在现代电力系统中，电源犹如人体的心脏，为各类设备提供稳定的动力支持。特别是在微机型继电保护装置中，更是其能够正常工作的基本保证。然而，从现场继电保护装置发生故障的统计资料来看，与开关电源性能不良有关的故障占了较大一部分。因此，深入了解开关电源的工作原理以及常见故障现象，对于保障电力系统的稳定运行至关重要。
　　开关电源的工作原理
　　开关电源是一种利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态，并通过闭环控制来稳定输出，同时具备保护环节的模块。其具体工作流程如下：

　　进入电源的高压交流电首先经过滤波器进行滤波，以去除其中的杂波和干扰信号。接着，通过全桥整流电路将高压交流电转换为高压直流电。随后，高压直流电经由开关电路被调制成高压脉动直流。再利用高频开关对得到的脉动直流电进行降压处理，将其转换为合适的电压等级。，通过低滤波电路的整流和滤波，就可获得与装置要求相符的低压直流电。电源工作原理框图如图 1 所示。

　　常见故障现象分析
　　由于继电保护的开关电源有较多的功能要求，需要考虑时序、保护等多种因素，因此在设计过程中存在较高的风险。此外，与民用电气相比，供电保护装置的工作条件更为苛刻，这也会对继电保护开关电源的安全运行产生一定的影响。下面对两种因设计缺陷而出现故障的开关电源进行详细分析。
　　输入电源波动，开关电源停止工作
　　故障现象：外部输入电源出现瞬时性故障，随后输入电压恢复正常，但开关电源却停止工作，一直无输出电压，需手动断电、上电才能恢复。

　　故障再现：使用继电保护试验仪控制输入电压中断时间，并通过便携式波形记录仪记录输入电压和输出电压的变化。发现输入电压中断时间长短不同，输出会出现三种情况。当输入电源中断约 100 - 200ms 后恢复，开关电源不能恢复工作；输入电压长时中断（大于 250ms）后恢复，+5V、+24V 输出电压均消失，此过程与开关电源的正常启动过程相同；输入电压短暂中断（小于 70ms）后恢复，+5V 输出电压未消失，+24V 输出电压也未消失，对开关电源正常工作没有影响。

　　故障分析：在分析该故障前，需了解开关电源的正常启动逻辑和输出电压保护逻辑。输入工作电压后，输出电压 +5V 主回路建立，经延时约 50ms，+24V 输出电压建立。输出电压欠压保护逻辑为：当输出电压任何一路降到 20％以下时，欠压保护动作，且不能自恢复。更改逻辑前，因输入电压快速通断而引起的电源欠压保护误动作，根本原因是延时电路没有依据输入电压的变化及时复位，使得上电时的假欠压信号得不到屏蔽，从而产生误动作。

　　解决措施：在保护环节上增加输入电压，并在延时电容上并接一个电子开关。只要输入电压低于定值（开关电源停止工作前的值），该电子开关便闭合，延时电路复位。若输入电压重新上升至该设定值，给保护电路供电的延时电路重新开始延时，电源重启动时的假欠压信号被屏蔽，彻底解决了由于输入电压快速波动所产生的电源误保护。逻辑回路见图 5 所示。

　　启动电流过大，导致供电电源过载告警
　　故障现象：电源模块稳态工作电压为 220V，额定功率为 20.8W，额定输出时输入电流约为 130mA。当开关电源输入电压缓慢增大时，导致输入电流激增，引起供电电源过载告警。
　　故障分析：经查发现，输入电压为 60V 时，电源启动，此时启动瞬态电流约为 200mA，稳态电流为 600mA，启动时稳态电流和瞬态电流将为 600±200mA，造成输出电流激增。而由于条件限制，此电源模块的供电电源输出仅为 500mA，因此造成供电电源过载。这是因为开关电源工作需要一定的功率，设计中未考虑到电源启动时，输出回路的启动需要一定的功率，而启动电压比较低，所以功率的突增，必然带来开关电源启动瞬态电流的激增，电流的激增对供电电源有较大的冲击。
　　解决措施：启动需要的功率一定，如果要减小启动电流，可以考虑增加启动电压的门槛。将开关电源的启动电压提高到 130 - 140V。
　　试验验证：调整开关电源的启动电压后，通过试验仪模拟输入电压缓慢启动。当开关电源在满载情况下，试验中缓慢上升输入电压（上升速率 5V／s 或 10V/s），从 0 - 130V 启动，启动时稳态电流降低到 200 - 220mA，稳态电流大约为 200±100mA，因而启动时稳态电流和瞬态电流将为 400±100mA，启动电流较改进前减小 300mA，不会对供电电源造成太大的冲击。可有效避免输入电压瞬间降低时，给整个供电回路造成较大的电流冲击。