交流/直流電源示例　　為了有效地排除故障，您需要了解您的電路。我們將使用一個示例 AC/DC 電源，它將 230V AC 轉換為 5V DC。其框圖如下圖1所示。

　　圖 1.圖片由新加坡國立大學提供。
　　首先，我們先來簡單回顧一下這些塊。
　　變壓器　　變壓器將高壓市電轉換為較低的交流電壓。例如，如果我們想要生成 12V 直流電，則變壓器可以設計為生成幅值 22V 的交流電壓，如圖 2 所示。

　　圖2
　　整流器　　整流器將交流電壓轉換為直流電壓，如圖 3 所示。這是通過反轉交流電壓的負部分以生成正電壓來完成的。結果是直流電壓，因為電流現在只能沿一個方向流過假設的負載（圖中未顯示）。但電壓和電流仍然存在較大變化，不能作為電力電子電路的直流電源。圖 3 顯示了整流器輸出的一個非常重要的屬性：由于負值部分翻轉為正值，因此整流器輸出是一個周期信號，其周期為輸入周期的一半。因此，如果輸入是 50 Hz 信號，則輸出頻率將為 100 Hz。此觀察結果有助于排除交流/直流電源故障。

　　圖3
　　篩選　　為了消除大的波動，我們對整流器輸出應用低通濾波器。濾波器將給出類似于圖 4 中紅色曲線的波形。

　　圖4
　　調節(jié)器
　　由于仍然存在一些紋波，我們可以將濾波器輸出應用于調節(jié)器，該調節(jié)器使用反饋概念來進一步抑制波動并生成所需的直流電壓?！　∽屛覀儥z查與二極管橋式整流器和低通濾波器相關的故障，如圖 5 所示。

　　圖5
　　現在我們已經熟悉了我們的示例，我們可以開始討論一些可能需要解決的常見問題。
　　問題：二極管開路故障　　在 $$V_{AC1}$$ 輸入的每個半周期中，四個二極管中的兩個將導通。例如，當$$V_{AC1}$$為正時，D1和D2將導通電流，而D3和D4則阻斷（反向）電流。在下一個半周期，D3和D4將導通。如果這四個二極管中的任何一個出現開路故障，則相應的半周期將被省略，電路將充當半波整流器。圖 6 顯示了二極管開路故障對輸出電壓的影響。

　　圖6
　　正如您所看到的，波紋的幅度增加了大約兩倍。此外，與故障二極管相關的曲線的周期是藍色曲線周期的兩倍，因為故障電路充當半波整流器。因此，當二極管開路失敗時，$$V_{DC1}$$ 的頻率將與 VAC1 相同。對于正常工作的電路，紋波將以輸入頻率的兩倍的頻率出現。使用示波器，我們可以輕松驗證二極管橋式整流器的運行情況。如果市電頻率為50赫茲，則波動頻率必須為100赫茲。這是示波器比萬用表更有幫助的例子。
　　問題：二極管短路
　　在上一節(jié)中，我們假設二極管出現開路故障。然而，失效的二極管也可能發(fā)生短路。在這種情況下，二極管在兩個方向上都會表現出較小的電阻。二極管失效的常見原因是正向電流過大和反向電壓過大。通常，大的反向電壓會導致二極管短路，而過電流則導致二極管無法開路?！　∽屛覀兛纯炊搪返亩O管將如何影響全波整流器。假設圖5中的D1被短路，則電路如圖7所示。

　　圖7
　　假設 $$V_{AC1}$$ 為正。在這種情況下，D2 將導通，D3 和 D4 將反向偏置。電流將流過負載和 D2 二極管回到變壓器的次級，就像圖 5 中那樣。因此，假設二極管是理想的并且正向壓降為零，則正半周期不會受短路二極管的影響。但是負半周期呢？當$$V_{AC1}$$變?yōu)樨撝禃r，D3將導通。電流將通過短路二極管而不是負載流回變壓器。因此，$$V_{DC1}$$ 將為零，并且大電壓將直接施加到 D3。過大的正向電流可能會迫使 D3 無法打開。變壓器和短路二極管 (D1) 是另外兩個可能燒斷的組件。
　　問題：濾波電容老化
　　AC/DC電源一般采用電解電容來抑制紋波。這些電容器在給定的工作電壓下提供高電容（它們幾乎具有最高的可用電容乘以電壓或 CV）。此外，這種高 CV 是以實惠的價格實現的。
　　盡管有這些優(yōu)點，電解電容器也有其局限性。一個主要缺點是它們的預期壽命比其他電容器短得多。這是因為電容器內的電解質隨著時間的推移而蒸發(fā)，電容減小。到電容器壽命結束時，電容將減少約 20%。
　　還值得注意的是，電容器的等效串聯電阻 (ESR) 隨著使用而增加。 ESR越大，產生的熱量越多，熱量是加速電解液蒸發(fā)的主要因素。這將導致熱失控情況?！　￡P鍵是，在正確設計的電子系統(tǒng)中，電解電容器可能是第一個出現故障的元件。設計者為了簡單地降低成本而忽略了這個可靠性問題。隨著老化，電容會減小，$$V_{DC1}$$ 上會有更大的紋波。我們使用 $$C_L=220 μF$$ 和 $$R_L= 1 k \Omega$$ 來創(chuàng)建本文的圖形。讓我們將 $$C_L$$ 減少 20%，以可視化電容器老化的影響（為了使事情更簡單，我們忽略 ESR 的增加）。當 $$C_L=176 μF$$ 時，我們得到圖 8 中的紅色曲線。

　　圖8
　　正如預期的那樣，較小的電容器會導致較大的波動。因此，當紋波比預期大時，我們應該檢查紋波的頻率：如果頻率是輸入頻率的兩倍，則二極管工作正常，電容器可能有問題。
　　問題：濾波電容器短路　　電解電容器通常會開路。事實上，形成電容器電介質的氧化鋁層具有自恢復特性，通?？梢粤⒓醇m正微小的短路。然而，當相對較小的電阻器與電容器并聯時，仍然有可能出現漏電容器。如果漏電阻太小，電容器就會顯得短路。對電容器施加反向電壓可能會導致元件漏電。第一次制造電路板時可能會發(fā)生一些事情。在這種情況下，電路可以如圖 9 所示進行建模。

　　圖9
　　漏電阻將使電容器放電更快，因此我們會產生更大的紋波，類似于圖 8 的紅色曲線。如果漏電阻太小，輸出將短路到地。因此，短路的電容器可能導致二極管或變壓器無法開路。