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第3章开关电源中常见元器件的识与检测 效应管为N沟道型 ②若万用表读数仍为较大值,则黑表笔接回原引脚不变,改用红表笔去触碰栅极,然后 红表笔接回原引脚,此时万用表读数由原来阻值较大变为0,则此时黑表笔所接为源极,红 表笔所接为漏极。用红表笔触发栅极有效,该场效应管为P沟道型 3)场效应管的好坏判别 用万用表R×k挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现2次及 2次以上电阻值较小(几乎为0Ω),则该场效应管损坏;如果仅出现1次电阻值较小(一般 为数百欧姆),其余各次测量电阻值均为无穷大,还需作进一步判断。用万用表Rx1k挡测 量漏极与源极之间的正、反向电阻值。对于N沟道管,红表笔接源极,黑表笔先触碰栅极后, 测量漏极与源极之间的正、反向电阻值,若测得正、反向电阻值均为0g2,该管为好的。对于 P沟道管,黑表笔接源极,红表笔先触碰栅极后,测量漏极与源极之间的正、反向电阻值, 若测得正、反向电阻值均为0,则该管是好的,否则表明已损坏 应注意的是,有少数场效应管在栅极、源极之间接有保护二极管,以上检测方法不再适用。 下面以金属氧化物场效应管2SK727为例进行说明(用500 型万用表测量),如图38所示。 ①用R×100,测量场效应管任意两引脚之间的正、反|3z 向电阻值,当红表笔接②脚,黑表笔接③脚时,万用表读数为 800Q,其余多次力用表读数均为无穷大,则①脚为栅极。 ②用R×10k挡,测量漏极与源极之间电阻值,当红②③ 表笔接②脚,黑表笔接③脚,此时万用表读数为03×10kg; 当万用表红表笔接⑧脚,黑表笔接②脚,万用表读数为∞,图38命国氧化物场效管的检 这时红表笔接③脚不动,黑表笔先触碰①脚后,黑表笔接回②脚,万用表读数为0,此 时红表笔所接③脚为源极,黑表笔所接为漏极,用黑表笔触碰柵极有效,说明2SK727 属N沟道管。 佥属氧化物场效应管的栅极很容易感应电荷而将场效应管击穿,保存时,应将3个电极 捆在一起,也就是将3个电极引出线短接 3.24晶闸管的识别与检测 晶闸管是晶体闸流管的简称,俗称可控硅,它是一种大功率开关型半导体器件,在电路 中一般用文字符号S表示。在开关电源电路中,晶闸管一般多用作保护器件。晶闸管的种 类较多,常用的主要有单向晶闸管和双向晶闸管 1.单向晶闸管 1)单向晶闸管的特性 单向晶闻管简称SCR,也叫单向可控硅。它是一种三端器件,共有3个电极,控制极(门 极)G、阳极A和阴极K。单向晶闸管种类很多,按功率大小来区分,单向品闸管有小功率、 中功率和大功率三种规格,一般从外观上即可进行识别。小功率晶闸管多采用塑封或金属壳 封装;中功率晶闸管的控制极引脚比阴极细,阳极带有螺栓:大功率晶闸管的控制极上带有 金属编织套。常见单向晶闸管外形如图3-9所示。 图3-10所示是单向晶闸管的结构、等效电路和电路符号。 开关电源维修从入门到精通 KGA KAG 图39常见单向晶间管外形 Aρ阳极 结构 (b)等效电路 图310单向晶闸管的结构、等效电路和电路符号 由结构图可见,单向晶闸管由PNPN四层半导体构成。它的特性是,当阳极A和阴极K 之间加上正极性电压时,A、K还不能导通。只有当控制极G再加上一个正向触发信号时, A、K之间才能进入深饱和导通状态。而A、K两电极一旦导通后,即使去掉G极上的正向 触发信号,A、K之间仍保持通态,只有使A、K之间的正向电压足够小或在两者间施以反 向电压时,才能使其恢复截止状态。 晶闸管的以上特性可从其等效电路中得到解释。当在晶闸管的阳极A和阴极K间加上正 电压后,等效三极管vT1、VT2便具备了电流放大条件。