电源适配器原理及维修技巧及案例

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笔记本电脑也越来越普及。所有的笔记本电脑都离不开一个重要的部件 ? 

 

为它提供电源的交流电源适配器。这些电源适配器体积很小，其内部结构非常紧凑，但其消耗功率却相当可观：一般可达 30-90W ！所以它工作时的发热也比较大，是笔记本电脑所有部件中故障率较高的一个。同样，在台式电脑的液晶显示器中，也有相当一部分将其电源电路独立置于机身之外，与笔记本电脑的电源适配器大同小异。这些电源适配器损坏后，如果去市场上购买一个全新原装的，通常需要数十甚至数百元不等的花费。其实这些电源适配器的损坏一般并不严重，并且多数具有一定规律性，只需花费几元，一般不超过 20 元即可修复如初。一些刚刚涉足维修的电子爱好者，往往觉得这些采用开关电源的适配器比较复杂，维修时无从下手。其实，不同品牌、不同型号的笔记本电脑和液晶显示器的电源适配器，其内部电路设计基本相同，初学者只要掌握一种典型的此类适配器开关电源的丁作原理，维修摇夹其实并不困难。下面，本文就以在笔记本和液晶显示器电源适配器中运用相当广泛，采用KA3842 控制芯片的一种典型适配器为例，说明其工作原理与检修方法。图 1 为这种适配器开关电源的电路原理图，图 2 为该电源所使用的三星公司的开关电源控制芯片 KA3842 引脚功能。
   
   

 

一、电路基本工作原理
         该电源适配器完成将 220V交流电压转换为 19V 直流电压输出的功能，输出电流约 3A 。电路基本工作过程如下：
   220v 交流输人电压经桥式整流电路 D2 (KBP206G ) 整流、 C1 滤波后得到约 300v 的直流电压，该电压一路经开关变压器T1的 ① 一 ② 绕组加至场效应开关管 Ql ( K2543 ) D 极，另一路经 R4 降压后得到约 17V 启动电压给 ICl ( KA3842 ） ⑦ 脚供电，并从 ICl 内部基准电压发生器产生5V基准电压从第 ⑧ 脚输出，此时其内部振荡器起振，从第 ⑥ 脚输出调宽脉冲(PWM) ，驱动开关管 Ql ，使其工作在开关状态， Q1 的 D 极输出电流在 Tl 初级绕组上产生感应电压，经磁芯藕合到 TI 次级，在次级 ⑤ -⑥ 绕组上产生的感应电压经肖特基二极管 Q2、电容C4 整流滤波后得到 19v 直流电压输出。
   为保证输出电压稳定，输出端由 R13,R14 对 19V 输出电压进行误差取样，取样电压由三端可调分流基准 IC3 (TL431 ）进行比较和误差放大，再驱动光电藕合器 IC2（pC817 ) 将误差电压藕合放大后送到 ICl ( KA3842 ）第 ① 脚内部，通过内部 PWM 电路改变第 ⑥ 脚输出脉冲的宽度，使 Ql 的开关时间发生改变，从而达到调整输出电压的目的。经过这样一个反馈控制过程后，最终使输出电压稳定在 19v 上
   该电路中还设有几路过压、过流保护：
   1.开关变压器初级 ③-④绕组的感应电压经D4 、C2整流滤波后得到约17v 电压送至 Icl 第 ⑦ 脚，用以维持 IC1正常工作（ 300v 电压经 R4 降压供给 ⑦ 脚的电压因电流较小只作为启动电压），当某种原因引起输出电压升高时，该路电压也将升高．当该电压升高至 22v 以上时，稳压二极管D1将反向击穿，导致IC1第 ③ 脚过流保护端的电压升高至1V以上，此时IC内部将关断第 ⑥ 腹的脉冲输出，使电路停止工作．达到过压保护的目的。
   2 ．当某种原因使开关管 Ql 电流过大时， Ql 的S极所接过流取样电阻R8两端电压将升高，当该电压升一高至使 ICl 第 ③ 脚电压高干 lv 时，也将切断 IC1 第 ⑥ 脚输出，起到过流保护作用。
   3 ．开关管 Ql 的 D 极所接的R10,C8,D6组成尖峰吸收回路，对 Ql 截止期间 Tl 的1-2绕组上产生的尖峰感应脉冲进行吸收，防止 Ql 被击穿。

 

二、笔记本开关电源常见故障及检修方法

 

        

 此类笔记本电脑和液品显示器电源适配器常见故障通常都表现为无输出电压，但是造成该故障的原因却有所不同，常见的有以下几种：

 

1、开关管Q1击穿      很多时候该管击穿的原因是由自身过热所致，但也有可能是其他原因导致其击穿，如消尖峰元件开路或虚焊、ICl损坏、IC2损坏等。一定要在排除其他原因后才可换上新管通电试机，否则将再次击穿新管。而且，无论何种原因导致Ql击穿，通常会导致过流取样电阻R8、保险管F1开路，有时还会造成D1击穿，排除故障后需一并更换。 

