前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的电子设备电源设计和故障分析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，日常生活中涉及的电子设备越来越多，电子设备的电源部分为其工作提供能量。其中，电源的设计尤为重要，电源设计的优越性可以提高设备抗干扰能力和保证电子设备的使用寿命，同时在使用过程中还需注意一些问题。
在电子设备正常工作时，需要电源提供安全稳定的电压，要提供安全稳定的电压，就需设计一款性能良好的电源，大到航天航空设备，小到手机充电器都涉及电源。电子设备电源中常见的主要有线性电源和开关电源，线性电源由于使用工频变压器进行电压转换，通常体积大、发热、能源利用率低；但也有性能稳定、电磁干扰小、输出电压波纹小、电路简单等优点，被应用于科研、实验室等电子设备。开关电源主要有体积小、重量轻、功耗小、输入电压范围宽、能源利用率高等特点，致使开关电源得到了迅速发展，在电子设备中得到了广泛的应用。但随着对节能技术和环境保护的更高要求，电源技术也在向更高效率、更少电磁污染、更可靠工作的方向发展，不断在提高元器件性能、集成化程度、采用新技术，需要工作人员继续探索研究。
1.电源设计原理
1.1线性电源
线性电源主要包括工频变压器，输出整流滤波电路，稳压电路，控制电路，保护电路等。工频变压器将220V交流电转化为更低的交流电，由于市电频率为50Hz，视为低频，导致工频变压器体积大，发热多，损耗高，能量的转换低，在使用时需要配备一个大的散热器，造成了线性电源的体积大于开关电源。输出整流滤波器是将经过工频变压器变压过行业曲线linkindustryAppraisementpointDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.06.017可替代度影响力可实现度行业关联度真实度的电压整流成脉动的直流电。再经过滤波电路得到只有微小纹波电压的直流电，想要更高品质的直流电，就需要稳压电路，保证输出电压的稳定性。
1.2开关电源
开关电源因其功率管工作在导通（打开）和截止（关闭）状态而命名，实质是通过控制功率管的导通时间来改变输出电压的大小，为电子设备提供安全稳定的工作电压。开关电源的工作原理可简要概述为：是将输入的交流电压经过EMI电路整流滤波后转化为310V左右的直流电压加至功率管和开关变压器初级绕组，通过控制电路产生的PWM信号控制功率管的导通和截止，从而在开关变压器的次级绕组感应输出低压直流电压，最后经滤波、稳压等电路为后级电路和设备提供稳定的所需电压。
2.电源电故障原因及检修方法
2.1线性电源常见故障及检修
2.1.1模块发热严重
线性电源内部的电路结构使其功率导通压降大，功率损耗大，产生热能多，引起发热的原因主要有：一是当散热器不工作；二是负载短路过流；三是负载太小。针对此类故障，需要重点检查散热器电路是否正常，提高负载额定功率，检查负载是否有短路现象，逐一排除即可解决。
2.1.2输出电压不稳定
线性电源输出电压通过整流滤波后，由稳压电路和控制电路来保证电压的稳定性。如果稳压电路和控制电路故障将引起电压偏高或偏低，缺少稳定性。主要原因有：一是稳压管或比较管损坏；二是电位器损坏。针对此种故障，首先应当看电源指示灯是否点亮，电压表读数是否正常，其次检查稳压管的工作状态，查看比较管是否工作正常，最后检查电位器是否能够正常的线性改变电阻值。逐一排除即可排除故障。
2.2开关电源故障及检修分析
电子设备在使用过程中，电源电路出现故障的概率很大，约占整机故障的50%，其中开关功率管损坏最为常见，由于功率管工作在高电压、大电流环境中，电流和电压的波动很容易造成功率管击穿或性能不良。同时生产企业为了控制电源的生产成本，在没有影响电源正常工作的同时，在选用元器件的性能方面投机取巧或省掉部分元器件的安装，导致电源电路整体安全系数的降低和故障率的升高。引起开关电源无法正常工作的原因很多，如：元器件老化、性能不良、接触不良、电路板氧化、脱焊、虚焊、腐蚀、受潮等都会影响电源的正常工作。
