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变频器电源电路维修
The Maintenance of Inverter抯 Power Supply Circuits
作 者:广州城建开发物业有限公司 石伟林

1 引言
开关电源体积小、重量轻、效率高、动态稳压效果好,被广泛应用到各种电子设备中。下面用uc3844(内部框图、封装见图1)开关电源芯片为例讲述开关电源的基本原理和在变频电路中的作用(仅代表个人意见,供大家在维修时参考)。

2 开关电源的工作原理
在变频器系统中,开关电源需要输出:一组5v/dc、一组±12v/dc、四组20v/dc等多组电压。其中5v/dc 主要用作主板及控制板的供电,±12v/dc用作霍尔检测器件的供电,四组20v/dc用作igbt的触发供电。变频器的型号及品牌不同,其开关电源的电压值也不尽相同,但基本构架是一样的,在此以图2为例讲一讲开关电源的工作原理:
7脚是芯片的电源输入端,该端在内部集成了稳压器和最低门限电压控制器,所以该芯片不用在外围设置稳压电路,只要接降压电阻即可。最低门限值为10v。当7脚输入电压低于10v,该芯片将禁止输出,处于保护状态。正常工作时该端电压约为12v-16v之间。4脚是内部压控振荡器的定时端,通过接上合适的rc网络,使输出的pwm波控制在20khz-100khz之间。
如图2所示:电源经桥式整流、c20、c21滤波之后,通过降压电阻r22、r23到uc3844的7脚电源正端,为uc3844供电。
通过检测当7脚电压大于10v时,控制内部压控振荡器开始工作,通过r6、c6将pwm的频率控制在要求范围之内。此时6脚输出pwm信号去控制开关管q1的通断。
r3、r4构成取样分压电路,2脚是输出取样反馈端,用于检测开关电源的输出,以便进行pwm调制控制,从而达到稳压的目的。
r10为q1的限流电阻并通过r8向3脚提供过流检测信号,检测到过流时ic内部封闭触发信号的输出,以保护q1等无件。
图2中变压器t1的副绕组nc通过d2、d3、c2、c3、c4整流滤波之后到了uc3844的7脚,增强了uc3844的驱动能力。
r9是电源的负载电阻,使输出更稳定(电压波动更小)。
c9、r12、d4是开关管的滤波吸收网络,目的在于吸收变压器的反向脉冲,保护开关管等元器件。
n5、n12、n20是开关变压器的次级输出绕组,通过d6~d12、c10~c17进行整流滤波后输出对后级电路进行供电。

图1 uc3844内部框图及封装图

3 变频器开关电源的维修步骤
如果变频器开关电源出现问题,我们应该怎样进行维修呢?变频器开关电源的维修步骤如下:
(1)检测整流电路是否击穿或断路,充电电阻r1、r2及充电回路是否损坏,滤波电路的电容c20、c21是否损坏,平衡电阻r20、r21是否正常,降压电阻r22、r23是否烧断或阻值增大失效(断电情况下测试)。
(2)检测开关管2sk2225是否有击穿短路现象、测量开关变压器各个绕组是否有开路、短路现象,以确定开关管、及开关变压器的好坏(断电情况下测试)。
(3)检测次级输出绕组的整流滤波元件,重点察看滤波电容是否鼓包或损坏,以排除次级电路短路的可能(断电情况下测试)。
(4)检测吸收回路d4、r12、c9是否正常(断电情况下测试)。
(5)在确定上述元件正常的情况下,我们可以把开关电源板从变频器上取下单独对其进行加电试验。用调压器缓缓地调至额定电压值,此时应能听到变压器起振时的吱吱声,如没有听到起振的声音,用万用表检测uc3844的电源正(7脚)、负(5脚)之间是否有12v-16v左右的直流电压。
(6)在确定uc3844的供电端电压正常后,可用示波器察看一下uc3844的6脚是否有pwm波输出到开关管的触发端(根据电路设计的不同,pwm波的频率一般在20khz-100khz之间)。
(7)如果没有pwm波输出,则更换定时元件c5、r6、c6或uc3844。经过上述几个步骤的排除,开关电源应该可以正常工作了。
在变频器中,开关电源的种类很多,但基本原理都是一样的,比如说每个pwm管理芯片都有供电端、定时元件rc网络、输出pwm波的端口等,只要我们了解了它们的工作原理,按照一定的方法步骤都能够把故障排除。

