鉅大LARGE | 點擊量：3929次 | 2021年08月13日
變頻器開關電源電路三種常見故障現(xiàn)象及檢修辦法
變頻器的開關電源電路完全可以簡化為上圖電路模型，電路中的關鍵要素都蘊含在內(nèi)了。而任何復雜的開關電源，剔除枝蔓后，也會剩下上圖這樣的主干。其確實檢修中，要具備對復雜電路的“化簡”的能力，要在看似混亂無章的電路伸展中，拈出這幾條緊要的脈絡。要向解牛的庖丁學習，訓練自己的眼前不存在什么整體的開關電源電路，惟有各部分脈絡和脈絡的走向——振蕩回路、穩(wěn)壓回路、保護回路和負載回路等。
看一下電路中有幾路脈絡。
1、振蕩回路：開關變壓器的主繞組N1、Q1的漏--源極、R4為電源工作電流的通路;R1供應了啟動電流;自供電繞組N2、D1、C1形成振蕩芯片的供電電壓。這三個環(huán)節(jié)的正常運行，是電源能夠振蕩起來的先決條件。
當然，pC1的4腳外接按時元件R2、C2和pC1芯片本身，也構(gòu)成了振蕩回路的一部分。
2、穩(wěn)壓回路：N3、D3、C4等的+5V電源，R7—R10、pC3、R5、R6等元件構(gòu)成了穩(wěn)壓控制回路。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
當然，pC1芯片和1、2腳外圍元件R3、C3，也是穩(wěn)壓回路的一部分。
3、保護回路：pC1芯片本身和3腳外圍元件R4構(gòu)成過流保護回路;N1繞組上并聯(lián)的D2、R6、C4元件構(gòu)成了IGbT的保護電路;實質(zhì)上穩(wěn)壓回路的電壓反饋信號——穩(wěn)壓信號，也可看作是一路電壓保護信號。但保護電路的內(nèi)容并不僅是局限于保護電路本身，保護電路的起控往往是由于負載電路的異常所引起。
4、負載回路：N3、N4次級繞組及后續(xù)電路，均為負載回路。負載回路的異常，會牽涉到保護回路和穩(wěn)壓回路，使兩個回路做出相應的保護和調(diào)整動作。
振蕩芯片本身參與和構(gòu)成了前三個回路，芯片損壞，三個回路都會一齊罷工。對三個或四個回路的檢修，是在芯片本身正常的前提下進行的。另外，要像下象棋相同，用全局觀念和系統(tǒng)思路來進行故障判斷，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。如停振故障，也許并非由振蕩回路元件損壞所引起，有可能是穩(wěn)壓回路故障或負載回路異常，導致了芯片內(nèi)部保護電路起控，而停止了pWM脈沖的輸出。并不能將和各個回路完全孤立起來進行檢修，某一故障元件的出現(xiàn)很可能表現(xiàn)出“牽一發(fā)而全身動”的效果。
開關電源電路常表現(xiàn)為以下三種典型故障現(xiàn)象：
一、次級負載供電電壓都為0V。變頻器上電后無反應，操作顯示面板無指示，測量控制端子的24V和10V電壓為0V。檢查主電路充電電阻或預充電回路完好，可判斷為開關電源故障。檢修步驟如下：
1、先用電阻測量法測量開關管Q1有無擊穿短路現(xiàn)象，電流取樣電阻R4有無開路。電路易損壞元件為開關管，當其損壞后，R4因受沖擊而阻值變大或斷路。Q1的G極串聯(lián)電阻、振蕩芯片pC1往往受強電沖擊而損壞，須同時更換;檢查負載回路有無短路現(xiàn)象，排除。
2、更換損壞件，或未測試中有短路元件，可進行上電檢查，進一步判斷故障是出在振蕩回路還是穩(wěn)壓回路。
檢查辦法：
