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變頻器開關電源維修檢測方法(值得收藏)

點擊數:1257 更新時間:2019-3-6 15:01:45 Tag: 變頻器開關電源維修 變頻器維修

 

  變頻器的開關電源電路完全可以簡化為下圖電路模型,電路中的關鍵要素都包含在內了。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。其實在變頻器開關電源維修中,要具備對復雜電路的“化簡”的能力,要在看似雜亂無章的電路伸展中,拈出這幾條主要的脈絡。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,只有各部分脈絡和脈絡的走向——振蕩回路、穩壓回路、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提供了啟動電流;自供電繞組N2、D1、C1形成振蕩芯片的供電電壓。這三個環節的正常運行,是電源能夠振蕩起來的先決條件。

  當然,PC1的4腳外接定時元件R2、C2和PC1芯片本身,也構成了振蕩回路的一部分。

  2、穩壓回路:N3、D3、C4等的+5V電源,R7—R10、PC3、R5、R6等元件構成了穩壓控制回路。

  當然,PC1芯片和1、2腳外圍元件R3、C3,也是穩壓回路的一部分。

  3、保護回路:PC1芯片本身和3腳外圍元件R4構成過流保護回路;N1繞組上并聯的D2、R6、C4元件構成了IGBT的保護電路;實質上穩壓回路的電壓反饋信號——穩壓信號,也可看作是一路電壓保護信號。但保護電路的內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壓回路,使兩個回路做出相應的保護和調整動作。

  振蕩芯片本身參與和構成了前三個回路,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,要像下象棋一樣,用全局觀念和系統思路來進行故障判斷,透過現象看本質。如停振故障,也許并非由振蕩回路元件損壞所引起,有可能是穩壓回路故障或負載回路異常,導致了芯片內部保護電路起控,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很可能表現出“牽一發而全身動”的效果。

  開關電源電路常表現為以下三種典型故障現象:

  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象,排除。

  2、更換損壞件,或未檢測中有短路元件,可進行上電檢查,進一步判斷故障是出在振蕩回路還是穩壓回路。

  檢查方法:

  a、先檢查啟動電阻R1有無斷路。正常后,用18V直流電源直接送入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定時元件,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,若電路起振,說明故障在PC2輸入側外圍電路;電路仍不起振,查PC2輸出側電路。

  二、開關電源出現間歇振蕩,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,引發過流保護電路動作的典型故障特征。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內部電流檢測電路起控,電路停振;R4上過流信號消失,電路又重新起振,如此循環往復,電源出現間歇振蕩。

  檢查方法:

  a、測量供電電路C4、C5兩端電阻值,如有短路直通現象,可能為整流二極管D3、D4有短路;觀察C4、C5外觀有無鼓頂、噴液等現象,必要時拆下檢測;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,問題出在穩壓回路。

  輸出電壓過高,穩壓回路的元件損壞或低效,使反饋電壓幅度不足。檢查方法:

  a、在PC2輸出端并接10k電阻,輸出電壓回落。說明PC2輸出側穩壓電路正常,故障在PC2本身及輸入側電路;

  b、在R7上并聯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。

  檢查與修復方法:

  a、將供電支路的負載電路逐一解除(注意!不要以開路該路供電整流管的方法來脫開負載電路,尤其是接有穩壓反饋信號的+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!)判斷是否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,檢查穩壓回路。

  b、檢查穩壓回路的電阻元件R5—R10,無變值現象;逐一代換PC2、PC3,若正常,說明代換元件低效,導通內阻變大。

  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內部輸出電路低效。更換優質開關管、UC3844。

  對于一般性故障,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。先不要犯愁,讓我們往深入里分析一下電路故障的原因,以幫助盡快查出故障元件。電路的間歇振蕩或停振的原因不在起振回路和穩壓回路時,還有哪些原因可導致電路不起振呢?

  (1)主繞組N1兩端并聯的R、D、C電路,為尖峰電壓吸收網絡,提供開關管截止期間,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,出現誤過流保護,使電路進入間歇振蕩狀態;

  (4)自供電繞組的整流二極管D1低效,正向導通內阻變大,電路不能起振,更換試驗;

  (5)開關變壓器因繞組發霉、受潮等,品質因數降低,用原型號變壓器代換試驗;

  (6)R1起振電路參數變異,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。

  修理方法:

  變動一下電路既有參數和狀態,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、開關變壓器試驗。

  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,有時好像能“正常工作”了,但讓人心里不踏實,好像神經質似的,不知什么時候會來個“反常表現”。不要放棄,調整一下電路參數,使輸出電路達到正常值,達到其工作狀態,讓我們“放心”的地步。電路參數的變異,有以下幾種原因:

  1、晶體管低效,如三極管放大倍數降低,或導通內阻變大,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損耗、頻率損耗等;

  3、晶體管、芯片器件的老化和參數漂移,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種原因有數種參于其中,形成“綜合作用”。

  由各種原因形成的電路的“現在的”這種狀態,是一種“病態”,也許我們得換一下檢修思路了,中醫有一個“辨證施治的”理論,我們也要用一下了,下一個方子,不是針對哪一個元件,而是將整個電路“調理”一下,使之由“病態”趨于“常態”。就這么“模糊著糊涂著”,把病就給治了。

  修理方法(元件數值的輕微調整):

  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。目的是調整穩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。

  好多看似不可修復的疑難故障,就這樣經過一、兩只電阻值的調整,波瀾無驚地修復了。

  檢修中須注意的問題:

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,以防止驅動供電異常,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,以免異常或高電壓損壞CPU,造成CPU主板報廢。

3、不可使穩壓回路中斷,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,不可用普通IN4000系列整流二極管代用。

4、開關管損壞后,最好還是換用原裝型號的。

 

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