否符合相关规定后才算排除线路故障，开关损坏则可以采用直接更换的方法，交流抗干扰故障通常是由电容器长时间使用而导致的线路问题。在输入电路的电压过大的时候，由于开关电源的电路通常是由整流加电容器滤波电路设计的，并且电容器上的起始电压为零，这样由于瞬间的增大电流，很容易形成瞬间冲击电流，导致线路出现故障。软启动电路的开关电源是保护电路的一种，常见的软启动电路有SCR-R电路、电阻与继电器组成的电路、热敏电阻防冲击电流电路、零触发的双向可控硅与光耦可控硅组成的电路、采用定时触发器与限流电阻的电路等。其中热敏电阻防冲击电流电路的工作原理：热敏电阻通常分为负温度系数热敏电阻与正温度系数热敏电阻，当有过大的电流通过时，NTC热敏电阻在接通电源的时候，能够瞬间增大阻值，起到限流的作用；PTC热敏电阻自身产生的热量能够迅速的增加自身的组织，起到限流的作用。输液泵以及一些小功率的医疗设备电源通常采用NTC热敏电阻或PTC电阻限流电路，但是其很容易被强电流或者雷电损坏，出现熔断丝始终处于烧断的状态，引起NTC热敏电阻的开路，致使电源无法输入至设备中。
2.4 其他电源部件故障
在进行医疗设备故障维修的过程中，通常会遇到一些非电子元件损坏的情况，如电源灰尘过多、线路板部分隐蔽性不好、电容器电容降低、风扇控制电路故障、散热不好出现的电源不稳定等引起的电源停振等。这些问题通常具有不确定性，因此在维修的过程中，通常采用排除法或者替换法，并且应该先对设备用大功率冷风机或者吸尘器进行灰尘的处理。在进行大风量电扇的电源进行维修的时候，应该检查风扇的转速，尤其是带速度检测或者带转速控制的风扇，应该采用替换法进行检测。
3 结语
医疗设备的开关电源故障占医疗设备故障的55%以上，因此掌握开关电源的故障维修技术是所有临床医学人员的职责。文章对医疗设备开关电源的几种维修技术进行了讨论，并且结合实际案例，旨在为医疗设备的开关电源维修贡献自己的一份力量。
参考文献：
[1]范开洲.医疗设备开关电源维修技术的探讨[J].中国医疗设备，2011（7）.
关键词 彩色电视机；原理；维修
中图分类号TN94 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0036-02
彩色电视机是在黑白电视机的基础上发展而来的，彩色电视机的基本工作原理是将黑白电视机的工作原理进行了深化，加入了新的技术。彩色电视机的维修相对于黑白电视机也复杂一些。在进行维修时，要根据利用现代科学知识进行合理操作，提高维修水平。
1 彩色电视机的工作原理
根据人眼彩色视觉特性来看，在彩色重现这一过程中，重要的就是使获得的彩色感觉与原景物相同，而并不是要求将原景物光谱进行还原。彩色电视机的设计以及工作原理是以三基色原理为依据。所谓三基色原理就是，任何一种色彩都是以另外三种色彩的相互混合而制成的。这也就表示，只要是选定三种基色，就可以混合出任何一种色彩。
彩色电视机就是以人眼机能及三基色原理为基础，设计出显示器及彩色摄像机。
在一般的彩色电视摄像机中，是利用三个摄像管对光学图像中的红、绿、蓝分量进行分别拾取，以此来模仿人眼中的三种锥状细胞，来使彩色电视信号中的红、绿、蓝三种基色分量得以形成。CRT显示器彩色显示的基本原理是由加性混色法则构成的。将大量由红绿蓝三种基色所组成的荧光粉点涂在彩色荧光屏内表面上。荧光粉是一种化合物，在接受电子轰击之后会发光，它的发光强度是由电子束强度来决定的。在图像重现的时候，利用接收到的三基色分量对三个电子枪进行控制，对相应颜色的荧光粉点进行轰击，由于荧光粉点比较小，在一定距离进行观察的时候，通过人眼的混合作用，使我们看到的混合色是均匀的。
2 彩色电视机的维修技巧
在笔者看来，要想掌握彩色电视机的维修技巧，提高彩色电视机维修的水平，可以从下面两个方面做起：
1）对彩色电视机机电路能够科学分析
在进行彩色电视机维修时，要想将故障迅速排除，前提条件是要能够对电路进行正确识读及分析，对电路的识读及分析快慢是修理工对基础知识以及专业知识掌握程度的具体反映。一般来说，对专业知识以及基础知识掌握越广越深，对电路的分析也就越透彻，也就能很快找出故障。掌握一定的识图方法以及技巧对分析电路是有帮助的。
对电视机电路图的识读可以分为四个过程，即了解电视机电路图原理，画出电视机功能框架，解决电路图中疑难，最后对故障清楚了解。
首先，对于要进行分析的系统基本工作原理要有进行学习和掌握，并且能够应用到各电路分析中。
第二，要将分析的原理图，根据各个部分的功能将功能方框图画出来，这样一来，可以使电路图更加简化，而对系统的认识却是更加深化。有助于弄清原理图中各个方面的联系。
第三，对于看不懂的电路图要借助有关工具书或者是利用网络来进行查找，并且将其掌握。
2）掌握常见维修方法
在彩色电视机的维修中，主要有以下几种常用维修方法：
（1）电压法
所谓电压法就是利用万用表对电视机内部各点的电压进行测量，它在对电路进行判断的方法中最快捷、准确的一种方法。通过对电源电路的末级关键点电压进行测量，基本上能够将故障发生在哪个部分判断出来。
在开关电源中电压法的应用：
开关电源与负载电路是靠开关电源中各个电压的输出端来进行来进行连接的，对各输出端电压进行测量，能够将开关电源电路是否是正常工作判断出来，还有故障出现在那一部分。一般会有以下几种情况：
第一，各个输出端电压和原理图中的标准电压是相同的，这表示电源是正常的；
第二，各个输出端一直没有电压，这表示开关电源出现故障；
第三，只有一个输出端没有电压，其他输出端都是正常的，表示在开关电源中的直流输出电路出现故障；
第四，各输出端的电压与电路图中的标准值相比要低5%，这表示开关电源滑的工作是正常的，有可能是电源开关发生故障，也可能是负载电路发生故障。
（2）电阻法
电阻法主要是对电路中的短路、击穿、开路以及严重漏电等情况进行检查。对单元电路来说，利用对单元电路电压输出端电阻的测量，能够判断出单元电路中是否存在漏电现象，以此来对电路中是否有短路现象进行判断。
在开关电源中电阻法的应用：
