UC384x系列构成的彩显开关电源的电路分析与故障维修

UC384x系列构成的彩显开关电源的电路分析与故障维修

摘 要： UC3842/3/4/5系列PWMPWMPWM调制器的特点，分析了其构成彩显开关电源的典型应用电路，介绍了电路维修的基本步骤和维修应注意的问题。关键词： UC3842/3/4/5系列 彩显 开关电源 故障维修

在彩色显示器中，开关电源工作在高频、大电流、高电压的状态下，极易发生故障。由于开关电源的电路结构形式多种多样，控制电路和保护电路也很复杂，且各部分电路互有牵连，同样的故障现象可能对应于不同的故障原因，这些都增加了电路维修的难度。但目前彩显一般都采用脉宽调制式开关电源，工作原理大同小异，所以在故障检修时只要深入理解一类彩显开关电源的工作原理和各组成部分的特点、功能，了解其如何启动，如何控制输出，如何进行过压过流保护等，并根据电源的故障现象进行认真分析检查，就能举一反三达到较好的维修效果。下面就以最常见的由UC3842/3/4/5系列构成的彩显开关电源为例，介绍彩显开关电源的维修。1 UC3842/3/4/5系列简介 UC3842/3/4/5系列IC是高性能、固定频率、电流型单端输出式脉宽调制器。该系列IC采用DIP-8、SOIC-8、SOIC-14等多种封装形式。UC3842的2种封装形式的管脚排列。该系列IC芯片中各型号的内部结构、工作原理完全相同，只是欠电压封锁门限和最大占空比不同。UC3842/3/4/5系列外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉，可直接驱动MOS功率开关管和大功率双极型开关管，所以是彩色显示器的电源电路中最常用的集成电路之一。

1.1 UC3842/3/4/5系列的管脚功能 下面均以N型封装的UC3842为例。 1脚(COMP)：误差放大器的输出端。在1脚与误差放大器反向输出端2脚间加入RC网络，可改变误差放大器闭环增益和频率特性。 2脚(VFB)：误差放大器的反相输入端。通常将开关电源输出电压取样后加至此端，与内部基准电压（加至误差放大器同相端）在误差放大器中进行比较放大，输出的误差信号加至PWM锁存器，用来控制振荡脉冲的脉宽，以改变输出电压的大小。 3脚(ISEN)：电流检测端。用于检测开关峰值电流。当被检测的电流流经电阻时，即转换为检测电压送入此脚，用来控制PWM锁存器，调整输出电压大小。并且当该脚电压超过1V时，关闭输出脉冲，从而保护开关管不致过流损坏。 4脚(RC/T)：内接振荡电路，外接RC定时元件，定时电阻R接在4脚和8脚之间，定时电容C接在4脚到地之间，振荡频率为F=1.8/（RC）。其振荡频率最高可达500kHz。 5脚(GND)：电源电路与控制电路的接地端。 6脚(OUT)：推挽输出放大器的输出端(为推拉式输出)。可直接驱动场效应管，驱动电流的平均值可达200mA，最大可达1A峰值电流，1.5V的低电平输出，13.5V的高电平输出。 7脚(VCC)：电源端。外接电源电压VCC。UC3842/3/4/5系列IC输入电源电压可达30V。该电源经内部基准电压电路的作用产生5V基准电压作为UC3842的内部电源使用，并经衰减得到2.5V电压作为内部比较器的基准电压。 8脚(VREF)：参考电压(+5V)输出端，可提供参考电压。1.2 UC3842/3/4/5典型应用电路 UC3842/3/4/5典型应用电路。电路的基本工作过程：交流输入电压经桥式整流电路整流后变为直流电压，该电压经电阻R1对C1充电，C1二端的电压逐渐上升，当该电压使UC3842的7脚(VCC端)达到导通门限电压（16V）后，UC3842则开始工作。开关变压器的反馈绕组N2二端电压经VD1、C2、C3整流滤波及R3、R4分压后，从2脚送入UC3842的误差放大器反相输入端(VFB)，反馈电压与基准电压经误差放大器比较放大后，调整UC3842的输出脉冲的宽度，从而稳定输出电压。

电流反馈回路由电流取样电阻R10和R9、C7组成的滤波电路组成。R10二端的取样电压经3脚加到UC3842内的电流比较器的一个输入端与另一端的误差电压进行比较，当该电压等于误差电压（最大值为1V）时，UC3842的输出脉冲被中断，从而实现限流保护。 该电源

采用直接驱动电路，R7的作用是限制峰值驱动电流，R5、C4组成误差放大器的补偿网络，R6、C6确定振荡频率和死区时间，R12、C9、VD2及R11、C8、VD3组成浪涌吸收电路以保护开关管。一般在UC3842的6脚对地之间还要接一个肖特基二极管（图中未画出，该管正端接地，负端接6脚），以防止输出端电压低于地电位。 开关电源在UC3842输出驱动脉冲的作用下，开关管交替导通与关断，开关变压器的次级（N3侧）可得到交流电压，该电压经整流滤波后，可获得稳定的直流输出电压。 UC3842/3/4/5各管脚在电路测量时的实测参数如表1所示。