此时若在它的控制极G上加正向电 压UG,由于正反馈的作用,VT1、VT2进入饱和,晶闸管阳极A和阴极K间流过较大的电 流,管压降接近0,电源电压几乎全部降落在负载上。晶闸管导通后,由于T1的基极上 终有比最初的控制极电流大很多的电流流过,可以推知,此时即使去掉控制极电压UG,晶闸 管仍然维持其导通状态。 晶闸管在下述三种情况下不导通:一是阳极A和阴极K间加负电压(阳负、阴正),此 时等效的2只三极管均因反向偏置而不导通;二是阳极A和阴极K间加正电压,但没有最初 的控制极触发电压UG,晶闸管因得不到最初的触发电流,不能形成正反馈放大过程,所以不 导通;三是阳极A和阴极K间导通电流小于其维持电流,即不能维持其内部等效三极管的饱 和状态,晶闸管因而也不导通 只性能良好的晶闸管,截止时其漏电流应很小,触发导通后其压降也应很小。这是对 闸管进行性能检测的主要依据 (2)单向晶闸管的检测 由单向晶闸管的结构可知,控制极G和阴极K之间是一个PN结,由PN结的单向导电 第3章开关电源中靠见元器件的识别与检测 特性可知,其正反向电阻值相差很大。而控制极G和阳极A之间有两个反向串联的PN结 因此无论A、G两个电极的电位谁高谁低,两极间总是呈高阻值。所以用万用表可以很方便 地测出其电极引脚。 万用表打在R×100挡上分别测量晶闸管任意两引出脚间的电阻值。随两表笔的调换 共进行6次测量,其中5次万用表的读数应为无穷大,1次读数为几十欧。读数为几十欧的 那一次,黑表笔接的是控制极G,红表笔接的是阴极K,剩下的引脚便为阳极A。若在测量 中不符合以上规律,说明晶闸管损坏或不良 单向晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。例如,平板形晶闸管的引出线端为 控制极G,平面端为阳极A,另一端为阴极K。金属壳封装(TO3)的晶闸管,其外壳为阳 极A。塑封(TO220)的晶闸管的中间引脚为阳板A,且多与自带散热片相连 3)单向晶闸管的代换 晶闸管的参数很多,但电路设计时一般都留有较大的余量,所以更换晶闸管时只要几个 主要参数相近就可以了。这些主要参数有:额定电流、额定电压、触发电流、触发电压等。 额定电流与额定电压这两个参数最重要。最简单的方法是从实物或电路标注上查出晶闸管的 型号和参数。如一单向晶闸管的外壳上印有“KP5”字样,表示它是KP型普通晶闸管,额 定电流是5A。同样是KP5型的晶闸管,外形相同,而额定电压的范围可以从最低的100V到 最高的3000V,这时究竞应该选哪一种呢?从安全方面考虑,当然选用额定电压高的晶闸管 好。但是额定电压值越高,晶闸管的价格也较高,造成浪费。在这种情况下,我们就应该通 过对电路进行估算来确定它们的额定电压值。为保证晶闸管的安全,它的额定电压参数一般 要取最高工作电压的1.5~2倍 非标准型号晶闸管损坏,或者没有相同型号的晶闸管备用时,就要设法来找参数相近的 晶闸管代换。代换时一般要注意以下几点。 ①管子的外形要相同。因为外形不同,就无法安装。 ②管子的开关速度要基本一致如KK型快速晶闸管就不能用KP型或3CT型普通晶闸 管代换,KP型晶闸管则可以用3CT型普通管代换 ③选取代换管时,不管什么参数,都不必留有过大的余量,因为过大的余量不仅是一种浪 费,有时反而起不好的作用。例如,选用额定电流是30A的晶闸管来代换20A的,虽然安全 但是20A晶闸管只需较小的电流就能触发导通,而30A的晶闸管则需要较大的电流才能触发导 通。因此,当把这个30A晶闸管更换到电路上去,可能会出现不触发或触发不灵敏的现象 2.双向晶闸管 (1)双向晶闸管的特性 向晶何管实质上属于直流控制器件,要控制交流负载,必须将2只晶闸管反极性并 联,让每只晶闸管控制一个半波,为此需用2套独立的触发电路,使用不够方便。