開關(guan) 電源已逐漸進入我們(men) 的日常生活和生產(chan) 中,它以節能,環保,性價(jia) 比高等優(you) 點,很快取代了以往傳(chuan) 統的那種既笨重效率又低的“線性電源”,很快被人們(men) 所接受。而電容器在開關(guan) 電源中是最重要且最容易產(chan) 生故障的元器件之一,而且故障現象不容易判別,使維修較為(wei) 困難。本文就針對電容器在開關(guan) 電源中的作用闡述其原理,常見故障分析以及維修方法。
1, 電容在開關(guan) 電源中的作用
1.1 濾波
濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(hui) 用到。濾波電容好比“水池”,將電能轉變成池中的水並能將水還原成電能。從(cong) 理論上(即假設電容為(wei) 純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上大於(yu) 1 uF的電容大多為(wei) 電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高後反而阻抗會(hui) 增大。有時會(hui) 看到有一個(ge) 電容量較大電解電容並聯了一個(ge) 小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過,電容越大高頻越容易通過。具體(ti) 用在濾波中,大電容(1000 uF)濾低頻,小電容(20 pF)濾高頻。
1.2 旁路
旁路電容是為(wei) 本地器件提供能量的儲(chu) 能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。為(wei) 盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。
1.3 去藕
從(cong) 電路來說,總是可以區分為(wei) 驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上 升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會(hui) 吸收很大的電源電流,由於(yu) 電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(hui) 產(chan) 生反彈),這種電流相對 於(yu) 正常情況來說實際上就是一種噪聲,會(hui) 影響前級的正常工作,這就是耦合作用。
1.4 儲(chu) 能
儲(chu) 能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲(chu) 的能量通過變換器引線傳(chuan) 送至電源的輸出端。電壓額定值為(wei) 40~450VDC、電容值在220~150000 uF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是較為(wei) 常用的。根據不同的電源要求,器件有時會(hui) 采用串聯、並聯或其組合的形式,對於(yu) 功率級超過10 KW的電源,通常采用體(ti) 積較大的罐形螺旋端子電容器。
2 ,電容器損壞在開關(guan) 電源中出現的故障現象
電容器的損壞、失效有以下幾種情況:
1)電容內(nei) 部的短、斷路損壞,故障現象是燒開關(guan) 管及其他限流元器件,如保險與(yu) 開關(guan) 電源中的限流電阻。電容短、斷路損壞工作在高電壓、大電流(例如彩電的開關(guan) 電源、行輸出電路)中的濾波電容器,當因某種原因使電壓升高,並超過其耐壓值時,使之擊穿短路損壞,或由於(yu) 整流二極管損壞後使有極性的電解電容器相當於(yu) 工作在交流電路中,在較大的反向漏電流下發熱而短路損壞。由於(yu) 短路時流過電容器的電流很大,一般電容器都會(hui) 爆裂或使其封口膠塞脹出。濾波電容短路後,常出現保險絲(si) 或限流電阻燒斷、電源厚膜塊或開關(guan) 管、整流管擊穿之類的故障。主要表現為(wei) 整機“三無”,這種故障在各類開關(guan) 電源中帶有共性。
2)電容器容量降低引起的低效或輕微漏電,其故障現象是電視圖像“S”形扭曲或行不同步現象,對於(yu) 現在的用IIC總線的電視機出現一些特別的故障現象,如果因影響使同步牌臨(lin) 界狀態,伴音大可能影響到電視機的質量,使得伴章隨時出現。主要原因是電容器的參數改變,但沒完全失效,在一定程度上還有作用,但達不到應有的作用,使得現有的故障現象出現。而且此類故障不好判斷與(yu) 排除。
