電源供應器電壓值超出正常範圍

linshyu

原電源供應器是都無輸出 , 檢查橋式整流輸出電壓 13x V正常 大電容 150V ,剛開始以為是前段高壓部分正常但檢查其小版發現其 Controller  Chip 是 CM6800 ; 是 PWM+PFC 的晶片 , 第一次處理含有功率因素校正的 power supply .

經查看 Datasheet 後及原廠參考電路,看到大電容電壓異常應為接近 380V 才對!
拆下散熱騙看看錢端驅動元件 , 發現其中 PFC 的 MOSFET (IRFP450B) 每隻腳都短路了 , 更新後PFC 輸出電壓值正常為 +380V , 但後端輸出電壓還是不對~hm249~

這電源標示的輸出規格為 +24V/6A 以及 +12V/3A ,但目前輸出值異常為

+24V 端輸出 30.6V
+12V 端輸出 8.82V

已經更換過部分可能的零件,還是無法回復正常!!!不知道原因在哪?

更換過零件 , +12 +24 輸出端電容及輸出的共陰極蕭特基整流二極體. (初步分析高壓部分都正常,所以故障應在整流之後的電路)

linshyu

用是波器量測 CM6800 pin11 PWM 及 PWM 12 PFC 輸出波形 PIN7 rc震盪波形都正常.
示波器設定 Time Base = 10us/Div ,電壓刻度 = 5V/Div

輸出電壓值應該在 24V 及 12V , 目前一個太高一太低 , 有檢查過後端的光偶和TL431(也都換新) , 問題梅改變.
然後看量 T431的 r 端 2.4V .

linshyu

將示波器良測整流輸出端也就是線圈前端的波形,看起來怪怪的!!!
+24V 端的波形固定 30us 會往下約4V ,但影響輸出不大.
+12V 端的波形固定 30us 會往下到 0V ,影響輸出很大 ,所以12V端電壓不足可能跟這有關.

linshyu

以下是CM6800的控制電路.

目前已測過這板子是沒問題的! 很傷腦筋! 不知道問題到底在哪?
會不會是正中央的那顆變壓器中12伏線圈異常呀!

twm

+24V 端輸出 30.6V
+12V 端輸出 8.82V
是空載電壓嗎
雖沒修過這種電源 通常我都會加個負載給他

linshyu

不能加負載...
有測過加裝一12V/0.1A的小風扇, 剛接上整個電壓就急遽變化,不能接太久.

ex:  動作太快( 1~2秒的變化 ) , 沒辦法拍相片
1. Fan 接+12V : 12伏直接下降5.36V, +24伏馬上升到38.6伏特.
2. Fan 接+24V : 24伏直接11V, +12伏馬上升到17.8伏特.

我也很納悶? 這電壓不是應該同時上升和下降嗎?

hannahmo

我猜是有穩壓二極體被擊穿了....~hm256~

linshyu

有可能還是CM6800這塊板子上的問題 , 因為低壓輸出端所有可以換的零件都取代過了 , 剛剛低壓輸出的線圈也隨便找了一個替代上去試過了,當然問題還沒解~hm248~ ~hm248~

CM6800 我以加上IC座 , 也再次試裝新的IC , 也一樣 , 問題範圍好像愈來愈小,但還是一頭霧水.

等待有經驗的大大提示一下.~hm256~

linshyu

這板子,左邊上啟動電源部份 , 擷取B+電壓經Zener 加一個 Diode 接到 pin 13 VCC 處 ,另一頭接回母版的(pin9) 副電源DC15V.
(由背面看)
IC下方為2個SCR作為保護電路,訊號來自LM358.

LM358 做溫度過高偵測 and VDC(pin 6) 過高偵測 ,若其一異常則經過底下兩支Diode 輸出到SCR斷電保護.

右方為輸出端+24V 及 +12V 接 TL431 的  feedback 電路 , 透過光耦改變 VDC ,初看也是正常.

