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电路设计->电源电路图->开关电源电路->戴尔笔记本电脑电源适配

戴尔笔记本电脑电源适配

作者:dolphin时间:2017-03-09浏览次数:507

戴尔笔记本电脑电源适配器电路及原理

近日修了几台戴尔笔记本电脑 PA-12 系列 HA65NS2-00 型电源适配器,版本号 REV A01。其标称 输入电压为 100~240V(50-60Hz).输出电压为直流 19.5V,输出电流为 3.34A,额定输出功率 65W。戴尔 Latitude、lnsipron 系列笔记本电脑均可使用该电源适配器,社会保有量较大。 HA65NS02-00 型电源适配器大量使用了表面安装器件,如图 1 所示。 由于元器件密度高、 工作电压高、 电流大, 发生故障的几率较大。 若没有电路原理图维修相当困难。
浅析其工作原理,给出两个维修实例。器件编号与实物一致, 贴片电容未标注容量, 电阻 R12 和 R18 阻值为实测值(缺省标注数值的电阻单位为欧姆, 缺省标注数值的电容单位为微法)。
一、电路组成与主要元器件作用

1.电磁干扰抑制电路与整流滤波电路

L1、R1A、R1B、CXl、L2 组成差模和共模低通滤波器,通常 称作电磁干扰抑制电路(EMI),用来抑制开关电源产生的电磁干扰;BDl 和 C1 组成桥式全波整流滤波 电路,为直流/直流变换电路提供平滑的直流电源(主电源)。

2.直流/直流变换电路

集成电路 IC1 及外围元器件、 功率场效应开关管 Ql、 开关变压器 T1 等构成直流/直流变换电路。 ICl 是 HA65NS02-00 电源适配器的核心器件,采用 SOP-8 封装,顶部有两行标记,一行为“1D07N25, 一行为5528。在查阅了大量资料后排除了 NCPl207、LD7575 等 芯片,最终确认该芯片为富士电机(Fuji Electric)生产的 FA5528。FA5528 是采用 CMOS 制程的电流 模式脉宽调制控制芯片,典型工作电流仅 1.4mA。该芯片额定工作频率 60kHz,轻载时自动降低工作频 率,图 3 是 FA5528 的内部电路框图。 电阻 R5A、R5D、c5 和 D1 构成消尖峰电路。用来削除开关管导通与夹断时 T1 初级绕组产生的高 压尖峰脉冲(用来保护开关管 Q1)。遇 Q1 击穿故障时,应检查消尖峰电路。D2 和 R1 构成 IC1 的启动电 路。 启动电流大约 7mA。 启动后, IC1 芯片启动电路关闭, 改由辅助电源供电, 启动电路电流降至 251uA 左右。开关变压器 T1-1、T1-2 绕组、R7、D3、R8、C3、C10 和 R4 组成 18V 辅助电源为 ICI 提供电能。 开关管 Q1 源极与高压地之间的电阻 R18 和 R14 为开关电源过载保护取样电阻。当流经过载保护电阻 的峰值电流大于 IC1 内部设定的保护阀值电平时, 内部过载保护比较器翻转关闭脉宽调制器输出. IC1 功 率场效应开关管 Q1 夹断,达到保护目的。

3.输出整流滤波电路 开关变压器 T1A、 绕组产生的低压脉冲电压, T1B 经共阴极双肖特基二极管 D31A 整流、 C21A~C21C 滤波后,产生平滑的+19.5V 电源供电脑使用。电阻 R21 和电容 C21 组成的网络用来吸收开关变压器 产生的尖峰脉冲,保护整流器件。高亮度发光二极管 LED 和电阻 R13 相串用来指示电源适配器工作状 态。

4.输出电压稳压控制电路

线性光电耦合器 PH1 和精密并联型可调整稳压器 IC32 及其外围元器件与 IC1 内部误差放大器、 脉 宽控制电路共同构成输出电压稳压控制电路。
由于 IC32 的存在,PHI②脚的电位是恒定的,当+19.5V 电压变化时。PH1 内部发光二极管的发 光强度发生变化,PH1 内部光电三极管集电极和发射极间的电压 UCE 随之发生变化,UCE 的变化经 ICI 内部误差放大器放大后,调节 ICl 内部脉宽控制电路输出的脉冲宽度控制开关管 Q1 的导通时间达到稳 定输出电压的。电阻 R24、R25 和 R26 用来设定电源适配器的输出电压: VOUT=VREF(1+ R 24 69.8 )=2.5V×(1+ )=19.8V R 25 // R 26 10.2 // 909 固定 R24 和 R25,调整 R26,可调节输出电压:增大 R26,输出电压降低。
减小 R26,输出电压增 高。光电耦合器 PHl 内部的发光二极管和光电三极管间没有电气连接,低压侧的电压变化通过光信号 传递到高压侧,还有保护低压侧设备和人身安全的作用。

