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1、变频器开关电源的原理及维修 维修部 杨海涛 电源是每一个电路的重要组成部分，担负着为电路提供能量的重要作用，它是设备能够正常运 行的重要保障。电源的种类很多，开关电源由于体积小、重量轻、效率高、动态稳压效果好， 因此被广泛应用到了各种电子设备中。下面就以 UC3844 开关电源芯片为例讲述一下开关电源 的基本原理和在变频电路中的作用。右图 a-1 所示为开关电源 PWM 波形调制芯片。该图为 8 脚 双列直插封装。 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，只要接一只降压电阻即可。最低门限值为 10V，当 7 脚 输入电压低于 1
2、0V，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 12V16V 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 20KHZ100KHZ 之间。 a1 2 脚、3 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。 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
3、不尽相同，但基本构架是一样的，在此仅以下图为例讲一讲开 关电源的工作原理。 a2 如图 a2 所示：电源经 D1D4、C1、C2 整流滤波之后，通过降压 电阻 R3 到了 UC3844 的 7 脚电源正端，为其供电，UC3844 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 R8、C5 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，R10 是开关管的电流检测电阻，通过检测 R10 的电压值 来实时调整 PWM 的脉冲宽度，从而达到自动稳压的目的。在图中变压器的副绕组通过 D6、C7、C8 整流滤波之后到了 UC3
4、844 的 7 脚，增强了 UC3844 的驱动能力。C9、R11、D5 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。AC-1AC-4 是开关 变压器的次级输出绕组，通过 D7、D8、D9、D10、C10、C11-C17 进行整流滤波后输出对后级 电路进行供电。了解了开关电源的原理之后，让我们来看看如果开关电源出现问题应该怎样进 行维修。开关电源的几个维修步骤如下： 1、检测整流电路 D1D4 是否击穿或断路，滤波电 路的电容是否损坏，平衡电阻 R1、R2 是否正常，降压电阻 R3 是否烧断或阻值增大失效（断电 情况下测试）。 2、检测开关管 b-e 结、c-e 结是否
5、有击穿短路现象、测量开关变压器各个绕 组是否有短路现象，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。 4、检测吸收回路 D5、R11、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开 关电源的额定电压值，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、负级之间是否有 12V16V 左右的直流电压。 6、在确定 UC3844 的 供电端电压正常后，
6、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 20KHZ100KHZ 之间）。 7、如果没有 PWM 波输 出，则更换定时元件 C5、R8、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掉。下面就把实际维修中遇到的问题和解决办法列举出 来，供大家参考一下。案例 1：台达变频
7、器（故障现象：上电无显示）经检测发现电源主回路、 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，发现直流母线 560V 到 PWM 调制芯片之间的的 330K/2W 的降压电阻损坏，标称 330K/2W 的电阻，实际测量值达 2M 以上，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 1 / 4 电容等关键器件，在确定没问题之后上电试验，OK！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（注：维修人员在维修中，一定要养成习惯：发现
8、 坏元件后不要急于更换试机，一定要把功率大的、容易坏的元件都测一下，确定没问题后再试 机，这样既安全又保险）。案例 2：台安变频器（故障现象：上电无显示）经检测发现电源主 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，第二步测量时发现开关管 c-e 结击穿，将其拆下，然后检测变压器、 及整流二极管、滤波电容等关键器件，在确定没问题之后上电试验，输出各组电压正常，装机 测试正常，故障排除。案例 3：西门子变频器（故障现象：上电无显示）经检测发现电源主回 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
9、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 12.5V 左右的电压，说明供电正常。用示波器看芯片 的 PWM 输出端，发现没有 PWM 调制波形。更换 PWM 调制芯片后，上电试验正常，故障排除。案 例 4：施耐德变频器（故障现象：上电无显示）屡烧开关管经检测发现电源主回路、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，第二步测量发现开关管击穿，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，管子又烧了。把开关管拆下后不装管子，通电试验
10、，测量 PWM 调制芯片的电 源端对地有 12V 左右的电压，也正常。用示波器看芯片的 PWM 输出端，发现 PWM 波只有 5-6 KHZ 左右，断电后把定时元件拆下测量，发现定时电阻阻值变大，更换定时电阻、开关管后上 电正常，不再烧电源管，故障排除。案例 5：伦茨变频器（故障现象：上电无显示）屡烧开关 管按照维修步骤对开关电源板进行测量。第一步测量通过，第二步测量时发现开关管 c-e 结击 穿，第三、四、五、六、七步都测量通过。装上新的开关管上电试验，随着调压器电压的升高， 可以听到起振的吱吱声，就是有点响，把电压调到额定电压后测量输出电压低于正常值，不到 2 分钟，突然闻到一股烧焦的味，
11、保险丝就断了，赶快断电发现开关管很烫手，测量发现其已 经击穿。拆下开关管通电试验，测量 PWM 调制芯片的电源端对地有 12V 左右的电压，用示波器 看芯片的 PWM 输出端，发现有 PWM 波输出且频率在 30 KHZ 左右，也正常。因此怀疑刚换的开 关管质量不行，又换上一只，上电试验，结果又把管子给烧了，断电后无意之间碰到了吸收回 路的元件，发现烫手，可是在测量的时候正常啊，于是又测一遍，还是正常。干脆把吸收回路 先拆了，又换上一只管子通电试验，发现变压器的吱吱声小了，测量各组输出电压也正常。运 行了 20 分钟开关管也没再烧，断电后触摸开关管微热，属正常起热状态，因此判断故障在吸 收回路，更换吸收回路元件，故障排除。有的元件老化后虽然我们在冷态测量是好的，可能加 电一起热就不行了。以上是一些维修的小经验，在此和大家分享。 2 / 4 3 / 4 4 / 4