a、先檢查啟動電阻R1有無斷路。正常后，用18V直流電源筆直送入UC3844的7、5腳，為振蕩電路單獨上電。測量8腳應有5V電壓輸出;6腳應有1V左右的電壓輸出。說明振蕩回路基本正常，故障在穩(wěn)壓回路;
若測量8腳有5V電壓輸出，但6腳電壓為0V，查8、4腳外接R、C按時元件，6腳外圍電路;
若測量8腳、6腳電壓都為0V，UC3844振蕩芯片壞掉，更換。
b、對UC3844單獨上電，短接pC2輸入側(cè)，若電路起振，說明故障在pC2輸入側(cè)外圍電路;電路仍不起振，查pC2輸出側(cè)電路。
二、開關電源出現(xiàn)間歇振蕩，能聽到“打嗝”聲或“吱、吱”聲，或聽不到“打嗝”聲，但操作顯示面板時亮時熄。這是因負載電路異常，導致電源過載，引發(fā)過流保護電路動作的典型故障特點。負載電流的異常上升，引起初級繞組激磁電流的大幅度上升，在電流采樣電阻R4形成1V以上的電壓信號，使UC3844內(nèi)部電流測試電路起控，電路停振;R4上過流信號消失，電路又重新起振，如此循環(huán)往復，電源出現(xiàn)間歇振蕩。
檢查辦法：
a、測量供電電路C4、C5兩端電阻值，如有短路直通現(xiàn)象，可能為整流二極管D3、D4有短路;觀察C4、C5外觀有無鼓頂、噴液等現(xiàn)象，必要時拆下測試;供電電路無異常，可能為負載電路有短路故障元件;
b、檢查供電電路無異常，上電，用排除法，對各路供電進行逐一排除。如拔下風扇供電端子，開關電源工作正常，操作顯示面板正常顯示，則為24V散熱風扇已經(jīng)損壞;拔下+5V供電接子或切斷供電銅箔，開關電源正常工作，則為+5V負載電路有損壞元件。
三、負載電路的供電電壓過高或過低。開關電源的振蕩回路正常，問題出在穩(wěn)壓回路。
輸出電壓過高，穩(wěn)壓回路的元件損壞或低效，使反饋電壓幅度不足。檢查辦法：
a、在pC2輸出端并接10k電阻，輸出電壓回落。說明pC2輸出側(cè)穩(wěn)壓電路正常，故障在pC2本身及輸入側(cè)電路;
b、在R7上并聯(lián)500Ω電阻，輸出電壓有顯著回落。說明光電耦合器pC2良好，故障為pC3低效或pC3外接電阻元件變值。反之，為pC2不良。
負載供電電壓過低，有三個故障可能：1、負載過重，使輸出電壓下降;2、穩(wěn)壓回路元件不良，導致電壓反饋信號過大;3、開關管低效，使電路(開關變壓器)換能不足。
檢查與修復辦法：
a、將供電支路的負載電路逐一解除(留意!不要以開路該路供電整流管的辦法來脫開負載電路，尤其是接有穩(wěn)壓反饋信號的+5V供電電路!反饋電壓信號的消失，會導致各路輸出電壓異常升高，而將負載電路大片燒毀!)判斷是不是由于負載過重引起電壓回落;如切斷某路供電后，電路回升到正常值，說明開關電源本身正常，檢查負載電路;輸出電壓低，檢查穩(wěn)壓回路。
b、檢查穩(wěn)壓回路的電阻元件R5—R10，無變值現(xiàn)象;逐一代換pC2、pC3，若正常，說明代換元件低效，導通內(nèi)阻變大。
c、代換pC2、pC3若無效，故障可能為開關管低效，或開關和激勵電路有問題，也不排除UC3844內(nèi)部輸出電路低效。更換優(yōu)質(zhì)開關管、UC3844。
有關一般性故障，上述故障排查法是有效的，但不一定百分之百地靈光。若檢查振蕩回路、穩(wěn)壓回路、負載回路都無異常，電路還是輸出電壓低，或間歇振蕩，或干脆毫無反應，這此情況都有可能出現(xiàn)。先不要犯愁，讓我們往深入里分解一下電路故障的原由，以幫助盡快查出故障元件。電路的間歇振蕩或停振的原由不在起振回路和穩(wěn)壓回路時，還有什么原由可導致電路不起振呢?
