变频器开关电源电路三种常见故障现象及检修方法

变频器的开关电源电路完全可以简化为上图电路模型，电路中的关键要素都包含在内了。而任何复杂的开关电源，剔除枝蔓后，也会剩下上图这样的主干。其实在检修中，要具备对复杂电路的“化简”的能力，要在看似杂乱无章的电路伸展中，拈出这几条主要的脉络。要向解牛的庖丁学习，训练自己的眼前不存在什么整体的开关电源电路，只有各部分脉络和脉络的走向――振荡回路、稳压回路、保护回路和负载回路等。看一下电路中有几路脉络。1、振荡回路：开关变压器的主绕组N1、Q1的漏--源极、R4为电源工作电流的通路;R1提供了启动电流;自供电绕组N2、D1、C1形成振荡芯片的供电电压。这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。当然，PC1的4脚外接定时元件R2、C2和PC1芯片本身，也构成了振荡回路的一部分。2、稳压回路：N3、D3、C4等的+5V电源，R7―R10、PC3、R5、R6等元件构成了稳压控制回路。当然，PC1芯片和1、2脚外围元件R3、C3，也是稳压回路的一部分。3、保护回路：PC1芯片本身和3脚外围元件R4构成过流保护回路;N1绕组上并联的D2、R6、C4元件构成了IGBT的保护电路;实质上稳压回路的电压反馈信号――稳压信号，也可看作是一路电压保护信号。但保护电路的内容并不仅是局限于保护电路本身，保护电路的起控往往是由于负载电路的异常所引起。4、负载回路：N3、N4次级绕组及后续电路，均为负载回路。负载回路的异常，会牵涉到保护回路和稳压回路，使两个回路做出相应的保护和调整动作。振荡芯片本身参与和构成了前三个回路，芯片损坏，三个回路都会一齐罢工。对三个或四个回路的检修，是在芯片本身正常的前提下进行的。另外，要像下象棋一样，用全局观念和系统思路来进行故障判断，透过现象看本质。如停振故障，也许并非由振荡回路元件损坏所引起，有可能是稳压回路故障或负载回路异常，导致了芯片内部保护电路起控，而停止了PWM脉冲的输出。并不能将和各个回路完全孤立起来进行检修，某一故障元件的出现很可能表现出“牵一发而全身动”的效果。开关电源电路常表现为以下三种典型故障现象：一、次级负载供电电压都为0V。变频器上电后无反应，操作显示面板无指示，测量控制端子的24V和10V电压为0V。检查主电路充电电阻或预充电回路完好，可判断为开关电源故障。检修步骤如下：1、先用电阻测量法测量开关管Q1有无击穿短路现象，电流取样电阻R4有无开路。电路易损坏元件为开关管，当其损坏后，R4因受冲击而阻值变大或断路。Q1的G极串联电阻、振荡芯片PC1往往受强电冲击而损坏，须同时更换;检查负载回路有无短路现象，排除。2、更换损坏件，或未检测中有短路元件，可进行上电检查，进一步判断故障是出在振荡回路还是稳压回路。检查方法：a、先检查启动电阻R1有无断路。正常后，用18V直流电源直接送入UC3844的7、5脚，为振荡电路单独上电。测量8脚应有5V电压输出;6脚应有1V左右的电压输出。说明振荡回路基本正常，故障在稳压回路;若测量8脚有5V电压输出，但6脚电压为0V，查8、4脚外接R、C定时元件，6脚外围电路;若测量8脚、6脚电压都为0V，UC3844振荡芯片坏掉，更换。b、对UC3844单独上电，短接PC2输入侧，若电路起振，说明故障在PC2输入侧外围电路;电路仍不起振，查PC2输出侧电路。二、开关电源出现间歇振荡，能听到“打嗝”声或“吱、吱”声，或听不到“打嗝”声，但操作显示面板时亮时熄。这是因负载电路异常，导致电源过载，引发过流保护电路动作的典型故障特征。负载电流的异常上升，引起初级绕组激磁电流的大幅度上升，在电流采样电阻R4形成1V以上的电压信号，使UC3844内部电流检测电路起控，电路停振;R4上过流信号消失，电路又重新起振，如此循环往复，电源出现间歇振荡。检查方法：a、测量供电电路C4、C5两端电阻值，如有短路直通现象，可能为整流二极管D3、D4有短路;观察C4、C5外观有无鼓顶、喷液等现象，必要时拆下检测;供电电路无异常，可能为负载电路有短路故障元件;b、检查供电电路无异常，上电，用排除法，对各路供电进行逐一排除。如拔下风扇供电端子，开关电源工作正常，操作显示面板正常显示，则为24V散热风扇已经损坏;拔下+5V供电接子或切断供电铜箔，开关电源正常工作，则为+5V负载电路有损坏元件。三、负载电路的供电电压过高或过低。开关电源的振荡回路正常，问题出在稳压回路。输出电压过高，稳压回路的元件损坏或低效，使反馈电压幅度不足。检查方法：a、在PC2输出端并接10k电阻，输出电压回落。说明PC2输出侧稳压电路正常，故障在PC2本身及输入侧电路;b、在R7上并联500Ω电阻，输出电压有显著回落。说明光电耦合器PC2良好，故障为PC3低效或PC3外接电阻元件变值。反之，为PC2不良。