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最近真是和电源/充电器杠上了，自己折腾了几个充电器还没完，有个Ham朋友修理一个开关电源遇到困难，力所能及的帮人家一把。 虽然出乎意料的以极低的成本以及极其简单的方式就把它修好了，但是，这个与众不同的开关电源和维修思路还是可以给大家分享一下。
这是一个Radio Shack TRS-80 Model 4型电脑的电源板，什么？TRS 80 Model 4是什么东西？ 我也没见过，只知道这是个上世纪的古董电脑，大概诞生于1983年，应该是windows时代前的电脑系统，具体能干什么还是问问谷哥或着bing吧。
言归正传，要维修的是它的电源部分，一个多路输出的开关电源。这是正面照，那个年代的特色，都是大尺寸的直插件。
ASTEC（雅达出品），没错，就是现在的雅达电源，依然为电源大厂。 型号：AZ 0180，额定功率50W（加强散热可以达到65W），香港制造，PCB还是哪里标记了生产日期似乎是1982年，输出有4路，分别是 一路5V，两路12V以及一路-12V，输出额定电流请见电源铭牌。
1982年的开关电源，这可是老古董了，让我们看看和现代的电源有什么不一样的。看看肚皮底下，这圆润的PCB走线，非常像是手工绘制然后交付印刷的，82年，那会EDA还在实验室阶段吧？
输入的EMI电路齐全，注意共模电感，棕黄的绝缘漆，是不是很古老的感觉？用的是EI型磁芯。
高压滤波电容，采用100uF+47uF两两一组的滤波方式，可以通过电压切换跳线，改变输入整流方式为桥式整流和2倍压整流，以达到支持115V/230V两种不同的电压制式。这些高压滤波电容是朋友换过的，不是当年的元件。
高压侧开关管，粗狂的TO-3金属封装管，上面没有型号。那会塑封元件还很难做到高压大电流。从维修手册看，这个开关管型号应该是2SC1358，Vce-500V Ic-4.5A Pd-50W。 怎么样，这参数是不是很低，现在随便抓个比他参数高的管子都是一大把。但是在当年，这就算参数高的高压大功率BJT了。
巨大的开关变压器，只有区区50W的功率，如果是现在，这个规格的开关变压器，输出1kW轻轻松松吧。开关电源的引出线不是走的引脚，引脚只是固定，粗壮的引出线直接焊在板上。
主变压器旁边还有一个小小的变压器样的元件，这是什么？
后面会说到，这是和现代开关电源非常不同的一点。
低压侧整流管，一共3只TO-220封装的快恢复二极管，共用一个散热器。
最右边是个半桥，两臂并联当作一个二极管元件使用。-12V那路因为电流很小，二极管没有在散热片上。
低压输出滤波电容，这些也都是新换的，因为旧电容都损坏了。
大概是因为当年的开关电源稳压能力较差，如果电源失控，有可能输出电压过高导致负载损坏。
因此电源输出设置了过压保护电路，保护方法也是粗暴简单：
用一个可控硅并联在输出端口上，如果输出电压过高，可控硅就会导通将输出短路，确保输出电压不会过高。
可控硅用的是2N6395，这是个耐压100V 电流12A的单向可控硅。
为了让大家更好理解电源的工作原理，这是这个电源的电路图。 首先，这是一个自激式的单端反激多路输出的开关电源，和现代开关电源最大的不同就是他的反馈电路：
现代开关电源的稳压功能多用光电耦合器进行反馈，或者通过主变压器里特殊绕制的辅助绕组进行反馈。
而这个电源，反馈通过一个元件号为T3的，像是变压器一样的元件进行反馈，对，就是主变压器边上那个小“变压器”。
下面开始进入修理环节。 据朋友描述：这个电压他接手的时候反馈电路中的R18（8.2Ω）电阻烧损，Q3（印字A950）损坏。电源上电后低压侧滤波电容全鼓了。 后来他按同型号更换了损坏的元件，但是电源输出电压低（5V输出只有1点几V，12V输出只有3点几V，-12V输出正常），电源不断发出哒哒哒哒的声音，调节反馈电路中的采样电阻无效。再后来发现Q4也是坏的，经证实为TL431，但是更换新元件后故障依旧。
到手后检查，目测这个电源外观正常，没有烧糊、短路、高温的痕迹，没有物理损伤的痕迹。 于是上电试试。对于开关电源的修理，做好保护措施是十分重要的。为了防止短路炸管这样的恶性故障发生，在保险丝接口接入了一个1800W的电水壶作为限流电阻。 为什么用电水壶？因为电水壶基本是个纯电阻电路，而且电阻不大。 即便电源短路，电水壶的电阻丝也会把短路电流限制在8A以下，这是限流功能。同时，电水壶较低的电阻也让被测电源有一定的带载能力。比常用的灯泡好用。 通电后，和朋友描述的一致：电源发出哒哒哒的声音，频率大概1秒3次左右，在5V输出端接的用作假负载的射灯泡只有微弱的红热，说明输出有电压，但是很低。
