PAC模块电源的工作原理及应用案例分析

 PAC模块式开关电源（以下简称PAC模块电源）是近年来迅速发展起来的新型电子部件，目前广泛应用于程控交换机和微波通信设备中。满足了通信设备中各种数字电路和模拟电路对于二次电源的各种技术要求。 由于大多数PAC模块电源生产厂家在设计制作时，就将其视为一次性使用部件，一旦出现问题，则整体报废，根本不考虑对其维修的可能性。在电路装配中，许多厂家将元件装在印板上后先进行调试，调试合格后放入具有散热和屏蔽双重作用的铜盒内，再用导热硅橡胶将全部电路浇涛为一个整体。所以，PAC模块电源如有损坏，修复是十分困难的。本文拟就单端驱动PAC模块电源的原理和维修作一些初步探讨。

    一、PAC模块电源的工作原理

    笔者对数十只PAC模块电源的实际电路进行剖析后考察发现，PAC模块电源大致有两种基本工作方式：一种是脉冲宽度调制（PWM）驱动开关电源，其特点是固定开关脉冲的频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比；另一种是脉冲频率调制（PFM）驱动开关电源，其特点是固定开关脉冲宽度，利用改变开关脉冲频率的方法来调节占空比。虽然两者的工作原理稍有不同，但作用和效果都是一样的，均可达到稳压的目的。除极少数产品外，PAC模块电源几乎都采用PWM控制方式。

    环形高频开关变压器或者EFD形开关变压器有两种用途：（1）利用初、次级的不同匝数比，可使次组回路取得不同电压；（2）使初、次级直流通路做到完全隔离。开关管Q基本上都采用高频功率场效应管，驱动芯片IC，除根据负载大小和输入电压高低输出能相应地控制功率场效应管栅极的调宽波外，还具有过流检测、过压检测、软启动等功能。IC的辅助功能视其型号不同而有所差异。48V输入电压经由 T的初级由场效应管 Q斩波和高频开关变压器次级降压得到高频矩形电压，经肖特基二极管D整流后，再经C2滤波，输出需要的直流电压。IC又称为调宽波发生器，它是模块电源的核心，它将光耦送来的反馈信号与芯片内部的基准信号比较分析后，输出宽度可调但频率为定值的PWM脉冲到场效应管栅极，以便调节和稳定输出电压。例如，由于某种原因使输出电压升高时，IC就减少驱动脉冲的占空比，使得斩波后的平均电压下降，导致输出电压下降，反之亦然。C1为定时电容，用以控制IC7脚锯齿波波形。

  [page]  二、PAC模块电源修理探讨

    对PAC模块电源进行元件级修理，是一项细致而又慎密的工作，不能有半点马虎和懈怠。

    首先，应对所修模块电源有一个总体的理性认识，了解所检修的电路应用的IC 型号、组成形式以及大致方框图。对重点怀疑的局部电路，应该根据实际印板电路将其核心电路绘出，尤其是对双面印制板电路，测绘电路一定要认真仔细，否则会对下一步分析故障带来麻烦。有条件的用户，也可将整个PAC模块电源印制板上较大元件暂时拆除后，将印制板用扫描仪输入电脑，借助PHOTOSHOP图形编辑软件进行电路分析，可收到事半功倍的效果。

    在修理实践中，应注意下列几个问题：

    （1）PAC模块电源大都采用导热硅橡胶固封，在修理时，不可避免地要对导热硅橡胶实施剥离。鉴于胶体在模块中固定元件、导热、防止元件氧化和漏电的独特用途，因此，我们不必对全部电路所覆盖的肢体进行整体剥离，只要将所怀疑的局部电路上覆盖的胶体剥离即可，以尽量使修复后的模块保持原有的技术指标。 导热硅橡胶分透明和非透明两种。在剥离非透明胶体时，由于看不到胶体所掩盖的元件，极易伤及片状元件表面。而任何轻微的表面划痕都将导致片状电容、电阻损坏，所以操作要十分仔细小心。笔者在修理几块PAC模块电源时，就发现因前修理者在剥离PAC模块电源导热硅橡胶时不慎将印板中的元件多处划掉划碎，而使那些模块真正成了一次性使用部件。

[page]［例 2］故障现象 BM－2078PAC模块电源时而输出正常，时而无输出，时而有输出但不稳压。

    分析与检修该PAC模块电源富内系透明胶体封装，在将底部盒盖取下后，可直接观察电路内共有2块芯片。芯片顶部字标全部打磨掉。其中一块为DIP一出封装，另一块为8脚贴片封装。从电路配置情况看，DIP－16封装芯片肯定是PWM脉冲驱动IC，另一块IC可能为放大器，起各类反馈和保护信号放大等作用。 利用模块有时可正常工作的有利时机，测试其正常工作时主控芯片各脚波形，发现芯片⑿脚为PWM调宽波输出脚，⑦脚为锯齿波形成脚，又称电容定时脚。正常工作时，实测频率约为120kHZ。守候至PAC模块电源输出异常时，立即用双踪示波器同时观察⑿脚PWM输出波形和⑦脚走时锯齿波形，发现⑿脚PWM波形占空比无规律地发生大幅度变化的同时，⑦脚锯齿波的周期和幅值也相应发生变化。根据因果关系确认芯片的PWM驱动⑿脚输出不正常，是源于⑦脚产生的锯齿波就已失常。将⑦脚的片状电容C 拆下，测量两端毫无漏电。考虑可能在拆焊过程中，由于格铁头加热效应而将故障掩盖，用电容表测其电容值约1089pF，干脆将1只普通小型1000pF电容焊人原C位置，加电后，PAC模块电源工作恢复正常。 顺便提及一点，此例故障，如不借助于双踪示波器检测，排除起来是相当费时费力的。

    ［例 3］故障现象北京积慧 PAC模块电源由于一次电源48V异常升高，导致正常工作中的模块电源输入端2A熔丝烧断。之后用一支5A熔丝接入后加电，只听模块盒内 “啪”一声响，熔丝再次烧断。

    分析与检修将模块电源屏蔽铜盒拆开后，富内电路无导热硅橡胶填充，给检修带来很大方便。只见功率场效应管本身已炸裂，置换新件后，模块电源仍无法工作。细查模块内主控芯片UC3845电源脚电压值仅为2.5V，其它脚电压值都为零，在细致检查 UC3845芯片外围元件无问题后，将UC3845换新后，模块电源工作正常。■