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本帖最后由 ER2039 于 2018-12-5 18:52 编辑
客户送修打印机，顺便搬了一个茶艺炉，说是不通电了，让修一下。
茶艺炉：茶居道SS-009 杂牌，不通电。
拆开检测了一下，故障很简单。
贴片整流桥烧，后级电源芯片烧（Viper12A），当然少不了保险丝炸。
更换上面3个元件，已经修复。
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重点来了 ，闲着没事，研究了一下这个电路。
发现这小小的茶艺炉，电路竟然十分经典。
里面涉及到了开关电源，尖峰脉冲吸收回路，
继电器原理及灭弧回路，TL431。
达林顿复合晶体管，通过读电路图，学习到了很多新知识。
所以，分享给大家。供学习参考。
茶艺炉的电路图，网上搜索不到几张。我只搜到一张，比较全面的。
就以这张图来分析。读图发现，跟我修的这款，大同小异。
只有个别地方，用集成块代替了不少电路。后面我会专门讲一下。
先上电路图。感觉像是旧社会铅印的。{:mocs_20:}
出处：华强电子网 网页地址http://tech.hqew.com/news_1045007
茶之友C107型电热水壶电路工作原理
。
文字说明，我原封不动摘录出来，加下划线的就是原来的说明。
我会加上自己的分析和理解。我们逐段分析。
第一段：
此电热水壶的开关电源芯片U2(VIPer22A)及变压器TI组成12Y开关电源，
为微电脑程序控制芯片U4（标签已擦掉）、电热丝、加水电机等电路供电。
上面说明了这茶之友C107 大致组成部件。观察我修的这款，
开关电源芯片 型号VIPer12A，大同小异，8脚直插。图片如下
如果拆过监控12V电源盒的朋友，相信对这个芯片应该不会陌生。
很多低成本监控里面就是用的这玩意。
跟UC3842不一样，这芯片很奇怪，它内置了启动电阻。
内置了PWM方波产生电路。内置了一个MOS开关管。
所以，用它制作的电源，周围光秃秃的，啥也没有。
省老钱了。
U2各脚功能为：
①、②脚：内部场效应管源极端（通常接地）；
③脚：FB取样电压输入端；④脚：供电电压端；
⑤～⑧脚；内部场效应管漏极端。
12脚是内部MOS管 S极。5678接D极，同时也是临时启动脚。
刚开始工作时，300V电压直接加到芯片5-8脚，3脚为反馈脚，接光耦。
4脚为主供电，芯片起振后，会产生稳定的12V，供给4脚，代替临时启动脚。
{:mocs_10:}以前第一次见到这芯片时，我也吓呆了。300V直流电，也不分压，直接就进去了。
芯片还不炸啊。后来查了一下，这芯片其实内部有一颗阻值很大的电阻，用它来分压的。
实物电路拍照如下↓
5-8直连，12直连。
U2(VIPer22A)具有过热、过压保护功能。
当U2的④脚电压大于42V或小于14.5V或芯片温度过热时，内部电路起控，开关管不工作；
当④脚电压在正常范围时，③脚FB所得的取样电压与内部基准电压0.23V相比较．
从而控制开关管的状态转换．调整输出电压高低，达到稳压的功能。
该U2芯片内含60kHz振荡电路．原理框图及工作过程网上有介绍，此处不再赘述。
看上述介绍，④脚还有个功能，电压保护和过热保护。这里的小于14.5V，我估计也有错。
查芯片资料，它是宽适应，9-38V电压均可正常工作。保护电压，应该比9V还要低。
这芯片很便宜，淘宝1毛钱一个。{:mocs_6:}*********************************************************************
下面分析12V电压产生过程：
通电后，270V直流电压从U2的漏极进入集成电路内部，
通过内部启动电路使开关电源工作，
分析：
上述270V有误，正常过了整流桥和大电容滤波后，应该是310V。
这里科普一个知识：咱们说的市电，220V，是个平均值。实际的交流电，是个正玄波
它的峰值是220乘以2的根号=220x1.414=311V，这个用万用表测不到。
我们用万用表测得的是在一个周期内的平均值220V。用 示波器可以测到。
经过整流桥之后，变成脉动直流电。如下：
这个电，还是无法使用的，因为波动太大。上蹿下跳。
加一个450V大滤波电容，就平滑多了。
根据电容滤波能力，大概300V附近波动、这个电就可以凑合用了。
其实也是稍微脉动的，但是幅度很小了。
我们用万用表，依然测到的是平均值，肯定达不到最大值310V。
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下面分析一个重点电路☆☆☆☆☆☆☆
尖峰脉冲吸收回路，希望我能把它讲的清清楚楚的。
红框部分就是。它有一个2极管，一颗电容，一颗电阻组成。
这个电路很重要。没有它，下面的场管或者芯片，工作不了几个周期就直接烧掉了。