电阻法是对开关电源各输出端电压进行测量，从而判断输出端和负载是不是有故障。当开关电源输出电压比较低或者是没有输出电压时，利用电阻法可以对开关电压各端电阻值进行测量，从而判断出开关电源的输出端是不是有故障。可能的测量结果有：
第一，输出点的电阻值近似于0，或者是小于正常值，这表示在输出端都短路或者是漏电现象。
第二，输出端的电阻值超出正常值很多，这表示在输出端有开路故障出现。
第三，各个输出端的电阻都是正常的，表示在单元电路内没有故障出现
（3）电流法
电流法主要是对输出端是不是有过流故障以及输出变压器是否出现局部短路进行判断。在实际操作中，一般是对输出端的工作电压所供给的电路中某一点进行判断，然后以电流流向为依据，将电流表串入到判断点，电流表所使用的量程是500mA。可能出现的情况有以下几种：
第一，进行测量时，电流表指针很快由左端到右端。这表示在输出端有严重短路或者击穿现象。
第二，电流表指针不动。这表示所进行测量的输出端电路没有工作电源存在。
第三，电流表指针正常。这表示测量电路中没有故障存在，一切正常。
3结论
彩色电视机在现在生活中的使用十分广泛，电视机维修人员，对彩色电视机的原理依据维修技巧要有一个熟悉的掌握，提高维修水平，将出现的故障及时找出来并且进行合理维修，保证电视机的正常使用。
参考文献
[1]常伟.快速学习彩色电视机维修理论精要[J].内蒙古电大学刊，2010（1）.
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).
工作原理
高斯贝尔GSR-VD33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VD1-VD4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VQ5（BUT11A）的集电极，另一路通过启动电阻R1加到VQ5基极，使VQ5导通。VQ5导通后，VQ5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VD6、R5加到VQ5基极，使VQ5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VQ5基极电位降至关断值，使VQ5关断截止。在VQ5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VQ5保持截止状态，启动电压经R1加至VQ5基极，VQ5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VQ3（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VQ3导通程度加深，加快C4充放电速度，缩短VQ5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、VD5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。VQ2、R3组成过流保护电路，当VQ5电流增大时，R3两端压降也增大，最终使VQ2导通，分流VQ5基极正反馈电流，使VQ5集电极电流减小，对VQ5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VD1-VD4有无短路，VQ3、VQ5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VQ5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。
1 引言
随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源得到了广泛的应用，以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构，但这种方案存在成本高、系统可靠性低等问题。美国功率集成公司?POWER Integration Inc?开发的TOP Switch系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题，该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PWM控制电路及保护电路等集成在一起，从而提高了电源的效率，简化了开关电源的设计和新产品的开发，使开关电源发展到一个新的时代。文中介绍了一种用TOP Switch的第三代产品TOP249Y开发变频器用多路输出开关电源的设计方法。
2 TOP249Y引脚功能和内部结构
2．1 TOP249Y的管脚功能
TOP249Y采用TO－220－7C封装形式，其外形如图1所示。它有六个管脚，依次为控制端C、线路检测端L、极限电源设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。各管脚的具体功能如下：
控制端C：误差放大电路和反馈电流的输入端。在正常工作时，利用控制电流IC的大小可调节占空比，并可由内部并联调整器提供内部偏流。系统关闭时，利用该端可激发输入电流，同时该端也是旁路、自动重启和补偿电容的连接点。
线路检测端L：输入电压的欠压与过压检测端，同时具有远程遥控功能。TOP249Y的欠压电流IUV为50μA，过压电流Iav为225μA。若L端与输入端接入的电阻R1为1MΩ，则欠压保护值为50VDC，过压保护值为225VDC。
极限电流设定端X：外部电流设定调整端。若在X端与源极之间接入不同的电阻，则开关电流可限定在不同的数值，随着接入电阻阻值的增大，开关允许流过的电流将变小。
源极S：连接内部MOSFET的源极，是初级电路的公共点和电源回流基准点。
开关频率选择端F：当F端接到源极时，其开关频率为132kHz，而当F端接到控制端时，其开关频率变为原频率的一半，即66kHz。
漏极D：连接内部MOSFET的漏极，在启动时可通过内部高压开关电流提供内部偏置电流。
