計(jì)算機(jī)FSP220開關(guān)電源的診斷與維護(hù)

劉京丹

（湖南師范大學(xué)商學(xué)院，湖南 長沙 410081）

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)功能有了質(zhì)的提高，個(gè)人電腦及商用電腦有了長足的發(fā)展，那么對計(jì)算機(jī)開關(guān)電源技術(shù)指標(biāo)也有了新的要求，為了配合電腦的需求，高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)開關(guān)電源也孕育而生，特別是在開關(guān)電源的副助電路上變化有了新的變化，新穎的開關(guān)電源一體化電路層出不窮，保障了計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的靠性，同時(shí)對計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的維修提出了新的要求，筆者根據(jù)檢修的一些經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勔恍┚S修的體會。

1 計(jì)算機(jī)開關(guān)電源檢查

現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的硬盤和光盤驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，尤其是接口模式及存儲容量都有明顯的增加，現(xiàn)在市面流行的SATA硬盤即簡稱串行接口硬盤。這是一種數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)完全不同于并行接口硬盤的新型接口模式，因?yàn)椴捎么蟹绞絺鬏敂?shù)據(jù)方式而得名。在數(shù)據(jù)糾錯(cuò)能力更勝過并行接口硬盤，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡單、大存儲容量、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)硬盤和光盤驅(qū)動(dòng)器都采用SATA結(jié)構(gòu)，為了滿足電腦電源的控制要求等功能，計(jì)算機(jī)FSP220開關(guān)電源輸出引線輸出接口同樣也發(fā)生了變化。

計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相應(yīng)也發(fā)生了變化，在主電源電路上基本上還是采用KA3511電路，但是在輔助電源系統(tǒng)中更換了內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的集成度高的一體化集成電路，使得輔助電源外圍器件更少，最明顯的特點(diǎn)是主電源風(fēng)扇的功率和風(fēng)扇尺寸加大，主板電源插口繼續(xù)兼容ATX計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的20針主板電源插口和CPU輔助電源插口，唯獨(dú)發(fā)生變化的是SATA硬盤電源插口，在硬盤電源插口，由4針接口改為5針接口，在電源接線排列做了重新調(diào)整,即第1針為+3.3V，第2針為COM，第3針為+5V，第 4針為COM，第5針為+12V，輔助電源的工作原理與相關(guān)文章介紹的相同，檢測20針主板電源插口的9針對地COM之間有+5V工作直流電壓，14針對地COM之間有3～5V的Ps-ON工作直流電壓，如果各點(diǎn)之間的電壓均正常，可用鑷子將3、14針腳短接，相當(dāng)給一個(gè)觸發(fā)信號啟動(dòng)開關(guān)電源工作，這時(shí)可觀察到FSP220開關(guān)電源上的風(fēng)扇啟動(dòng)運(yùn)行，各個(gè)電源插口針腳電壓如圖1所示。分別檢測各個(gè)主電源電路插口的電壓均正常。在檢修時(shí)若主板電源插口的9針、14針腳對地COM之間電壓與上述不符合或輸出電壓偏低，首先應(yīng)考慮FSP220開關(guān)電源輔助電路出現(xiàn)了問題，這時(shí)在斷開電源5min后，再卸下電源外殼的螺絲，觀察一下電源保險(xiǎn)絲管是否有爆裂或熔斷，可根據(jù)情況具體對待。

（1）檢查保險(xiǎn)絲管是否熔斷，早期的保險(xiǎn)絲管是安裝在電路板的卡座上容易造成接觸不良，現(xiàn)在都是由熱塑套管包裹直接焊接在電路板上增加了可靠性。如果保險(xiǎn)絲管熔斷應(yīng)重點(diǎn)檢查主推挽輸出電路的大功率開關(guān)管MJE13009是否短路，可借助萬用表的電阻檔或蜂鳴檔位檢測，若短路（通常大功率開關(guān)管會成對損壞兩個(gè)開關(guān)管都要檢查），最好使用恒溫電烙鐵取下?lián)p壞MJE13009大功率開關(guān)管。注意：MJE13009大功率開關(guān)管有TO-220封裝和TO-3PN兩種封裝類型均可使用，開關(guān)性能一定要進(jìn)行配對測試。