很多修开关电源的，屡换场管，还是炸。很多原因就在这个电路没检查。
我们先分析一下它的作用原理。
正常300V，顺着变压器，加到芯片5-8脚，就是MOS管D极，然后从12脚S极到地。变压器中开始储能。
此时电感两端电压 上+下-
这变压器，就是一个电感线圈。电感，不能当一个纯电阻来理解，因为它的离线阻值总是趋近0.他是个非线性元件。
当开关管截止时，电感上面突然没了供电，它两端的电压会突变，直接换向。变成上-下+
为什么要如此变化？这是由电感的天生特性决定的。它的电流不能突变。包括方向和大小。
为了维持原来的电流方向，从上到下。它只能突变电压，就是换向。此时的电感，说白了就是一个电池。
电池内部的电流方向，是由负极流向正极，与电池外面的负载完成一个回路。
此时问题来了，我们看芯片5-8脚的电压，此时的电压由300V和电感电压（假设也有300V）叠加而成。
而且方向一致，那么5-8脚的电压，就是600V，是正常导通时的2倍。
这个电压瞬间产生的，在示波器上测就是一个尖峰脉冲。
如此高的电压，会超过mos的耐压值，导致它瞬间击穿烧毁。
那么就用一个电路，把这个电压和能量给它卸掉。这就是尖峰脉冲吸收回路。
上图蓝色线，就是回路。从线圈正极，经过一个 二极管，然后经51K电阻，回到电感负极。
看边上的那颗无极性电容，就晓得电压有多高，它是630V 102J涤纶电容。
加电容是为了缓冲电压突变和吸收一部分电感的电量。
注：这个2极管方向，很重要。更换时别弄反了。此处的二极管，又叫续流二极管。就是为了让线圈电流继续流动的意思吧。
费了老劲了。总算打完了。 
发现凡是涉及变压器，电感工作的，用文字表达特别费劲。它不停地动态变化。可以在自己脑子里想象一下。
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下面我把修的这个茶具的尖峰脉冲回路，拍个照。
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下面分析，12V电压产生之后的稳压过程。
原文：通电后，270V直流电压从U2的漏极进入集成电路内部，
通过内部启动电路使开关电源工作，之后，U2供电改由④脚外围电路提供，
开关电源12V输出电压高低则由U2③脚控制，通过光耦817B及精密稳压器TL431等实现稳压控制。
好，我们先看芯片④脚VCC供电12v是咋产生的。
很简单，既然变压器已经工作了，随便抽出一组线圈，抓个9-38V电压过来就行了。
线圈，经过一个肖特基二极管和50V滤波电容后，直接给④脚提供工作电压，代替临时启动电压。
实物图如下↓
还有一路 12v主供电，给主控芯片 抽水电机 继电器提供工作电压的。
原理类似，不再赘述。实物如下图
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下面来个更蛋疼的12V稳压过程。对文字表达能力还真是一种挑战。
我尽我最大能力，把它说清楚。
要想搞清楚这个过程，先捋清楚一个玩意，叫TL431。
百度百科。
TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替稳压二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。
TL431是可控精密稳压源。这句话就足够了。
稳压源，意思就是，他可以自动稳压。不管你外界电压如何变化，它能够提供一个稳定的电压值。
可控-----就是这个电压值，可以调。只要改变外接电阻，它可以提供从2.5V-36v范围内的固定电压。
简单粗暴的说，TL431就是一个可以可以调节的稳压二极管。外接电阻不同，它稳压的值也可以改变。
看这句：在很多应用中用它代替稳压二极管，那反过来理解，也可以用稳压二极管来代替TL431。
（这句话，有啥意义？它可以省钱。 如果你拆过淘宝里买的4-5元的监控电源，12V2A的，你就明白了。
稳压电路，你发现，根本找不到TL431的影子，往往用一个红虫子外观的稳压二极管。因为它更便宜。
这种电源，把成本控制做到了出神入化的境界。有些你连保险丝都找不到。删掉了。但如果你拆一个海康或者大华的
原装电源，或者售价在10-12元左右的监控电源，你会发现，里面大部分有TL431）
这是TL431内部框图，内部一个运放，一个 三极管，一个基准源组成。负相端，接的是一个基准源，2.5V！
配合光耦工作时，简单说一下工作过程
变压器次级12v供电，通过30K，7.5K分压，加到TL431的控制极R，通过分压计算，我们发现，R极电压，约为2.5V。
光耦 817，就是一个拆分的三极管，34脚是ce。12脚是b。12V通过1K电阻，发光二极管，TL431到地。
当电压升高时大于12v时，R端电压↑，光耦K端电压假设不变，就是2脚电压不动，1脚电压升高，流经发光二极管电流变大↑
