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變頻器開關電源故障檢修五例

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-06-10  作者:曠野之雪  瀏覽次數:2782
核心提示:例一:康沃CVF-G1型開關電源故障檢修接手了3臺康沃CVF-G1型小功率機器,故障皆為開關電源無輸出,無屏顯。該機開關電源的IC為3844
例一:康沃CVF-G1型開關電源故障檢修
接手了3臺康沃CVF-G1型小功率機器,故障皆為開關電源無輸出,無屏顯。該機開關電源的IC3844B,手頭無此型號的IC,況不可能3臺機器都是3844B損壞了吧?故先從其外圍電路查起。
所有開關電源不外乎有以下幾條支路:1、上電啟動支路,往往由數只較大阻值的電阻串聯而成,上電時將500V直流引至3844B供電腳,提供開關管的起振電壓;2、正反饋和工作電源支路,由反饋繞組和整流濾波電路組成(有的機器由兩繞組供電支路組成,有的兼用。);3、穩壓支路,一般由次級5V供電支路,將5V電壓的變化與一基準電壓相比較,其變量由光耦反饋到初級3844B2腳,但該機型的電壓反饋是取自初級。
電路起振的條件是:1、500V供電回路正常,500V直流經主繞組加至開關管漏極,開關管源極經小阻值電流采樣電阻形成供電回路;2、上電啟動支路正常,提供足夠幅度的起振電壓(電流);3、正反饋和工作電源支路正常,提供滿足幅度要求的正反饋電壓(電流)和工作電源;4、負載側無短路,負載側短路無法使反饋電壓建立起來足夠的幅度,故電路不能起振。以上電路可稱之為振蕩回路。
為縮小故障,應采用將穩壓支路開路,看電路能否起振。應施行降、調壓供電并將易受過電壓沖擊損壞的電路供電切斷,確保安全。若能起振,說明滿足起振條件的4個支路大致正常,可進而排查穩壓支路的故障元件。若仍不能起振,說明故障在振蕩回路,可查找上述的四個支路。
依上述檢查次序,甲、乙、丙機開關電源的故障都在振蕩電路。檢查甲機四個支路及3844B外圍元件都無異常,試將一塊3845B代換之,電源輸出正常,修復;乙機,換用3845B后仍不能起振,4個支路元件都無異常,試將上電啟動支路的300k電阻并聯200k    電阻后,上電恢復正常;丙機也為3844B損壞,換新塊后故障排除。
只有乙機的故障稍微有趣,試分析如下:
表面看起來,乙機查不出一個壞件,致使維修陷入困境。但減小啟動支路的電阻值后,則能正常工作。乙機的“異常之處”到底在哪里呢?可能是元器件性能的微弱變化導致電器參數的的變動,如開關管放大能力的些微降低、或開關變壓器因輕度受潮使Q值變化、或3844B輸出內阻有所增大,或阻容元件有輕微變異,上述原因的查找與確認委實不易,或者是有一種,甚至有可能是數種原因參與其中。但上述多種原因只導致了一個后果:開關管不能被有效啟動,電路不能起振!解決的辦法是轉變掉現有狀態,往促成開關管起振的方面下力氣,在起動支路并聯電阻是最省力也是最有效的一個方法。