2．2 TOP249Y的内部结构
TOP249Y的内部工作原理框图如图2所示，该电路主要由控制电压源、带隙基准电压源、振荡器、并联调整器／误差放大器、脉宽调制器（PWM）、门驱动级和输出级、过流保护电路、过热保护电路、关断／自动重起动电路及高压电流源等部分组成。
3 基于TOP249Y的开关电源设计
笔者利用TOP249Y设计了一种新型多路输出开关电源，其三路输出分别为5V／10A、12．5V／4A、7V／10A，电路原理如图3所示。该电源设计的要求为：输入电压范围为交流110V～240V，输出总功率为180W。由此可见，选择TOP249Y能够满足要求。
3．1 外围控制电路设计
该电路将X与S端短接可将TOP249Y的极限电流设置为内部最大值；而将F端与S端短接可将TOP249Y设为全频工作方式，开关频率为132kHz。
图2
在线路检测端L与直流输入Ui端连接一2MΩ的电阻R1可进行线路检测，由于TOP249Y的欠压电流IUV为50μA，过压电流Iav为225μA，因此其欠压保护工作电压为100V，过压保护工作电压为450V，即TOP249Y在本电路中的直流电压范围为100～450V，一旦超出了该电压范围，TOP249Y将自动关闭。
3．2 稳压反馈电路设计
反馈回路的形式由输出电压的精度决定，本电源采用“光耦＋TL431”，它可以将输出电压变化控制在±1％以内，反馈电压由5V／12A输出端取样。电压反馈信号U0通过电阻分压器R9、R11获得取样电压后，将与TL431中的2．5V基准电压进行比较并输出误差电压，然后通过光耦改变TOP249Y的控制端电流IC，再通过改变占空比来调节输出电压U0使其保持不变。光耦的另一作用是对冷地和热地进行隔离。反馈绕组的输出电压经D2、C2整流滤波后，可给光耦中的接收管提供电压。R4、C4构成的尖峰电压经滤波后可使偏置电压即使在负载较重时，也能保持稳定，调节电阻R6可改变输出电压的大小。
3．3 高频变压器设计
由于该电源的输出功率较大，因此高频变压器的漏感应尽量小，一般应选用能够满足132kHz开关频率的锰锌铁氧体，为便于绕制，磁芯形状可选用EI或EE型，变压器的初、次级绕组应相间绕制。
高频变压器的设计由于要考虑大量的相互关联变量，因此计算较为复杂，为减轻设计者的工作量，美国功率公司为TOP Switch开关电源的高频变压器设计制作了一套EXCEL电子表格，设计者可以方便地应用电子表格设计高频变压器。
3．4 次级输出电路设计
输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。整流二极管选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波，但肖特基二极管应加上功率较大的散热器；电容器一般应选择低ESR?等效串联阻抗?的电容。为提高输出电压的滤波效果，滤除开关所产生的噪声，在整流滤波环节的后面通常应再加一级LCC滤波环节。
3．5 保护电路设计
本电源除了电源控制电路TOP249Y本身所具备的欠压、过压、过热、过流等保护措施外，其外围控制电路也应有一定的保护措施。用D3、R12、Q1可构成一个5．5V的过压检测保护电路。这样，当5V输出电压超过5．5V时，D3击穿使Q1导通，从而使光耦电流增大，进而增大了控制电路TOP249Y的控制端电流IC，最后通过内部调节即可使输出电压下降到安全值。
图3
为防止在开关周期内，TOP249Y关断时漏感产生的尖峰电压使TOP249Y损坏，电路中设计了由箝压齐纳管VR1、阻断二极管D1、电容C5、电阻R2、R3组成的缓冲保护网络。该网络在正常工作时，VR1上的损耗很小，漏磁能量主要由R2和R3承担；而在启动或过载时，VR1即会限制内部MOSFET的漏极电压，以使其总是处于700V以下。
4 电源性能测试及结果分析
根据以上设计方法，笔者对采用TOP249Y设计的多路输出开关电源的性能进行了测试。实测结果表明，该电源工作在满载状态时，电源工作的最大占空比约为0．4，电源的效率约为90％，纹波电压控制、电压调节精度及电源工作效率都超过了以往采用控制电路与功率开关管相分立的拓扑结构形式的开关电源。
【关键词】直流开关电源；工作原理；保护
随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。同时随着许多高新技术，包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展，开关电源技术在不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。
1．开关电源的原理及特点
1.1 工作原理
直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。
1.2 特点
为了适应用户的需求，国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是通过改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能，同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
2.直流开关电源的保护
基于直流开关电源的特点和实际的电气状况，为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，本文根据不同的情况设计了多种保护电路。
2.1 过电流保护电路
在直流开关电源电路中，为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，调整管处于反向偏置状态，从而截止，自动切断电路电流。当出现负载短路，过载或者控制电路失效等意外情况时,会引起流过稳压器中开关三极管的电流过大，使管子功耗增大,发热,若没有过流保护装置，大功率开关三极管就有可能损坏。故而在开关稳压器中过电流保护是常用的，最经济简便的方法是用保险丝。由于晶体管的热容量小,普通保险丝一般不能起到保护作用,常用的是快速熔断保险丝，这种方法具有保护容易的优点。
