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開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高、動態(tài)穩(wěn)壓效果好,被廣泛應(yīng)用到了各種電子設(shè)備中.下面就以UC3844開關(guān)電源芯片為例講述一下開關(guān)電源的基本原理和在變頻電路中的作用.
7腳是芯片的電源輸入端,該端在內(nèi)部集成了穩(wěn)壓器和最低門限電壓控制器,所以該芯片不用在外圍設(shè)置穩(wěn)壓電路,只要接一只降壓電阻即可.最低門限值為10V,當(dāng)7腳輸入電壓低于10V,該芯片將禁止輸出,處于保護狀態(tài).正常工作時該端電壓約為12V―16V之間. 4腳是內(nèi)部壓控振蕩器的定時端,通過接上合適的RC網(wǎng)絡(luò),使輸出的PWM波控制在20KHZ―100KHZ之間.
a―1 2腳、3腳是輸出取樣反饋端,用于檢測開關(guān)電源的輸出,以便進行PWM調(diào)制控制,從而達到穩(wěn)壓的目的. 在變頻器系統(tǒng)中,開關(guān)電源需要輸出:一組5V/DC、一組±12V/DC、四組20V/DC等多組電壓.其中5V/DC 主要用作主板及控制板的供電,±12V/DC用作霍爾檢測器件的供電,四組20V/DC用作IGBT的觸發(fā)供電.變頻器的型號及品牌不同,其開關(guān)電源的電壓值也不盡相同,但基本構(gòu)架是一樣的,在此僅以下圖為例講一講開關(guān)電源的工作原理.
a―2 如圖a―2所示:電源經(jīng)D1―D4、C1、C2整流濾波之后,通過降壓電阻R3到了UC3844的7腳電源正端,為其供電,UC3844通過檢測當(dāng)7腳電壓大于10V時,控制內(nèi)部壓控振蕩器開始工作,通過R8、C5將PWM的頻率控制在要求范圍之內(nèi).此時6腳輸出PWM信號去控制開關(guān)管Q1的通斷,R10是開關(guān)管的電流檢測電阻,通過檢測R10的電壓值來實時調(diào)整PWM的脈沖寬度,從而達到自動穩(wěn)壓的目的.在圖中變壓器的副繞組通過D6、C7、C8整流濾波之后到了UC3844的7腳,增強了UC3844的驅(qū)動能力.C9、R11、D5是開關(guān)管的濾波吸收網(wǎng)絡(luò),目的在于吸收變壓器的反向脈沖,保護開關(guān)管.
AC-1――AC-4是開關(guān)變壓器的次級輸出繞組,通過D7、D8、D9、D10、C10、C11---C17進行整流濾波后輸出對后級電路進行供電.了解了開關(guān)電源的原理之后,讓我們來看看如果開關(guān)電源出現(xiàn)問題應(yīng)該怎樣進行維修.開關(guān)電源的幾個維修步驟如下: 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(guān)管b-e結(jié)、c-e結(jié)是否有擊穿短路現(xiàn)象、測量開關(guān)變壓器各個繞組是否有短路現(xiàn)象,以確定開關(guān)管、及開關(guān)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(guān)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(guān)電源的額定電壓值,此時應(yīng)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(guān)管的觸發(fā)端(根據(jù)電路設(shè)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(guān)電源應(yīng)該可以正常工作了.在變頻器中,開關(guān)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(luò)、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.
案例1:臺達變頻器(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(guān)電源板故障.按照上述維修步驟對開關(guān)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(biāo)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(jǐn)慎起見又檢測了開關(guān)管、變壓器、整流二極管及濾波電容等關(guān)鍵器件,在確定沒問題之后上電試驗,OK!開關(guān)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(fù)完畢(注:維修人員在維修中,一定要養(yǎng)成習(xí)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:臺安變頻器(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(guān)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(guān)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(guān)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:西門子變頻器(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(guān)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:施耐德變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)屢燒開關(guān)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(guān)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(guān)管擊穿,第三步測量通過,第四步測量通過,更換新的開關(guān)管,單獨對電源板加電,管子又燒了.把開關(guān)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5-6 KHZ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(guān)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(guān)管按照維修步驟對開關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)管很燙手,測量發(fā)現(xiàn)其已經(jīng)擊穿.
拆下開關(guān)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30 KHZ左右,也正常.因此懷疑剛換的開關(guān)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(guān)管也沒再燒,斷電后觸摸開關(guān)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.
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