在印刷電路板上已經(jīng)有了兩種封裝形式引腳插孔，還要考慮與之原來的開關(guān)管配對的兩種TO-220封裝和TO-3PN封裝尺寸要相同絕緣導(dǎo)熱膠片，使之滿足絕緣導(dǎo)熱的性能，如果有條件,最好再涂一層導(dǎo)熱充填涂料增加開關(guān)管與絕緣導(dǎo)熱膠片的接觸面積，有利于大功率開關(guān)管的熱量及時(shí)傳到散熱片上，還要換上同規(guī)格的保險(xiǎn)絲管（保險(xiǎn)管安培數(shù)過小很容易燒斷、安培數(shù)過大則起不到保護(hù)作用）。

保險(xiǎn)絲管若完好無損，可檢測主板電源插口各引腳之間無直流電壓輸出。主要是以下原因造成的：電源中個(gè)別器件發(fā)熱引腳與印刷電路板之間的焊錫脫落出現(xiàn)開路或外圍器件短路、參數(shù)變化及保護(hù)電路過壓、過流電路保護(hù)輸出電路抑制振蕩電路停止工作，或者電源負(fù)載過重，高頻整流濾波電路中的肖基特整流二極管虛焊，濾波電容漏電，穩(wěn)壓二極管失效等?？捎弥庇^法觀察一下元器件外觀有無明顯的破損及變化或借助萬用表的蜂鳴檔位測量并觀察電路板上的穩(wěn)壓管及肖基特二極管的正、反向電阻值，若萬用表發(fā)出蜂鳴聲，則說明電路板穩(wěn)壓管及肖特基二極管有短路現(xiàn)象，然后將電路板上相應(yīng)的器件拆除下來，重點(diǎn)再測量其參數(shù)，如果這時(shí)輸出為零，則可以判斷是該器件已損壞，引起控制電路停止工作,換上同參數(shù)的器件即可。

2 輔助電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)

輔助電源電路采用DM311集成電路其性能高效可靠,外圍電路器件少，其特征為：①內(nèi)部特殊的場效應(yīng)特性檢測功能；②高精度的振蕩頻率(67kHz)；③脈沖模式下的低消耗為0.2 W；④空載狀態(tài)輸入端為265V交流壓；⑤內(nèi)部嵌入式軟啟動(dòng)；⑥具有電壓鎖定(UVLO)；⑦脈沖電流限制；⑧過載保護(hù)(OLP)；⑨過電壓保護(hù)(OVP)；⑩內(nèi)部過熱保護(hù)功能(TSD)；輥輯訛自動(dòng)重啟模式。

這是一個(gè)理想的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)和高性能系統(tǒng)離線開關(guān)模式電源，外部的輔助元件少，該器件是一個(gè)耐高壓功率開關(guān)模塊，采用VDMOS場效應(yīng)管輸出特別適合于逆變器、不間斷電源，是典型電子開關(guān)電壓PWM控制塊模式，該芯片集成PWM控制器的功能包括:一個(gè)固定的振蕩器、欠壓鎖定(UVLO)，熱關(guān)閉保護(hù)(TSD),當(dāng)器件內(nèi)部溫度過高可通過電流源補(bǔ)償回路同步感應(yīng)周期誤差和故障保護(hù)電路，自動(dòng)建立重啟模式，降低場效應(yīng)管的開關(guān)控制器或抑制變頻過載故障保護(hù)電路器件，DM311減少了外圍元件數(shù)量、尺寸小重量輕效率高和系統(tǒng)的可靠性，是一種非常適合于逆變器、不間斷電源設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

腳定義

（1）GND電源芯片的接地端。

（2）Vcc正電源電壓輸入。該引腳連接到一個(gè)變壓器次級繞組整流后，當(dāng)Vcc到達(dá)電壓保護(hù)的上限閾值(8.7 V)啟動(dòng)開關(guān)打開,內(nèi)部設(shè)備通過一個(gè)內(nèi)部開關(guān)啟動(dòng)內(nèi)部電壓器由5腳供電。

（3）Vfb是反饋反向電壓作用于脈寬調(diào)制器的輸入。其電壓控制范圍在0.5~2.5V。它與一個(gè)0.40mA電流源連接內(nèi)部電容和外接光電耦合器連接在一起，其反饋電壓為4.5V，起到過載保護(hù)。當(dāng)外接光電耦合器的電壓在電容器有一個(gè)延時(shí)3~4.5V之間變化，作用于一個(gè)內(nèi)部5μA電流源,可以防止虛假的觸發(fā)瞬態(tài)工況下運(yùn)行保障機(jī)制,從而達(dá)到真正的過載保護(hù)。