5.输出保护电路

HA65NS2-00 电源适配器具有完善的输出保护功能:Q3、NTC、R29 组成输出整流器件过热检测电 路;IC2A、内部 2.5V 参考电压及外围元器件组成输出过压检测电路;IC2B 及外围元器件和电流取样 电阻 R40 组成输出过流压检测电路;IC2A、IC2B 的输出通过共阳极双开关二极管 D42 和 Q3 的输出汇 集到一起,组成线或电路。当某一路输出变低时,光电耦合器 PH2 内的发光二极管导通发光,PH2 内 的光电三极管导通,ICl 的①脚变低,关闭脉宽调制控制器输出。FA5528 芯片保护电路具有闩锁功能, 故障解除后不能自动恢复工作。故障解除后,断开交流市电重新连接市电可以快速恢复适配器工作。
(1)输出整流器件过热保护 输出整流器件温度过热时,安放在输出整流器件散热片近旁的负温度系数电阻 NTC 阻值减小,Q3 饱和导通,通过光电耦台器控制 IC1 关闭脉宽调制控制器输出。

(2)输出过压保护 IC2A、内部 2.5V 参考电压及外围电路构成一个单限比较器(比较器的门槛电平为 2.5V)。当输出电 压升高,R41A 和 R41B 组成的分压器中点电压 UA>2.5V 时,比较器翻转输出低电平,即: R14 B ×VOUT>2.5V R14 A + R14 B 将图 2 中有关电阻数据代人不等式得: VOUT>21.7V。

(3)输出过流保护 IC2B 及外围电路与电流取样电阻 R40(阻值约 30mΩ)构成一个单限比较器,门槛电平 104mV.由 R32 和 R33 对 IC2 内部 2.5V 参考电压分压取得。当电流取样电阻 R40 两端的压降大于 104mV 时.比 较器翻转输出低电平。

6. ID 信息存储电路

戴尔笔记本电脑电源适配器输出接口比较特殊:其外壁是负极.内壁是正极,中间还有一根小针与 电源适配器内的 ID 信息存储芯片相连。戴尔笔记本电脑通过这颗芯片识别接人的适配器的型号。 ID 信息存储芯片 IC3(型号为 DS2501)采用 T092 封装,有 3 只引脚,其中 3 脚为空脚。该芯片由 MAXIM-DALLAS 公司生产的 512 字节单线只添加 EPROM 芯片,内部存有戴尔电源适配器 ID、功率 等信息。这些信息可以通过最少的接口访问,例如微控制器的一个端口引脚。DS2501 由一个工厂刻度 的注册码.其中包括:48 位唯一序列码、8 位 CRC 校验码和 8 位家族码(09h)以及 512 位的用户可编程 E-PROM 组成。DS2501 进行编程和读取操作的电源全部来自于 1-Wire 通信线。采用 l-Wire 协议,即仅 通过一条信号线和一条地线, 实现数据的串行传输。 读取数据时电压不得超过 6V, 编程时要求电压 12V。 早期电源适配器 ID 信息存储芯片直接与中间针相连.长达 2m 的输出线未使用屏蔽线,在电气上 相当一根天线,外界杂散电磁信号常常导致 DS2501 奠名奇妙损坏。
HA65NS2-00 REV A01 电源适配器 针对这一问题作了改进:一是新增了 ZD3 和 R31 两个保护器件:二是输出线改用三芯同轴线。 另外,部分适配器输出接口导线焊接位置不当.使用过程中易造成+19.5V 导线碰触中心针导线, 致使 DS2501 损坏。 如果 DS2501 芯片损坏, 笔记本电脑屏幕将显示The AC power adapter type cannot be determined等信息,按 F3 可以进入系统,但是 CPU 降频使用,电池不能充电。





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