工业电路板维修入门：开关电源原理新解与故障诊断

如果我所言不差，工业控制电路板的工作电源，80%以上是采用单端他励反激式开关电源电路的。而在此类开关电源电路中，80%左右都是采用UC284x系列芯片作为电源核心器件的。如果在原理和检修上通了由这一个芯片构成的开关电源，也就差不多通了所有电路板的开关电源电路。 
工业电路板的故障检修，如果要问哪部分电路最考验人，首选应该是开关电源了。对于一般电路而言，像由运放、比较器构成的相关检测电路，或由数字芯片构成的直流或脉冲信号传输电路，电路的失常，一定是有一个或数个损坏的或者不良的元器件存在，找出坏的元器件（也一定能找到），便能将故障排除。但到开关电源这儿，虽然电路结构并不复杂，电路的元器件数量并不多（由UC284x构成的电路，一次侧电路的元器件数量仅十几个），碰到的往往是毫无坏件、工作失常的“亚健康”故障状态。奇葩的是：有时候检修者查无头绪，无奈之下，将电路的全部元器件都代换了一遍（反正元件数量也不多），竟然故障状态依旧。对于其他电路有效的办法，到开关电源这儿，都无效了。所以维修部内或库房的墙角摞着的一大堆电路板，多为开关电路故障而不能修复的电路板，也就不足为怪了。 
所谓开关电源的“亚健康”故障状态，用西医的“器官代换法”等类似的手术模式，“头疼医头，脚疼医脚”式的思维，突然失灵了。而采用中医的辨证施治的调理方法，以系统化的手段拨转“滞涩的五行之轮”，才可能是起死回生之途。这就是作者为什么要新解电源原理并提出故障诊断新方法的初衷。 
本书第1章至第7章的全部篇幅，都是围绕284x/384x系列芯片作为核心而展开的，284x/384x芯片构成了形形色色的开关电源电路。第8章的电路内容虽然未采用284x/384x系列芯片，但仍是一脉相承的电路形式。第9章至第13章，则收录了284x芯片电路以外的自励式、正激式、双端式、单片式、集成IC式开关电源等内容。 
本书电路图均来自作者对工业电路板的实物测绘。 
阅读建议：对有些电路基础的读者来说，第2章至第8章是阅读重点，后面几章更近于资料汇总；基础稍差的读者，则可以先行阅读第13章基础性的电路部分，然后再回头阅读第2章至第8章的内容。 
限于笔者的学识水平、时间和精力，书中可能存在疏忽之处，恳请广大读者及时指正，笔者深表感谢！ 
感谢广大读者一直以来对我的热情支持！ 

著者　

本书内容包括从2010年至2020年前后的十几年之间作者测绘的工业电气设备（进口和国产的PLC、步进驱动器、交流伺服驱动器、直流调速器、软启动器、变频器）中的开关电源电路；单端、双端、正激、反激、单开关管、双开关管等各种形式的开关电源电路；器件资料、测绘电路、检修步骤、检测方法的一体化有机整合；新的电路内容、新的开关电源原理分析、新的检修思路、新的故障诊断方法的首次披露。本书力求呈现“接地气”的实测电路，“剥葱式”的原理新解，“落地式”的故障诊断方法和“体贴式”的故障检修手段。本书适合工业电路板检修者、电子电路爱好者、本科/专科院校电子电路专业的师生参考阅读。

咸庆信，二十年来先后在节能电器厂、几个电气自动化公司等从事电气安装和维修、自动控制、工业电子电器产品设计等工作，担任过电工、技术员、车间主任、工程师（公司自定）、公司副总经理等职。 维修需要，测绘工业电子电路数百种，图纸千余张，改进电路数十种，获得技术革新奖数次，有数种工业设计电子产品，达到了生产实际应用。 从事国产、进口变频器专业维修10年，修复数百台次。

第1章  绪论  001 
1.1　写作缘起  001 
1.2　本书内容简介  002 
1.3　本书第2章至第7章中对284x/384x电源芯片型号的表述  003 

第2章  认识284x开关电源芯片  006 
2.1　284x芯片引脚功能  006 
2.2　284x系列芯片的工作参数差异  014 
2.3　芯片的代换需要考虑哪些因素  015 

第3章  由2844B电源芯片构成的开关电源电路模型  018 
3.1　单端、反激、他励、开关电源的电路模型  018 
3.2　电路元件的作用、取值参考和相关工作机理的剖析  022 

第4章  开关电源的故障诊断基础  036 
4.1　如何“跑”开关电源的电路  036 
4.2　开关电源的正常工作点  039 
4.3　开关电源慢修步骤  041 
4.4　开关电源快修步骤  047 
4.5　开关电源“打嗝”故障诊断  048 
4.6　对于“振荡小板”的故障诊断  049 
4.7　芯片各脚之间的内在逻辑关系  052 
4.8　对于开关变压器、电容器和整流二极管的测量判断  054 

