變頻器開關電源電路分析

開關電源簡化電路圖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包含在內(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。其實在檢修中，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。

開關電源簡化電路圖

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包含在內(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。其實在檢修中，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(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(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腳外接定時元件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。

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，要像下象棋一樣，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。

變頻器開關電源常見故障

【案例1】：變頻器（故障現(xiàn)象：上電無顯示）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常，因此確定為開關電源板故障。按照上述維修步驟對開關電源板進行測量。在進行第一步測量時，發(fā)現(xiàn)直流母線560V到PWM調(diào)制芯片之間的的330KΩ/2W的降壓電阻損壞，標稱330KΩ/2W的電阻，實際測量值達2MΩ以上，因此PWM調(diào)制芯片得不到啟動的電源，所以無法起振工作。為謹慎起見又檢測了開關管、變壓器、整流二極管及濾波電容等關鍵器件，在確定沒問題之后上電試驗，OK！開關電源起振，輸出各組電壓正常，裝回變頻器后開機試驗正常，此變頻器修復完畢（注：維修人員在維修中，一定要養(yǎng)成習慣：發(fā)現(xiàn)壞元件后不要急于更換試機，一定要把功率大的、容易壞的元件都測一下，確定沒問題后再試機，這樣既安全又保險）。

【案例2】：變頻器（故障現(xiàn)象：上電無顯示）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常，故障確定在電源板。按照維修步驟對開關電源板進行測量。第一步測量通過，第二步測量時發(fā)現(xiàn)開關管c-e結(jié)擊穿，將其拆下，然后檢測變壓器、及整流二極管、濾波電容等關鍵器件，在確定沒問題之后上電試驗，輸出各組電壓正常，裝機測試正常，故障排除。

【案例3】：變頻器（故障現(xiàn)象：上電無顯示）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常，故障確定在電源板。按照維修步驟對開關電源板進行測量。第一步測量通過，第二步測量通過，第三步測量通過，第四步測量通過，然后單獨對電源板加電測量PWM調(diào)制芯片的電源端對地有12.5V左右的電壓，說明供電正常。用示波器看芯片的PWM輸出端，發(fā)現(xiàn)沒有PWM調(diào)制波形。更換PWM調(diào)制芯片后，上電試驗正常，故障排除。

【案例4】：變頻器（故障現(xiàn)象：上電無顯示）屢燒開關管經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常，故障確定在電源板。按照維修步驟對開關電源板進行測量。第一步測量通過，第二步測量發(fā)現(xiàn)開關管擊穿，第三步測量通過，第四步測量通過，更換新的開關管，單獨對電源板加電，管子又燒了。把開關管拆下后不裝管子，通電試驗，測量PWM調(diào)制芯片的電源端對地有12V左右的電壓，也正常。用示波器看芯片的PWM輸出端，發(fā)現(xiàn)PWM波只有5-6KHZ左右，斷電后把定時元件拆下測量，發(fā)現(xiàn)定時電阻阻值變大，更換定時電阻、開關管后上電正常，不再燒電源管，故障排除。

【案例5】：倫茨變頻器（故障現(xiàn)象：上電無顯示）屢燒開關管按照維修步驟對開關電源板進行測量。第一步測量通過，第二步測量時發(fā)現(xiàn)開關管c-e結(jié)擊穿，第三、四、五、六、七步都測量通過。裝上新的開關管上電試驗，隨著調(diào)壓器電壓的升高，可以聽到起振的吱吱聲，就是有點響，把電壓調(diào)到額定電壓后測量輸出電壓低于正常值，不到2分鐘，突然聞到一股燒焦的味，保險絲就斷了，趕快斷電發(fā)現(xiàn)開關管很燙手，測量發(fā)現(xiàn)其已經(jīng)擊穿。拆下開關管通電試驗，測量PWM調(diào)制芯片的電源端對地有12V左右的電壓，用示波器看芯片的PWM輸出端，發(fā)現(xiàn)有PWM波輸出且頻率在30KHZ左右，也正常。因此懷疑剛換的開關管質(zhì)量不行，又換上一只，上電試驗，結(jié)果又把管子給燒了，斷電后無意之間碰到了吸收回路的元件，發(fā)現(xiàn)燙手，可是在測量的時候正常啊，于是又測一遍，還是正常。干脆把吸收回路先拆了，又換上一只管子通電試驗，發(fā)現(xiàn)變壓器的吱吱聲小了，測量各組輸出電壓也正常。運行了20分鐘開關管也沒再燒，斷電后觸摸開關管微熱，屬正常起熱狀態(tài)，因此判斷故障在吸收回路，更換吸收回路元件，故障排除。

變頻器開關電源維修步驟

1、檢測整流電路D1—D4是否擊穿或斷路，濾波電路的電容是否損壞，平衡電阻R1、R2是否正常，降壓電阻R3是否燒斷或阻值增大失效（斷電情況下測試）。

2、檢測開關管b-e結(jié)、c-e結(jié)是否有擊穿短路現(xiàn)象、測量開關變壓器各個繞組是否有短路現(xiàn)象，以確定開關管、及開關變壓器的好壞（斷電情況下測試）。

3、檢測次級輸出繞組的整流濾波元件，重點察看濾波電容是否鼓包或損壞，以排除次級電路短路的可能。

4、檢測吸收回路D5、R11、C9是否正常（斷電情況下測試）。

5、在確定上述元件正常的情況下，我們可以把開關電源板從變頻器上取下單獨對其進行加電試驗。用調(diào)壓器緩緩地調(diào)至開關電源的額定電壓值，此時應能聽到變壓器起振時的吱吱聲，如沒有聽到起振的聲音，用萬用表檢測UC3844的電源正、負級之間是否有12V—16V左右的直流電壓。

6、在確定UC3844的供電端電壓正常后，可用示波器察看一下UC3844的6腳是否有PWM波輸出到開關管的觸發(fā)端（根據(jù)電路設計的不同，PWM波的頻率一般在20KHZ—100KHZ之間）。

7、如果沒有PWM波輸出，則更換定時元件C5、R8、C6或UC3844。經(jīng)過上述幾個步驟的排除，開關電源應該可以正常工作了。在變頻器中，開關電源的種類很多，但基本原理都是一樣的，比如說每個PWM管理芯片都有供電端、定時元件RC網(wǎng)絡、輸出PWM波的端口等，只要我們了解了它們的工作原理，按照一定的方法步驟都能夠把故障排除掉。