DH321是仙童公司(FAIRCHILD)开发的单片低功耗离线式开关电源集成电路,电源电压输出控制方式是电流型脉宽调制(PWM),有“绿色芯片”之称。其内部集成有击穿电压为650V的“敏感型”场效应功率开关管、高压启动电流源、固定频率振荡器、内部偏置电路、软启动电路、脉冲前沿闭锁电路、过压保护电路、欠压保护电路、过载保护电路、异常过流保护、过热保护电路、自动重启动电路等,由其构成的开关电源具有适应市电范围宽、效率高、功耗低、电磁辐射小、电路简洁等优点。它特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源,应用十分广泛。下面以一款广州产e-Haier牌961型DVD机开关电源为例,对其原理进行分析。


一、电源的启动及输出过程

    交流220V市电经电源开关SW1和保险管F1送到由L1和C3组成的具有双向滤波特性的电源滤波器。该滤波器既可滤除电网中的高频干扰信号,又可抑制本机开关电源产生的高频开关干扰信号对电网的污染。经过滤波后的220V交流电经D1—D4组成的桥式整流电路整流及C4滤波后,产生300V左右的直流电压。 
    整流滤波后得到的300V直流电压一路经过开关变压器初级①~②绕组加到Icl的⑥、⑦、⑧脚内部的“敏感型”场效应开关管漏极;另一路直接加到IC1的⑤脚,通过内部高压启动电流源对IC1②脚外接电容C6充电。随着充电的进行,②脚电压上升,大约15ms后(由于DH321内部集成有电源软启动电路,该时间为内部软启动电路的电源启动延迟时间),当②脚电压上升到大于12V时,高压电流源的供电立即自行切断。内部各功能电路开始正常工作,此时开关管进入正常开关状态。电路起振后,改由开关变压器③-④绕组产生的感应脉冲电压经D6整流,R2限流及C6滤波后所产生的约14V直流电压为IC1②脚供电。只要②脚电压不低于8V,电路就将锁定在正常工作状态。当②脚电压低于8V时,高压启动电流源的供电立即接通,为IC1②脚外接电容充电,只有当②脚电压回升到大干12V时,IC1内部自动重启动电路作用,实现电源的自动重启动(由于IC1内部集成了高压启动电流源,因而无需外加启动电路,简化了外围电路)。 
    电源工作后,开关变压器两个次级绕组上会不断产生高频脉冲电压,⑥-⑦绕组上的脉冲电压经D8整流,C10滤波后,输出12V直流电压。⑤-⑥绕组上的脉冲电压经D9整流,经C11、L2、C13、C14组成的π型滤波器滤波后,输出5V直流电压。 


二、稳压过程 

    稳压电路主要由IC1、光电耦合器IE2(PC817)、基准电路ZD1(3.9V)组成。稳压过程如下:当因某种原因导致输出电压升高时,5V输出电压也会升高。由于ZD1两端电压为固定的3.9V,因此,光敏二极管两端电压会相应升高,光敏二极管发光增强,光敏三极管导通增强而内阻减。?鞴齀C2的④~③脚的电流增大,即流经IC1的③脚电流增大,因IC1内部集成有电流型PWM(脉冲宽度调制)控制器,IC1的③脚内电路对反馈电流特别敏感。IC1内部脉宽控制电路通过脉宽调整,使开关管导通时间变短,开关变压器储能减少,输出电压降低,从而达到稳定输出电压的目的;输出电压降低时其稳压控制与上述过程相反。 


三、保护电路 

    1.过压保护当电网电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压过高时,开关变压器③-④绕组上的电压幅度也会相应升高,经D6整流,C6滤波后加到IC1②脚的电压也相应升高。当②脚电压幅度超过19V时,IC1内部过压保护电路启动,开关管截止,实现过压保护。 
    2.欠压保护  当电源输入电压过低时,开关变压器③-④绕组上的感应脉冲电压幅度也将随着降低,经D6整流,C6滤波后加到Ic1②脚的电压也相应降低。当②脚电压低于8V时,IC1内部欠压保护电路启动,使电源功率开关管截止,起到了欠压保护的目的。一旦出现欠压保护,IC1内部高压启动电流源将接通,为IC1②脚外接电容充电,只有当②脚电压回升到12V时,在IC1内部自动重启动电路作用下整个电源电路才能重新恢复正常工作 
    3.过载保护  这是一种延迟型保护电路,可以避免瞬间过载引起保护电路误动作。当因过载引起DH321内部脉冲宽度控制器(PWM)输入端电压达到3V时,内部脉冲宽度控制器(PWM)输入端将被切断,此时内部一个5uA电流源给IC1③脚外接电容C7充电,当C7两端电压充到6V时(该充电时间即为延迟过载保护时间),内部电路关闭电源开关管的激励脉冲,电源开关管截止,实现过载保护。 
    4.过流保护  电源的过流保护电路及电流取样检测电路均集成在IC1内部。当因某种原因致使流经IC1内部场效应开关管源极(SOURCE)的电流增大时,IC1内部场效应开关管源极取样检测电阻两端压降增大,当开关管源极电流增大到1.2A时,开关管源极取样检测电阻两端电压达到阈值电压,内部电压比较器动作,开关管的激励脉冲被关闭,开关管截止,电源停止输出。 
    5.过热保护  IC1内部集成有过热检测器。当IC1内部温度达到140℃时,过热保护电路动作,开关管的激励脉冲被关闭,开关管截止,实现过热保护。 
    另外,由C5、R3、D5组成开关管漏极尖峰脉冲吸收电路,用来吸收IC1内部开关管在截止瞬间,开关变压器初级绕组上产生的尖峰脉冲,达到保护开关管的目的。


四、维修资料 

    DH321为8脚双列直插式(8DIP)封装,其引脚功能及实测数据详见表1。

 

    与DH321功能相同,能直接互换的还有几种其他型号的集成电路,详见表2。

表中集成电路相互代换时要注意功率余量和使用条件,应用功率大的代功率小的,否则容易损环。 

 
五、维修实例 
1、大多数时间不能开机,偶尔能开机一次,但激光头一直往外跑.直到打齿;即使未放入光盘主轴电机也转动不停。 
    检测电源输出电压,能开机时12V输出为8.6V,5V输出为3.2V,不能开机时,12V及5V输出均为0V。判断故障在电源电路。测量整流滤波后的300V电压正常,IC1的⑤脚和⑥、⑦、⑧脚电压也正常,而②、③脚电压为0V。检查12V、5V输出端无短路现象,IC1的②脚外围元件D6、R2、C6均正常。检测光电耦合器IC2及稳压二极管ZD1正常,但当焊下C7检测时,发现已严重漏电,用万用表Rx10k挡检测已接近短路,更换C7后故障排除。 
2、不能开启电源。 
    测量12V及5V输出均为0V,IC1⑤脚及⑥、⑦、⑧脚300V电压正常,②、③脚电压为0V。排查Ic1的外围元件无明显异常.判断集或电路IC1(DH321)损坏。当无意间用万用表50V电压挡测②脚对地电压时,误将IC1⑥、⑦、⑧脚当作地,黑表笔接在了⑥、⑦、⑧脚的位置,此时却意外地发现电源启动了,移开万用表表笔,电源也正常,但关闭电源后重新开启电源,电源又不能启动了。再次将万用表50V挡接在Ic1②脚和⑥、⑦、⑧脚间,电源又能启动。判断IC1内部启动电路损坏,试用一500k电阻连在IC1②~⑤脚间,经反复试机,均工作正常。