图2 uc3844基本应用图

4 维修实例
(1)实例1:台达变频器
● 故障现象:通电无显示。
● 维修步骤:经检测电源主回路、充电电阻、主回路接触器都正常,因此确定为开关电源板故障。
按照上述维修步骤对开关电源板进行测量。在进行第一步测量时,直流母线560v到pwm调制芯片之间的的330kω/2w的降压电阻损坏,标称330kω/2w的电阻,实际测量值达2mω,因此pwm调制芯片得不到启动的电源,所以无法起振工作。为谨慎起见,又检测了开关管、变压器、整流二极管及滤波电容等关键器件,在确定没问题后通电试验正常。开关电源起振,输出各组电压正常。装回变频器后开机试验正常,此变频器修复完毕。
(2)维修实例:2台安变频器
● 故障现象:通电无显示。
● 维修步骤:经检测电源主回路、充电电阻、主回路接触器都正常,故障确定在电源板。
按照维修步骤对开关电源板进行测量。第一步测量通过,第二步测量时开关管c-e结击穿,将其拆下,然后检测变压器、整流二极管、滤波电容等关键器件,在确定没问题后通电试验,输出各组电压正常。装机测试正常,故障排除。
(3)维修实例3:西门子变频器
● 故障现象:通电无显示。
● 维修步骤:经检测电源主回路、充电电阻、主回路接触器都正常,故障确定在电源板。
按照维修步骤对开关电源板进行测量。第一步测量通过,第二步测量通过,第三步测量通过,第四步测量通过,然后单独对电源板加电测量pwm调制芯片的电源端对地有14.5v左右的电压,说明供电正常。用示波器看芯片的pwm输出端,没有pwm调制波形。测uc3844的14(8)脚是正常5v电压,c5、c6、r6正常,更换pwm调制芯片uc3844后,通电试验正常,故障排除。
(4)维修实例4:施耐德变频器屡烧开关管
● 故障现象:通电无显示。
● 维修步骤:经检测电源主回路、充电电阻、主回路接触器都正常,故障确定在电源板。
按照维修步骤对开关电源板进行测量。第一步测量通过,第二步测量开关管击穿,第三步测量通过,第四步测量通过,更换新的开关管,单独对电源板加电,管子又烧。把开关管拆下后不装,通电试验,测量pwm调制芯片的电源端对地有15v左右的正常电压。用示波器看芯片的pwm输出端,pwm波只有5-6 khz左右,断电后把定时元件c6、r6拆下测量,定时电阻阻值变大,更换定时电阻、开关管后通电正常,不再烧电源管,故障排除。
(5)维修实例5:伦茨变频器屡烧开关管
● 故障现象:通电无显示。
● 维修步骤:按照维修步骤对开关电源板进行测量。第一步测量通过,第二步测量时开关管c-e结击穿,第三、四、五、六、七步测量都通过。
装上新开关管通电试验,随着调压器电压的升高,可以听到起振的吱吱声(有点响),把电压调到额定值后测量输出电压低于正常值,不到2分钟,突然闻到一股烧焦味,保险丝就断了,赶快断电检查开关管很烫手,测量已击穿。
拆下开关管通电试验,测量pwm调制芯片的电源端对地有15v左右的电压,用示波器看芯片的pwm输出端,有pwm波输出且频率在30 khz左右,正常。因此怀疑刚换的开关管质量差,又换上一只,通电试验,结果又把管子给烧了,断电后无意之间碰到吸收回路的元件很烫手,但是在测量的时候正常啊,于是又测一遍,还是正常。把吸收回路先拆了,再换上一只管子通电试验,变压器的吱吱声变小,测量各组输出电压也正常。运行20分钟开关管没再烧,断电触摸开关管微热,属正常发热状态。因此判断故障在吸收回路(应该是软击穿或特性变差,万用表检测不到损坏情况)。更换吸收回路元件,故障排除。

图3 uc3844的几种封装型式

5 结束语
维修人员在维修过程中,发生故障时;先要根据故障现象,对故障原因有个初步诊断。一定要养成习惯:检测到坏元件时不要急于更换试机,要把功率大、容易坏的元件都检测一遍,确定没问题再试机;这样既安全又保险,避免把故障扩大。
uc3844的几种封装型式如图3所示。
作者简介
石伟林 (1978-) 男 维修电工高级技师,一九九四年起从事电子、电器产品和设备的维修、安装、调试,现就职于广州城建开发物业有限公司。

参考文献(略)

[我要评论] | 本文来自:2011年第8期“故障处理”上 ,已经被阅读过74277
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