变频器的开关电源电路完全可以简化为图 3- 3 的电路模型 , 电路中的关键要素都包含在 内了 。而任何复杂的开关电源 ,剔除枝蔓后 ,也会剩下图 3- 3 这样的主干 。其实在检修中, 要具备对复杂电路的“ 化简 ” 的能力 ,要在看似杂乱无章的电路伸展中 ,拈出这几条主要 的脉络 。要向解牛的庖丁学习 ,训练自己 ,使眼前不存在什么整体的开关电源电路 ,只有各 部分脉络和脉络的走向—振荡回路 、稳压回路 、保护回路和负载回路等。

看一下电路中有几路脉络。
1) 振荡回路 :开关变压器的主绕组 N1 、Q1 的漏- 源极 、R4 为电源工作电流的通路; R1 提供了起动电流 ; 自供电绕组 N2 、VD1 、C1 形成振荡芯片的供电电压 。这 3 个环节的正 常运行 ,是电源能够振荡起来的先决条件。
当然 ,PC1 的 4 脚外接定时元件 R2 、C2 和 PC1 芯片本身 ,也构成了振荡回路的 一 部分。
2) 稳压回路 :N3 、VD3 、C5 等的 + 5V 电源 ,R7 ~ R10 、PC3 、R5 、R6 等元件构成了 稳压控制回路。
当然 ,PC1 芯片和 1 、2 脚外围元件 R3 、C3 ,也是稳压回路的一部分。
3) 保护回路 :PC1 芯片本身和 3 脚外围元件 R4 构成过电流保护回路 ;N1 绕组上并联 的 VD2 、R6 、C4 元件构成了开关管的反压吸收保护电路 ;实质上稳压回路的电压反馈信 号—稳压信号 ,也可看作是一路电压保护信号 。但保护电路的内容并不仅是局限于保护电 路本身 ,保护电路的起控往往是由于负载电路的异常所引起。
4) 负载回路 :N3 、N4 二次绕组及后续电路 ,均为负载回路 。负载回路的异常 ,会牵 涉到保护回路和稳压回路 ,使两个回路做出相应的保护和调整动作。
振荡芯片本身参与和构成了前三个回路 ,芯片损坏 ,三个回路都会一齐罢工 。对三个或 四个回路的检修 ,是在芯片本身正常的前提下进行的 。另外 ,要像下象棋一样 ,用全局观念和系统思路来进行故障判断 ,透过现象看本质 。如停振故障 ,也许并非由振荡回路元件损坏 所引起 ,有可能是稳压回路故障或负载回路异常 ,导致了芯片内部保护电路起控 ,而停止了 PWM 脉冲的输出 。并不能将各个回路完全孤立起来进行检修 ,某一故障元件的出现很可能 表现出“ 牵一发而全身动 ” 的效果。
开关电源电路常表现为以下 3 种典型故障现象( 见图 3- 3):
1) 次级负载供电电压都为 0V 。变频器上电后无反应 ,操作显示面板无指示 ,测量控制 端子的 24V 和 10V 电压为 0V 。检查开关电源输入的 530V 电压正常 ,可判断为开关电源故 障 。检修步骤如下:
① 先用电阻测量法测量开关管 Q1 有无击穿短路现象 , 电流取样电阻 R4 有无开路 。电 路易损坏元件为开关管 , 当其损坏后 ,R4 因受冲击而阻值变大或断路 。Q1 的 G 极串联电 阻 、振荡芯片 PC1 往往受强电冲击而损坏 ,必须同时更换 ;检查负载回路有无短路现象。
② 更换损坏件 ,或未检测到有短路元件 ,可进行上电检查 ,进一步判断故障是出在振 荡回路还是稳压回路。
检查方法:
a 先检查起动电阻 R1 有无断路 。正常后 ,用 18V 直流电源直接送入 UC3844 的 7 、5 脚 ,为振荡电路单独上电 。测量 8 脚应有 5V 电压输出 ;6 脚应有几 V 左右的电压输出 。说 明振荡回路基本正常 ,故障在稳压回路。
