數(shù)控電源電路故障檢修討論

　　0 引言

　　數(shù)控電源電路是廣東省中職學(xué)校技能大賽電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試項目的競賽電路。

　　該項目的競賽內(nèi)容有三大部分，其中第二部分內(nèi)容就是按照任務(wù)書中電子產(chǎn)品和功能電路的原理圖，在賽場提供的電路板（PCB板）上焊接及安裝電子元器件和功能部件，完成電子產(chǎn)品的裝配，同時在PCB板上設(shè)置了兩個故障，競賽選手排除故障后完成檢修報告，并進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的測量，性能的測試，編制工藝卡片。我指導(dǎo)學(xué)生參加中職技能大賽多年，該年所指導(dǎo)的學(xué)生在省技能大賽中獲得該項目的一等獎，學(xué)生于當(dāng)年免試入讀深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院。現(xiàn)在我將競賽中的第二部分內(nèi)容拿出來與大家一起討論。

　　一、數(shù)控電源電路分析

　　1.數(shù)控電源電路原理圖

　　數(shù)控電源電路的主要包括以IC6為核心的單片機控制電路，單片機芯片中巳寫入程序，控制外圍功能電路。電路包括有：給自身工作供電的電源電路；MCU控制電路；液晶顯示電路；PWM控制輸出恒定電壓電路；輸出電流采樣電路；輸出電壓采樣電路；過流報警電路等部分。

　　2.數(shù)控電源電路的工作原理及功能介紹

　　數(shù)控電源電路的工作原理如下：電路接上交流12V×2電源，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出20.1V、+5V直流電壓，再經(jīng)IC4（小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器），產(chǎn)生-5V直流電，20.1V和-5V為IC5（LM324）四運算放大器供電，+5V為芯片及外圍功能電路供電。單片機芯片腳輸出一個PWM信號，經(jīng)過低通濾波之后，在運算放大器“+”輸入端行成一個與PWM信號占空比成正比例的電壓，而輸出電壓就等于四倍的該電壓，并且他們之間的比例可以通過改變R14和R15的阻值而改變；另外單片機芯片腳輸出的JK信號，使VT1導(dǎo)通，繼電器通電，觸頭動作，使整流的輸入交流電從單12V轉(zhuǎn)換成雙12V;單片機芯片①腳輸出過流報警信號。

　　數(shù)控電源電路的功能包括以下：

　　（1）LED1為+24V電源指示燈；

　?。?）6個按鍵設(shè)置電路的工作狀態(tài)：分別是S1（LOCK）鍵按下后可以鎖定鍵盤和取消鎖定（每按一下，改變一次狀態(tài)）；

　　S2（OUT）鍵可以打開和關(guān)閉輸出電壓（每按一下，改變一次狀態(tài)）；V+和V-鍵，在打開輸出電壓的情況下，分別用來調(diào)大和調(diào)小輸出電壓；

　　I+和I-分別用來調(diào)大和調(diào)小輸出電流；

　?。?）LCD1液晶顯示器顯示歡迎界面、輸出電壓大小、電路當(dāng)前工作狀態(tài)、輸出電流及保護(hù)電流等信息；

　?。?）V+和V-兩端可以輸出0~17.8V左右的直流可控電壓；

　?。?）電路還具有過流報警功能，當(dāng)輸出電流超過設(shè)定的保護(hù)電流時，B1蜂鳴器響一次，并且LED2指示燈亮一次，同時輸出電壓自動關(guān)閉。

　　二、數(shù)控電源電路競賽故障分析

　　在技能競賽中，賽場提供的數(shù)控電源電路的PCB板中，已經(jīng)設(shè)置了兩個故障，學(xué)生在競賽中需排查故障，使整個電路能正常工作。同時還要書寫檢修報告，檢修報告分故障現(xiàn)象；檢測過程；故障點；故障排除四個方面來寫。