2.2.1烧保险
保险丝或保险管烧断的主要原因是电路中存在短路现象，而造成短路的因素大致可分为两部分：一是开关电源初级热的部分存在短路；二是开关电源次级冷的部分存在短路，其中热部分的抗干扰电路、整流滤波电路、开关功率管等，容易出现故障造成电路中电流增大烧坏保险，同样外界电网的波动也会造成保险丝的损坏。保险丝烧断故障检修过程中，不能盲目加电测试，以免造成故障范围扩大，首先借助万用表对整流桥堆（整流二极管）、开关功率管以及大滤波电容进行测量，看是否存在明显击穿现象；其次检查EMI电路中的压敏电阻、负温度系数热敏电阻、安规电容等元器件，同时检查输出端负载电路、反馈电路有无短路，排除明显短路后可用串联假负载的方法再加电进一步测试。如若开关功率管有击穿现象，应当对其周围电路的限流电阻，控制芯片等认真检查，通过以上检修即可解决此类故障。
2.2.2保险正常但电压无输出电压无输出
则表明开关电源没工作，或开关电源因过载进入了保护状态。一是由于控制芯片没有启动电压或启动电压不稳定，导致控制芯片没工作；二是控制芯片外围振荡电路的电容、电阻损坏；三是控制芯片本身损坏或保护电路动作。针对此类故障，首先检查控制芯片启动脚电压是否正常，如果没有电压或启动电压过低，则检查启动脚外接电阻或电容是否有漏电现象；其次可对控制芯片单独加电测试，检查控制芯片PWM输出脚有无跳变电压，即可排除是否控制芯片本身故障；最后检查振荡电路和保护电路；通过逐步检查就能修复故障。
2.2.3有输出电压，但输出电压偏高
开关电源有输出但输出电压偏高，说明稳压取样电路、稳压电路、误差放大电路存在问题，导致控制芯片误判，致使功率管动作，造成输出电压偏高，其常见的是由取样电阻、稳压器件和光电耦合器不良造成。对电压输出偏高的故障，首先检查过压保护电路是否动作，断开过压保护电路后进行测量输出电压；其次用万用表检查取样电阻阻值改变、光电耦合器损坏、误差放大器等外围元器件；最后检查控制芯片。逐一检查就能修复故障。
2.2.4有输出电压，但输出电压偏低
维修经验告诉我们，造成输出电压偏低的因素主要有：一是稳压控制电路故障；二是开关电源负载出现短路故障；三是输出级整流二极管、滤波电容异常；四是功率管、开关变压器性能不良；五是大滤波电容漏电，带载能力变差导致输出电压变低。此类故障检修，首先检查稳压控制电路，如7805三端稳压器故障；其次检查负载电路是否有短路，此时应当断开负载电路进行，若断开负载端电路之后电压输出正常，则表明开关电源电路有故障，接着检查输出端整流二极管和滤波电容是否漏电；最后检查开关功率管和开关变压器，以及300V大滤波电容。开关功率管性能不良，将导致其不能正常导通，致使内阻增大，损耗变大，负载能力变差，甚至损坏功率管。通过以上逐步检查即可排除故障。
2.2.5开关功率管屡次损坏功
率管因工作在大电流、高电压状态下，发生故障的概率较高，功率管的损坏不能盲目更换，应当认真检查电路，排除故障以后再更换加电测试。功率管损坏的原因大致有以下几种：一是稳压电路故障，输出端电压升高的同时，开关变压器各绕组中的感应电压升高，引发功率管D极（漏极）电压升高，超过功率管D—S耐压值损坏功率管；二是尖峰吸收电路出现故障，导致尖峰脉冲不能吸收而直接进入功率管；三是负载过重，导致功率管导通时间延长过流损坏；四是功率管功耗变大，主要是由于功率管没能在规定时间内饱和导通或截止造成。针对此类故障，首先检查稳压电路、大滤波电容容量是否正常；其次检查开关功率管散热片是否牢固，负载电路有无短路，输出端整流滤波电路有无不良等故障；最后检查尖峰吸收电路中的二极管、电容、电阻是否正常，同时要借助示波器观察PWM控制芯片输出脚的控制信号波形是否正常，这一点往往通过万用表很难判断，却也是维修过程中常被忽视的。
3.结语
总的来说，在进行电子设备电源设计、研究、维修工作中，要不断梳理总结，加强市场监管，在选用元器件时严格把关，针对不同电子设备配置设计电源电路，确保电源性能，提高电子设备使用寿命。同时不断探索研究，以科技创新，促进电源的更新换代。
作者：席爱红 赵光绪 单位：32159 部队