双向晶 闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的,它不仅能代替2只反极性并联的单向晶闸管 而且仅需一个触发电路,是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称 TRIAC即三端双 交流开关之意 尽管从形式上可将双向晶闸管看成2只普通晶闸管的组合,但实际上它是由7只晶体管 和多只电阻构成的功率集成器件。常见双向晶闸管外形如图3-11所示。 双向晶闸管的结构与电路符号如图3-12所示。 关电源维修从入门到精通 图3-11常见双向晶闸管外形 离3-12双向晶闸管的结构与电路符号 双向晶闸管的3个电极分别是T1、T2、G。与单向晶闸管相比,主要是能双向导通,且 具有四种导通状态,如图3-13所示 图313双向晶闸管的四种导通状态 当G极和T2相对于T1的电压为正时,导通方向为T2→T1,T2为阳极,T1为阴极 当G极和T1相对于T2的电压为负时,导通方向为12→T1,T2为阳极,T1为阴极。 当G极和T相对于T2的电压为正时,导通方向为T1→T2,T1变为阳极,T2变为阴极。 当G极和T2相对于T1的电压为负时,则导通方向为T1→12,T1变为阳极,T2变为阴极 另外,双向晶闸管也具有去掉触发电压后仍能导通的特性,只有当TI、T2间的电压降 低到不足以维持导通或T1、T2间的电压改变极性时又恰逢没有触发电压晶闸管才被阻断。 (2)双向晶闸管各电极的判别 由双向晶闸管的结构可知,G极与Tl极靠近,距T2极较远。因此,G和T之间的正反 向电阻都很小。因此,在用万用表的Rx1挡测量晶闸管任意两引出脚间的电阻值时,正常时 有1组为几十欧,另2组为无穷大。阻值为几十欧时表笔所接的两引脚为T1和G,剩余的引 出脚是T2极 判别出12后,可以进一步区分T和G。假定T1和G两电极中的任意一脚为T1,用黑表 笔接Tl,红表笔接T2,将T2与假定的G极瞬间短路,如果万用表的读数由无穷大变为几十欧 说明晶闸管能被触发并维持导通。调换两表笔重复上面操作,结果相同时,说明假定正确。如果 调换表笔操作时,万用表瞬间指示为几十欧又指示为无穷大,说明晶闸管没有维持导通,说明原 来的假定是错误的,原假定的T1极实际上是G极,假定的G极实际上是T1极。 当测功率稍大的双向晶闸管时,若Rx1挡不能触发导通时,可在黑表笔接线中串接一 节干电池,干电池应和表内电池的极性顺向串联,再按上述方法测试,就能触发导通 (3)双向晶闸管触发能力的检测 对于工作电流为8A以下的小功率双向晶闸管,可用万用表Rx1挡直接测量。测量时先 将黑表笔接主电极T2,红表笔接主电极T1,然后用镊子将T2极与G极短路,给G极加上 第3章开关电源中常见元器件的识别与检测 正极性触发信号,若此时测得的电阻值由无穷大变为十几欧,则说明该晶闸管已被触发导通 导通方向为T2→T1 再将黑表笔接主电极T1,红表笔接主电极T2,用镊子将T2极与G极之间短路,给G 极加上负极性触发信号时,测得的电阻值应由无穷大变为十几欧,则说明该晶闸管已被触发 导通,导通方向为T1→T2。 若在晶闸管被触发导通后断开G极,T2、T1极间不能维持低阻导通状态而阻值变为无穷大, 则说明该双向晶闸管性能不良或已经损坏。若给G极加上正(或负)极性触发信号后,晶闸管仍 不导通(T1与T2间的正、反向电阻值仍为无穷大),则说明该晶闸管已损坏,无触发导通能力。 对于工作电流为8A以上的中、大功率双向晶闸管,在测量其触发能力时,可先在万用 表的某支表笔上串接1~3节1.5V干电池,然后再用Rx1挡按上述方法测量。 3.3特殊元器件的识别及检测 3.3.1光电耦合器 1.光电耦合器的工作过程 光电耦合器是由一只发光二极管和一只受光控的光敏三极管组成的。