我只知道電路的基本原理 , 造成異常問題的兇手我找不到.

twm

Fan 接+12V : 12伏直接下降4.5V , +24伏馬上升到38多伏特.
建議檢查
1. 12v 濾波電容
2. 12v 快速整流2極體
3. 半固定電阻

linshyu

1. 12v 濾波電容 ; 已全部更新 , 上面有說明無效.
2. 12v 快速整流2極體 ; 2組都已換新品結果一樣 , 上面有說明.
3. 半固定電阻 , 也已換過 , 這電路設計VR是調整高低壓偵測,不影響輸出值, 若發現異常是輸出一高電壓到保護電路.

twm

如果排除12v濾波電容 質 的問題
再來要朝 光偶 回授量的問題找
大部份還是電容問題 通常是47uf 以下電容

linshyu

P5260105 (中型).JPG - PWM 波形
這PWM 波型愈看愈不對! 導通時間好像太小了,應該像PFC的波形才對? 還是這顆IC的設計不一樣.

linshyu

這電源架構是 Forward , 其動作原理與 Fly-back 接近 . 在輸出整流二極體是如下架構


其脈波寬度隨負載大小而變,當輕載時脈波較窄（同空載時）, 重載時脈波要變寬.
但我量測時,空載(電壓以不足) 脈波很窄,加一DC fan當負載電壓會下降（表示負載能力不足吧！）用示波器量其脈波並無變寬現象 ！！！  




光偶輸出端 pc817 , pin3,pin4 電壓有變化 , 一端接地一端接 CM6800 pin6 VDC 的電壓載電錶上看應該沒變化 , 這樣是對嗎？ 這電壓是否應上下變化才能改變pwm輸出的脈波寬度?




Pin 6 = PWM Voltage feedback input (range 0~8V) ; 功能同 uc3842 的 pin 2 吧！
但我看不出這vdc的電壓有何變化,電壓固定. pin11 PWM 輸出端的波形也無變寬窄變化 , 這是問題所在嗎?

HappyMaChi

請問你爬過文看過這版麼?
http://bbs.pigoo.com/viewthread.php?tid=13186&extra=page%3D1

linshyu

回 HappyMaChi , 這文章在別的論壇已看過,在這裡也看過內容一樣post過很多類似論壇.

其原故障內容及之後燒毀的狀況和燒毀零件部位與我這SMPS完全不一樣 !
這台SMPS 目前基本動作是OK的,只是電壓數值不符, 我給它的形容是 "不夠力" ？
+12v有3A容量 , +24v有6A容量 , 現在接一 0.1A 小風扇就直接降壓了！！！

從理論上看, 加負載時該輸出端電壓會下降 , 然後TL431端偵測在FEEDBACK 到 CM6800 pin6 VDC 要求加寬脈波 , 然後負載輸出增加 , 週而復始, 維持平衡 .

這電路的設計是+12V 及 +24V 都有一取樣迴路到 TL431 點 再驅動pc817光偶 ,  做feedback
剛開始有懷疑這剛偶是否有問題,但也已更新, 再來懷疑 pic817 pin 3 輸出電壓沒變化! 我有試過將這顆光偶的 pin1 , pin 2 直接短路 , 前後端接電錶馬上看到vdc電壓變化以及輸出端12V/24V 電壓瞬間跳到60v以上 , 還好只短路一下輸出端電容沒爆開.

今天再次接上電視端 , +12V 掉到 4.87V ; +24V 升到 39.2V . 無法開機
我算過這數值剛好使這取樣電路達到平衡（ TL431 R端）, 所以可出判這取樣回授部分是ok的.
個人認為是pwm的波形為何都是沒變化的,正脈波都是最小所以輸出的電荷就不足！

為證明所以做了些實驗 , 先用另一組同規格不同廠牌的電源開機將面板亮度調到最低(降低負載量) , 再接上這故障電源 , 剛開始 電壓一太低一太高如前所述 , 然後接數個不同負載於 +24V 端 , 馬上這電壓下降 +12V端上升 , 就像一蹺蹺板一樣一上一下 , 平衡點就是TL431 , 這時電壓還不足 28.3V / 9.87V , 這時開啟電源就可正常開機了 , 移除額外負載動作(基本)正常.

這情形可讓電源工作異常作業下熱量很高, 關機後當然無法再次開啟, 問題依舊 ？

hannahmo

你有示波器....
有量過crystal的震盪頻率是否正確??
如果正確....
我還是覺得有穩壓二極體或是三極體即將被擊穿....(快壞了)
~hm256~

wish

你的問題我提供我的想法讓你參考︰
既然24V及12V都有此問題，那表示故障點很有可能(應該)是在共同電路，我從後面往前推理(你也可以由前面往後推理)，24V及12V兩組電壓是兩個獨立共陰蕭特基二極體各自做全波整流後輸出，但是它們來自共同一個推動變壓器，推動這個變壓器的是功率MOSFET或電晶體，而功率MOSFET或電晶體是否正常工作是PWM積體電路控制。
你修理此故障的重點不是放在為何輸出電壓偏高，而是要放在為何輸出電流變小(如果是我，我會從這裡下手)？也就是我初步不認為故障點是如你所說的在整流之後，你應該先確認PWM IC已正常輸出給功率MOSFET？MOSFET是否已正常工作？前者正常工作，推動變壓器輸出才有意義。
很抱歉我無法告訴你那一個零件壞了？因為我也不知道。
再加油一下！

HappyMaChi

由於你的照片都有點模糊, 加上沒有電路圖與提供 pdf 連結網址, 看起來有點累!

