西门子代理|驱动器代理商

一、 开关电源的电路组成
    开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
    开关电源的电路组成方框图如下：
 

二、 输入电路的原理及常见电路
1、AC 输入整流滤波电路原理：

① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压**过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
客户反应IPC677D工控机陆续出现黑屏的情况。并且出现问题的设备在维修更换使用一段时间后，仍然出现类似问题。因此，用户希望我们能够对该问题进行现场的检查和处理。

 

 

 

图1 IPC677D现场安装的操控箱

        在现场，我们查看了该IPC的具体使用情况：整个IPC是安装在一个操作箱内的，内部空间比较紧凑，设备是德国原装的，因此柜子内部接线都是接好的，现场仅进行了本地设备外部的接线工作（图2）。

 

 

图2  IPC的现场安装箱
 

        由于一期采用的是早期的型号的设备，并没有出现类似的问题，因此我们检查了早期的设计图纸，与目前的设计是完全一致的。

        之后我们刚好在现场碰到了一个设备出现黑屏的情况：

        首先是屏幕没有显示，处于黑屏状态，并无法被唤醒（图3）。

 

 

 

图3 现场设备出现黑屏

 

但该设备并没有宕机，键盘还可以使用，风扇也正常工作（图4）。

 

 

 

 

图4 工控机还可以工作

 

    但如果将该设备的电源插头拔掉再插上，则该设备将处于无供电状态（图5）。

 

图5 工控机的电源插头

 

        但经过几个小时的放置，设备又可以重启并正常工作。

由于这些现象的出现，现场工程师曾经怀疑跟电源有关，因此曾经将现场的一好一坏两台设备的电源进行互换，更换过电源模块后，原来黑屏的设备可以恢复正常工作，但使用一段时间后，又会出现黑屏的情况；而原来黑屏设备的电源更换到正常的设备上后，正常的设备则不能工作。

        通过这些现象，以及工程师介绍之前的处理过程，我们感觉该设备出现的黑屏现象，很像是设备进入了某种保护状态，设备内部很可能存在电容或者某种保护回路，将这个状态进行保持，直到电容内的电量自然耗尽或者一定的条件达到后，该保护状态解除，电源模块可恢复正常供电。

        之后我们对现场的电源进行了电源质量的监测，并没有发现明显的电源波动或者干扰（图6）。

 

 

图6 电源质量监控

 

        ***后，我们与内部以及研发部门的同事进行了交流，***终了解到：该电源模块在检测到高温或者过载的情况下，有可能将IPC677D的电源给屏供电的局部回路暂时断开，仅保留PC部分供电，因此，设备的PC主机此时名没有宕机，而外部的屏则失电黑屏了，这应该是现场设备电源内部过热或者是过载保护的一种现象。

2、 DC 输入滤波电路原理：
 
① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅较电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。