常见的光电耦合器 有管式、双列直杆式等封装形式。 光电耦合器的工作过程如下:光敏三极管的导通与截止是由发光二极管所加正向电压控 制的。当发光二极管加上正向电压时,发光二极管有电流通过发光,使光敏三极管内阻减小 j导通;反之,当发光二极管不加正向电压或所加正向电压很小时,发光二极管中无电流或 通过电流很小,发光强度减弱,光敏三极管的内阻增大而截止。根据上述光电耦合器的工作 原理,可用简单的方法来检查其质量的好坏 2.光电耦合器的代换 光电耦合器广泛应用于并联型开关电源中,较常用到的光电耦合器主要有以下三大类 如表34所示。 家用电器常用光电耦合器 型号 内电路图 PC817、PCSI8、PC810、PC812、PC507 TLP521、TLP621 ④ 第2类 TLP632、TP532、TLP519、TLP509 开关电源维修从入门到精通 续表 内电路图 LP503、TLP508、TLP531、PC503 c6]3、4N25,4N26、4N27、4N28、 第3类 4N35、4N36、4N37、 TILlll T112 TL14、TL115、TL116、TL17 TLP631、TLP535 ①②③ 此三类间所有型号均可直接互换。第1类与第2类可以代换,但需对应其相同引脚功能 接入。原则上第3类可以代换第1~2类,选择功能相同引脚接入即可,无用引脚可不接入 电路。但第1~2类不可以代换第3类。 如用PC817代换TLP632时,PC817的①、②脚对应接入TLP632的①、②脚位置 PC817的③脚对应接入TLP632的④脚位置,PC817的④脚对应接入TLP632的⑤脚位 置即可。如用4N35代换TLP632时,可直接接入原TLP632的位置,4N35的⑥脚不接 电路 3.光电耦合器的检测 检测光电耦合器可用2块万用表进行判别,先将一块万用表放在Rx1挡上,黑表笔接 发光二极管的正极,红表笔接发光二极管的负极,为发光二极管提供驱动电流,将另一块万 用表放在R×100挡上,同时测量光敏三极管③、④脚(对于6脚型的光电耦合器为④、⑤ 脚)两端电阻,然后交换③、④脚的表笔,2次测量中有1次测得阻值较小,为几十欧,这 时黑表笔接的就是光敏三极管集电极。保持这种接法,将接①、②脚的万用表放到R×100 挡上,如这时③、④脚之间的阻值有明显的变化,增至几千欧,则说明光电耦合器是好的。 如果③、④脚之间的阻值不变或变化不大,则说明光电耦合器损坏 3.32三端误差放大集成电路 三端误差放大集成电路广泛地应用于并联型开关电源稳压电路中,其外形酷似三极管 但其内部结构和三极管却有着质的区别。常见的三端误差放大集成电路有TL431、SE024N 等,下面简要进行介绍 1.TL431 TL431外形如图3-14(a)所示。3个引脚分别为:阴极(K)、阳极(A)和取样(R 时也用G表示)。图3-14(b)所示是TL431的 内部组成示意图 从内部电路图中可以看出,R端接在内部比较 放大器的同相输入端,当R端电压升高时,比较 放大器的输出端电压也上升,即内部三极管基极 电压上升,导致其集电极电压下降,即K端电压 RA K 下降 表3-5所示是三端误差放大集成电路TL431(a)TL43的外形 的测量数据。 图3-14TL431的外形与内部组成示意 第3章开关电中常见元器件的识别与检测 表35 TL431测量数据 红表笔接A,黑表笔测量(k 黑表笔接A,红表笔测量(kg) 说明 黑表笔接R,红表笔接C,阻值为无穷大 黑表笔接C.红表笔接R,阻值为5k 2.SE024N 三端误差放大电路SE024N内部电路框图如图3-15所示。 