3)電容器容量消失引起的失效、完全漏電或爆漿,是電源中電容出現故障後最難判別與(yu) 維修的故障,因為(wei) 測量電容器件,用萬(wan) 用表測試一切正常,但將電容安裝在電路上後,電容的容量就完全消失,這是電路中最難維修的軟故障之一,即元器件不能承受電壓,一有電壓的存在,容易就完全消失。
爆漿的種類:
分兩(liang) 類,輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。
對於(yu) 輸入電容來說,就是在電源電路中體(ti) 積較大、容易較大、額定電壓高的電容器,對接收到的電流進行過濾。輸入電容爆漿和電源輸入電流及電容器本身的品質有關(guan) 。過多的毛刺電壓,峰值電壓過高,電流不穩定等都使電容過於(yu) 充放電過於(yu) 頻繁,長時間處於(yu) 這類工作環境下的電容,內(nei) 部溫度升高很快。超過泄爆口的承受極限就會(hui) 發生爆漿。
對於(yu) 輸出電容來說,對經電源模塊調整後的電流進行濾波與(yu) 儲(chu) 能。此處電流經過一次過濾,比較平穩,發生爆漿的可能性相對來說小了不少。但如果環境溫度過高,電容同樣容易發生爆漿。
電容爆漿的原因有很多,比如電流大於(yu) 允許的穩波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向電壓、頻繁的充放電等。但是最直接的原因就是高溫。我們(men) 知道電容有一個(ge) 重要的參數就是耐溫值,指的就是電容內(nei) 部電解液的沸點。當電容的內(nei) 部溫度達到電解液的沸點時,電解液開始沸騰,電容內(nei) 部的壓力升高,當壓力超過泄爆口的承受極限就發生了爆漿。所以說溫度是導致電容爆漿的直接原因。電容設計使用壽命大約為(wei) 2萬(wan) 小時,受環境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小,實驗證明環境溫度每升高10℃,電容的壽命就會(hui) 減半。主要原因就是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化失效,這樣電容壽命終結。為(wei) 了保證電容的穩定性,電容在插板前要經過長時間的高溫環境的測試。即使是在100℃,高品質的電容也可以工作幾千個(ge) 小時。同時,提到的電容的壽命是指電容在使用過程中,電容容量不會(hui) 超過標準範圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問題,而不是設計壽命到達之後就發生爆漿。隻是無法保證電容的設計的容量標準。所以,短時期內(nei) ,正常使用的板卡電容就發生爆漿的情況,這就是電容品質問題。另外,不正常的使用情況也有可能發生電容爆漿的情況。
3 ,電容器損壞在開關(guan) 電源中故障的維修方法。
1)對於(yu) 短路與(yu) 斷路的電容,用萬(wan) 用表很快能測量出元件器的質量好壞。主要是測量其充電性能,而不是充放電性能,判斷出故障的電容器件後,在替換過程中,要特別注意所替換的電容器件一定要在質量上過關(guan) ,選用質量好的電容器件,在容量上與(yu) 額定電壓上一定要與(yu) 替換的電容一致或大於(yu) 已損壞的電容,要替換之前,一定要再次判斷即將要替換的電容器件的質量,有時候新買(mai) 來的的元件器同樣存在質量問題,如果不加以判斷就安裝,假設新買(mai) 來的元器件真正存在問題,就會(hui) 給維修帶來非常大的困難,因為(wei) 所換上的元件一般都會(hui) 認為(wei) 不存在問題,所以在再次維修時,就不會(hui) 再檢測這個(ge) 元件,使維修出現非常大的人為(wei) 故障,從(cong) 而使維修更加困難。
2)對於(yu) 電容器出現低效與(yu) 失效時,最常用用的方法是運用代換法,當出現開關(guan) 電源保護,在其他關(guan) 鍵元器件經測量判別後沒有故障,而電容器在測量後也不能發現故障時,對電容器件進行普遍代換,因為(wei) 出現軟故障的器件在沒有電壓與(yu) 電流的情況下,所判別出的元器件在質量上是沒問題的,但在有電壓與(yu) 電流時的工作過程中,元件的質量出現問題,這類故障在用常規的測量法是沒辦法檢查出故障元件的,用代換法可以起到非常好的效果。
電容器件在開關(guan) 電源中常常出現故障,而且有些故障不容易判斷,同時電容器在開關(guan) 電源中如何運用而不容易出現故障,希望通通過分析希望得到一定的收獲。