2.2 过电压保护电路
直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源的电压如果过高，将导致开关稳压器不能正常工作，甚至损坏内部器件，因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。采用集成电路电压比较器来检测开关稳压器的输出电压，是目前较为常用的方法，利用比较器的输出状态的改变跟相应的逻辑电路配合，构成过电压保护电路，这种电路既灵敏又稳定。
2.3 软启动保护电路
开关稳压电源的电路比较复杂，开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间，滤波电容器会流过很大的浪涌电流，这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化，并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器，使之寿命缩短，过早损坏。为此，开机时应该接入一个限流电阻，通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作，而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它，使直流电源直接对开关稳压器供电，这种电路称之谓直流开关电源的“软启动”电路。
2.4 过热保护电路
直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积，使其单位体积内的功率密度大大提高，因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高，必然会使电路性能变坏，元器件过早失效。因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路。采用温度继电器来检测电源装置内部的温度，当电源装置内部产生过热时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护，亦可将温度继电器置于开关三极管的附近，一般大功率管允许的最高管壳温度是75℃，调节温度整定值为60℃。当管壳温度超过允许值后继电器就切断电器，对开关管进行保护。
3.开关电源的应用
开关电源是利用现代电力电子技术，控制功率半导体器件开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。与线性稳压电源相比，开关电源具有体积小、效率高、重量轻等一系列优点，在各种电子设备中得到广泛的应用。
3.1开关电源的分类
根据分类的原则不同，开关电源有很多种分类方法：
(1)根据输入输出类型，可分为DC/DC变换器和AC/DC变换器。
(2)根据驱动方式，可分为自励式和他励式。
(3)根据控制方式，可分为脉冲宽度调制式（PWM）、脉冲频率调制式（PFM）、PWM和PFM混合式。
(4)根据电路组成，可分为谐振型和非谐振型。
此外还可分为单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式、降压式、升压式和升降压式等等。
3.2 开关电源的发展趋势
高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化是开关电源的发展趋势。目前市场上的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源，其频率有待进一步提高。提高开关频率，需要有高速开关元器件。同时为了保证效率，要减少开关损耗。开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。为了控制浪涌，针对不同的情况，可采用R-C或L-C缓冲器、非晶态等磁芯制成的磁缓冲器、谐振式开关。谐振式开关在控制浪涌的同时还可将可开关损耗。
在可靠性方面，开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。若单独追求高频化，必将导致噪声增大。理论上，采用部分谐振转换电路技术，可实现高频化又可降低噪声。但在这实用化方面存在着技术问题，因此在此领域仍须进行大量研究工作。
组成及作用：
1. GENIV2003KHPA电源系统的组成如图1所示。
2. GENⅣ2003KHPA电源系统各部分作用如下：
（1） 瞬时干扰抑制器A8：用于抑制馈送到电源系统交流电路的瞬时高幅度电压；
（2） 电磁干扰滤波器EMI FL1：用于减小开关电源反馈到交流输入电源的传导噪音；
（3） 电路断路器CB1：KHPA主电源开关；
（4） 交流侧面板A1：
a） 分步启动电路：用于把来自交流电源的浪涌电流限制在高压开启期间稳定值的180%以下；
b） +24VDC电源PS1：为GENⅣ2003KHPA提供稳定的24V直流电压；
（5） 缺相检测器A7：用于检测交流输入电源的三相供电是否缺相；
（6） 输入整流滤波器：对输入交流电压进行整流滤波；
（7） 电源处理器A3：用于把直流电压转换成50KHz的交流电压；
（8） 高压变压器/整流器A4：把50KHz的交流电压升压，并经高压整流输出束电压、灯丝电压和收集极电压；
（9） 高压滤波器A5：将经高压整流的束电压、灯丝电压和收集极电压进行滤波，减小直流电压的纹波，以满足速调管的供电要求；
（10） 电源处理控制器A2：电源系统的微处理器，可通过CAN总线与前面板控制器和射频控制器进行通讯，主要功能是：
控制分步启动电流接触器K1、K2；
控制束电压按先后顺序接通和关断；
调整控制束电压和灯丝电压；
监测电源的模拟和数字输入的各种参数；
监测电源的故障条件，如果发生了一个与电源相关的故障，例如像高体电流，电源处理控制器会立刻关断高压。