1.3 可替换UC3842/3/4/5的集成电路 UC2842A/2843A、UC3842A/3843A、UC2842B/2843B、UC3842B/3843B、UC2844/2845、UC2844B/2845B、UC3844B/3845B等都可替换UC3842/3/4/5系列，这些芯片的管脚功能和各项参数基本相同。它们的差别在于UCx842、UCx842B、UCx844、UCx844B具有16V（导通门限）和10V（关断门限）的欠压封锁门限值。当供电电压由低（如10V以下）向高上升至16V以上时芯片才开始工作，启动后工作电压可低于16V，但不能低于关断电压（10V）；当供电电压由高降低到10V以下时，芯片欠压封锁无输出。而UCx843A、UCx843B、UCx845、UCx845B具有8.5V（导通门限）和7.6V（关断门限）的欠压封锁门限值，能满足较低电压应用的要求。 一般来讲，UC3842/3/4/5系列工作电压低、工作电流小，不易损坏，最常见的损坏原因是电源开关管短路后高压从栅极灌入UC3842/3/4/5系列的输出脚（OUT端）而被烧毁。有些机型中因省去了栅极接地的保护二极管，当电源开关管损坏时，UC3842/3/4/5系列IC和栅极外接限流电阻也必损坏。2 由UC3842/3/4/5构成的开关电源的维修基本步骤 目前彩显电源故障主要为无电压输出，表现为无光栅的故障现象。而且故障的范围往往波及较大，通常不止一个元件而是数个元件同时损坏。这一点正是彩显电源电路与其他电路的不同之处，维修起来较为困难，若维修不当还会造成故障范围的扩大，因此在通电检查时一定要慎重。因为有时虽然找出了1或2个故障元件，但并不能保证所有的故障原因都被查出来了，此时若开机很有可能造成故障的扩大。在检修时一般要保证300V整流滤波和负载电路正常，若不能肯定某一路负载电路正常，可断开该路负载。但当断开所有负载时，要接上假负载，一般为40～60W的灯泡。在实际维修中较常见的故障现象及其常规的检修步骤如下。2.1 烧保险 该故障范围一般在开关变压器的初级绕组回路，常见故障为消磁电阻损坏、整流二极管击穿、滤波电容击穿及开关管击穿。这些元件的损坏都会使电流过大而烧保险。检修时可先断开消磁线圈，若不是烧保险，则一般为消磁线圈损坏，若依然确定是烧保险，则须用万用表依次检查整流桥、滤波电容和开关管是否击穿。对于开关管击穿还要检查其周围电路，如浪涌电压吸收回路、过流保护电路等，以确定是何原因造成开关管击穿，做到彻底地修复。但也要考虑到当电源负载端严重短路时(如行输出级短路)，也有可能会引起该故障现象。2.2 无光栅，但不烧保险 该故障范围一般是交流220V整流滤波电路无输出、启动电路开路、开关管损坏、开关管栅极无驱动脉冲、UC3842/3/4/5系列集成块输出脚（OUT端）无脉冲输出、开关管源极电阻开路、开关变压器初级绕组开路或是过压保护。 检修步骤：（1）检查300V直流电压是否正常，是否加到开关管漏极上。（2）检查开关管是否正常。（3）启动电路是否正常，能否提供一定幅值的启动电流。（4）开关管源极电流检测电阻是否增大或开路，若开路则无电流通路且阻值增大，使保护电路动作。（5）检查驱动脉冲产生电路。主要检查UC3842/3/4/5系列集成电路及外围元件。（6）检查欠过压保护电路是否动作。主要检查UC3842/3/4/5系列集成电路电源管脚（VCC端）电压是否正常。2.3 无图像有光栅，但光栅幅度忽大忽小 该故障一般是UC3842/3/4/5系列集成电路工作不正常，使其OUT端输出电压忽高忽低造成的。主要检查UC3842/3/4/5系列集成电路及其外围元件，特别要检查UC3842/3/4/5系列集成电路的反相输入端(VFB端)外接的取样电路是否正常。2.4 图像呈S型扭曲或黑带滚动干扰 黑带滚动干扰故障一般是由于电源滤波电

容变质或开路，使输出电压的纹波系数增大干扰图像并引起图像水平扭动而形成。图像产生水平方向的S型扭曲，一般是由于开关电源同步脉冲信号的耦合元件开路，导致开关电源处于自由振荡状态，且频率低于行频造成的。3 开关电源维修时需注意的问题 (1)维修时不能断开电压反馈回路。例如断开了二极管VD1或UC3842的2脚到反馈线圈的回路的任一处，则2脚的电压将达到最低。这时脉宽调制器UC3842的6脚输出脉冲将达到最宽，从而使开关电源的输出电压远远超出正常值。过高的电压就有可能对其他元件造成损坏，使故障范围进一步扩大。 (2)用万用表进行检修前应先释放掉电源的主滤波电容的剩余电荷，以免损坏万用表和电路中的其他元件。 (3)断电检查电路时应拔掉电源插头，不要只关断电源开关。这是因为不同机型的电源开关的位置不同，例如有的机型使用按键开关触发微处理器的电源开关控制端（OFF端），这时只要插上电源插头，主电源就开始工作，即有输出电压，所以要拔掉电源插头。 (4)试机前最好先用万用表测量一下开关管和行输出管漏（集电）极的对地电阻是否正常，一般电阻应大于2kΩ，若过小则有漏电击穿的可能，需首先予以排除。 (5)维修时要注意人身安全。这是因为开关电源的地(即开关变压器初级一侧的地)是市电经整流得到的脉动直流地，它与大地间没有实现隔离而始终含有一个交变的电压，所以它的地总是带电的，即热地。而主板地（开关变压器次级一侧的地）由于开关电源的取样调整电路一般采用了单独的隔离取样绕组或光耦，使其与开关电源的地实现了隔离，也即实现了与市电电网的隔离。不带电，为冷地。维修时一定要注意这一点。

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