第5章  开关电源的增补（可选项）电路  056 
5.1　N1绕组并联的尖峰电压吸收回路  056 
5.2　芯片7脚启动电路的其他形式  058 
5.3　芯片6脚外围电路的不同形式  059 
5.4　在芯片1脚增补的软启动电路  060 
5.5　稳压控制电路的其他形式  062 
5.6　从芯片1、3脚增补的相关保护电路  066 
5.7　专门说一下“三大电源”  072 
5.8　添加了各种“增补电路”的开关电源电路实例  073 

第6章  开关电源故障诊断35例  076 

第7章  两只开关管的开关电源  137 
7.1　开关电源的主工作电流通路的构成形式  137 
7.2　两开关管串联式开关电源  138 
7.3　两开关管并联式开关电源  142 
7.4　用光耦合器传输激励脉冲的两开关管电源  145 
7.5　两开关管和两变压器的开关电源之一  149 
7.6　两开关管和两变压器的开关电源之二  151 
7.7　两开关管和两变压器的开关电源之三  153 

第8章  与采用284x/384x芯片的电路差异不大的开关电源  160 
8.1　查不到芯片资料的开关电源之一  160 
8.2　查不到芯片资料的开关电源之二  163 
8.3　双信号输入端和3个定时端的电源芯片  166 
8.4　三菱A700-15kW变频器开关电源  172 
8.5　三菱F700-75kW变频器开关电源  176 
8.6　三肯SPF-7.5kW变频器开关电源  179 
8.7　富士FRN-200kW变频器开关电源  181 
8.8　MFC-45kW变频器开关电源  185 
8.9　“袖珍型”电源芯片电路  189 
8.10　伟肯NXS03855G-220kW变频器开关电源  194 

第9章  单片开关电源  200 
9.1　TOP220系列芯片  201 
9.2　TOP220系列芯片构成的开关电源  204 
9.3　华中数控HSV-162A-030双轴伺服驱动器的开关电源  209 
9.4　维控LX2V-2424MR-A型PLC的开关电源  212 
9.5　LU-906M型智能调节仪开关电源  219 
9.6　三菱FX1S-30MR-001型PLC的开关电源  222 

第10章  单端自励反激开关电源  225 
10.1　东元7200PA-37kW变频器的开关电源  225 
10.2　LG-is5-18.5kW变频器开关电源  235 
10.3　海利普HLP-P-15kW变频器开关电源  237 
10.4　台安E310-0.75kW变频器的开关电源  241 
10.5　SAD280型同步控制器的开关电源电路  243 
10.6　三菱MR-J2S-70A交流伺服驱动器的开关电源  245 

第11章  单端他励正激开关电源  249 
11.1　“简易型”单端他励正激开关电源  249 
11.2　由MCU和驱动器生成激励脉冲的正激式电源  250 
11.3　S-1000-48型仪用开关电源  252 

第12章  双端逆变式开关电源  257 
12.1　双端电源的主电路构成  257 
12.2　由比较器（振荡器）产生激励脉冲的双端电源  259 
12.3　由反相器（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之一  261 
12.4　由反相器（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之二  263 
12.5　由反相器（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之三  266 
12.6　由时基电路（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之一  268 
12.7　由时基电路（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之二  270 
12.8　由时基电路（振荡器）产生激励脉冲的双端电源之三  271 
12.9　由专用双端电源芯片产生激励脉冲的双端电源之一  272 
12.10　由专用双端电源芯片产生激励脉冲的双端电源之二  274 
12.11　由专用双端电源芯片产生激励脉冲的双端电源之三  276 
12.12　由专用双端电源芯片产生激励脉冲的双端电源之四  290 

第13章  集成IC电源  297 
13.1　线性电源之一：输入、输出电压差为3V的三端固定稳压器  297 
13.2　线性电源之二：三端可调稳压器LM117/217/317  300 
13.3　线性电源之三：低压差（1V以内）的三端（可调）稳压器  302 
13.4　用三端固定（可调）稳压器构成的恒流源电路  303 
13.5　线性电源之四：基准电压源器件  304 
13.6　三端固定（可调）稳压器、基准电压源的电路实例和故障诊断  306 
13.7　开关型稳压器  316 

参考文献      323

本书内容包括从2010年至2020年前后的十几年之间作者测绘的工业电气设备（进口和国产的PLC、步进驱动器、交流伺服驱动器、直流调速器、软启动器、变频器）中的开关电源电路；单端、双端、正激、反激、单开关管、双开关管等各种形式的开关电源电路；器件资料、测绘电路、检修步骤、检测方法的一体化有机整合；新的电路内容、新的开关电源原理分析、新的检修思路、新的故障诊断方法的首次披露。本书力求呈现“接地气”的实测电路，“剥葱式”的原理新解，“落地式”的故障诊断方法和“体贴式”的故障检修手段。本书适合工业电路板检修者、电子电路爱好者、本科/专科院校电子电路专业的师生参考阅读。

咸庆信，二十年来先后在节能电器厂、几个电气自动化公司等从事电气安装和维修、自动控制、工业电子电器产品设计等工作，担任过电工、技术员、车间主任、工程师（公司自定）、公司副总经理等职。 维修需要，测绘工业电子电路数百种，图纸千余张，改进电路数十种，获得技术革新奖数次，有数种工业设计电子产品，达到了生产实际应用。 从事国产、进口变频器专业维修10年，修复数百台次。