舰用PWM型大功率开关电源控制电路故障分析

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1、舰用PWM型大功率开关电源控制电路故障分析青岛远洋船员学院姚文龙涂志平内容提要：PWM技术，以中断功率流的方式控制占空比来实现功率处理，其电流及电压波形都是脉动的。本文介绍集成脉冲宽度调制方式（PWM）控制器（UC3846N）的构成与原理,详细分析由其构成的开关电源的控制电路、驱动电路，提出了基于UC3846N的舰用大功率开关电源故障检测的方法和技巧。关键词：舰用大功率开关电源UC3846NPWM控制目前我国海军新型舰艇监控系统的自动充放电装誗整流电路，把输入的交流变为直流，有电容输入置，一般都采用脉宽调制式开关电源。型和扼流圈输入型两大类，通常采

2、用前者。此类大功率开关电源，经常工作在大电流和高电（2）功率变换电路，是此类电源的核心，主要由开压下，极易发生故障。而开关电源的控制电路和保护电关电路和开关变压器组成。路复杂，结构形式多样，且各部分电路互有牵连，同样誗开关电路的开关晶体管，采用开关速度高、导通的故障现象可能对应于不同的故障原因，容易误判，不和关断时间短的晶体管，生成高频脉冲。最典型的功率利于舰船装备保障。开关晶体管有功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOS现针对某舰监控系统基于UC3846N的大功率脉FET）和绝缘型双极型晶体管（IGBT）等。宽调制式开关电源输出电压低且不可调故

3、障，提出检誗开关变压器，一般用于开关电源等高频电路场测方法和检测技巧。合。因工作在高频，其铁芯通常采用铁氧体磁芯或非铁1舰用大功率开关电源合金磁芯。脉宽调制式开关电源（以下简称此类电源），采用（3）控制电路功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关控制电路，向驱动电路提供矩形脉冲列，控制脉冲控制开关元件的占空比，以调整输出电压。参数以调节开关元件的通断周期（占空比），从而改变此类电源基本由输入电路、开关电路（变换电路）、输出电压。此外还有输出检测和输入检测以保持输出[1]控制电路、输出电路等组成，构成框图见图1。稳定的功能。输入电路变换电路输出

4、电路控制电路的控制方式，有脉宽调制、脉频调制、脉浪线涌开高整滤宽和频率混合调制等3种，最常用脉宽调制（PWM）。路频电关流波滤整变波流流电压电电（4）输出电路抑路路路器器制包括整流电路和滤波电路两部分。誗整流电路，把来自高频变压器（开关变压器）的输驱输入动出次级方波电压整流成单向脉动直流；检电检测路测誗滤波电路，把单向脉动直流平滑成设计要求的控制电路低纹波直流电压。图1脉宽调制式开关电源构成框图2某舰用监控系统开关电源电路（1）输入电路，包括线路滤波器、浪涌电流抑制电某舰用监控系统自动充放电装置的设备，对免维路和整流电路：护蓄电池充电和对外负载供电

5、，具有自动充电、自动转誗线路滤波器，衰减由电网电源来的杂波。[3]换及故障诊断等功能，主电路见图2：誗浪涌电流抑制电路，抑制浪涌电流。誗输入AC220V，经二极管整流桥变为直流电。导致险情甚至事故。例如本文的备用新排气阀，只有常空气弹簧活塞，走了不少弯路。规保养而没有做功能试验，到出现故障才发现缺陷，万（3）拆检部件，需要认真细致。不仅要检查有否损幸未引发事故。坏，还要检查其技术状况（包括尺度和间隙），必要时试（2）分析故障，要坚持理论指导实践。例如本例

6、，验其功能。例如本文的故障排气阀，故障后检查不细分析确认排气阀未正常关闭后，不是先检查空气弹簧致，没有及早发现气动活塞顶部的Φ1mm小孔，既延活塞，而是先检查空气弹簧供气单向阀、排气阀阀壳上长了排除故障的停航时间，也增加了工作量。的安全阀、液压活塞、排气阀阀杆导套等，然后才检查·56·《航海技术》2010年第6期誗采用Π型滤波电路消除直流电压的脉动。UC3846N芯片的主要优点是功能齐全、自动前馈誗采用美国FairchildSemiconductor公司生产的补偿、强大的带载响应特性、外围控制电路简单等，适UC3846N产生脉宽调制信号，用IR21

7、10驱动绝缘栅双合于工频变压器的100～300W的稳压电源。极晶体管。锯齿波发生器提供恒定的时钟频率信号（图在此舰的开关电源中，由UC3846N构成的移相全2未示出）。桥变换器电路如图4。誗误差放大器与电流测定比较器形成电压闭环；电流测定与电流测定比较器构成电流闭环；在脉宽比较器的输入端，测量电感输出电流与误差放大器输出电流的差值，并据以调节驱动信号的占空比，使输出的电感峰值电流跟随误差电压而变化。誗后接移相全桥软开关电路，使功率管实现零电压零电流开通和关断，将电路工作损耗减至最少。誗输出DC24~30V（可调），电流为0~60A，以满足舰用免维护

8、蓄电池充电和对外负载供电的需要。3开关电源输出电压故障检测故障现象，是开关电源有输出电压，但仅20V，且不可调，达不到系统