不管那些, 我們先來研究討論一下, 一般輸出電壓波形異常, 我們在論壇裡看過許多例子都是電容壞, MOSFET 壞, 電阻壞, IC 壞, 光偶壞 許許多多!

看到你電壓異常的問題, 會想先到你回授電路有問題, 所以導致 6800 PWM 控制出錯, 造成輸出不是設定的電壓.

不過你的 431 與光耦似乎動作正常! 怎麼說呢? 一高一低, 不斷在平衡, 而 431 的參考電位是 2.5V, 故 R 端的電位變化一定是 2.5V 上下在影響著光耦, 間接的去通知 6800 來做 PWM 的控制輸出! 最簡單的方法是用示波器測量這點與光耦的輸入與輸出 3 點波形比較, 看這3點之間的動作是否一致! 如果動作不一致, 表示這 3 者之間有一個有問題! 對吧?(蠻想要看你這邊回授電路的電路與電阻值, 因為我們可以來計算看看!)

如果以上假設正確, 則回授端的電路正常! 我們就先假設二次側輸出端的元件都是好的, 不須維修! 那就要把問題往前端電路推! 那問題應該就是 6800 的問題!

那 6800 的問題該先確立那些問題呢? 想想!(資料又要再看一次)
1. 要先確立提供給 6800 的電源是否穩定?
   a. 13pin VCC 電位?(11V < Vcc < 16.5V)
   b. 14pin Vref 是不是 7.5V?(13pin正常的話)
   c. (待編輯... 還在看資料中)

linshyu

我沒有這 smps 的電路圖 , 也沒有電路圖繪圖軟體！ 只好用剪貼的方法把主要電路剪剪貼貼出來參考.

底下 cm6800 pin10 (打錯) 改為 pin 11 ,PWM 輸出端.
方塊內驅動為 NPN + PNP 的驅動電路.
Q2 = FQA11N09C

抱歉！ 下圖標示有錯＠ 正確是 +24V/6A , +12V/3A



省略初級整流和PFC端,這部份正常.
另外 R7 端 （pwm mosfe輸出端）, 用電錶及是波器都看不出電壓值 0V , 是正常嗎?
剛剛將 vdc 旁的電容拆下（不接電容）測試狀況一樣.

再來研究取樣網路 ：

Vr (tl431-R端電壓) = V12x + V24x ; 12 /24 單獨分壓

根據分壓定理 & 戴維寧定理 （另一電壓源視為短路 , 再將兩次分壓結果加總）

V12x = [ 12V * (40.1K // 2.32K) ]  /  [ 18.2 K+  (40.1K // 2.32K) ]
V24x = [ 24V * (18.2// 2.32K) ]  /  [ 40.1K +  (18.2// 2.32K) ]

HappyMaChi

其實你不要把焦點放在輸出端與 PWM 脈波輸出的控制上!

光 你 20# po 的電路圖中, pin14 的 Vref 輸出參考電位異常, 就可以導致你的 pin 6 電位波動, 造成 PWM 輸出失敗! 同樣 pin 6 旁的電容異常, 也是同樣影響!

就方塊圖上, 6800 pin11 輸出對 MOSFET 的 PWM 控制, R7 上的電位超過 1V 通知到 pin9 就會引起過電流保護, 使 PWM 停止輸出. 而Q2前面的控制異常, 一直 ON 時, 也會造成過電流, 使 R7 電位超過 1V 到 pin9 做過電流保護, 使 PWM 輸出停止.

你提到
Q: 另外 R7 端 （pwm mosfet輸出端）, 用電錶及是波器都看不出電壓值 0V , 是正常嗎?
Ans: R7端主要是 PWM MOSFET 底下的測電流電阻, 如果輸出已經穩態不需增大電流, 你想這顆 MOSFET 應該導通產生能量轉換到二次側麼? 但同樣的控制異常時, MOSFET G端一直 0V,  這樣也可能使 R7 量不到波形. 而 pin 9 比較電位是 1V, 當 R7 產生 1V 的電位時, 則是我們該注意的重點!

