DSD660数字卫星接收机开关电源的维修

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“南非”——DSD660数字卫星接收机，是1999年度由国家广播电影电视总局组织设计生产的，是全国“村村通广播电视”设备之一。该机器主要用于接收“鑫诺一号”卫星Ku波段中央台的加密电视节目。经过我地区3年的使用，该机的主要故障均来自开关电源。由于没有图纸，给维修带来不少麻烦，一些机器损坏后，半年甚至一年均没有修复。?
　　笔者通过解剖该机的开关电源，绘出主要元器件排列、原理图，总结出各级电压、电流的测量，以及维修注意事项等，供维修者参考。?
1DSD660开关电源的原理?
　　1?1原理图见图1。AC 220V的电压，经L?1、L?2、L?3、C?1、C??27?、C??34?等组成的EM1抑制电路，滤除来自电源的干扰信号后，由二级管D?1～D?4整流，C?2、C?3滤波，产生约DC 300V的高电压，加至开关变压器XTMR1的初级一端。该变压器初级另一端由IC?1(TOP225)D脚的脉冲电压驱动。该变压器初级两端接入由Z?1、?C?4、R?2、?D?5组成的钳位电路，用于消除由变压器漏感产生的电压尖峰。该变压器偏置绕组输出电压经D?6、?C?5、R?3?整流滤波后，产生12?8V的电压，经光耦合器IC?2加至TOP225的C脚。该变压器次级5个绕组输出电压经各自的整流滤波电路后，产生＋32V、?＋24V、?＋18V、＋12KG-V、＋8?5V、－12V、?＋5?0V、?＋3?5V共8个电压输出，供主机板使用。而输出电压的稳定，则通过对＋5V和＋3?5V电压的取样，经比较放大器IC?3(TL431C)，去控制光耦合器IC?2的电流。当输出电压过高时，光耦合器的发光二极管电流变大，导致光耦合器的c?e结电阻变小，TOP225的C脚输入电流变大，通过TOP225内部电路的控制，TOP225的D脚输出脉冲宽度变窄，使输出电压变低；反之则变高。经上述过程，达到稳定电压的目的。?1?2＋12V、＋24V两个输出电压，分别通过三端稳压管7812、BG140进行第二次稳压；?＋8?5V、?＋18V电压分别送到主板上的三端稳压器7805、LM316T，分别稳压＋5V、＋13?5V的电压，供主板使用。其中，当高频调谐器LNB接收水平极化信号时，采用＋18V供电；当接收垂直极化信号时，采用＋13?5V供电，其切换方式由微处理器控制。
　　1?3异常高电压的滤除。该电路由压敏电阻MOV?1构成，平时该元件不起作用，当电源输入异常高电压时，其上产生较大电流，将1A熔断器熔断，以保护机器。?
　　1?4由TZ?1、?C?4、R?2?、D?5组成钳位电路。由于TOP225的反向击穿电压≤700V，当输入电压异常或负载短路，引起变压器漏感变大时，TOP225的D脚电压将超过700V，从而引起集成电路TOP225的损坏。当采用钳位电路时，由于TZ?1管的稳压值为156V，故TOP225的D脚电压被钳位在400＋156＝556V上(400V为整流滤波电路产生的直流上限高电压)。当TOP225的D脚电压超过556V时，TZ?1导通，通过电解电容器C?2泄放入地。C?4、R?2用于滤除瞬时尖脉冲，当TOP225的D脚有尖脉冲时，由于C4上的电压不能突变，故尖脉冲通过C?4到C?2入地而被滤除。R?2为放电电阻。?
　　1?5比较放大电路?
　　比较放大电路由IC?2、IC?3、R?3、R??17?、R??18?、R??19?、R??20?、R??21?、RV?1、C??28?组成。IC?3采用集成电路TL431。R??17?用于限制光耦合器发光二极管的工作电流。
R??20?、R??21?、RV?1组成3?5V电压的取样电路，R??19?、R??18?、R??21?、RV?1组成5?0-V电压的取样电路。C??28?用于平滑误差放大器的高频增益。RV?1用于调整IC?2的输入电压。一般V??RA?为2?4V，当3?5V和5?0V电压升高时，由于IC?3的V?R电压升高，引起I??KA?升高，IC?2发光二极管亮度增强，IC?1的C脚流入的电流增强，D脚脉冲宽度变窄，输出电压下降，反之则升高，达到稳定电压的目的。?
