0 引言

　　數控電源電路是廣東省中職學校技能大賽電子產品裝配與調試項目的競賽電路。

　　該項目的競賽內容有三大部分，其中第二部分內容就是按照任務書中電子產品和功能電路的原理圖，在賽場提供的電路板（PCB板）上焊接及安裝電子元器件和功能部件，完成電子產品的裝配，同時在PCB板上設置了兩個故障，競賽選手排除故障后完成檢修報告，并進行有關參數的測量，性能的測試，編制工藝卡片。我指導學生參加中職技能大賽多年，該年所指導的學生在省技能大賽中獲得該項目的一等獎，學生于當年免試入讀深圳職業技術學院。現在我將競賽中的第二部分內容拿出來與大家一起討論。

　　一、數控電源電路分析

　　1.數控電源電路原理圖

　　數控電源電路的主要包括以IC6為核心的單片機控制電路，單片機芯片中巳寫入程序，控制外圍功能電路。電路包括有：給自身工作供電的電源電路；MCU控制電路；液晶顯示電路；PWM控制輸出恒定電壓電路；輸出電流采樣電路；輸出電壓采樣電路；過流報警電路等部分。

　　2.數控電源電路的工作原理及功能介紹

　　數控電源電路的工作原理如下：電路接上交流12V×2電源，經整流、濾波、穩壓后輸出20.1V、+5V直流電壓，再經IC4（小功率極性反轉電源轉換器），產生-5V直流電，20.1V和-5V為IC5（LM324）四運算放大器供電，+5V為芯片及外圍功能電路供電。單片機芯片腳輸出一個PWM信號，經過低通濾波之后，在運算放大器“+”輸入端行成一個與PWM信號占空比成正比例的電壓，而輸出電壓就等于四倍的該電壓，并且他們之間的比例可以通過改變R14和R15的阻值而改變；另外單片機芯片腳輸出的JK信號，使VT1導通，繼電器通電，觸頭動作，使整流的輸入交流電從單12V轉換成雙12V;單片機芯片①腳輸出過流報警信號。

　　數控電源電路的功能包括以下：

　　（1）LED1為+24V電源指示燈；

　　（2）6個按鍵設置電路的工作狀態：分別是S1（LOCK）鍵按下后可以鎖定鍵盤和取消鎖定（每按一下，改變一次狀態）；

　　S2（OUT）鍵可以打開和關閉輸出電壓（每按一下，改變一次狀態）；V+和V-鍵，在打開輸出電壓的情況下，分別用來調大和調小輸出電壓；

　　I+和I-分別用來調大和調小輸出電流；

　　（3）LCD1液晶顯示器顯示歡迎界面、輸出電壓大小、電路當前工作狀態、輸出電流及保護電流等信息；

　　（4）V+和V-兩端可以輸出0~17.8V左右的直流可控電壓；

　　（5）電路還具有過流報警功能，當輸出電流超過設定的保護電流時，B1蜂鳴器響一次，并且LED2指示燈亮一次，同時輸出電壓自動關閉。

　　二、數控電源電路競賽故障分析

　　在技能競賽中，賽場提供的數控電源電路的PCB板中，已經設置了兩個故障，學生在競賽中需排查故障，使整個電路能正常工作。同時還要書寫檢修報告，檢修報告分故障現象；檢測過程；故障點；故障排除四個方面來寫。

　　賽場提供的PCB板中，設置的第一個故障點為IC2到IC3的連接導線斷開。

　　（1）故障現象是接入雙12V交流電源后，LED1指示燈亮，按下任一按鍵后，整機沒有反應，液晶顯示屏不亮，V+和V-兩端之間沒有輸出。

　　（2）檢測過程：在檢修時，我們要根據故障現象，對電路原理進行分析，整個電路的功能主要由單片機芯片IC6控制，根據按下任一按鍵后，整機沒有反應這一故障現象，我們大致可以判斷出應當是芯片工作不正常，用萬用表測量芯片的供電腳，沒有電壓，再往前測IC3的③腳，也沒有輸出電壓，再測IC2的③腳，有20V的電壓輸出，而測量IC3的①腳，沒有電壓輸入，由此可以判斷IC2的③腳與IC3的①腳之間的線路開路，斷電后再用萬用表的電阻檔仔細檢查，可以發現，IC3的①腳的焊盤與導線開路。

　　（3）故障點就是IC3的①腳的焊盤與導線開路。

　　（4）故障排除：用導線將IC2的③腳與IC3的①腳連接，再開機后，用萬用表測量IC3的③腳電壓，有5V電壓輸出，液晶顯示屏也可以點亮，V+和V-兩端之間也有電壓輸出。第一個故障點排除。

　　第二個故障點設置在單片機芯片的腳至VD2的正極之間。

　　（1）故障現象是“V+”和“V-”之間的輸出電壓明顯偏低。

　　（2）檢測過程：通電后，按下S1鍵，鍵盤解鎖，按下S2,打開輸出電壓，按下V+鍵，輸出電壓會不斷增加，但最多到13V左右，就不能再往上增了。根據故障現象分析，問題可能出在兩個部分，一是微處理部分，二是整流輸出部分。再做進一步的檢查，發現輸出電壓要以增加，液晶顯示屏也顯示正常，說明微處理器工作正常，懷疑問題是在整流電路部分，用萬用表檢查橋堆的的輸出直流電壓，約有17V左右，明顯偏低，這個就是整機電壓偏低的主要原因，再檢查加在橋堆上的交流電壓，只有12V,這說明繼電器沒有吸合，首先確認繼電器電路、器件沒有故障，再測IC6的腳，有高電平輸出，再測VD2的正極，沒有高電平，根據分析判斷，故障應該在IC6的腳到VD2的正極之間，因為VD2沒有高電平，三極管VT1就不能導通，繼電器線圈也就不能得電，導致雙12V交流電不能加至橋堆的輸入端，引起輸出的直流電壓明顯偏低。

　　（3）故障點：斷電后，用萬用表檢查PCB板的線路，發現C6的腳到VD2的正極之間有一個通孔不通。（4）故障排除：用導線將IC6的腳和VD2的正極連接后，通電開機，輸出電壓正常，故障排除。

　　三、數控電源電路競賽故障設置的合理性分析

　　賽場提供的電路PCB板上設置的故障，第一個屬于電源性故障。我接觸了很多中職學校技能大賽的電子產品裝配與調試的電路，這些電路絕大多數都是由單片機芯片控制，具有一定實際功能、但輸出負載較小的電路，常見的競賽電路中的電源電路一般由變壓器、全波整流、濾波、分壓、穩壓后提供±5~24V的直流電壓，然后供給單片機、傳感器檢測、輸出顯示或控制部分。有部分電源電路還在主電源和負載之間加上一些控制電路，如繼電器控制、觸發器控制等，如2010的國賽的定額計數器電路就比較典型。