负载供电电压过低，有三个故障可能：1、负载过重，使输出电压下降;2、稳压回路元件不良，导致电压反馈信号过大;3、开关管低效，使电路(开关变压器)换能不足。检查与修复方法：a、将供电支路的负载电路逐一解除(注意!不要以开路该路供电整流管的方法来脱开负载电路，尤其是接有稳压反馈信号的+5V供电电路!反馈电压信号的消失，会导致各路输出电压异常升高，而将负载电路大片烧毁!)判断是否由于负载过重引起电压回落;如切断某路供电后，电路回升到正常值，说明开关电源本身正常，检查负载电路;输出电压低，检查稳压回路。b、检查稳压回路的电阻元件R5―R10，无变值现象;逐一代换PC2、PC3，若正常，说明代换元件低效，导通内阻变大。c、代换PC2、PC3若无效，故障可能为开关管低效，或开关和激励电路有问题，也不排除UC3844内部输出电路低效。更换优质开关管、UC3844。对于一般性故障，上述故障排查法是有效的，但不一定百分之百地灵光。若检查振荡回路、稳压回路、负载回路都无异常，电路还是输出电压低，或间歇振荡，或干脆毫无反应，这此情况都有可能出现。先不要犯愁，让我们往深入里分析一下电路故障的原因，以帮助尽快查出故障元件。电路的间歇振荡或停振的原因不在起振回路和稳压回路时，还有哪些原因可导致电路不起振呢?(1)主绕组N1两端并联的R、D、C电路，为尖峰电压吸收网络，提供开关管截止期间，储存在变压器中磁场能量的泄放通路(开关管的反向电流通道)，保护了开关管不被过压击穿。当D2或C4严重漏电或击穿短路时，电源相当于加上了一个很重的负载，使输出电压严重回落，U3844供电不足，内部欠电压保护电路起控，而导致电路进入间歇振荡。因元件并联在N1绕组上，短路后不易测出，往往被忽略;(2)有的开关电源有输入供电电压的(电压过高)保护电路，一旦电路本身故障，使电路出现误过压保护动作，电路停振;(3)电流采样电阻不良，如引脚氧化、碳化或阻值变大时，导致压降上升，出现误过流保护，使电路进入间歇振荡状态;(4)自供电绕组的整流二极管D1低效，正向导通内阻变大，电路不能起振，更换试验;(5)开关变压器因绕组发霉、受潮等，品质因数降低，用原型号变压器代换试验;(6)R1起振电路参数变异，但测量不出异常，或开关管低效，此时遍查电路无异常，但就是不起振。修理方法：变动一下电路既有参数和状态，让故障暴露出来!试减小R1的电阻值(不宜低于200kΩ以下)，电路能起振。此法也可做为应急修理手段之一。无效，更换开关管、UC3844、开关变压器试验。输出电压总是偏高或偏低一点，达不到正常值。检查不出电路和元件的异常，几乎换掉了电路中所有元件，电路的输出电压值还是在“勉强与凑合”状态，有时好像能“正常工作”了，但让人心里不踏实，好像神经质似的，不知什么时候会来个“反常表现”。不要放弃，调整一下电路参数，使输出电路达到正常值，达到其工作状态，让我们“放心”的地步。电路参数的变异，有以下几种原因：1、晶体管低效，如三极管放大倍数降低，或导通内阻变大，二极管正向电阻变大，反向电阻变小等;2、用万用表不能测出的电容的相关介质损耗、频率损耗等;3、晶体管、芯片器件的老化和参数漂移，如光电耦合器的光传递效率变低等;4、电感元件，如开关变压器的Q值降低等;5、电阻元件的阻值变异，但不显著。6、上述5种原因有数种参于其中，形成“综合作用”。由各种原因形成的电路的“现在的”这种状态，是一种“病态”，也许我们得换一下检修思路了，中医有一个“辨证施治的”理论，我们也要用一下了，下一个方子，不是针对哪一个元件，而是将整个电路“调理”一下，使之由“病态”趋于“常态”。就这么“模糊着糊涂着”，把病就给治了。修理方法(元件数值的轻微调整)：1、输出电压偏低：a、增大R5或减小R6电阻值;b、减小R7、R8电阻值或加大R9电阻值。2、输出电压偏高：a、减小R5或增大R6电阻值;b、增大R7、R8电阻值或减小R9电阻值。上述调整的目的，是在对电路进行彻底检查，换掉低效元件后，进行的。目的是调整稳压反馈电路的相关增益，使振荡芯片输出的脉冲占空比变化，开关变压器的储能变化，使次级绕组的输出电压达到正常值，电路进入一个新的“正常的平衡”状态。好多看似不可修复的疑难故障，就这样经过一、两只电阻值的调整，波澜无惊地修复了。检修中须注意的问题：1、在开关电源检查和修复过程中，应切断三相输出电路IGBT模块的供电，以防止驱动供电异常，造成IGBT模块的损坏;2、在修理输出电压过高的故障时，更要切断+5V对CPU主板的供电，以免异常或高电压损坏CPU，造成CPU主板报废。3、不可使稳压回路中断，将导致输出电压异常升高!4、开关电源电路的二极管，用于整流和用于保护的，都为高速二极管或肖基特二极管，不可用普通IN4000系列整流二极管代用。4、开关管损坏后，最好换用原型号的，现在网络这么发达，货物来源不成问题，一般都能购到的。淘宝网上许多东西都能以便宜的价格购到，注意质量!