　　賽場提供的PCB板中，設(shè)置的第一個故障點為IC2到IC3的連接導(dǎo)線斷開。

　?。?）故障現(xiàn)象是接入雙12V交流電源后，LED1指示燈亮，按下任一按鍵后，整機沒有反應(yīng)，液晶顯示屏不亮，V+和V-兩端之間沒有輸出。

　　（2）檢測過程：在檢修時，我們要根據(jù)故障現(xiàn)象，對電路原理進(jìn)行分析，整個電路的功能主要由單片機芯片IC6控制，根據(jù)按下任一按鍵后，整機沒有反應(yīng)這一故障現(xiàn)象，我們大致可以判斷出應(yīng)當(dāng)是芯片工作不正常，用萬用表測量芯片的供電腳，沒有電壓，再往前測IC3的③腳，也沒有輸出電壓，再測IC2的③腳，有20V的電壓輸出，而測量IC3的①腳，沒有電壓輸入，由此可以判斷IC2的③腳與IC3的①腳之間的線路開路，斷電后再用萬用表的電阻檔仔細(xì)檢查，可以發(fā)現(xiàn)，IC3的①腳的焊盤與導(dǎo)線開路。

　　（3）故障點就是IC3的①腳的焊盤與導(dǎo)線開路。

　?。?）故障排除：用導(dǎo)線將IC2的③腳與IC3的①腳連接，再開機后，用萬用表測量IC3的③腳電壓，有5V電壓輸出，液晶顯示屏也可以點亮，V+和V-兩端之間也有電壓輸出。第一個故障點排除。

　　第二個故障點設(shè)置在單片機芯片的腳至VD2的正極之間。

　?。?）故障現(xiàn)象是“V+”和“V-”之間的輸出電壓明顯偏低。

　?。?）檢測過程：通電后，按下S1鍵，鍵盤解鎖，按下S2,打開輸出電壓，按下V+鍵，輸出電壓會不斷增加，但最多到13V左右，就不能再往上增了。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，問題可能出在兩個部分，一是微處理部分，二是整流輸出部分。再做進(jìn)一步的檢查，發(fā)現(xiàn)輸出電壓要以增加，液晶顯示屏也顯示正常，說明微處理器工作正常，懷疑問題是在整流電路部分，用萬用表檢查橋堆的的輸出直流電壓，約有17V左右，明顯偏低，這個就是整機電壓偏低的主要原因，再檢查加在橋堆上的交流電壓，只有12V,這說明繼電器沒有吸合，首先確認(rèn)繼電器電路、器件沒有故障，再測IC6的腳，有高電平輸出，再測VD2的正極，沒有高電平，根據(jù)分析判斷，故障應(yīng)該在IC6的腳到VD2的正極之間，因為VD2沒有高電平，三極管VT1就不能導(dǎo)通，繼電器線圈也就不能得電，導(dǎo)致雙12V交流電不能加至橋堆的輸入端，引起輸出的直流電壓明顯偏低。

　?。?）故障點：斷電后，用萬用表檢查PCB板的線路，發(fā)現(xiàn)C6的腳到VD2的正極之間有一個通孔不通。（4）故障排除：用導(dǎo)線將IC6的腳和VD2的正極連接后，通電開機，輸出電壓正常，故障排除。

　　三、數(shù)控電源電路競賽故障設(shè)置的合理性分析

　　賽場提供的電路PCB板上設(shè)置的故障，第一個屬于電源性故障。我接觸了很多中職學(xué)校技能大賽的電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試的電路，這些電路絕大多數(shù)都是由單片機芯片控制，具有一定實際功能、但輸出負(fù)載較小的電路，常見的競賽電路中的電源電路一般由變壓器、全波整流、濾波、分壓、穩(wěn)壓后提供±5~24V的直流電壓，然后供給單片機、傳感器檢測、輸出顯示或控制部分。有部分電源電路還在主電源和負(fù)載之間加上一些控制電路，如繼電器控制、觸發(fā)器控制等，如2010的國賽的定額計數(shù)器電路就比較典型。