　　2TOP225的原理?
　　TOP225是机器开关电源的易损器件，其外观与国产的三端稳压器7805非常相似。它的内部结构如图2所示。?
　　2?1控制电压源?
　　TOP225 C脚上的电压是控制器和驱动电路的偏置电压源。实际使用时，C脚与S脚接一电阻与电容的串联网络，改变R、C值，可改变自动恢复时间，以及控制环路的补偿增益。在正常工作时，偏置电路向C脚供电。并联稳压器使C脚电压保持在5?9V。在启动时，C脚的电流由内部高电压偏置电流源供电。当C脚的电容放电至阈值电压以下时，输出MOSFET截止，控制电路处于备用方式。此时高电压偏置电流源接通，并再次向C脚的电容充电，通过高电压偏置电流源的接通和断开，使C脚的电压保持在4?7～5?9V。?
　　2?2基准电压源?
　　TOP225内部的基准电压均取自具有温度补偿的基准电压源，此基准电压源也产生可微调的温度补偿电流源，用于精确地调节振荡器的频率和MOSFET栅极驱动电流。?
　　2?3振荡器?
　　TOP225的内部振荡器通过内部电容的充放电，产生脉宽调制器所需的锯齿波电压。振荡器的频率为100±10kHz。?
　　2?4脉宽调制器?
　　流入TOP225 C脚的电流在R?E两端产生电压降，经RC电路滤波后，加到PWM比较放大器的同相输入端，与振荡器输出的锯齿波电压比较，产生脉宽调制信号。该信号驱动输出MOSFET管，实现电压型控制。C脚的电流增大时，提供给输出MOSFET管的脉冲占空比减小；C脚的电流减小时，提供给输出MOSFET管的脉冲占空比增大。?
　　2?5过电流保护?
　　TOP225采用的逐周流限比较器，以输出MOSFET管的导通电阻作为检测电阻。在输出MOSFET管导通时，流限比较器将输出MOSFET管导通状态的漏源极间电压V??DS(ON)?，与一个阈值电压比较。漏极电流太大将使V??DS(ON)?超过阈值电压，关断输出MOSFET管。当输出MOSFET管截止时，流限比较器不起任何作用。前沿消隐电路使流限比较器在输出MOSFET管刚导通的一段时间内不工作。前沿消隐电路是为了避免变压器次级整流器在反向恢复时间产生的电流尖峰脉冲引起开关脉冲提前结束而设置的。?
　　2?6关断/重起动?
　　在输出调节失控的情况下，关断/重起动电路将以5%的占空比自动起动/关断电源，当故障排除时，电源又恢复正常工作。?
　　2?7过热保护?
　　当输出MOSFET管的结温超过135℃时，过热保护电路将关断输出MOSFET管。?
　　2?8高电压偏置电流源?
　　在起动期间，该电流源从TOP225的D脚引入，并对C脚的外接电容C充电，当C脚的电压达到5?9V时，该高电压偏置电流源关断，C脚的电压由偏置绕组提供。?
2?9TOP225损坏，可用TOP224直接代换，也可用摩托罗拉公司的MC3371替换。?
　　3开关电源的检修?
　　3?1开关电源的几个关键电压(采用数字万用电表DT890A测试)如下：?
——AC 220V电压经整流滤波后，电解电容器C?2两端电压大约为300V；?——TOP225的C脚应有不小于5?7V的电压，实测5?9V；?
——开关变压器偏置绕组经二极管D?6整流后应有不小于9V的工作电压，向TOPKG-225控制脚提供电平，实测12?8V；?
——集成电路IC?3(TL431C)各脚电压为：R—2?4V，K—3?9V，A—0V；?
　　在量取电压时，要注意开关变压器初级与次级的接地点是不同的，在原理图中，初级地电位为“－”，次级为“－”。?
　　3?2开关电源的正常工作电流?
　　当AC 220V供电时，在1A熔断器上，串联测得整机交流电流值约90mA，整机功耗为20W，交流电工作电压为210～250V。?
在开关电源输出插座SK2的一测(正常工作时)，测得各级输出电压的正常电流如下：
　　32V 6?3mA、＋24V 23?2mA、＋18V 120?0mA、＋12V 92?0mA、＋8?5V 370-

