串联型直流稳压电源常见故障分析及检测

1串联型直流稳压电源常见故障分析及检测湖南省沅陵县中等职业技术学校唐立新摘要：通过多年的教学实践得知，直流稳压电源在使用中容易出现输出电压过高且无法调低、过低却无法调高到正常值和输出为零几种故障情况，下面就这几种故障加以简要分析并介绍各故障的检测方法。关键词：直流稳压电源故障分析检测（以电路输出电压Vo=4V为例分析）一．电路及工作原理：1．电路（如图所示），主要由两部分构成：一是由整流二极管VD1～VD4、电容C1构成整流、滤波部分，其作用是将变压器T次级的交流电转换成直流电；二是由VT1、VT2构成的复合调整管，比较放大管VT3，稳压二极管VD5、VD6及取样微调电位器RP等构成稳压部分，其作用就是稳定输出电压。2．工作原理：电源变压器T次级的220V交流电，经过整流二极管VD1～VD4整流，电容C1滤波，获得直流电，输送到稳压部分。如果输出电压有减小的趋势，VT3基极对地电压减小，其基极电流减小，由Ic=βIb得知VT3集电极电流也减小，集电极对地电压增大。由于VT3的集电极与VT2的基极是直接耦合的，VT3集电极对地电压增大，也就是VT2的基极对地电压增大，这就使VT1、2VT2构成的复合调整管加强导通，管压降（VT1的c-e极间电压）减小，而整流滤波部分输出直流电压不变，VT1、VT2构成的复合管调整管压降减小，就会使整个电路输出电压增大，即抑制电路输出电压减小的趋势，从而维持输出电压不变。同样，如果输出电压有增大的趋势，通过VT3的作用又使复合调整管的管压降增大，就会使整个电路输出电压降低，即抑制电路输出电压增大的趋势，从而达到维持输出电压不变的目的。电路稳压过程可表示如下：输出电压有减小的趋势时的稳压过程：输出电压有增大的趋势时的稳压过程：(说明:上图中,箭头向上表示参数增大或升高,箭头向下表示参数减小或降低,Vi表示整流、滤波部分的输出电压，Uce（VT1）表示VT1的集电极和发射极两端的电压，其他依此类推)。二．常见故障及原因分析1．故障一：无输出电压，既输出电压为零。3电路输出电压为零，实际就是电路无输出。我们可以从电路输入端分析到输出端不难看出，如果电路存在以下几种情况中任意一种情况，电路均会无输出电压。①熔断器熔断或开路。②变压器T的次级开路。③桥式整流电路开路。④电容C1短路。⑤R1开路。⑥电容C2短路。⑦VT1发射结开路。⑧VT2发射结开路如何判断到底是由哪一种原因造成的呢？可以按下列步骤来检测：.第一步：测量VT1集电极对地电压。从电路可知，VT1集电极对地正常电压应等于整流、滤波部分的输出电压（既C1两端电压）。若测得VT1集电极对地电压为零，即整流、滤波后无电流输出，就说明可是熔断器熔断或开路、或变压器T次级线圈开路、或整流电路引线开路。这几种情况中任意一种存在，都会使整流、滤波部分无电流流向稳压部分。电路就无输出电压。若测得VT1集电极对地电压正常，则：第二步：测VT2基极对地电压。从电路可知：VT2基极对地电压正常情况下应比电路的输出电压4V高出1.4V左右，（VT1、VT2两管的发射结导通电压各取0.7V共1.4V）。若测得VT2基极对地电压为零，则说明可是电容C2短路或电阻R1开路。C2短路使VT2基极与地直接相连，VT2基极对地电压为零，复合调整管就处于截止状态，电路就无输出，即输出电压就为零；电阻R1开路，VT2基极电流为零，其基极对地电压也为零，复合调整管也就处于截止状态，电路就无输出，即输出电压就为零。4若测得VT2基极对地电压正常，则说明可是VT1、VT2发射结开路。VT1、VT2任意一个或两个的发射结开路时，复合调整管都无输出，电路输出也就为零。上述过程可用下列框图来表示：2．故障二：电路输出电压高于正常电压且不可调（高于4V）。此故障可由以下几种原因引起；①VD5、VD6开路或反接。②VT3的b-e结击穿。③VT3的b-e结开路检测步骤：第一步：测VT1的集电极对地电压。VT1集电极对地电压正常应高于7V。一般情况下，此时测得的VT1集电极对地电压都是正常的。第二步：测VD5对地电压。VD5对地电压正常为1.0V～1.4V。若测得VD5对地电压高于1.4V，说明是VD5、VD6有开路或接反。这样，就会使VT3的发射极对地电压升高，VT3的b-e间电压Vbe降低，其基极电流减小，集电极电流也减小，使流过VT2的基极电流增大，其集电极电流也增5大，复合调整管管压降就降低，从而就使输出电压更高。若测得VD5对地电压正常，则：第三步：测VT3基极对地电压。VT3基极对地正常电压应为VD5正常对地电压与VT3的b-e结的结间电压之和（1.4V+0.7V=2.1V）。若测得VT3基极对地电压大于2.1V，则说明是VT3的b-e结开路。若测得VT3基极对地电压为1.4V，则说是VT3的b-e结击穿。上述过程用框图表示如下：3．故障三：电路输出电压低于正常电压且不可调（高于0V低于4V）。此故障可由以下几种原因引起：①变压器、整流、滤波部分电路故障。②R1阻值过大或电容C2漏电。③VD5、VD6有短路或击穿。④VT3的c-e结漏电或击穿。⑤电位器调节不当。检测步骤：6第一步：测量VT1集电极对地电压。VT1集电极对地电压正常应高于7V若测得的VT1集电极对地电压低于7V，就说明可是变压器或整流、滤波部分电路故障，使该部分输出电压低，电路输出电压自然就低。若测得VT1集电极对地电压正常。则：第二步：测VT2基极对地电压。VT2基极对地电压正常情况下应比电路的输出电压4V高出1.4V左右（VT1、VT2两管的发射结导通电压各取0.7V共1.4V）。若测得VT2基极对地电压低于正常电压，则：第三步：断开VT3的集电极重测VT2基极对地电压。若此时测得的VT2基极对地电压还是低于正常电压，则说明是R1电阻值过大或是电容C2漏电。由电路可知，R1电阻值过大，在电路输入总电压不变的情况下，R1两端电压降升高，VT2基极对地电压就降低，其基极电流降低，复合管集电极电流降低，复合调整管管压降就会升高，这样，会使整个电路输出电压更低；电容C2漏电，就会使VT2基极对地电压降低，同样其基极电流降低，复合调整管集电极电流降低，复合调整管管压降就会升高，从而使整个电路输出电压更低。若此时测得的VT2基极对地电压升高，则说明是VD5、VD6有短路或击穿，或是VT3的c-e结漏电或击穿，或是电位器调节不当。VD5、VD6有短路或击穿，VD5对地电压必然小于其正常电压1.0V～1.4V（可直接测VD5对地电压），此时，就会使VT3的发射极对地电压降低，VT3的b-e间电压Vbe升高，其基极电流增大，集电极电流也增大，使流过VT2的基极电流减小，其7集电极电流也减小，复合调整管管压降就升高，从而就使输出电压更低。当将电位器往上调时，使VT3基极对地电压升高，其基极电流增大，集电极电流也增大，VT2基极电流就减小，其集电极电流也减小，复合管管压降就升高，从而就使输出电压更低。上述过程用框图表示如下：参考文献：1.朱国兴主编.《电子技能与实训》教程.高等教育出版社2002