电源系统工作原理分析
为了便于分析GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理，本文对GENⅣ2003KHPA电源系统电路原理图进行了分类归纳和整理，详见图2 GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理框图。
1. GENⅣ2003KHPA电源系统简单工作过程
GENⅣ2003KHPA为三相四线380VAC供电，要求交流电压应为380VAC±10%和50Hz±3Hz。
交流输入电源从J1连接到瞬时干扰抑制器A8，再经电磁干扰滤波器EMI FL1送到装在前面板上的主源开关CB1上。交流电源再通过分步启动电路（Step Start Section）A1，然后经整流和滤波后再送到电源处理器A3。
电源处理器A3把直流电压转换为50KHz交流电压加到A4板（高压变压器T1和整流器BR2）。高压整流器BR2输出的束电压、灯丝电压和收集极电压，送到高压滤波器/反馈板A5，经采样和滤波后送至射频模块内的速调管。束电压和灯丝电压的取样值从A5板反馈到电源处理控制器A2，束电压、束电流、管体电流、灯丝电压和灯丝电流可通过内嵌的控制系统进行监测。
束电压和灯丝电压在微处理器的控制下，束电压可以从1KV到速调管标示牌电压值之间调整，同样地，灯丝电压也可以从0V到速调管标示牌电压值之间调整。当所需输出功率小于额定功率时，节电模式能适时调整束电压低于标示牌值。同样，灯丝电压也能自动减小，以延长阴极的寿命。当不需要KHPA长时间工作，但又需要在几秒内能完全开启时，采用1KV热备份模式也可以延长速调管的寿命。
2. GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理
（1）分步启动电路（Step Start Section）A1
它包括了输入滤波器A6中的电容器C1和C2，最初交流电压通过电流接触器K1和电阻R2、R3加到A6，因此能限制充电电流。1秒之后滤波电容被充电80%，主电流接触器K2闭合，分步启动交流接触器K1打开。软启动在灯丝加热结束后可自动启动。
直流电源PS1为分步启动控制电路和电源风机B1提供24V直流电压。
（2）输入滤波器（Input Filter）A6（包括电感L1、L2）
三相交流输入电压整流滤波器包括二个电感L1、L2和安装在PCB上的四个电容器C1-C4组成。对于380-408VAC输入，需连接跳线JP3，采用串/并联连接，电阻R1-R4可确保C1-C4均分直流电压。在待机和电源关断（Standby Mode or Power OFF）时，电容器C1-C4能通过R1-R4连续放电。
（3）电源处理器A3
输入滤波器A6输出的经整流的直流电压送到电源处理器A3。当交流输入为380VAc时，A6（J3、J4）输出的500~530VDC直流电压连接到A3的J1、J2。A3再把500-530V直流变换为幅度360V、工作频率为50KHz的方波，经A3的J3、J4再送到高压变压器/高压整流器A4内的升压变压器T1。
电源处理器A3由BUCK开关电源和H-桥IGBTs两级组成。
电源处理器A3的功率管主要采用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型功率管，它是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。
BUCK开关电源有两个交叉部分组成，每个部分有两只交替工作IGBT（Q1/Q2和Q3/Q4），即每次只有一只IGBT（Q1或Q2和Q3/或Q4）工作。通过门激励变压器T1和T2提供的工作频率为25KHz的同相激励信号，可在束电压20%到90%范围内不断调整到所需的束电压。这样使得每个交叉部分的工作频率为50KHz（两只交替工作的IGBT，每只工作频率为25KHz），因此BUCK开关电源的实际工作频率为100KHz（两个交叉部分，每部分工作频率为50KHz）。
快速恢复整流二极管CR3-4和CR1-2、8-9和电感L1、L3，、电容C3-4，以及电阻R5-6，R9-10、R24-27共同为BUCK开关电源提供软转换条件。
电流传感变压器T5-T8、电阻R19-R20和二极管CR14-CR21能检测到BUCK开关电源L2L4上的直流电流，并把它送到电流控制环路和保护电路。
H-桥IGBTs由四对IGBT并联组成。通过门激励变压器T3-T4（工作频率50KHz，间歇时间2s）提供异相激励信号供给IGBTs，Q5、Q6和Q11、Q12或Q9、Q10和Q7、Q8交替工作。电流传感变压器T9、电阻R21和二极管CR10-CR11将检测到的输出BUS电流，送至H-桥IGBTs过流比较器。谐振电络中电容C5-C8和电感L5-L6可为H-桥IGBTs提供小电流关断条件。
二极管CR5-CR7可以把BUCK开关电源的输出电压钳制到输入电压，以便在BUCK开关电源短路时，保护H-桥IGBTs电路不过压。
（4）高压变压器/高压整流器（High Voltage Transformer/Rectifier）A4
高压变压器/高压整流器A4可以把电源处理器A3输出的360VAC/50KHz方波信号升压到10KVAC左右，然后再进行整流送到高压滤波器A5。此外A4的另一路输出信号被送到电源处理控制器A2，用作束电流监测。
（5）高压滤波器（High Voltage Filter）A5
高压滤波器A5能对高压变压器/高压整流器A4输出的直流电压进行滤波。A4输出直流电压的纹波大约为20Vp-p，经A5滤波后纹波大约减少到1Vp-p。经滤波后的直流高压可直接接到速调管。
A5（J1）接到电源处理控制器A2（J3），通过（A5）J1和（A2）J3之间连接，能传输来自和到A2的信号。
高压滤波器模块A5由高压滤波部分、反馈/监测部分和灯丝电源部分组成。
