戴爾HA65NS02-00型電源適配器電路原理與維修

近日修了幾臺戴爾筆記本電腦PA-12系列HA65NS2-00型電源適配器，版本號REV A01.其標稱輸入電壓為100~240V（50-60Hz）。輸出電壓為直流19.5V,輸出電流為3.34A,額定輸出功率65W.戴爾Latitude、lnsipron系列筆記本電腦均可使用該電源適配器，社會保有量較大。

HA65NS02-00型電源適配器大量使用了表面安裝器件，如圖1所示。

由于元器件密度高、工作電壓高、電流大，發(fā)生故障的幾率較大。若沒有電路原理圖維修相當困難。這里給出根據(jù)實物繪出的電路原理圖（見圖2），淺析其工作原理，給出兩個維修實例。圖2中：器件編號與實物一致，貼片電容未標注容量，電阻R12和R18阻值為實測值（缺省標注數(shù)值的電阻單位為歐姆，缺省標注數(shù)值的電容單位為微法）。

一、電路組成與主要元器件作用

1.電磁干擾抑制電路與整流濾波電路

L1、R1A、R1B、CX1、L2組成差模和共模低通濾波器，通常稱作電磁干擾抑制電路（EMI），用來抑制開關電源產(chǎn)生的電磁干擾；BDl和C1組成橋式全波整流濾波電路，為直流/直流變換電路提供平滑的直流電源（主電源）。

2.直流/直流變換電路

集成電路IC1及外圍元器件、功率場效應開關管Ql、開關變壓器T1等構成直流/直流變換電路。ICl是HA65NS02-00電源適配器的核心器件，采用SOP-8封裝，頂部有兩行標記，一行為"1D07N25",一行為"5528".在查閱了大量資料后排除了NCPl207、LD7575等芯片，最終確認該芯片為富士電機（Fuji Electric）生產(chǎn)的FA5528.FA5528是采用CMOS制程的電流模式脈寬調(diào)制控制芯片，典型工作電流僅1.4mA.該芯片額定工作頻率60kHz,輕載時自動降低工作頻率，圖3是FA5528的內(nèi)部電路框圖。

電阻R5A、R5D、c5和D1構成消尖峰電路。用來削除開關管導通與夾斷時T1初級繞組產(chǎn)生的高壓尖峰脈沖（用來保護開關管Q1）。遇Q1擊穿故障時，應檢查消尖峰電路。D2和R1構成IC1的啟動電路。啟動電流大約7mA.IC1啟動后，芯片啟動電路關閉，改由輔助電源供電，啟動電路電流降至251uA左右。開關變壓器T1-1、T1-2繞組、R7、D3、R8、C3、C10和R4組成18V輔助電源為ICI提供電能。開關管Q1源極與高壓地之間的電阻R18和R14為開關電源過載保護取樣電阻。當流經(jīng)過載保護電阻的峰值電流大于IC1內(nèi)部設定的保護閥值電平時，IC1內(nèi)部過載保護比較器翻轉關閉脈寬調(diào)制器輸出。功率場效應開關管Q1夾斷，達到保護目的。

3.輸出整流濾波電路

開關變壓器T1A、T1B繞組產(chǎn)生的低壓脈沖電壓，經(jīng)共陰極雙肖特基二極管D31A整流、C21A~C21C濾波后，產(chǎn)生平滑的+19.5V電源供電腦使用。電阻R21和電容C21組成的網(wǎng)絡用來吸收開關變壓器產(chǎn)生的尖峰脈沖，保護整流器件。高亮度發(fā)光二極管LED和電阻R13相串用來指示電源適配器工作狀態(tài)。

4.輸出電壓穩(wěn)壓控制電路

線性光電耦合器PH1和精密并聯(lián)型可調(diào)整穩(wěn)壓器IC32及其外圍元器件與IC1內(nèi)部誤差放大器、脈寬控制電路共同構成輸出電壓穩(wěn)壓控制電路。

