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十年内受益不尽!详讲变频器开关电源线路及故障案例

点击数:11  来源:日期:2020-10-13 03:18:14 邯郸变频器维修,邢台变频器维修

因工作关系,本人自2003年起陆续接触变频器维修工作至今,累计完成过国内外三十余个品牌变频器的维修工作,处置各种故障逾两千次,自行积累了一些维修层面上的浅知拙见。

此番受好友之邀,自此文始,本人将陆续将所掌握的见解以及经验和广大同行一起交流,如有不足、错误之处,还烦请诸位指正。

作为一台工控电子设备正常运行的前提条件,平稳可靠的电源无疑是坚实的支撑。

在已接触过的各类变频器、伺服控制器、开关电源等设备当中,有近2/3为使用UC28/3842、43、44、45系列电流反激型电源IC的线路结构。

由于该系列IC的开关电源线路具有结构相对固定、运行可靠性较高、制作成本低廉等优点!

在未来十年中,相信该系列IC构成的开关电源线路,仍会在各类工控电子设备中被广泛使用,为此大家非常有必要了解一下该系列IC所构成开关电源电路的相关知识。

本文便以该系列电源IC的典型应用线路原理图为分析蓝本,给大家介绍一下其各个元器件的作用,以及常见故障类型,且为大家讲述一下,在此过程中遇上的故障实例,供大家参考借鉴!


手绘电路图是变频器、伺服控制器、电动车充电器等装置中,UC28/384X系列IC的典型应用线路原理图。

本图为三垦某型号变频器开关电源部分实测反绘线路,限于篇幅开关电源次级输出部分仅绘出+5V回路供分析之用。

此处需要指出的是:

28是该系列IC工业级产品的命名前缀;

38则是其民用级别的命名前缀;

这两者之间仅在工作运行环境适应温度上有所差别,在性能、管脚排列等方面则一致。

目前,大品牌厂家多采用UC284X系列IC,国内小厂杂牌机、相当部分的开关电源、家用小电器等当中多见UC384X系列IC。

代换时,28系列IC可以直接代换38系列IC,至于38系列IC则要考虑设备实际使用环境来选择性地进行代换28系列IC。

下面,我们分段了解一下电源IC(图中U1)各管脚的功能,以及外围电路组件等知识。

首先我们来看IC的电源端

5脚为IC电源地端(GND),实际线路中均直接同直流母线电源N端直连。

7脚为IC电源正端(VCC),该管脚供电来自两个回路:在变频器上电初期,7脚的电源由直流母线P端经R1、R2降压供给;

当IC得电开始正常工作后,由高频变压器T之自供电绕组L2所产生的电压,经D2整流、R5限流后为IC供电。此中,C1为变频器直流母线端(P、N两端)的高频滤波电容、C2为IC工作电源端的滤波电容。

实际线路中,部分厂家在两支降压电阻之后,会串入一支LED发光二极管,其作为限流元件的同时兼顾指示作用。

还有部分比较负责任的厂家,为了近一步确保IC平稳运行,还会在C2两端反并一支稳压二极管,亦或是在C2端并接一只小容量的高频滤波电容。

这部分电路需要注意的事项有两处:

一是降压电阻部分,因牵扯到电阻耐压问题,故必须使用两支及两支以上的同规格同参数的电阻串联组成(使用贴片电阻多见并、串结构形式);

二是开关电源变压器工作在高频状态,故自供电整流二极管严禁使用普通整流二极管代替!

故障处置实例:

1、中达vFD系列1.5KW变频器,接通交流电源后,整机无任何反显示。

测量直流母线P、N两端有DC540V,顺势检测开关电源部分线路,发现六只贴片100KΩ电阻中,有一只已经近似开路损坏!

2、一台日虹牌某型号22KW变频器,在通电后显示面板呈现出明、暗交替缓慢变化症状。

经查开关电源输出端电压在低于正常值1/3至正常值间来回波动,针对电源IC(UC2844)测量过程中发现其电源7#管脚电压在11——16.5V间波动,后发现故障为7#管脚所接滤波电容失容,导致滤波效果变差所致!

3、某开关电源电路出现“炸机”故障的阿尔法55KW变频器,在将损坏元器件更换通电约半分钟后,再次发生包括电源IC(UC2842)烧毁故障!

再次将损坏元件换新后,仔细排查电路元件,赫然发现自供电回路整流二极管存在软击穿故障现象!

将其代换后,再次通电试机,变频器恢复正常。

接下来我们看一下电源IC 8#——基准电压输出管脚。当电源IC的5、7脚通入额定的工作电压后,正常情况下IC的8脚会输出恒定的+5V基准电压。

利用这一特性,我们可以方便地判断出IC性能好坏,如果IC通入额定工作电压,8#管脚无+5V电压,则IC必坏无疑!

在实际线路运用当中,该路电压常被用来为IC稳压反馈环节中光电耦合器之输出端提供工作电压:图示R10(该电阻起到限流作用)与PC1即这种情况。

但最为普遍的应用则是为图中,由R3和C3构成的IC工作频率振荡电路提供电源。

故障维修实例:

一台汇川MD380 75KW变频器,运行过程中突然发生报“过热”故障代码信息,经查故障原因,系变频器内部供散热风扇使用的开关电源板损坏所致。

在维修由UC2844构成的开关电源板过程中,本人发现IC表面温升较高,呈现出类似过载故障现象。

排查常见的故障可能后,本人并未找到故障诱因,此时无意间测量了IC 8脚的输出电压,居然显示为异常的3.5V左右!

在将8#管脚同所接关联电路断开后,其输出+5V电压居然恢复正常,这无疑表明其所接电路当中有元件发生了异常——经过细致测量,发现本例故障为8#管脚所接的一支0.047uF消噪电容变质所致!