对输出各路进行检查 5V输出只有0.85V 第一路12V输出只有1.53V，而第二路12V输出却是15.23V，-12V输出正常。 这从侧面反应了朋友说的电源输出电压奇高，能让低压滤波电容都鼓包损坏。 分析电路，开关电源和普通工频电源不一样，既然通电后低压侧能有电压输出，说明高压侧工作基本正常。问题应该还是在低压侧。 再对低压侧进行分析，这个电源低压侧共有4路输出，其中，-12V输出容量最小，而且输出稳压是由一个三端稳压7912完成，因此暂把它忽略。 从图可知，12V输出和5V输出要共用一组5V低压绕组，然后在5V绕组基础上再分别串联2个绕组构成两路12V输出。 因为是多路输出电源，因此稳压反馈电路对5V输出和12V2输出同时进行采样。而现在输出电压非常低的也是这两组输出。 由此做了一个大胆的推测，电源哒哒哒响，问题还是出在反馈电路上：被采样的两路输出电压低，因此反馈电路就会进入最小反馈量，以告诉初级输出电压太低了，请增大输出。
对于单端反激式电源来说，增加次级输出电压的方式就是提高开关管的占空比，但是，开关管占空比太高，触发由Q1组成的过流保护电路。于是电源进入了振荡-保护-振荡-保护的打嗝模式，也就是出现了哒哒哒的响
说到反馈电路，就不得不说说这个与众不同的反馈电路了。靠一个“变压器”做反馈的开关电源还是头一次见。经过分析，猜测这个“变压器”应该是一个磁放大器。这是一种古老的放大器，其原理就是通过改变励磁线圈中的励磁电流来改变工作线圈的电感量，从而调节工作线圈对交流电流的感抗。它广泛应用于电子管以及电子管前时代，随着晶体管放大器的涌现，它也慢慢从大众视线中消失了。 在这个电路中，低压侧是励磁线圈，保护管Q1基极串联的是工作线圈。当输出电压上升时，Q4导通，Q3基极电流增加，励磁线圈中励磁电流随之增大，于是工作线圈电感量减小，Q1基极电流（脉冲直流）增大，强制提前将Q1基极拉低让Q1截止，相当于占空比减小，输出电压降低。 具体磁放大器的相关知识，可以看看这里：https://www.eet-china.com/mp/a247769.html
为了验证这种想法是否正确，打算用特殊的方式对这个反馈电路进行测试，首先，将反馈电路中的Q3拆除，相当于磁放大器励磁电流为0，此时应该对应是电源最大输出。 然后用稳压电源的恒流模式调节励磁线圈中的励磁电流，看看电源有没有什么变化。 用稳压电源输出一个直流电流给励磁线圈，现在是76mA，调节电流大小，能听到电源发出的哒哒哒声音产生了轻微变化。因此猜测应该是对的。
对拆下来的Q3进行测量，丝印A950应该是2SA950，用万用表测试B-E和B-C的压降，发现不一致。用晶体管测试器测试提示元件损坏。
于是找了个S8550先代替看看，接上假负载试机。不料完全不哒哒哒响了，而且当作假负载的灯泡全亮起来了。测试输出电压基本符合要求，这电源算是工作正常了。看来问题就出在反馈电路中的调整管Q3身上。 朋友之前换过Q3，换完测试发现Q4（TL431）也损坏了，又去更换TL431，大概在这个时候Q3又损坏了，想着是新换的元件不会出问题，殊不知就是它的问题。
再说一个有意思的，当损坏的Q3被更换后，电源依然会出现打嗝，输出电压异常的现象。这是怎么回事？ 经过试验，发现是没有接假负载电阻的原因。一旦接好作为假负载的电阻，输出立刻就正常了。可以看到输出接了灯泡和大功率陶瓷电阻作为负载元件，电源输出符合维修手册要求。
众所周知，开关电源不能空载，空载时从低压侧看，就是个峰值整流，没有负载消耗输出电压很容易飘高，所以有些电源在空载时就容易进入打嗝模式，振荡有一阵，然后消失，等输出电容上电压下降后（电路中总归会一些漏电什么的给这个电容放电），又输出一阵，形成打嗝。这个电源应该就是如此，而且Q3损坏后磁放大器反馈为0，电源变成最大输出+空载造成的电压虚高导致低压侧电容过压损坏。 这一点在维修手册上也得到了体现，维修手册要求维修这个电源时需要接上做假负载的电阻，而且对这个电阻消耗的最小功率也有明确的要求，也许是自激电源相较集成PWM电路控制的开关电源来说，调节能力更差的原因吧。但是，为什么空载时电源带采样的输出非常低，不带采样的绕组输出反而要高，这个到最后也没研究明白。算是一点遗憾。
至此，这个电源的维修就告一段落了，拆除保护用的电水壶，换回正常的保险丝，利用灯泡当作负载烤机1小时，没有问题，一切正常，打包发回朋友。
在烤机过程中也有意外收获：通过热成像检查发现反馈电路中的Q3发热严重，表面温度达到了近70℃。
结合电路分析不难得知，磁放大器的励磁线圈需要励磁电流，而励磁电流通过Q3进行调节，自然Q3的耗散功率就比较大。长期高温下工作，自然寿命缩短。这大概也是原来为什么Q3，R18这一串电路烧毁的原因。
最后提醒： 开关电源维修，涉及能危及生命的高电压大电流。 可能导致触电、烧伤等严重人身伤害，像这样什么保护措施都没有直接用个电水壶限流就开干的是严重错误的反面教材。 为了确保自身安全，隔离变压器、调压变压器以及合格的能够正常工作的剩余电流动作保护器不可或缺。 不具备上述条件者切勿玩火！！！
完，谢谢观赏~~~
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