順便說明一下,該機的啟動支出路電阻為300k,再加上其它環節的電阻,實際加到開關管柵極的啟動電流僅1mA多一點。雖然場效應管為電壓控制器件,理論上不吸取電流,但能使其導通的結電容充電電流,恰恰是使其導通的硬指標。從此一角度來講,場效應管仍為電流驅動器件。當電路參數產生變動后,原啟動支路的供給電流不足以使開關管導通乃至微導通,所以電路不能起振。將此啟動電流值稍稍加大,電路便有可能起振。300k啟動電阻有阻值偏大之嫌,我認為稍稍減小其阻值有利無弊。
因而高效率的修理方法不妨走以下的路子:檢查開關管不壞,4個支路大致無異常,先在啟動支路上并聯電阻試驗,無效后,再換用3844B,再無效,才下功夫細查電路。往往第一、二個步驟,故障就已經排除了。
 
例二:佳靈JP6C-9開關電源故障一例
上電,操作面板無顯示,檢測主電路輸入、輸出端子電阻均正常。判斷為控制板開關電源故障。細聽有輕微的間隔的嗒、嗒聲,顯然為電源起振困難。據經驗,此種現象多為電源負載異常引起。查各路電源的整流、濾波及負載電路,均無異常;先后脫開散熱風扇電源、逆變驅動電源、操作面板顯示電源等電流較大的電源支路,故障現象依舊。
檢查并聯在開關變壓器一次繞組的尖峰電壓吸收網絡(由電阻與電容并聯后與二極管串聯),用指針式萬用表測量二極管正反向電阻均為15歐姆,感覺異常。將兩只并聯二極管拆開檢測,正常。細觀察,電容器有細微裂紋,測其引腳,查出為2kV 103電容擊穿短路。更換后,機器恢復正常。
此電容短路引起開關電源起振困難的故障殊不多見。
此電壓尖峰電壓吸收網絡的設置,本是為了吸收開關管截止期間產生的異常的危及開關管安全的尖峰電壓,但電容擊穿后,開關變壓器一次繞組相當于并聯了二極管。對開關變壓器來說,開關變壓器在開關管導通期間吸入的能量在開關管截止期間,被二極管快速瀉放,不能夠積累產生振蕩能量,同時二極管相當開關變壓器一個過重的負載,因而造成開關電源起振困難的故障現象。
例三:臺安N2-1013變頻器開關電源故障
上電即跳OC故障,檢測逆變輸出模塊未損壞,六塊逆變驅動IC已損壞大半。進一步檢查發現,開關電源有一奇特現象:甩開CPU主板供電時,測+5V正常,但其它支路的供電較正常偏高,如+15V+18V,22V的驅動供電為26V,擔插上CPU主板的接線排時,測+5V仍正常,但其它支路的供電較則出現異常升高現象!如22V的驅動供電甚至于上升為近40VPC923、PC929的供電極限電壓為36V),驅動IC的損壞即源于此。
重點檢查穩壓環節,IC202、PC9等外圍電路皆無異常。進一步查找其它電路也無“異常”,檢修陷入僵局。
分析:電路的穩壓環節是起作用的。穩壓電路的電壓采樣取自+5V電路,拔掉CPU主板的接線排時,相當于+5V輕載或空載,+5V的上升趨勢使電壓負反饋量加大,電源開關管驅動脈沖的占空比減小,開關變壓器的激磁電流減小,其它支路的輸出電壓相對較低;當插入CPU主板的接線排時,相當于+5V帶載或重載,+5V的下降趨勢使電壓負反饋量減小,電源開關管驅動脈沖的占空比加大,開關變壓器的激磁電流上升,使其它支路的輸出電壓幅度上升,F在的狀況是,+5V電路空載時,其它供電雖輸出較低,但仍偏高。+5V加載后,其它供電支路則出現異常高的電壓輸出!故障環節要么是電源本身故障導致帶載能力變差,要么是負載電路異常,兩者的異常都使得穩壓電路進行了恪盡職守的“”調節,結果是維護了+5V故障電路的“電壓穩定”,出現了其它供電支路“異常的電壓變化”!