若测量 8 脚有 5V 电压输出 ,但 6 脚电压为 0V ,查 8 、4 脚外接 R 、C 定时元件 ,6 脚外 围电路。
若测量 8 脚 、6 脚电压都为 0V ,UC3844 振荡芯片坏掉 ,需更换。
b 对 UC3844 单独上电 ,短接 PC2 输入侧 ,若电路起振 ,说明故障在 PC2 输入侧外围电 路 ; 电路仍不起振 ,查 PC2 输出侧电路。
2) 开关电源出现间歇振荡 ,能听到“ 打嗝 ”声或“ 吱吱 ”声 ,或听不到“ 打嗝 ”声, 但操作显示面板时亮时熄 。这是因负载电路异常 ,导致电源过载 ,引发过电流保护电路动作 的典型故障特征 。负载电流的异常上升 ,引起一次绕组激磁电流的大幅度上升 ,在电流采样 电阻 R4 形成 1V 以上的电压信号 ,使 UC3844 内部电流检测电路起控 , 电路停振 ;R4 上过 电流信号消失 , 电路又重新起振 ,如此循环往复 , 电源出现间歇振荡。
检查方法:
a 测量供电电路 C5 、C6 两端电阻值 ,如有短路直通现象 ,可能为整流二极管 VD3、 VD4 有短路 ;观察 C5 、C6 外观有无鼓顶 、喷液等现象 ,必要时拆下检测 ;供电电路者无异 常 ,可能为负载电路有短路故障元件。
b 检查供电电路无异常 ,上电 ,用排除法 ,对各路供电进行逐一排除 。如拔下风扇供电 端子 ,开关电源工作正常 ,操作显示面板正常显示 ,则为 24V 散热风扇已经损坏 ;拔下 + 5V 供电接子或切断供电铜箔 ,开关电源正常工作 ,则为 + 5V 负载电路有损坏元件。
3) 负载电路的供电电压过高或过低 。开关电源的振荡回路正常 , 问题出在稳压回路。
输出电压过高 ,稳压回路的元件损坏或低效 ,使反馈电压幅度不足 。检查方法:
a 在 PC2 输出端并接 10kΩ 电阻 ,输出电压回落 。说明 PC2 输出侧稳压电路正常 ,故障 在 PC2 本身及输入侧电路。
b 在 R7 上并联 500Ω 电阻 ,输出电压有显著回落 。说明光耦合器 PC2 良好 ,故障为PC3 低效或 PC3 外接电阻元件变值 。反之 ,为 PC2 不良。
负载供电电压过低 ,有 3 个故障可能 :负载过重 ,使输出电压下降 ;稳压回路元件不 良 ,导致电压反馈信号过大 ;开关管低效 ,使开关变压器储能不足。
修复方法:
a 将供电支路的负载电路逐一解除( 注意!不要以断开该路供电整流管的方法来脱开负 载电路 ,尤其是接有稳压反馈信号的 + 5V 供电电路—稳压回路不可断开! 反馈电压信号 的消失 ,会导致各路输出电压异常升高 ,而将负载电路大片烧毁!),判断是否由于负载过 重引起电压回落 ;如切断某路供电后 , 电路回升到正常值 ,说明开关电源本身正常 ,检查负 载电路 ;若输出电压低 ,检查稳压回路。
b 检查稳压回路的电阻元件 R5 ~R10 ,无变值现象 ;逐一代换 PC2 、PC3 ,若正常 ,说 明代换元件低效 ,导通内阻变大。
c 代换 PC2 、PC3 若无效 ,故障可能为开关管低效 ,或开关管激励电路有问题 ,也不排 除 UC3844 内部输出电路低效 。更换优质开关管 、振荡芯片 UC3844。
对于一般性故障 ,上述故障排查法是有效的 ,但不一定百分之百的准确 。若检查振荡回 路 、稳压回路 、负载回路都无异常 , 电路还是输出电压低 ,或间歇振荡 ,或干脆毫无反应, 这些情况都有可能出现 。先不要犯愁 ,让我们往深入里分析一下电路故障的原因 , 以帮助尽 快查出故障元件 。电路的间歇振荡或停振的原因不在起振回路和稳压回路时 ,还有哪些原因 可导致电路不起振呢?
