联想笔记本电脑电源适配器原理分析与检修

该电源适配器（型号为92P1107），输入电压为交流1OOV~240V市电；输出直流20V；最大输出功率有90W和65W两种。其核心控制芯片为贴片式脉宽调制集成电路(3843)，该芯片内含振荡器、脉宽调制比较器、逻辑控制器；具有过流、欠压等保护控制功能；工作电压为7V～34V；最高工作频率可达500MHz；启动电流仅需1mA。该芯片的各引脚功能如下：①脚是内部误差放大器的输出端。②脚是反馈电压输入端，作为内部误差放大器的反相输入端，与同相输入端的基准电压(+2.5V)进行比较，产生误差控制电压，控制脉冲宽度。③脚为过流检测输入端，当该脚的电压高于1V时，禁止驱动脉冲的输出。④脚为RT/CT定时电阻和电容的公共接入端，用于产生锯齿振荡波。⑤脚为接地端。⑥脚为脉宽调制信号输出端。⑦脚为工作电压输入端(7VVi≤34V)。⑧脚为内部基准电压（VREF=5V）输出端。根据实物绘制了其电路原理图如附图所示。经比较，两种输出功率的电原理图完全相同，只是过流保护电路取样电阻R20～R23的取值以及20V直流电压输出滤波电容C11及C12的容量有所不同。一、整流滤波电路交流市电经1A保险管F1及电容C1进入整流电路，BD1全桥整流后，经主滤波电容C7滤波，在C7两端得到约300V的直流电压，作为适配器的工作电压。该适配器的输入电路只有一个高频滤波电容C1进行简单的滤波处理，因此对外部电磁脉冲的抗干扰能力和防止自身的高频电磁信号向外辐射的能力较弱。二、启动与稳压电路由整流滤波电路产生的300V电压：一路经开关变压器T1的初级①~②绕组加到功率开关管Q1(FS5KM)的漏极；另一路经启动电阻R3～R6并联串联后加到U1(3843)的⑦脚，作为主控制芯片(3843)的启动电压。在电路加电的瞬间，300V直流电通过R3～R6对C8进行充电，当U1的⑦脚电压达到7V以上时，U1的⑧脚输出5V基准电压Vref，同时3843内部的振荡电路开始工作，其⑥脚开始输出脉宽调制信号，通过R17驱动功率开关管Q1工作于交替导通、截止的工作状态。开关变压器T1的初级①～②绕组流过高频脉冲电流，同时由于交流互感的作用，在开关变压器T1的次级③~④绕组两端产生的感应电压经R16限流、D3整流、C8滤波后得到UI持续工作所需的电压。脉宽调制信号的频率由R11和C3决定（本电路中．R11为5.6k，C3为4700pF），其振荡频率大约为70kHz。T1的⑤～⑥绕组产生的感应电压经D2整流，C11和C12滤波，输出20V的直流电压。稳压电路由精密可调基准电压集成器件U3(KA431Z)、电阻R26、R27、R28、R29、电容C以及光电耦合器U2(PC817)组成。输出的20V电压经R27与R28、R29分压后加到U3的①脚。当由于某种原因导致输出20V电压升高时，U3的①脚电压升高，③脚的电压降低，导致流过光耦合器U2内部发光二极管的电流增大，使U2内部发光二极管的亮度增强。U2内部光电三极管的内阻降低，将U1的①脚电位拉低，使U1内误差放大器的输出电压降低，经内部自动控制电路的作用，自动将U1的⑥脚输出的脉冲宽度调窄，使开关管Q1的导通时间缩短，经开关变压器的作用，使适配器输出的电压自动降低。当适配器输出20V电压变低时，其稳压过程与上述相反，将输出电压调整到稳定的20V。三、保护电路1．功率管的保护：该保护电路由R13～R15、C6及D1组成，接在开关变压器T1的初级①~②绕组间。由于功率开关管Q1交替工作在饱和导通与截止状态之间,当开关管由饱和导通变为截止状态时，在①~②绕组之间会产生瞬间反向尖峰高电压，如果没有泄放电路，功率管的漏(D)、源(S)极很可能会被高压击穿。通过该保护电路可以将反向尖峰电压吸收掉，从而起到保护功率开关管Q1的作用。2．过流保护：电路由R20~R23、R18组成，当功率管的电流突然增大时，电阻R20~R23并联后的一端对热地端电压升高，该电压经R18加到U1的③脚，当该电压高于1V时，U1(3843)内部控制电路控制⑥脚停止输出脉宽调制信号，使Q1截止，保护功率管不因电流过大而被热击穿。另外在输出整流二极管D2两端接有由R24、R25、C10组成的高频振荡脉冲RC吸收网络，以降低绕组之间的尖峰脉冲干扰。四、故障检修故障1：加电后指示灯不亮，输出电压为OV。据用户反映，使用中不小心将适配器掉到地上，随后就没电了。检修与分析：打开外壳，取出电路板，观察电路板发现保险管爆裂，线路板背面全桥引脚附近有明显打火烧蚀的痕迹，交流输入到保险管之间的铜箔被烧断；保险管到全桥的一个输入脚之间的铜箔线也被烧断，显然电路发生了严重的高压短路。于是将全桥及功率开关管Q1(FS5KM)焊下来。经测量全桥未损坏，功率开关管(FS5KM)也正常，测量电阻R20~R23均正常，于是用酒精仔细清洗被烧蚀的线路板，在清洗线路板的过程中发现主滤波电容C7的正极焊盘与线路断裂。于是用导线将被烧断的铜箔连接好，更换保险管，焊接好主滤波电容C7的正极焊盘，并对其他焊点进行补焊。试加电，电路竟然工作，测量输出20V正常，接入笔记本使用一个多月未见异常。分析认为：引起故障的原因可能是，在适配器掉到地上时，线路板上未清理掉的焊锡珠或元件引脚等导体掉落，将高压元件的引脚短路造成高压短路，引起烧保险管和线路板铜箔。所幸未造成元件大面积损坏。故障2：加电后指示灯不亮，输出电压为OV。检修与分析：打开外壳，取出电路板，观察电路板发现保险管爆裂，保险管到全桥的一个输入脚之间的铜箔连线被烧断。测量全桥未损坏，检测功率开关管一(FS5KM)的漏极(D)与源极(S)间短路，漏极(D)与栅极(G)之间也短路，过流保护电阻R20~R23全被烧断，电阻R17断路。测量U1的⑥脚对地正向电阻为4k，反向电阻为4.5k，在R17断路的情况下，U1(3843)的⑥脚对地正反向电阻应为4.4k和200k，因此怀疑U1(3843)也损坏。测试光耦合器U2(PC817)以及精密三端稳压器U3(KA431)均正常，检查其他相关阻容元件均正常。于是更换以上损坏的元件，加电试机，适配器工作，测输出20V电压正常，经长时间工作未出现异常。分析认为：该故障可能由于输入交流电源过压或长时间在过重负载下工作，导致功率开关管(FS5KM)被热击穿短路，导致300V高压将相关的一系列元件击穿损坏。