下手檢修+5V電路,拔下電源濾波電容C239,220u10V,檢測:容量僅十幾個微法,存在明顯的漏電電阻。一只電容的失效正好滿足了兩個條件:容量變小使電源帶載能力差,漏電使負載變重。
更換此電容后,試機正常。
例四:東元7200GA-30kW變頻器
開關電源故障一例
該機在遭受雷擊損壞修復后,運行了一個多月,又出現了奇怪的故障現象:運行當中有隨機停機現象,可能幾天停機一次,也可能幾個小時停機一次;起動困難,起動過程中電容充電短接接觸器噠噠跳動,起動失敗,但操作面板不顯示故障代碼。費些力氣起動成功后又能運轉一段時間。
將控制板從現場拆回,將熱繼電器的端子短接,以防進入熱保護狀態不能試機;將電容充電接觸器的觸點檢測端子短接以防進入低電壓保護狀態不能試機,進行全面檢修,檢查不出什么異常,都是好的呀。
又將控制板裝回機器,上電試機,起動時接觸器噠噠跳動,不能起動。拔掉12CN插頭散熱風扇的連線后,情況大為好轉,起動成功率上升。仔細觀察,起動過程中顯示面板的顯示亮度有所降低,判斷故障為控制電源帶負載能力差。
各路電源輸出空載時,輸出電壓為正常值。將各路電源輸出加接電阻性負載,電壓值略有降低;+24V接入散熱風扇和繼電器負載后,+5V降為+4.7V,此時屏顯及其它操作均正常。但若使變頻器進入啟動狀態,則出現繼電器噠噠跳動,間或出現“直流電壓低”、“CPU與操作面板通訊中斷”等故障代碼,使操作失敗。測量中,當+5V降為+4.5V以下時,則變頻器馬上會從啟動狀態變為待機狀態。詳查各電源負載電路,均無異常。
分析:控制電源帶負載能力差的判斷是正確的。由于CPU對電源的要求比較苛刻,不低于4.7V時,尚能勉強工作;但當低于4.5V時,則被強制進入“待機狀態”;在4.7V到4.5V之間時,則檢測電路工作發出故障警報。
可是意想不到的是此故障的檢修竟然相當棘手,遍查開關電源的相關元器件竟“無一損壞”!無奈之下,試將U1KA431AZ)的基準電壓分壓電阻之一的R15101)并聯電阻試驗,其目的是改變分壓值而使輸出電壓上升。測輸出電壓略有上升,但帶載能力仍差。細觀察線路板,分流調整管Q1似有焊接痕跡,但看其型號為原型號,即使更換也是從同類機中拆換的。該機的開關管Q2為高反壓和高放大倍數的雙極型三極管,市場上較難購到,況電路對這兩只管子的參數有較嚴格的要求。再結合故障分析,分流調整管的工作點有偏移,對Q2基極電流的分流太強,將導致電源帶載能力差。試將與電壓反饋光耦串接的電阻R6330歐)串聯47歐電阻以減小Q1的基極電流,進而降低其對Q2的分流能力,使電源的帶載能力有所增強。上電試機,無論加載或啟動操作,+5V均穩定輸出5V,故障排除!
故障推斷:開關管Q1有老化現象,放大能力下降,故經分流后的Ib值不足使其飽合導通(導通電阻增大)而使電源帶載能力變差;分流支路有特性偏移現象,使分流過大,開關管得不到良好驅動,從而使電源帶載能力差。
例五:英威騰P9/G9-55kW變頻器
開關電源檢修一例
在雷雨天氣中突然停機,面板無顯示,疑遭雷擊損壞。
檢查:輸入整流模塊與輸出逆變模塊俱無損壞。開關電源無輸出,開關管損壞,電源引入銅箔條及開關管漏極回路的銅箔條都已與基板脫離,說明此回路承受了大電流沖擊。
更換開關管與振蕩塊3844B后,給開關電源先送入交流220V整流電源,不起振,也驗明了無短路現象;再送入500V直流電源,上電即燒電源引入保險絲F1。停電測量檢查,無短路現象,更換保險絲后上電,低于300V直流時,不起振,送入500V時仍燒保險絲。分析電源的負載電路有短路故障時,電源往往不能起振;懷疑起振后開關管回路存在短路故障,但測量檢查,確實無短路現象。檢修進入死胡同。
仔細觀察開關電源的線路板,開關電源的約550V直流電源通過主直流回路引入,線路板為雙面線路板。電源引入端子在線路板的邊緣,正面為+極引線銅箔條,反面為-極引線銅箔條,發現線路板邊緣——+、-銅箔條之間有一條“黑線”!由于潮濕天氣,使線路板材的絕緣降低,引起+、-銅箔條之間跳火,線路板碳化。電源電壓低于某值時不會擊穿,高于500V時便使碳化線路板擊穿,燒掉保險絲。燒保險的原因并非起振后開關管回路有短路故障,而由線路板碳化引起。
清除線路板邊緣的碳化物并做好絕緣處理,送入500V時不再燒保險,但不能起振。檢查3844B供電支路的整流二極管D38LL4148)有一定的反向電阻,更換后試機正常。
由線路板潮濕后被擊穿碳化,引起燒保險故障,這也是開關電源中較少碰到的故障現象。
 
 
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