采用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路叫做开关变换器电路，变换时采用自动控制的闭环电路稳定输出并具有保护环节的则称之为开关电源(switchingpower supply)。开关电源的主要组成部分是dc-dc变换器，它是转换的核心，并涉及频率变换。由于开关电源在较宽的输入电源电压范围内稳定输出并具有较高的转换效率，因此在工业设备，特别是数控机床上常以独立的电源模块出现，为数控系统提供直流电源。然而，数控机床的开关电源一般都没有电路图及相关原理说明，损坏后购置备用板及委外维修不仅费用高，而且周期长，严重影响生产。本文以arrow750立式加工中心开关电源为例，通过电路测绘，故障分析，对其开关电源进行了深入研究。

2 整流部分

开关电源电路原理图如图1所示。该电路首先对输入的单相交流电进行滤波、整流。输入电压有220 v和110 v两种规格。通过开关k1选择转换。220 v时为单相桥式整流，110 v时为单相2倍压整流，这两种情况下均在电容c8、c9两端产生约300 v的直流电压为dc-dc变换器供电。

3 dc-dc变换主电路

dc-dc变换器采用半桥变压隔离式电路。开关元件三极管tr1、tr2(型号为c4056)在控制脉冲变压器t1的控制下交替导通和截止。当trl导通、tr2截止时，电容c15(两端电压约150 v)经tr1的c-e极和主脉冲变压器t3原边线圈放电，在t3次边线圈上得到的同相脉冲电流经整流输出供给负载。当tr1截止、tr2导通时，电容c16经t3原边线圈和tr2的c-e极放电，在t3次边线圈上得到的反相脉冲电流经整流同样输出供给负载。电源在tr1导通时为c16补充能量，而在tr2导通时为c15补充能量，这样可以保证任何一只三极管导通时施加在t3原边线圈上的电压均是直流电压的一半。

脉宽控制电路输出的脉宽信号经t1施加到tr1、tr2的b-e结上，控制其导通、截止以及导通的时间，继而控制流入t3原边线圈的39 khz固定频率交流脉冲的脉冲宽度。t3次边线圈的耦合电流经整流、滤波后输出稳定的直流电压供给负载。本系统的电源直流输出为+5 v／12 a、+12 v／4 a、±12v／1.5 a，总功率为150 w。

4 脉宽控制电路

脉宽控制电路的核心元件是ca3524e，其内部结构如图2所示，主要包括基准电压调整器、误差放大器、振荡器和比较器等。

直流电源vs从15引脚引入分成两路：一路施加到或非门；另一路施加到5 v基准调整器，产生+5 v的基准电压供内部电路工作，并通过16脚输出供外部电路工作。

误差放大器实际上是差分放大器。+5 v输出经r73、r37、r38等组成的取样电路，分压后接1引脚反相输入端。ca3524e输出的+5 v基准电压经r40、rv1、r41分压后接2引脚同相输入端。本电路未使用电流限制器和闭锁控制。误差放大器的输出可通过9引脚测得，如图3(a)所示。9引脚接电阻电容用于补偿系统的幅频、相频响应特性。

振荡器频率由6引脚的外接电阻rt和7引脚的外接电容ct决定，周期近似值ts=rt·ct。实测ct两端的波形为频率78 khz、幅值0.6 v～3.7 v的锯齿波，如图3(a)所示。该锯齿波与比较器的同相端相连。

另外，振荡器还输出一组宽度介于0.5μs和5μs之间、幅值为4 v的触发脉冲，由3引脚测量其脉宽实际为0.75μs，如图3(b)所示。此脉冲有两个作用：一是控制死区时间，触发脉冲直接送到两输出级的或非门作为封闭脉冲，以保证两组三极管输出不可能同时导通：二是作为双稳态触发器的触发脉冲，控制两输出通道的开关。当触发器触发脉冲的宽度小于0.5μs时，可在3引脚与地间接一只100 pf～1000 pf的电容，扩展输出脉冲的宽度。

接比较器反相端的误差放大器输出电压与ct上的锯齿波电压在比较器中进行比较，比较器将输出一个高电平、低电平或脉冲信号。

比较器输出信号与振荡器、双稳态触发器的输出脉冲一起经或非门输出控制三极管a和b，使其集电极(12、13引脚)问输出一个相位差为180°、脉宽可调的交流脉冲信号，其幅值为0.2 v～2.2 v，如图3(c)、(d)所示。两集电极的脉冲差信号经。tr3、tr4放大后并经t1耦合至trl、tr2的b-e结。控制trl、tr2的通断，如图3(e)所示。

当输出电压升高时，取样电压增加，误差放大器输出