2、KA3842损坏      从实际维修情况来看，该IC损坏的几率也比较高，多数时候也将造成Ql一并击穿。在确保Q1正常或已更换Q1后，要判断KA3842是否损坏，比较稳妥的方法是：不接220V交流电源，而是用直流稳压电源外加17V电压供给ICl第⑦脚，然后测量ICl第⑧脚输出的5V参考电压是否正常，若此时第⑧脚的5V电压正常，且其他脚电压也基本为如图重中所标的电压值，则基本可断定ICl正常；反之，若⑦脚外加电源后，⑧脚的5V不正常，则IC1大多已损坏。在更换ICl后，也可用此法再验证一次。如果在ICl损坏又未更换的情况下，接通220V电源，将造成开关管再次击穿! 

3、肖特基二极管Q2击穿      目前大多数笔记本和液晶显示器的电源适配器的输出电流都比较大(至少在2A以上，通常为3-5A)，故T1次级的整流(续流)二极管Q2的发热也相当大，而大部分适配器的外壳那是完全封闭，没有散热孔，即使在使用散热片的情况下，Q2的发热也达到烫手的程度。实际维修中发现，Q2因过热击穿的情况也占一定比例，此时从外部看一般表现也为无输出电压，Q2击穿一般不会使开关管QI也击穿的连锁反应，在确定Q2击穿，Q1正常后，一般更换Q2即可。     有的做工比较精良，用料比较充足的品牌电脑电源适配器中，其电路板上Q2处安装有两个相同型号的Q2并联，以分担电流，降低因发热引起击穿的概率，而本电路中的Q2型号为UF1002FCT，本身就内含2个肖特基二极管。大多数适配器都采用这样的肖特基双二极管。 

4、光电耦合器损坏      在维修中也有部分光电耦合器IC2损坏导致的故障，一般表现为光电耦合器内部的光电三极管软击穿，由于IC2损坏后导致误差电压不能由次级输出端反馈到初级的IC1的PWM电路．通常也会造成开关管Q1击穿。由此也可以看出，在这类电源适配器中，开关管击穿的情况很多，但并不都是其本身的原因，这里再次强调，若发现Q1击穿后，必须一个个排除可能引发Q1击穿的所有可能后，方可通电。

 5、IC3(TL431)损坏 
    TL431是一片三端可调分流基准IC，外型像一个9013之类的三极管，很多初学者经常误把它当成一个三极管来测量。维修中发观也有该IC损坏造成无输出和QI击穿的情况，但相对不多。而该IC第①脚外按的取样电阻R13和R14的分压比例决定了该电源的输出电压高低，故这两只电阻通常都采用五环精密电阻，有时还用几只串并联以达到需要的分压比例。该电路的R13和R14分别为27K和3.9k，其分压比使输出电压刚好为19V。电流接近，而输出电压不同的适配器，区别就在于这两只电阻的阻值。若两电阻阻值相等，则输出电压为+5V。 

6、整流桥堆D2击穿      在220V的整流电路中．有的适配器使用的是四只分立的整流二极管，有的使用桥堆，这一部分电路发生故障通常是四只整流二极管中的一只击穿。不论是哪一只击穿，都将造成220V交流被直接短路，这是非常严重的短路，此时保险管F1都会烧断，并且，保险管烧断的症状比其它元件短路引起的保险丝熔断要严重很多，通常是保险管完全烧黑，甚至玻璃外壳也烧碎。     笔记本电脑和液晶显示器电源适配器的各种故障中，开关管是故障率最高的一个元件，但它并不一定是根本的原因，开关管击穿时一定要检查其他相关元件。在更换开关管时，尽量使用同型号管，若不易购买，可使用其他参数高于原型号的同类型管代换，如本例电路中的开关管K2543，可用各项参数均高于它的K2843代换。控制芯片KA384211损坏后，可用UC3842B代换，也可用KA3843B代换，但KA3843B不一定能用KA3842B代换。

三、总结

 

         由以上分析可匆，笔记本电脑和液晶显示器电源适配器的各种故障中，开关管是故障率最高的一个元件，但它并不一定是根本的原因，开关管击穿时一定要检查其他相关元件。在更换开关管时，尽量使用同型号管，若同型管不易购买，可使用其他参数高于原型号的同类型管代换，如本例电路中的开关管K2543 ，可用各项参数均高于它的 K2843 代换。而控制芯片 KA3842B 损坏后，可以用 UC3842B 代换，也可用 KA3843B 代换。但 KA3843B 不一定能用 KA3842B 代换。
  初学者维修笔记本电脑和液晶显示器电源适配器，首先一定要熟悉此类电路的基本原理，看懂电路图，能举一反三．具备基本的电路分析能力。此外，要大胆动手实践，在维修中学习维修才是最有效的方法，但是，纯粹凭经验维修，对电路原理不求甚解，则不利千理论水平和维修能力的提高。

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