高压滤波器模块A5包含有粗滤波器C1-C4和跟随的由电感L1-L2和电容C5-C6组成的细滤波网络（用于阴极/灯丝）、L4和C15（用于COL3），以及L5和C16（用于COL2）。火花间隙SG1-SG4可保护电感L1、L2、L4和L5，免受高压电弧影响。电流传感器T1、二极管CR1-CR4、电阻R21-R22和齐纳二极管CR15构成高压电弧检波器（A5J1的29/30 HV-ARC的输出送到电源处理控制器A2）。电阻R24上的跨接电压可以自动检测平均的体电流（A5J1的27/28 BODY CURR的输出送到电源处理控制器A2）。
经高压分压器R17、R19得到的束电压监测，由A5J1的21/22（（BEAM VOLT）
输出到电源处理控制器A2。
经高压分压器R18、R20和高压电容C7（20pF）得到束反馈电压。由A5J1的25/26（BEAM FDBK）输出到电源处理控制器A2。
速调管灯丝直流电压是由来自电源处理控制器A2的直流和交流信号产生的。幅度为30VAC到40VAC之间的50KHz方波异相信号被送到A5J1的DRV A和DRV B，加到变压器T2初级线圈的1端和4端。电源处理控制器A2也提供一个约为20VDC的直流电压加到A5J1的CT端，并送到变压器T2的中心头2/3端。变压器T2次级线圈输出的交流信号，经整流和滤波后，送到速调管灯丝E7、E8端子。变压器T2（5端和6端）的输出除被反馈到灯丝电压可调节稳压电路外，也还被送测灯丝电压监测电路。
电容器C13-C14与电阻R31-R32和齐纳二极管CR22-CR23一起可箝制和滤除在高压打火期间高压电缆产生的噪音，以保护高压互锁的输入不过压。
（6）电源处理控制器（Power Processor Controller ）A2
电源处理控制器A2工作原理分析如下：
a） 束电压调节
调节回路工作在平均电流模式。它有两个反馈回路：主电压反馈回路和两个局部电流反馈回路。在工厂设定的电压反馈工作模式下（JP15的1和2相连），两个BUCK电流反馈回路可使BUCK开关电源能像受控电流源一样，为H-桥IGBTs提供幅度恒定的直流电流。
在A2J3（25/26头）上，来自高压滤波器A5的束电压反馈信号，与差分放大器U2的参考电压相比较。U2的输出可作为电流差分放大器U1A和U1B的参考值，并送到PWM控制器U3和U4，以使BUCK开关电源连续变换。MOSFET激励器U5-U6和U39-U40能提供激励信号，通过装在电源处理器A3上的门激励变压器，能为BUCK IGBTs提供激励信号。
H-桥控制器U7工作在固定的占空因数（通过调整R21可到80%），其标称工作频率为100KHz（可调整R78）。MOSFET推动级U10-U13可以通过装在电源处理板上的门激励变压器，以推动H-桥IGBTs。
来自U7-12脚的100KHz同步信号用于产生50KHz的时钟供给灯丝电源HTR P/S（对应于U14-5和U14-6），从用于产生50KHz的同步信号供给交替工作的BUCK开关电源（对应于U9-6和U9-8）。SYNC A和SYNC B用于Buck A和Buck B每间隔半个周期同相转换一次。
b） 灯丝电源（Heater Power Supply）
灯丝电源HTR P/S是一个推挽式开关变换器，变换频率为50KHz，固定能率接近100%。电流通过L1馈送到从稳压电源的直流总线通过L1馈送到A5灯丝变压器T2。MOSFET晶体管Q1、Q2驱动装在高压滤波板上（HV Filter Board）的灯丝变压器T2（HTR XFMR）。来自高压滤波板的HTR灯丝反馈电压与U16-B差分放大器的参考电压相比较，差分放大器的输出可驱动可调节的电压稳压器U41。通过改变馈送到灯丝变压器T2中心头的电压，稳压器U41可控制灯丝电源（HTR P/S）的输出。灯丝电流从跨接在灯丝变压器初级的电阻R88、R89上取样。灯丝电流取样馈送到放大器U19用于监测，馈送到放大器U16-A用于电流抑制。稳压器U41自身有内部电流抑制，残余的可用外部电流抑制电路抑制（见上述）。电流抑制可用于限制灯丝电流浪涌，以及可保护灯丝电源。
与电源处理控制器相关联的门闭锁故障如下：
Buck A过流：来自电源处理器A3 BUCK开关电源输出变压器T5、T7检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-A推动D触发器U20-A，除供指示器DS1外，并送至U30（CPU）；
Buck B过流：来自电源处理器A3 BUCK开关电源输出变压器T6、T8检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-B推动D触发器U20-B，除供指示器DS2外，并送至U30（CPU）；
BUS过流（即桥过流Bridge Over Current）：来自电源处理器A3 H-桥输出变压器T9检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-C推动D触发器U20-C，除供指示器DS3外，并送至U30（CPU）；
+15V电压低：来自A1 PS1电源的+24VDC电压送至电源处理器A2，经+15VDC稳压器输出后送至比较器U18-D推动D触发器U21-D，除供指示器DS4外，并送至U30（CPU）；
加到四重比较器U18的公共参考电压为2.5Vdc。比较器输出达到一个故障条件以下的逻辑低电平，可调整双D触发器U20、U21电路的门闭锁。比较器输出达到一个故障条件以上的逻辑低电平，门闭锁激励指示器（LED发红光DS1-4），这有利于处理故障。任何门闭锁故障都可以立刻关断电源处理器A3。需要复位信号（PP RESET）用来清除任何门闭锁故障。
跳线JP1允许在检测高压电弧时，选择快速电源处理器禁止。这有两种工作模式，电压或电流模式。电压模式是工厂确省模式。电流模式将来会用，但目前从未被选择。
对于电弧检测，电源处理器的切换时间不能大于20ms，允许加到速调管的高压衰减到零伏，从而熄灭电弧。20ms之后，电源重新启动返回到原先的水平，并在25ms内完全修复。