(4)NC空引腳。

(5)Vstr啟動(dòng)源直接連接到整流的直流電壓，為DM311提供啟動(dòng)內(nèi)部開關(guān)的偏置電壓，并且在與接地電極之間連接一個(gè)外部電容濾波器，一旦內(nèi)部電壓達(dá)到9V時(shí)將內(nèi)部電流源Vcc電源禁用從而達(dá)到保護(hù)作用。

(6)、(7)、(8)引腳是主電源接入端,其開關(guān)脈沖電壓最高可達(dá)650V，3個(gè)引腳同時(shí)作為主電源接入端是為了盡量減少連接到變壓器的感應(yīng)漏感。

3 輔助電源外部電路

以FSP220開關(guān)電源為例：當(dāng)接入交流220V電壓，經(jīng)整流濾波后為輔助電源提供310V左右的直流電壓，通過電壓變換器降壓整流在輔助電源輸出端得到一個(gè)+5VSB電壓，即主板電源插口的9針的電壓，這個(gè)原始的+5V SB泵工作電壓將為其他電路模塊提供電源，輔助電源能否正常工作，完全取決于主電路器件的可靠性，由T3、DM311集成電路、IC1光電耦合器、電阻、電容及肖特基二極管等構(gòu)成一個(gè)典型的調(diào)頻-調(diào)寬式反激變換器，即單端開關(guān)穩(wěn)壓電源，根據(jù)FSP220開關(guān)電源實(shí)例，其工作原理如圖3所示。所有器件編號及型號為實(shí)際測量參數(shù)，其工作原理是，經(jīng)整流橋BD1整流后建立了310V左右直流工作電壓通過T3逆變變壓器初級，在DM311集成電路內(nèi)部建立振蕩工作回路，經(jīng)磁感應(yīng)諧振產(chǎn)生交流脈動(dòng)電壓由T3次級D10半波整流經(jīng)L9、C23、C26電解電容器組成電感式 π型濾波器主板插座+5VSB供電，D9經(jīng)C22電解電容器濾波直接供給KA3511變換電路，通過T2產(chǎn)生頻率-振幅寬度可控疊加脈沖波，再經(jīng)T1逆變變壓器輸出次級分別由BD2、BD3、BD4和D18、D19肖特基二極管整流得到+3.3V、+5V、+12V和-12V直流電壓,見FSP220開關(guān)電源圖（KA3511變換電路省略由方框代替）。

為了給KA3511變換電路提供穩(wěn)定的直流電壓，必須借助DM311集成電路在開機(jī)后立即建立一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，當(dāng)工作電壓建立后通過自身的反饋電路系統(tǒng)R14、R15、R15分壓后分別向IC2恒流源及IC1光電耦合器供電，當(dāng)+5VSB直流電壓波動(dòng)時(shí)R14、R15、R15分壓也跟隨者發(fā)生改變引起恒流源的電流發(fā)生改變,經(jīng)光電耦合器輸出,C7電容器濾波控制DM311集成電路3腳的反饋抑制端,隨機(jī)調(diào)整6、7、8腳的頻率脈寬輸出，使+5VSB端電壓趨于穩(wěn)定，CY3電容器的作用是用于交流接地與直流接地之間的電磁濾波，抑制電磁諧波干擾。

在FSP220開關(guān)電源不工作時(shí)，首先要檢測+5VSB電壓是否正常（若保險(xiǎn)絲管完整），再逐一檢測BD1整流橋兩端有350V左右的直流電壓輸出，進(jìn)一步檢測DM311集成電路的幾個(gè)引腳電壓，當(dāng)5腳Vstr端的電壓低于150V時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢測ZD1、ZD5是否損壞，正常情況下DM311集成電路的5腳的電壓為250V左右。

在DM311集成電路正常工作時(shí)2腳Vcc端的電壓為11V左右，如果低于9V，將禁用內(nèi)部電流源Vcc電源從而達(dá)到保護(hù)作用，這時(shí)應(yīng)檢查D6、ZD2、C8等器件是否損壞。

分析輔助電源的主要故障是C23、C26電解電容器失效及容量變小，通常用眼睛可以觀察到C23、C26電解電容器外殼有無爆裂，用數(shù)字萬用表檢測+5VSB端只有2.5V左右的電壓時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查C23、C26電解電容器，可用替代法進(jìn)行檢查，更換同型號規(guī)格的電解電容器。

通過上述的故障分析和技術(shù)處理已將損壞的開關(guān)電源修好。

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