所以要你往 6800 的工作點一一 check 是否正常! 這裡正常應該就修好了!(我猜w大依經驗應該知道有幾個點問題, 不過點破你就失去親身體會學習的機會了!)

linshyu

這電路無 " crystal " , IC pin 7 接RC震盪頻率為62.5Khz 在規格範圍內.

Zener , 共顆 . PFC / PWM MOSFET gate 各一顆 , IC pin13(vcc) 15.1Vㄧ顆. 過壓保護ㄧ顆.
除15.1V有更新測過,其他的實際量測工作正常中.

linshyu

1. 輸出電壓高高低低現象及TL431取樣回路已證實是OK的.
2. 目前重心在了解CM6800的pin 11 PWM 輸出是如何改變脈波寬度(佔空比),從波形上看鄭脈波僅一點點 ( N-Channel MOS 導通時間不足 )! 故所能產生輸出的能量亦不高,可以解釋輸出能力不足現象.
3. 先朝向 PWM MOSFET 驅動能力不足處理 ,可能性能不良快掛了? or 這週邊電路有異常...

linshyu

目前幾乎可排除 a.前端高壓部分 b.後端整流輸出 以及 c.取樣回授 三部份電路問題.

早上買了 FQA11N09C , 剛裝上測試看看是不是原來那顆已受傷了無法正常驅動情形.



裝好測試很失望~hm249~  結果是一樣的!!! 這表示說不是MOS的驅動問題, 是PWM並無改變佔空比寬度以及CM6800 pin 11 輸出到MOS gate 端電路問題吧!

從示波器波形上看 PFC 的 Vp-p 近似 15V ;波形完整 .
PWM 的電壓最高約 8V 波形不穩有點 Noise ,週期約 16us / 62.5 Khz , 但 pin7 波形週期為22us ??? 搞不懂為何有差異!

CM6800 IC , 現有新的共4顆. 除原有一顆工作正常(目前的判斷), 以加裝IC座測試過另2顆新的IC. 其測試結果與原有那顆並無差異.

CM6800 上重要的訊號源 ;
pin 13 Vcc : 15.xV
pin 14 Vref : 7.5V
都已用示波器看過電壓正常無誤.

今晚目標是 pin7/ pin 8 波形/頻率 /電壓值 ; pin8 無波型及電壓!! (目前了解所謂電壓模式和電流模式的差異,研讀資料中)

HappyMaChi

依 w 大提供給你參考的邏輯點!
1. 共同現象 :  既然24V及12V都有此問題，那表示故障點很有可能(應該)是在共同電路! 它們來自共同一個推動變壓器! 共同 MOSFET 共同的 Control IC 6800!(共同有三, 不希望是變壓器問題)
2. 為何輸出電流變小?  你應該先確認PWM IC已正常輸出給功率MOSFET？MOSFET是否已正常工作？

相反的, 你確認過上述的邏輯後, 什麼是正常的, 就可推出什麼是反常的! 我猜應該還是 6800! 因為 MOSFET 正常, 不是麼? 那就是控制不正常!

我提供你幾個 check 點! 我們從方塊圖來看, 其實 PWM 電路的控制只有 pin 8, 6, 5, 9 四個!
1. pin 8(RAMP2):
2. pin 6(VDC):
3. pin 5(SS):
4. pin 9(DC LIMIT):
你查看看!

linshyu

今天首先針對pin8 Ramp2 做測試 , 之前都用電錶沒量到任何訊號？
用示波器量 , 水平掃描 5V/div 看不到訊號 , 再降低 0.1/div 則看到訊號很低的波形如下 ：
10us/div
週期 16us


但看了原廠 datasheet page 12 - PWM Control (Ramp2) 章節中有說明大約有5V!

不知道有沒有誤解 ~hm248~



先懷疑是 pin 8 接地的(C64)電容有問題 (電阻R101拆下量過是43k,與標示相符) , 因為不知原設計為多少F?
參考文件說明選用 10nf (103) 接上後測試如下 ：

很訝異! 電壓直接近原設計的 +12 /+24V 於空載時  , 進一步測試 負載能力 接上小風扇結果
一樣電壓值還是蹺蹺板 . 不知道是否正確,先試試看再說.