c） 模拟信号监测
被监测的模拟信号如下：
灯丝电流：来自高压滤波器A5灯丝变压器T2初级取样电阻R88、R89的灯丝检测电流，经运放U19，送至U30，做灯丝电流满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为10A）；
灯丝电压：来自高压滤波器A5灯丝变压器T2灯丝电压检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-A，做灯丝电压满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为10V）；
束电流：来自高压变压/整流器A4高压变压器的束电流检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-B，送至U30，做束电流满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为4A）；
束电压：来自高压滤波器A5束电压取样电路R17、R19束电压检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-D，送至U30，做束电压满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为12KV）；
体电流：来自高压滤波器A5体电流取样电路R23、R24体电流检测信号, 送至电源处理控制器A2，经运放U45-C，送至U30，整体电流满刻度和偏置校正运（满刻度（4.096 VDC为80mA）；
在满足以上电压或电流满刻度条件之后，模拟信号被馈送到微处理器U30。但必需要用软件做定标和偏置，定标和偏置可在前面板显示器中的工程功能屏“Engineering Functions”上进行。
d） 互锁联动装置
GENIV 2003KHPA有如下几个互锁联动装置：
高压互锁：来自高压滤波器A5E13、E14的高压互锁检测信号，送至电源处理控制器A2的光电耦合器IS02送至U30，然后再送至或非门U24-C,经与门U25B.C.D,送至（PWM）U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；
盖互锁：盖互锁故障可以不用，直接短接J5-23和J5-24，盖互锁检测信号，送至电源处理控制器A2的光电耦合器IS01送至U30，然后再送至或非门U24-C,经与门U25B.C.D,送至U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；
CAN互锁1和CAN互锁2：CAN互锁1和CAN互锁2检测信号送至或非门U24-D，经与门U25-B送至U25-C.D，再送至U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3 BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；
互锁装置失锁会导致产生一个故障条件，并通过逻辑门电路立刻关断电源处理器A3。
e） 系统状态信号
如下系统状态信号来源于电源处理控制器A2：
K1状态（分步启动继电器K1）：交流接触器K1的逻辑低电平送至反相器U22-A和开关管Q12进行电平转换后送至CPU，以显示分步启动继电器K1的工作状态；
K2状态（分步启动继电器K2）：交流接触器K2的逻辑低电平送至反相器U22-B和开关管Q13进行电平转换后送至CPU，以显示分步启动继电器K2的工作状态；
风机故障：来自电源风机B1电路的风机故障信号，送至反相器U22-C进行电平转换后送至CPU，以显示风机B1的工作状态；
缺相故障：来自缺相检测电路A7的缺相故障信号，送至反相器U23-A.B进行电平转换后送至CPU，以显示三相交流输入电源的工作状态；
交流故障：来自A1 PS1的24VDC检测信号，送至反相器U23-C.D进行电平转换后送至CPU，以显示+24VDC电源的工作状态；
系统状态故障被馈送到微处理器U30，通过软件会影响电源系统的工作。状态改变到控制器响应之间的延时时间为几毫秒。
f） 系统激励信号
如下系统激励信号产生于电源处理控制器A2,通过系统连接线，系统激励信号被送到它们各自的目的地。
K1激励（分步启动继电器K1）：来自A2（CPU）U30的K1 DRV逻辑高电平经反相器U47-A.B送至指示器DS5，然后由开关管Q4、继电器K1组成的分步启动电路为交流接触器K1提供0-24VDC的驱动电压；
K2激励（分步启动继电器K2）：来自A2（CPU）U30的K1 DRV逻辑高电平经反相器U47-C.D送至指示器DS6，然后由开关管Q5、继电器K2组成的分步启动电路为交流接触器K2提供0-24VDC的驱动电压；
风机复位（BLOWER RESET）：来自A2（CPU）U30的风机复位逻辑高电平经反相器U22-E送至指示器DS8，然后由开关管Q5为电源风机B1提供风机复位驱动信号；
PFC ON（功率因数校正/开启功能）：国际电工委员会IEC61000-3-2标准，对用电设备输入电流的谐波含量作了严格的限制，因此必须在用电设备的输入端加入一级功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）装置，以提高输入端的功率因数。GENⅣ2003KHPA电源系统目前没使用PFC，未来使用；
PFC RESET（功率因数校正/复位功能，未来使用）；
关键词：识读电路；分析线路；修理方法
家电维修是电器维修工所要面对的一项基本工作，它是电学理论与技能的具体体现。随着社会的发展，工业的进步，各种高新的电器产品逐步走入千家万户，然而这些高新产品的维修工作已成为社会亟待解决的突出问题。如何做到准确无误的快速判断和解决故障已成为每个维修工作者的首选。电视机是许多家用电器的代表，它是聚声、光、电学于一体的综合知识产物，为此本人以彩色电视机的维修技巧为例，来提高家用电器的维修水平。