1) 主绕组 N1 两端并联的 R 、D 、C 电路 ,为尖峰电压吸收网络 ,提供开关管截止期 间 ,存储在变压器中磁场能量的泄放通路( 开关管的反向电流通道),保护了开关管不被过 电压击穿 。当 VD2 或 C4 严重漏电或击穿短路时 , 电源相当于加上了一个很重的负载 ,使输 出电压严重回落 ,U3844 供电不足 , 内部欠电压保护电路起控 ,而导致电路进入间歇振荡。 因元件并联在 N1 绕组上 ,短路后不易测出 ,往往被忽略。
2) 有的开关电源有输入供电电压的( 电压过高) 保护电路 ,一旦电路本身故障 ,使电 路出现误过压保护动作 , 电路停振。
3) 电流采样电阻不良 ,如引脚氧化 、碳化或阻值变大时 ,导致压降上升 , 出现误过电 流保护 ,使电路进入间歇振荡状态。
4) 自供电绕组的整流二极管 VD1 低效 ,正向导通内阻变大 , 电路不能起振 ,更换试验。
5) 开关变压器因绕组发霉 、受潮等 , 品质因数降低 ,用原型号变压器代换试验。
6) R1 起振电路参数变异 ,但测量不出异常 ,或开关管低效 ,此时遍查电路无异常 ,但 就是不起振。
修理方法:
变动一下电路既有参数和状态, 让故障暴露出来! 试减小 R1 的电阻值( 不宜低于 200kΩ 以下), 电路能起振( 此法也可作为应急修理手段之 一)。若无效 ,更换开关管、 UC3844 、开关变压器再试验。
输出电压总是偏高或偏低一点 ,达不到正常值 。检查不出电路和元件的异常 ,几乎换掉 了电路中所有元件 , 电路的输出电压值还是在“ 勉强 ”状态 ,有时好像能“ 正常工作 ” 了, 但让人心里不踏实 ,不知什么时候会来个“ 反常表现”。不要放弃 ,调整一下电路参数 ,使 输出电路达到正常值 ,达到其稳定工作状态。电路参数的变异 ,有以下几种原因:
1) 晶体管低效 ,如晶体管放大倍数降低 ,或导通内阻变大 ,二极管正向电阻变大 ,反 向电阻变小等;
2) 用万用表不能测出的电容的相关介质损耗 、频率损耗等;
3) 晶体管 、芯片器件的老化和参数漂移 ,如光耦合器的光传递效率变低等;
4) 电感元件 ,如开关变压器的 Q 值降低等;
5) 电阻元件的阻值变异 ,但不显著。
6) 上述 5 种原因有数种参于其中 ,形成“ 综合作用”。
由各种原因形成的电路的“ 现在的” 这种状态 ,是一种“ 病态”,也许我们得换一下检 修思路了, 中医有一个“ 辨证施治的” 理论 ,我们也要用一下了, 下一个方子 ,不是针对 哪一个元件 ,而是将整个电路“ 调理” 一下 ,使之由“ 病态” 趋于“ 常态”。 电路的一个 环节动了 ,整个状态就变了 ,所谓满盘皆活。就这么“ 模糊着糊涂着”,把病就给治了。
修理方法( 元件数值的轻微调整):
1) 输出电压偏低 :增大 R5 或减小 R6 电阻值 ;减小 R7 、R8 电阻值或加大 R9 电阻值。
2) 输出电压偏高 :减小 R5 或增大 R6 电阻值 ;增大 R7 、R8 电阻值或减小 R9 电阻值。
上述调整的目的 ,是在对电路进行彻底检查 ,换掉低效元件后进行的 。 目的是调整稳压 反馈电路的相关增益 ,使振荡芯片输出的脉冲占空比变化 ,开关变压器的储能变化 ,使二次 绕组的输出电压达到正常值 , 电路进入一个新的“ 正常的平衡 ”状态。
好多看似不可修复的疑难故障 ,经过一 、两只电阻值的调整 ,就被修复了。
检修中需注意的问题 :在开关电源检查和修复过程中 ,应切断三相逆变电路 IGBT 模块 的供电 , 以防止驱动供电异常 ,造成 IGBT 模块的损坏 ;在修理输出电压过高的故障时 ,更 要切断 + 5V 对 CPU 主板的供电 , 以免异常或高电压损坏 CPU ,造成 CPU 主板报废 ;不可使 稳压回路中断 ,将导致输出电压异常升高 ;开关电源电路的二极管 ,用于整流和用于保护 的 ,都为高速二极管或肖基特二极管 ,不可用普通 IN4000 系列整流二极管代用 ;开关管损 坏后 ,最好换用原型号的。