(1)主繞組N1兩端并聯(lián)的R、D、C電路，為尖峰電壓吸收網(wǎng)絡，供應開關管截止期間，儲存在變壓器中磁場能量的泄放通路(開關管的反向電流通道)，保護了開關管不被過壓擊穿。當D2或C4嚴重漏電或擊穿短路時，電源相當于加上了一個很重的負載，使輸出電壓嚴重回落，U3844供電不足，內(nèi)部欠電壓保護電路起控，而導致電路進入間歇振蕩。因元件并聯(lián)在N1繞組上，短路后不易測出，往往被忽略;
(2)有的開關電源有輸入供電電壓的(電壓過高)保護電路，一旦電路本身故障，使電路出現(xiàn)誤過壓保護動作，電路停振;
(3)電流采樣電阻不良，如引腳氧化、碳化或阻值變大時，導致壓降上升，出現(xiàn)誤過流保護，使電路進入間歇振蕩狀態(tài);
(4)自供電繞組的整流二極管D1低效，正向?qū)▋?nèi)阻變大，電路不能起振，更換實驗;
(5)開關變壓器因繞組發(fā)霉、受潮等，品質(zhì)因數(shù)降低，用原型號變壓器代換實驗;
(6)R1起振電路參數(shù)變異，但測量不出異常，或開關管低效，此時遍查電路無異常，但就是不起振。
修理辦法：
變動一下電路既有參數(shù)和狀態(tài)，讓故障暴露出來!試減小R1的電阻值(不宜低于200kΩ以下)，電路能起振。此法也可做為應急修理手段之一。無效，更換開關管、UC3844、開關變壓器實驗。
輸出電壓總是偏高或偏低一點，達不到正常值。檢查不出電路和元件的異常，幾乎換掉了電路中所有元件，電路的輸出電壓值還是在“勉強與湊合”狀態(tài)，有時猶如能“正常工作”了，但讓人心里不踏實，猶如神經(jīng)質(zhì)似的，不知什么時候會來個“反常表現(xiàn)”。不要放棄，調(diào)整一下電路參數(shù)，使輸出電路達到正常值，達到其工作狀態(tài)，讓我們“放心”的地步。電路參數(shù)的變異，有以下幾種原由：
1、晶體管低效，如三極管放大倍數(shù)降低，或?qū)▋?nèi)阻變大，二極管正向電阻變大，反向電阻變小等;
2、用萬用表不能測出的電容的相關介質(zhì)損耗、頻率損耗等;
3、晶體管、芯片器件的老化和參數(shù)漂移，如光電耦合器的光傳遞效率變低等;
4、電感元件，如開關變壓器的Q值降低等;
5、電阻元件的阻值變異，但不顯著。
6、上述5種原由有數(shù)種參于其中，形成“綜合用途”。
由各種原由形成的電路的“今朝的”這種狀態(tài)，是一種“病態(tài)”，也許我們得換一下檢修思路了，中醫(yī)有一個“辨證施治的”理論，我們也要用一下了，下一個方子，不是針對哪個元件，而是將整個電路“調(diào)理”一下，使之由“病態(tài)”趨于“常態(tài)”。就這么“模糊著糊涂著”，把病就給治了。
修理辦法(元件數(shù)值的輕微調(diào)整)：
1、輸出電壓偏低：
a、增大R5或減小R6電阻值;b、減小R7、R8電阻值或加大R9電阻值。
2、輸出電壓偏高：
a、減小R5或增大R6電阻值;b、增大R7、R8電阻值或減小R9電阻值。
上述調(diào)整的目的，是在對電路進行徹底檢查，換掉低效元件后，進行的。目的是調(diào)整穩(wěn)壓反饋電路的相關增益，使振蕩芯片輸出的脈沖占空比變化，開關變壓器的儲能變化，使次級繞組的輸出電壓達到正常值，電路進入一個新的“正常的平衡”狀態(tài)。
好多看似不可修復的疑難故障，就這樣經(jīng)過一、兩只電阻值的調(diào)整，波瀾無驚地修復了。
檢修中須留意的問題：1、在開關電源檢查和修復過程中，應切斷三相輸出電路IGbT模塊的供電，以戒備驅(qū)動供電異常，造成IGbT模塊的損壞;2、在修理輸出電壓過高的故障時，更要切斷+5V對CpU主板的供電，以免異?；蚋唠妷簱p壞CpU，造成CpU主板報廢。3、不可使穩(wěn)壓回路中斷，將導致輸出電壓異常升高!4、開關電源電路的二極管，用于整流和用于保護的，都為高速二極管或肖基特二極管，不可用一般IN4000系列整流二極管代用。4、開關管損壞后，最好換用原型號的，今朝網(wǎng)絡這么發(fā)達，貨物來源不成問題，一般都能購到的。淘寶網(wǎng)上許多東西都能以便宜的價格購到，留意質(zhì)量!
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