一、要具备对电路的分析能力
能否正确识读和分析电路是电视机修理技术人员能否迅速排除故障的关键。识读和分析电路的快慢反映了一个修理工基础知识、专业知识掌握的程度。一般来说，掌握的基础知识、专业知识的面越广，程度越深，则识读电路的速度就越快，对电路各部分工作原理的分析就越透。对各元件作用的判断也越准确，也就能很快找到故障所在。
虽然识读电路的快慢与一个人所掌握的知识面及专业知识的程度有关，但如果能掌握一些识读电路的方法和技巧，对分析电路是有帮助的。
识读电视机电路图的基本过程，可以归纳成如下四句话：原理心中藏，方框惯全图；图中凝难处，“等效”才清楚。
所谓“原理心中藏”，就是说要学习和掌握被分析系统的基本工作原理，以便在分析各个具体电路时应用。
“方框惯全图”，就是把所要分析的原理图，按照其中各部分分电路的功能画出方框图。这对电路图来说是进行了一次简化，而对被分析系统的认识来说却是一次深化。它对我们弄清原理图中各级之间的相互联系以及信号在电路中的来龙去脉是非常有益的。
看不懂某部分电路图，不外乎两种情况：一种是对该处的作用不清楚。也就是说：不知道该电路的输入，输出信号的状况。如果知道了它的输入，输出信号，就容易推断出该电路的作用了。
二、修理方法要掌握
在彩色电视机维修过程中常用的修理方法有以下几种：
1、电压法
电压法是指用万用表测量电视机内各点电压的一种方法，它是用来判断彩色电视机各单元电路是否正常工作最快捷、准确的方法。通过测量单元电路末级关键点的电压，基本上可以判断出故障发生在这个单元电路的哪级电路。
电压法在开关电源中的应用
开关电源各电压输出端是连接开关电源与负载电路的桥梁，测量各输出端电压可以判断出开关电源电路是否正常工作，以及不正常的原因是开关电源本身还是在负载电路。测量结果有以下几种：
A、各输出端电压与原理图中标准的电压值相同，说明电源正常工作。
B、各输出端始终无电压，说明故障在开关电源。
C、只有一个输出端无电压，其他输出端正常，说明故障在开关电源的这一组直流输出电路。
D、各输出端电压值偏离图中标定值5%以上比标定值低5%均说明开关电源滑正常工作。故障发生的部位可能是开关电源，也可能在负载电路。
2、电阻法
电阻法主要用于检修单元电路是否有短路、开路、击穿、严重漏电等。对于单元电路来讲，通过测量单元电路的工作电压输出断的对地阻值，判断这个单元电路相对工作电源输出是否存在与严重漏电，从而判断这个单元电路是否有过过与短路故障。
（1） 电阻法在开关电源中应用
电阻法测量开关电源各输出对地电阻，可以判断输出端与负载是否有短路故障。
在开关电源无输出或输出电压低两种故障时，用电阻法测量开关电源个输出端电阻值，可以判断出开关电源输出端有明显短路与严重漏电故障，测量的结果可能有：
A、某输出点电阻近于0千欧或明显小于正常值，说明这个输出端有短路或严重漏电故障。如，整流管损坏、滤波电容击穿等情况。
B、某个输出端电阻远远大于正常值，说明这个输出端由开路故障。如，整流管或保险丝开路。
C、各输出断电阻基本正常，说明开关电源输出端级负载不存在明显短路与漏电故障。
3、电流法在检修中的应用
电流法主要用于判断行输出级是否有过流故障、行输出变压器是否局部短路。检修时，通常是判断开行输出级工作电压供给电路中的某点，然后根据电流流向在判断开点处串入电流表。使用量程为5 0 0毫安，测量结果如下可能：
A、 测量时表针快速从最左端到最右端：
说明行输出级有严重的击穿或短路故障。如行输出变压器短路、行管击穿、逆程电容损坏。
B、无电流，即表针不动：
说明所测量的行输出级电路没有工作电源。
C、测量正常：
行输出级工作电流一般为350-400毫安，说明行输出级及行振荡级正常。
4、观察法在检修中应用
利用故障现象观察法进行检修，首先要对故障现象进行分类，这里我们把彩色电视机出现的千差万别的故障归纳为下面几大类。
A、全无类：
即电视机无电工作的任何表现。各种可能是开关电源、行扫描、场扫描、伴音通道等短路或过流。对于遥控彩电机还要考虑到遥控系统。
B、三无类：
既无光栅、无图像、无伴音，但有“吱吱”或其他加电工作的反映，故障应在开关电源或行扫描电路。
C、图像与伴音均无类：
故障一般在公共通道、调整单元，对于遥控彩色电视机，还要考虑到遥控系统。
D、图象类：
包括无图像、图像效果差、图像偏色，故障在图像/伴音分离之后的视频通道、调整单元。对于遥控器电视还有可能发生在遥控系统。
E、伴音类：
包括无伴音，伴音小，伴音效果差，故障在图像/伴音分离之后的伴音通道，对于遥控彩电还要考虑到遥控系统。
F、光栅类：
包括无光栅，光栅幅度小，有字符黑背景，亮度低，亮度高，一条亮线等。故障一般在扫描通道。
通过观察同类故障现象的细小差别来缩小故障检修范围。彩色电视机的故障现象千差万别，故障现象成千上万，上述只归类为六大类，而且对故障部位的判断也是大致在那个部位。如果我们再对每一类故障现象进行细分。利用同类故障中不同现象之间的细小判别就可以进一步将故障检修范围缩小，有的甚至可以将故障缩小到某个具体元件。
在彩电中，同一个元件损坏的方式不同或损坏程度不同，引起的故障现象可能不同。如开关电源中取样放大管开路，会造成开关电源输出电压高；如果击穿，会造成开关电源输出电压低或无电压输出。与此相反，不同单元电路中的不同元件损坏有时则有可能引起相同的故障。如全无故障，可能是开关电源有问题造成的，也有可能是行扫描电路有问题引起的。所以，检修彩电时既要将故障现象归类，以将故障缩小到某个或几个单元电路；同时又要在此基础上找到不同故障现象的特点，从而将故障进一步缩小到某个单元电路或某个具体元件。
对职业中学的学生而言，这些方法的灵活运用需要靠他们在平常的练习过程中去体会积累，在检修中只要掌握好以上各条维修方法，在坚实的基础理论指导下，一定能够使自己的维修技术达到一个新的水平。
参考文献：
[1]沈大林、王占友主编，电视机原理与维修，电子工业出版社，2005年7月。
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