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光电耦合器PH2内的发光二极管导通发光

作者:admin时间:2018-10-22 10:06浏览:

  近日修了几台戴尔笔记本电脑PA-12系列HA65NS2-00型电源适配器,版本号REV A01.其标称输入电压为100~240V(50-60Hz)。输出电压为直流19.5V,输出电流为3.34A,额定输出功率65W.戴尔Latitude、lnsipron系列笔记本电脑均可使用该电源适配器,社会保有量较大。

  由于元器件密度高、工作电压高、电流大,发生故障的几率较大。若没有电路原理图维修相当困难。这里给出根据实物绘出的电路原理图(见图2),浅析其工作原理,给出两个维修实例。图2中:器件编号与实物一致,贴片电容未标注容量,电阻R12和R18阻值为实测值(缺省标注数值的电阻单位为欧姆,缺省标注数值的电容单位为微法)。

  L1、R1A、R1B、CX1、L2组成差模和共模低通滤波器,通常称作电磁干扰抑制电路(EMI),用来抑制开关电源产生的电磁干扰;BDl和C1组成桥式全波整流滤波电路,为直流/直流变换电路提供平滑的直流电源(主电源)。

  集成电路IC1及外围元器件、功率场效应开关管Ql、开关变压器T1等构成直流/直流变换电路。ICl是HA65NS02-00电源适配器的核心器件,采用SOP-8封装,顶部有两行标记,一行为1D07N25,一行为5528.在查阅了大量资料后排除了NCPl207、LD7575等芯片,最终确认该芯片为富士电机(Fuji Electric)生产的FA5528.FA5528是采用CMOS制程的电流模式脉宽调制控制芯片,典型工作电流仅1.4mA.该芯片额定工作频率60kHz,轻载时自动降低工作频率,图3是FA5528的内部电路框图。

  电阻R5A、R5D、c5和D1构成消尖峰电路。用来削除开关管导通与夹断时T1初级绕组产生的高压尖峰脉冲(用来保护开关管Q1)。遇Q1击穿故障时,应检查消尖峰电路。D2和R1构成IC1的启动电路。启动电流大约7mA.IC1启动后,芯片启动电路关闭,改由辅助电源供电,启动电路电流降至251uA左右。开关变压器T1-1、T1-2绕组、R7、D3、R8、C3、C10和R4组成18V辅助电源为ICI提供电能。开关管Q1源极与高压地之间的电阻R18和R14为开关电源过载保护取样电阻。当流经过载保护电阻的峰值电流大于IC1内部设定的保护阀值电平时,IC1内部过载保护比较器翻转关闭脉宽调制器输出。功率场效应开关管Q1夹断,达到保护目的。

  开关变压器T1A、T1B绕组产生的低压脉冲电压,经共阴极双肖特基二极管D31A整流、C21A~C21C滤波后,产生平滑的+19.5V电源供电脑使用。电阻R21和电容C21组成的网络用来吸收开关变压器产生的尖峰脉冲,保护整流器件。高亮度发光二极管LED和电阻R13相串用来指示电源适配器工作状态。

  线和精密并联型可调整稳压器IC32及其外围元器件与IC1内部误差放大器、脉宽控制电路共同构成输出电压稳压控制电路。

  由于IC32的存在,PHI②脚的电位是恒定的,当+19.5V电压变化时。PH1内部发光二极管的发光强度发生变化,PH1内部光电三极管集电极和发射极间的电压UCE随之发生变化,UCE的变化经ICI内部误差放大器放大后,调节ICl内部脉宽控制电路输出的脉冲宽度控制开关管Q1的导通时间达到稳定输出电压的。电阻R24、R25和R26用来设定电源适配器的输出电压:

  固定R24和R25,调整R26,可调节输出电压:增大R26,输出电压降低。减小R26,输出电压增高。光电耦合器PHl内部的发光二极管和光电三极管间没有电气连接,低压侧的电压变化通过光信号传递到高压侧,还有保护低压侧设备和人身安全的作用。

  HA65NS2-00电源适配器具有完善的输出保护功能:Q3、NTC、R29组成输出整流器件过热检测电路;IC2A、内部2.5V参考电压及外围元器件组成输出过压检测电路;IC2B及外围元器件和电流取样电阻R40组成输出过流压检测电路;IC2A、IC2B的输出通过共阳极双开关二极管D42和Q3的输出汇集到一起,组成线或电路。当某一路输出变低时,光电耦合器PH2内的发光二极管导通发光,PH2内的光电三极管导通,ICl的①脚变低,关闭脉宽调制控制器输出。FA5528芯片保护电路具有闩锁功能,故障解除后不能自动恢复工作。故障解除后,断开交流市电重新连接市电可以快速恢复适配器工作。

  输出整流器件温度过热时,安放在输出整流器件散热片近旁的负温度系数电阻NTC阻值减小,Q3饱和导通,通过光电耦台器控制IC1关闭脉宽调制控制器输出。

  IC2A、内部2.5V参考电压及外围电路构成一个单限比较器(比较器的门槛电平为2.5V)。当输出电压升高,R41A和R41B组成的分压器中点电压UA>

  2.5V时,比较器翻转输出低电平,即:

  IC2B及外围电路与电流取样电阻R40(阻值约30m)构成一个单限比较器,门槛电平104mV.由R32和R33对IC2内部2.5V参考电压分压取得。当电流取样电阻R40两端的压降大于104mV时。比较器翻转输出低电平。

  戴尔笔记本电脑电源适配器输出接口比较特殊:其外壁是负极。内壁是正极,中间还有一根小针与电源适配器内的ID信息存储芯片相连。戴尔笔记本电脑通过这颗芯片识别接人的适配器的型号。

  ID信息存储芯片IC3(型号为DS2501)采用T092封装,有3只引脚,其中3脚为空脚。该芯片由MAXIM-DALLAS公司生产的512字节单线只添加EPROM芯片,内部存有戴尔电源适配器ID、功率等信息。这些信息可以通过最少的接口访问,例如微控制器的一个端口引脚。DS2501由一个工厂刻度的注册码。其中包括:48位唯一序列码、8位CRC校验码和8位家族码(09h)以及512位的用户可编程E-PROM组成。DS2501进行编程和读取操作的电源全部来自于1-Wire通信线。采用l-Wire协议,即仅通过一条信号线和一条地线,实现数据的串行传输。读取数据时电压不得超过6V,编程时要求电压12V.

  早期电源适配器ID信息存储芯片直接与中间针相连。长达2m的输出线未使用屏蔽线,在电气上相当一根天线,外界杂散电磁信号常常导致DS2501奠名奇妙损坏。HA65NS2-00 REV A01电源适配器针对这一问题作了改进:一是新增了ZD3和R31两个保护器件:二是输出线改用三芯同轴线。

  另外,部分适配器输出接口导线焊接位置不当。使用过程中易造成+19.5V导线碰触中心针导线芯片损坏,笔记本电脑屏幕将显示The AC power adapter type cannot be determined等信息,按F3可以进入系统,但是CPU降频使用,电池不能充电。

  [例1]接上220V市电瞬间,电源插头与插座间没有电火花,适配器指示灯不亮。

  分析与检修:由下开关电源加电瞬间,主电源滤波电容Cl充电和开关管导通时主电源工怍电流较大,电源插头与插座间会产生电火花。无此现象,说明市电未加到开关电源电路,初步判定交流电源线断路或保险丝熔断。首先,用电表检测交流电源线:轻轻弯曲交流电源线关键部位,未见异常,故障范围被圈定到适配器内部。用刀片或锯条小心拆开适配器外壳,检查发现立式保险丝F1熔断、主电源滤波电容Cl鼓包,测量C1两端电阻未见短路性故障。折下C1用LCR数字电桥检测,证实其已失效(C=0.237nF,Q=0.34)。更换主滤波电容器C1,用3A/250V玻璃管保险替换立式熔断器后,通电试机,只听砰的一声,保险管炸裂,将周边器件熏得漆黑。进一步检查发现全桥BDl对臂两只二极管已击穿。用酒精棉球擦拭周边器件,用KBP306替换BDI(KBP206),再次更换上只套有热缩管的玻璃管保险丝后,适配器恢复正常。

  经验与教训:(1)开关电源保险丝熔断,通常伴有元器件击穿短路性故障,未查明前不要急于通电试机;(2)使用玻璃管保险丝肘最好套上一段热缩管,这样可以防止保险管炸裂伤人或将周边器件熏黑。

  [例2]戴尔Inspiron 1420 附带的HA65S2-00电源适配器接上220V市电瞬间,电源插头与插座间有电火花产生,适配器无直流输出。指示灯不亮。

  分析与检修:由于开关电源加电瞬间,电源插头与插座间有电火花产生,说明开关变压器初级侧的整流滤渡电路、开关管等状态正常,故障可能是脉宽调制控制芯片未启动或者某种原因致使芯片内部保护电路动作切断输出。

  打开外壳,静态检查脉宽调制控制芯片启动电路的D2和R1未见异常。接着,将市电加至电源适配器,测试主电源电压为307v正常。断开市电。待C1存储的电能泄放掉,再次给电源适配器加市电(在加市电的同时,用电表监测ICl③脚电压),发现该脚电压瞬间达1V左右。这说明电源适配器过载ICI处于保护关闭状态。断掉市电,检查电源适配器辅出线两端电阻几乎为零。分别拆除D31A的绝缘层从热缩管中脱出,致使21mm处中间屡导线和外层导线发生碰触。在距电源适配器30mm处剪断三芯同轴线,将有碰触故障的线段从护套中抽出,将正常线段穿入护套。剥皮后用热缩管处理后。焊到电路板上。加市电,绿色指示灯点亮。测C21A两端空载电压19.81V,接上戴尔Latitude D610笔记本电脑后电压为19.73V.

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