则ce间电压降↓，芯片③脚电压↑，芯片得知12v上升，控制mos管占空比，导通时间↓截止时间↑，12V↓。完成反馈。
低于12V与此相反。不再打字。太累。
（这也是简单的笼统大致描述，实际光耦和431的工作状态，更加复杂，已经超出我的认知范围，也不再去研究了。）
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加热丝电路
电热丝工作状态由继电器RL2、三极管S8050及主控制芯片U4(19)脚控制。 此脚为4.8V时，s8050导通，RL2动作，常开触点闭合，电热丝通电加热。 反之，电热丝不加热． 分析： 看图纸
我用红线和蓝色线花了出来。红线为主电路，发热丝发热电路。蓝色线为控制电路。 中间通过一个继电器，实现了控制和隔离。:lol 又出来一个新玩意。继电器。它的作用是：用小电流小电压去控制一个大电压大电流。 内部结构原理，非常简单
控制侧，是一个线圈，被控制侧是一个类似于单刀单掷或双掷开关的衔铁。 线圈中通电后，产生磁能，吸引衔铁动作，开关会切换位置。 看上图就知。一般是5个脚。上图1C型。也有4个脚的，ab型。
后缀F-A型，4个脚。 背面图如下
一共2个，一个用于控制烧茶加热丝，一个用于控制消毒加热丝。控制侧，由一个三极管控制。主控芯片某个脚发一个高电平，三极管S8050导通，线圈产生电流。
继电器动作，220V市电直接加到发热丝上，开始加热。
这里讲一个灭弧回路。
继电器旁边，并联了个二极管。:lol
原电路说明，并未提这个玩意。但是看到这东西，不免起疑惑。
并联这个东西干啥用。我们也要搞得清清楚楚的。
型号IN4007。如果你前面认真的看完了尖峰脉冲吸收回路原理。
相信你一眼就看明白了。还是熟悉的电感线圈。
当S8050截止时，线圈突然没了电，电压方向突变，上-下+，电压很高，
会烧掉S8050三极管。如果底下不是三极管，啥也没接的话，能量会以电火花的方式释放掉。
会产生电弧。这玩意不安全。加上个二极管。注意方向。刚好和线圈电压形成回路。
续流二极管。这个电量 应该不大。没有加电阻和电容。
这个叫继电器的灭弧回路。继电器旁边，一般都并联有这么个东西。
在这个茶具电路板上，一开始我并没有找到这么个玩意。还以为是偷工减料了。
后来连S8050三极管也没找到。最后顺着继电器线圈跑，找到了这玩意。
这个芯片 型号ULN2003，
百度：ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。
里面有7组独立的达林顿管。ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管。
看到这句话，找到了答案。原来这个续流二极管，已经集成在芯片内部。:lol
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抽水电机电路
有了前面的知识，这电路，更简单了。
原文：加水电机工作状态由三极管03(D882)、U4(18)脚控制， 此脚为4.8V时，03导通，加水电机得电工作，桶装水被抽到水壶内。 反之，电机则停止加水。 按一次“加水开关”键，加水电机自动加水45秒后停止工作， 若想中途停止加水．则需再按一次“加水开关”键即可。
电机接口两边，依然并联一个二极管。什么作用，就不用再说了吧。
在我的实物板子上，依然由主控芯片，控制达林顿芯片里面的三极管，然后再控制抽水电机。大同小异。
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最后是壶内温度采样，温度设定和防干烧电路。就不再分析了。十分简单。
我把原文复制下来。
壶内水温采样电压由5V电压经壶内温度探头及电阻R12(l0kΩ)分压所得，并送入U4(17)脚，与⑩脚温度设定端一起，通过内部电路比较，从而实现温度控制。常温下温度探头非在路电阻约为l00kΩ(温度越高，其电阻越小)。实际电路中，温度越高，U4(17)脚采样电压则越高。此机的温度控制范围为30℃～100℃。 壶内温度过高保护由壶内温度探头及温控器共同完成。当温度超过l00℃时，U4(19)脚输出低电平，RL2动作，切断电热丝供电： 若温度探头失效，电热丝继续加热时，温控器内部触点断开，同样切断电热丝供电，避免水壶烧干引起意外。
{:mocs_24:} 最后说下主控芯片，相当于我们台式机主板的IO芯片。 这主控芯片，还真查不到型号。上面的字符也被打磨掉。估计是怕别的厂家抄板吧。 也可能是抄的别的厂家的，怕别人告。
我用打印机打出来的图纸和笔记分析。
{:mocs_10:}写贴不易。耗老精力了。赏点分啊
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狗仔卡
发表于 2018-12-5 18:45:34
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