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      2. 能量供應(yīng)的角度探討變頻器開關(guān)電源電路輸出電壓低的故障成因

        發(fā)布時間:2024-03-03
        開關(guān)變壓器二次側(cè)繞組整流后電壓偏低,如+5v變?yōu)?v以下,是常見故障情況之一。此時若檢查負載回路無短路,整流二極管、濾波電容等元件無損壞,往往是開關(guān)電源一次側(cè)工作繞組流入能量不足,即開關(guān)變壓器儲能不足,造成能量轉(zhuǎn)換不足,使輸出電壓跌落。從穩(wěn)壓回路來看,因此時輸出電壓大幅度跌落,電路的穩(wěn)壓閉環(huán)已經(jīng)被破壞,開關(guān)管被最大占空比的脈沖所驅(qū)動(能量轉(zhuǎn)換正常時,這是極度危險的狀況——會造成輸出電壓數(shù)倍升高?。?,而此時各路輸出電壓反而偏低,這似乎是一個怪異的現(xiàn)象。
        此時,從“硬元件(指開關(guān)管、電阻、變壓器、整流二極管、負載電路等)”方面著手檢查,往往一無所獲,從“軟元件(貼片電容、電解電容)”著手檢查故障,因檢修設(shè)備的局限,甚至也很難發(fā)現(xiàn)故障所在——開關(guān)電源的各個部件都在干活,但就整體來看,各部件又都有消極怠工的嫌疑。
        排除負載方面的原因后,開關(guān)電源輸出電壓低的本質(zhì),是流入開關(guān)變壓器的電流減小所致,從能量供應(yīng)角度來看,即開關(guān)變壓器一次側(cè)的能量供應(yīng)不足。
        原因如下:
        1、開關(guān)管d、s極間支路:一般由開關(guān)變壓器一次繞組、開關(guān)管的d、s極間、s極所接電流采樣電阻構(gòu)成回路。此支路若因變壓器感抗過高致流入電流減小,會導(dǎo)致輸出電壓過低;
        2、開關(guān)管g、s極間支路:d、s極間支路電流的大小,是受控于g、s極間控制回路電壓或電流大小的,其影響因素就更多了,如開關(guān)管低效、柵極電阻變大,驅(qū)動電壓或電流偏小等等。
        下面以英威騰中大功率機型散熱風(fēng)機電源電路為例分別加以說明(重點針對軟元件的檢查)。
        1、開關(guān)管d、s極間支路:這是一個由開關(guān)管q6、q7和儲能電容c16、c23配合構(gòu)成的雙端逆變電源,效率高電路結(jié)構(gòu)簡單。開關(guān)變壓器tr1的一次側(cè)繞組流入能量均由并聯(lián)電容c13/c14(0.47u×2)提供,當(dāng)其失效后(表現(xiàn)為容量減小或交流內(nèi)阻增大),電容變身為電阻,使開關(guān)變壓器儲能嚴重不足,此時測量輸出24v,降為18v以下或更低,但檢查“硬元件”都無異常。
        故障實例之一:接手故障機器,測開關(guān)電源輸出為17.8v,查無故障元件,懷疑c13、c14不良,摘下測其容量為0.43uf(在誤差范圍之內(nèi)),用電容內(nèi)阻測試儀檢測其電阻值也在正常范圍之內(nèi)。果斷代換試驗(到了這一步,就不能全面依賴儀表了啊),測24v輸出恢復(fù)正常。
        2、開關(guān)管g、s極間支路:這是一個較大范圍的電路,包含u1、c3等起振電容、c11、q5的工作供電支路、c28、u2振蕩電路、c17/c18、tr2驅(qū)動電路等,電路工作的目的,是形成電流、電壓幅度均合乎要求的q6、q7的激勵脈沖。
        (1)當(dāng)u1、c3異常時,電路不能正常起振,輸出電壓為0v。這個略過。,c11電容,即逆變電路控制回路的總能源供應(yīng)處的“處長”,當(dāng)其容量減小或內(nèi)阻增大時,整個振蕩電路的元件都因“餓飯而有氣無力”,會使開關(guān)管q6、q7因激勵不足使等效導(dǎo)通內(nèi)阻變大,二次側(cè)輸出電壓變低。此電容失效時,將導(dǎo)致輸出電壓極低,有可能波動不穩(wěn)。
        (2)u2的5腳所接定時電容c11容量劇減或斷路時,會造成振蕩頻率異常升高,如從十千赫級變?yōu)榘偾Ш占?,開關(guān)變壓器tr1的感抗由此數(shù)倍或十?dāng)?shù)倍上升,使一次側(cè)繞組流入電流劇減,二次側(cè)換能不足,輸出電壓劇減。
        (3)推動變壓器tr2的初級繞組所串聯(lián)電容c17/c18,其容量減小或內(nèi)阻增大時,會使q7、q8的激勵電流大幅度減小,導(dǎo)致開關(guān)變壓器儲能不足,使輸出電壓降低。
        需要重點說明的是:當(dāng)以上電容失效(容量減小易于測量),尤其是交流內(nèi)阻變大時,此時的電容已經(jīng)不能算是電容了,把它改名為電阻就更合適一些。此時“瀆職”的電容非但不能提供和流通電路正常工作的能量,反而對流通能量起到衰減作用,致使輸出電壓大幅度跌落。而關(guān)鍵是當(dāng)電容出現(xiàn)此種失效時,我們手頭的像是測量電容漏電啊、測量電容容量啊,甚至是測量電容內(nèi)阻啊等的常規(guī)測量手段,往往很難奏效。測量容量或漏電,均表現(xiàn)優(yōu)良,但電容的交流內(nèi)阻已經(jīng)不容忽視,電容不能再用了?;驕y量內(nèi)阻也表現(xiàn)不甚明顯,檢修者到這一步,就在“瀆職電容”跟前跌了個跟頭,檢查無果而終。
        此處摘下的電容,若放于低頻環(huán)境,如50hz整流濾波環(huán)境下,可能會表現(xiàn)優(yōu)良。但放于40khz的中頻環(huán)境下,則變身為電阻,不再是電容。我有時稱電容的此種“衰變癥狀”為“高頻疲勞”。手頭如果沒有測量電容的高擋設(shè)備,代換法和并聯(lián)電容試驗,有時候成了最好的辦法。
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