再量 PWM 和 Ramp2 的波形如下 , ramp2 的波形電壓值還是很低但波型不一樣,較符合原廠 Desin Guide 上的波形.

Ch1 為 PWM 訊號 , 5V/div
Ch2 為 Ramp2 訊號 , 0.1V/div
先做簡單比較

繼續做些更換 C64
a.換成 1nf 的電容 , 情況較差 ramp2 更小
b.換成 100nf 的電容 , 情況更差 幾乎沒已ramp2訊號!
c.再測 473 , 223 結果接近沒有特別變化,所以範圍最起碼應在 1nf~100nf 之間吧！

深入的設計理論看不太懂,只好是實測的試試看. 如有錯誤,請指教.

HappyMaChi

Ramp2 工作在電流模式與電壓模式下, 兩者定義不同!

電流模式: Ramp2 取樣一的電壓從 PWM 的電流取樣變壓器或電流取樣電阻上!
就pdf上的 current mode 電路圖, ramp2 取樣點在 ILimit, 也就是 MOSFET 下方的電流取樣電阻.
工作設定在電流模式下的目的, 主要是做限流保護.

電壓模式: Ramp2 取樣一個 ramp 電壓, 由一組 R C 組成的 timing 零件, 電壓由 0~ peak 電壓接近 5V.資料上是這麼寫! 不過!
就pdf上的 voltage mode 電路圖, ramp2 取樣點在 Vcc, 也就是 pin 13 Vcc 的電壓, 然後經過這組 Ramp2 與 Camp2 的 RC 時間取樣一 Peak 電壓.
工作設定在電壓模式下的目的, 主要是做穩壓的精確度與響應!

你可由pdf資料中的 PWM section 中看出, 也可由pdf資料中的電路圖比較出, 而你的 Ramp2 是什麼接法? 你要先看出來!

linshyu

我已經是夜貓族了 , HappyMaChi大大比我更厲害 , 凌晨2點還幫我回文,感謝...

我也沒閑著 , 發完文後就開始將目前疑問處的局部電路再用貼圖方式畫了一份如下 : 只有 PWM 相關零件

PWM loop

所以這 CM6800 工作模式 是  Current Mode , So Ramp2 無 5V-peak 是對的.
那電壓值該多少波形如何,資料上都查不到~hm249~  
這Case可能無法完工! 拖了這麼久...客人已在催了

圖上所有的 SMD 電阻都依標示阻值量測過 OK , SMD 電容部份就沒辦法了,頂多只能測是否短路而已!

ChampionMicro 在Demo Circuit 內元件阻值等資料又無交代 , 要參考有點困難 , 國外廠商的 datasheet 都有標示,差真多.
這顆IC真的讓我傷腦筋~

HappyMaChi

這個電壓值可以自己推算呀! 在電流模式下, 就是 MOSFET 的 Ton 時流過的 Ids(peak) 電流流過 R31(pdf 圖上), 你 28#上就是 R7.

MOSFET Ton導通週期時, 經由變壓器到 MOSFET , 測電流電阻到地GND. 電流的變化應該有一似 LC 的直流暫態的充電流波形, 最高的電流在 R7 上的壓降就是最高電壓, 經由 R71 與 C64 的 RC 時間充電穩壓給 Ramp2 參考電位.

所以你的 MOSFET 一直沒有導通時間 Ton , 電流小, 這裡根本量不到信號.
(老實說, 我對你 PFC 的導通波形感到很納悶, 因為 PFC 一直導通那麼大, 猜想應該會產生不少電流消耗吧! 不過我沒從事過 Power 設計, 希望高人能跳出來解說一下吧! ~hm256~ )

linshyu

PFC 是否異常 ！ 也是我昨晚有考慮的問題？
雖然 pfc 工作中 , 但原廠資料上所定的數值與我實測也有需距離 , 想說逃避這問題可以動就好...哈！

例（懷疑有問題腳位）, 搞不太懂pfc的理論 , 還在研讀datasheet

a. Pin 1   (  IEAO ) : 0~4.5V , 實測 5.86~5.92 會飄
b. Pin 16 (  VEAO ) : 0~ 6V ,  實測 0.225V 波形電壓穩定

但CM6800方塊圖上 Low Power Detect 最低是 0.3 V !!!  
這 PFC 不是該 Turn off 嗎? 理論上是的,實際工作中 , VFB=2.5xV 正常範圍.