由于IC32的存在，PHI②腳的電位是恒定的，當+19.5V電壓變化時。PH1內(nèi)部發(fā)光二極管的發(fā)光強度發(fā)生變化，PH1內(nèi)部光電三極管集電極和發(fā)射極間的電壓UCE隨之發(fā)生變化，UCE的變化經(jīng)ICI內(nèi)部誤差放大器放大后，調(diào)節(jié)ICl內(nèi)部脈寬控制電路輸出的脈沖寬度控制開關管Q1的導通時間達到穩(wěn)定輸出電壓的。電阻R24、R25和R26用來設定電源適配器的輸出電壓：

固定R24和R25,調(diào)整R26,可調(diào)節(jié)輸出電壓：增大R26,輸出電壓降低。減小R26,輸出電壓增高。光電耦合器PHl內(nèi)部的發(fā)光二極管和光電三極管間沒有電氣連接，低壓側的電壓變化通過光信號傳遞到高壓側，還有保護低壓側設備和人身安全的作用。

5.輸出保護電路

HA65NS2-00電源適配器具有完善的輸出保護功能：Q3、NTC、R29組成輸出整流器件過熱檢測電路；IC2A、內(nèi)部2.5V參考電壓及外圍元器件組成輸出過壓檢測電路；IC2B及外圍元器件和電流取樣電阻R40組成輸出過流壓檢測電路；IC2A、IC2B的輸出通過共陽極雙開關二極管D42和Q3的輸出匯集到一起，組成線或電路。當某一路輸出變低時，光電耦合器PH2內(nèi)的發(fā)光二極管導通發(fā)光，PH2內(nèi)的光電三極管導通，ICl的①腳變低，關閉脈寬調(diào)制控制器輸出。FA5528芯片保護電路具有閂鎖功能，故障解除后不能自動恢復工作。故障解除后，斷開交流市電重新連接市電可以快速恢復適配器工作。

（1）輸出整流器件過熱保護

輸出整流器件溫度過熱時，安放在輸出整流器件散熱片近旁的負溫度系數(shù)電阻NTC阻值減小，Q3飽和導通，通過光電耦臺器控制IC1關閉脈寬調(diào)制控制器輸出。

（2）輸出過壓保護

IC2A、內(nèi)部2.5V參考電壓及外圍電路構成一個單限比較器（比較器的門檻電平為2.5V）。當輸出電壓升高，R41A和R41B組成的分壓器中點電壓UA>2.5V時，比較器翻轉輸出低電平，即：

將圖2中有關電阻數(shù)據(jù)代人不等式得：

VOUT>21.7V.

（3）輸出過流保護

IC2B及外圍電路與電流取樣電阻R40（阻值約30mΩ）構成一個單限比較器，門檻電平104mV.由R32和R33對IC2內(nèi)部2.5V參考電壓分壓取得。當電流取樣電阻R40兩端的壓降大于104mV時。比較器翻轉輸出低電平。

6. ID信息存儲電路

戴爾筆記本電腦電源適配器輸出接口比較特殊：其外壁是負極。內(nèi)壁是正極，中間還有一根小針與電源適配器內(nèi)的ID信息存儲芯片相連。戴爾筆記本電腦通過這顆芯片識別接人的適配器的型號。

ID信息存儲芯片IC3（型號為DS2501）采用T092封裝，有3只引腳，其中3腳為空腳。該芯片由MAXIM-DALLAS公司生產(chǎn)的512字節(jié)單線只添加EPROM芯片，內(nèi)部存有戴爾電源適配器ID、功率等信息。這些信息可以通過最少的接口訪問，例如微控制器的一個端口引腳。DS2501由一個工廠刻度的注冊碼。其中包括：48位唯一序列碼、8位CRC校驗碼和8位家族碼（09h）以及512位的用戶可編程E-PROM組成。DS2501進行編程和讀取操作的電源全部來自于1-Wire通信線。采用l-Wire協(xié)議，即僅通過一條信號線和一條地線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸。讀取數(shù)據(jù)時電壓不得超過6V,編程時要求電壓12V.