图3-15三端误差放大电路SE02N内部电路框图 从图中可以看出,SEO24N与TL431内部电路有所不同,在TL431中,只进行误差放大 没有误差取样,而SE024N则不同,除可进行误差放大外,还设置取样分压电阻R1、R2, 此,采用SE024N组成稳压电路时,外部电路不需再设置取样电阻 3.3.3集成稳压器 开关电源的输出电路中,较多地采用了一些集成稳压器,以满足不同负载对电压的要求。 常见的集成稳压器有以下几种 1.78××系列三端固定正压集成稳压器 (1)78××系列三端固定正压集成稳压器介绍 78××系列三端固定正压集成稳压器已经成为世界通用系列产品。国外产品有美国NC 公司的LM78××、美国仙童公司的μA78××、摩托罗拉公司的MC78××、意大利SGS 司的L78××、东芝公司的TA78×X、日电公司的pPC78××和HA78××等多种型号。我 国的产品则以W78×X系列表示。表36所示是78××系列产品国内外型号对照表。 表36 78X系列集成稳压器国内外型号对照表 国内型号 主要参数 国外产品对应型号 H=5Vl=1.5A LM7805 H=12Vl=1.5A LMT812μA7812 开关电源维修从入门到精通 国内型号 主要参数 w7818 n=8vl=1.5A LM?818μA7818 W78L05 K=5V=100 LM78L0sμA78L05 W78112 V=12v/n=100mA LM78L12μA78L12 =100mA LM78Ll8μA78L18 W78M12 =12VJ-500mA LM78M12 HA78M12 V=18V /=500mA LM78M18 MC78M18 78××系列三端固定正压集成稳压器的特点是体积小、性能优良、保护功能完善、可靠 性高、成本低廉、使用简便、无须调试等。78××系列三端固定正 压集成稳压器常见外形如图3-16所示。 (2)78××系列集成稳压器使用注意事项 ①78××系列集成稳压器的输入、输出和接地端装错时很容易 损坏,需特别注意。同时,在安装时三端集成稳压器的接地端一定要 焊接良好,否则在使用过程中,由于接地端的松动,会导致输出端电 ②正确选择输入电压范围。三端集成稳压器是种半导体+,图1地输出 压的波动,易损坏输出端上的其他电路,也可能损坏集成稳压器。 内部调整管有一定的耐压值。为此,变压器的绕组电压不能过高,整流 正压集成稳压器外形 器的输出电压的最大值不能大于集成稳压器的最大输入电压。7805~7818的最大输入电压为 35V。集成稳压器有一个使用最小压差(输入电压与输出电压的差值)的限制,最小输入、输出 电压差约为25V。一般应使这一压差保持在6V左右。表37给出了几种常见稳压器的主要参数 表3-7 几种常见稳压器的主要参数 输出电压(V 输入电压(V 最小输入电压(v)最大翰入电压(V) W7812 W78l8 333 ③保证散热良好。对于用集成稳压器组成的大功率稳压电源,应在集成稳压器上安装足 大的散热器。当散热器的面积不够大,使内部调整管的结温达到保护动作点附近时,集成 稳压器的稳压性能将变差 (3)78××集成稳压器的检测 78××集成稳压器是否损坏,一般采用在路电压测试法。在路电压测试法就是不必将待测 的稳压器从电路上拆下来,直接用万用表的电压挡去测量稳压器的输出端电压是否正常。测试 时,所测输出端电压应在稳压器标称稳压值±5%内。否则,说明稳压器性能不良或已经损坏。 需要注意的是:在测试时,为了防止发生误判,还应测量一下输入端的电压H,输入端 电压应比输出端的标称输出电压高25V以上,例如,被测稳压器为7805(输出5V),则 应至少为75V,但不能超过最大值35V 另外,对于有些型号字迹不清的78××稳压器,也可通过测量输出端的电压来确定稳压

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