mA、－12V 18?7mA、＋5V 620?0mA、＋3?5V 480mA。?

　　3?3开关电源检修流程如图3。?

　　3?4主要元器件的更换?
　　3?4?1AC 220V的桥式整流二极管和滤波电容。原整流二极管采用型号为HER107，检修时可使用电流≥1A、反向击穿电压＞1000G-V的器件，如?1N4007、?1N5599、1N5407、BY133等。滤波电容C?2，耐电压必须＞450V，电容量为45μF以上。?
　　3?4?2负温度系数热敏电阻RTH。原采用型号为PTC-C840，更换时可使用10D-11。?
　　3?4?3钳位电路的稳压二极管TZ1。该管在使用过程中，由于输入异常的高电压，容易使TOP225的D脚电压超过556V，从而引起TZ1短路。此时，整个开关电源不能工作。更换时可采用TVS管：P6KE200A、1?5KE200A、1N6303A。?
　　3?4?4光耦合器IC?2?
　　原采用型号为TCDT1102G的集成电路，检修时可用4N35直接替换。IC?2各脚位置如图4。
　　用数字万用表测量，正常时①-②脚正向电阻为1000Ω左右，反向电阻
为“1”(∞)，④-⑤脚均显示“1”。IC?2损坏后，①-②脚正反向电阻均为“1”。?
　　3?4?5比较放大器IC?3?IC?3(TL431)的形状与一般NPN小型三极管非常相似，因此在检修时不得误认为是一般三极管，而用一般三极管代替。?
　　3?4?632V电压输出稳压二极管型号为ZD1，可直接用μPC574替换。?
　　3?4?7变压器次级的整流二极管?在更换D?7～D??16?时，使用快恢复二极管。其中：D?9、D??11?、D??13?原采用HER304，D??14?、D??15?原采用1N5822，更换时均可采用反向恢复时间＜35ns，耐电压＞200V，工作电流＞2A的管子，其型号如：SF204、RL2Z、SF24、SBYV28-200、SBYV27-200等。?
D?7、D?8可选用反向恢复时间＜150ns，耐电压＞400V，工作电流＞1A的管子，其型号如：FR107、1N4944GP、UF4004等。?
　　3?4?8注意事项?
　　该开关电源为了减少来自交流电压的异常信号对机器的干扰，采用了Y2电容器，这样会带来微小漏电。为了防止Y2电容器故障，在设计开关电源时，通过固定螺丝，将Y2系列的电容器?C???27?～?C???34?与机壳连接，特别是有雷电时，为了确保人身安全，要求卫星接收机和机柜必须可靠接地。?
　　4检修一例?
　　【现象】 各组电压全无。?
　　【分析与检修】 整机在加上AC 220V电源后，各组电压全无。检查熔断器完好。
　　测量大电解电容器C?2两端电压有300V，说明整流部分完好。再检查TOP225的各脚：D300V，C为0V，D为0V，说明控制脚C无正常电压5?9V，断电后，用数字万用表“ ?”档检查TOP225，发现C、D脚内部击穿短路，电阻为0Ω。用TOP224更换后，开关电源恢复正常。
　　TOP225好坏的判断：好的TOP225，用数字万用表的“→ ?”档测量，当红笔接“S”脚，黑笔接“C”和“D”脚时，均为正向电阻，实测为?840Ω?和825Ω；当红笔接“C”和“D”脚，黑笔为“1”(∞)时，说明TOP225完好，反之说明TOP225有故障。

吴明远