早期電源適配器ID信息存儲芯片直接與中間針相連。長達2m的輸出線未使用屏蔽線，在電氣上相當一根天線，外界雜散電磁信號常常導致DS2501奠名奇妙損壞。HA65NS2-00 REV A01電源適配器針對這一問題作了改進：一是新增了ZD3和R31兩個保護器件：二是輸出線改用三芯同軸線。

另外，部分適配器輸出接口導線焊接位置不當。使用過程中易造成+19.5V導線碰觸中心針導線，致使DS2501損壞。如果DS2501芯片損壞，筆記本電腦屏幕將顯示"The AC power adapter type cannot be determined"等信息，按F3可以進入系統(tǒng)，但是CPU降頻使用，電池不能充電。

二、維修實例

[例1]接上220V市電瞬間，電源插頭與插座間沒有電火花，適配器指示燈不亮。

分析與檢修：由下開關電源加電瞬間，主電源濾波電容Cl充電和開關管導通時主電源工怍電流較大，電源插頭與插座間會產(chǎn)生電火花。無此現(xiàn)象，說明市電未加到開關電源電路，初步判定交流電源線斷路或保險絲熔斷。首先，用電表檢測交流電源線：輕輕彎曲交流電源線關鍵部位，未見異常，故障范圍被圈定到適配器內(nèi)部。用刀片或鋸條小心拆開適配器外殼，檢查發(fā)現(xiàn)立式保險絲F1熔斷、主電源濾波電容Cl鼓包，測量C1兩端電阻未見短路性故障。折下C1用LCR數(shù)字電橋檢測，證實其已失效（C=0.237nF,Q=0.34）。更換主濾波電容器C1,用3A/250V玻璃管保險替換立式熔斷器后，通電試機，只聽"砰"的一聲，保險管炸裂，將周邊器件熏得漆黑。進一步檢查發(fā)現(xiàn)全橋BDl對臂兩只二極管已擊穿。用酒精棉球擦拭周邊器件，用KBP306替換BDI（KBP206），再次更換上只套有熱縮管的玻璃管保險絲后，適配器恢復正常。

經(jīng)驗與教訓：（1）開關電源保險絲熔斷，通常伴有元器件擊穿短路性故障，未查明前不要急于通電試機；（2）使用玻璃管保險絲肘最好套上一段熱縮管，這樣可以防止保險管炸裂傷人或?qū)⒅苓吰骷凇?/p>

[例2]戴爾Inspiron 1420 附帶的HA65S2-00電源適配器接上220V市電瞬間，電源插頭與插座間有電火花產(chǎn)生，適配器無直流輸出。指示燈不亮。

分析與檢修：由于開關電源加電瞬間，電源插頭與插座間有電火花產(chǎn)生，說明開關變壓器初級側的整流濾渡電路、開關管等狀態(tài)正常，故障可能是脈寬調(diào)制控制芯片未啟動或者某種原因致使芯片內(nèi)部保護電路動作切斷輸出。

打開外殼，靜態(tài)檢查脈寬調(diào)制控制芯片啟動電路的D2和R1未見異常。接著，將市電加至電源適配器，測試主電源電壓為307v正常。斷開市電。待C1存儲的電能泄放掉，再次給電源適配器加市電（在加市電的同時，用電表監(jiān)測ICl③腳電壓），發(fā)現(xiàn)該腳電壓瞬間達1V左右。這說明電源適配器過載ICI處于保護關閉狀態(tài)。斷掉市電，檢查電源適配器輔出線兩端電阻幾乎為零。分別拆除D31A的絕緣層從熱縮管中脫出，致使21mm處中間屢導線和外層導線發(fā)生碰觸。在距電源適配器30mm處剪斷三芯同軸線，將有碰觸故障的線段從護套中抽出，將正常線段穿入護套。剝皮后用熱縮管處理后。焊到電路板上。加市電，綠色指示燈點亮。測C21A兩端空載電壓19.81V,接上戴爾Latitude D610筆記本電腦后電壓為19.73V.