变频器开关电源线路及故障案例.docx

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1、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

2、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

3、行代换28系列IC。下面，我们分段了解一下电源IC（图中UI）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Rl、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1.2所产生的电压，经D2整流、R5限流后为IC供电。此中，Cl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1.ED发光二极管,其作为限流元件的同时兼

4、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100KC电阻中，有一只已经近似开路损坏！2、一台日虹牌

5、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1116.5V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IC8#基准电压输出管脚。当电源IC的5

6、、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RlO（该电阻起到限流作用）与PCI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健由源八故箴维修实例：一台汇川MD38075KW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，

7、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IC8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！开关电源的经典电路之一图1东元7200PA37kW变频器开关电源电路图1所示电路为单端正激式隔离型开关稳压电源。电路由分立元件组成，非常简洁，故障率较低。与由UC3844振荡芯片为主干构成的电源电路有所不同，但电路原理与检查方法都是相近的。开关电源的供电取自

8、直流回路的530V直流电压，由端子CN19引入到电源/驱动板。电路原理简述：由R26-R33电源启动电路提供VT2上电时的起始基极偏压,由VT2的基极电流Ib的产生，导致了流经TC2主绕组IC的产生，继而正反馈电压绕组也产生感应电压，经R32、VD8力口至JVT2基极；强烈的正反馈过程，使VT2很快由放大区进入饱合区；正反馈电压绕组的感应电压由此降低，VT2由饱合区退出进入放大区，IC开始减小；正反馈绕组的感应电压反向，由于强烈的正反馈作用，VT2又由放大状态进入截止区。以上电路为振荡电路。VD2、R3将VT2截止期间正反馈电压绕组产生的负压，送入VTl基极，迫使其截止，停止对VT2的Ib的分

9、流，R26-R33支路再次从电源提供VTl的起振电流，使电路进入下一个振荡循环过程。5V输出电压作为负反馈信号（输出电压采样信号）经稳压电路，来控制VT2的导通程度，实施稳压控制。稳压电路由Ul基准电压源、Pel光电耦合器、VTl分流管等组成。5V输出电压的高低变化，转化为PCl输入侧发光二极管的电流变化，进而使PCl输出测光电三极管的导通内阻变化，经VD1.R6、PCl调整了VT2的偏置电流。以此调整输出电压使之稳定。在VT2截止期间，开关变压器TC2中储存的磁能量，由二次电路进行整流滤波释放给负载电路，在VT2导通期间，TC2从电源吸取能量进行储存。在二次绕组上产生交变的感应电压，正向脉冲

10、宽度较大，幅值较低，经正向整流后提供负载电路的供电；反向脉冲宽度极窄，但因无电流释放回路，故能维持较高的幅值。VT2饱合导通时，将TC2的一次绕组接入直流530V电源的两端，因而二次绕组所感应的负向脉冲电压，是能反映TC2主绕组供电电压高低的。VDll和VD12接于同一个次级绕组上，VD12将“大面积低幅度”的正向脉冲整流作为5V供电，而VDlI却将“小面积而幅度高”的负向脉冲做负向整流后，经R20、CI9、RI9、C17等元件简单滤波处理后，将此能反映一次主绕组供电高低的-42V电压信号，作为直流电路电压的检测信号，送入CPUo如图2所示，供显示直流电压值和参与CPU程序控制之用。图2直流回

11、路电压采样等效电路及波形示意图直流回路的直流电压检测信号，即为VDIl的后续R、C电路输出的-42V电压信号。属于对直流回路电压的间接采样。这几乎成为电压检测电路的一个机密,好多维修人员从与直流回路有联系的电路上查找电压检测电路，结果是可知的。此一电路功能的揭示，对相关故障检修有重要的意义。为驱动电路供电的6组相互隔离的整流、滤波电路，省略未画。对开关电源故障的检修，要找出其中关键的脉络。主要有两个电路环节：1）振荡支路一一包括起振电路和正反馈信号回路。起振电路：由TC2一次绕组、VT2的C、E极构成VT2的IC电流回路，和由启动电阻R26R33、VT2的发射结构成的（Ib）起振回路；由TC2

12、的正反馈绕组（有时称自供电绕组，本电路中兼有两种身份）、R32、VD8构成的正反馈回路。起振回路和正反馈回路，两者结合，共同提供了和满足了VT2的振荡条件。2）稳压支路UI、PCl、VTl构成了对输出电压的采样电路和电压误差放大电路，以VTl对VT2的IC的分流作用实现对输出电压的调整。在实际工作中，开关电源电路的两个支路其实共同构成了对VT2的Ib的控制。显然，稳压支路会影响到振荡支路。如VT2的漏电或击穿，将会造成对VT2的Ib分流过大，导致电路停振。电路停振肯定不单只是振荡电路本身的问题，但检修的步骤，却可以围绕两个支路来展开。故障实例1接手一台7200GA-41kVA变频器，属雷击故障

13、。检查三相整流模块其中一块短路；开关电源电路中开关管VT2,分流控制管VTI都已击穿短路。开关变压器TC2的一次绕组受冲击而开路。采购整流模块、电源损坏元件。开关变压器TC2须采购原配件。因市售晶体管的耐压一般在900V以下,也需采购原型号或工作参数与原管子接近的元件。分流控制管最好有原型号管子，如不易购到，可用市售彩电开关电源中的分流管代用。拆下电源/驱动板，更换损坏元件。上电，测各路输出电压正常，连接CPU主板，屏显正常。检测驱动电路的六路触发脉冲正常，整机装配后，带电机试验。修复。故障实例2该机在遭受雷击损坏修复后，运行了一个多月，又出现了奇怪的故障现象：运行当中出现随机停机现象，可能几

14、天停机一次，也可能几个小时停机一次；起动困难，起动过程中电容充电接触器“哒哒”跳动，起动失败，但操作面板不显示故障代码。费些力气起动成功后又能运转一段时间。将控制板从现场拆回，将热继电器的端子短接，以防进入热保护状态不能试机；将充电接触器的触点检测端子短接以防进入低电压保护状态不能试机，进行全面检修，检查不出什么异常，都是好的呀。又将控制板装回机器，上电试机，起动时充电接触器“哒哒”跳动，不能起动。拔掉12CN插头散热风扇的连线，为开关电源减轻负载后，情况大为好转，起动成功率上升。仔细观察，起动过程中显示面板的显示亮度有所降低，判断故障为开关电源带负载能力差。拆下电源/驱动板，从机外送入直流5

15、00V维修电源，单独检修开关电源电路。各路电源输出空载时，输出电压为正常值。将各路电源输出加接电阻性负载,电压值略有降低；+24V接入散热风扇和继电器负载后，5V降为4.7V,此时屏显及其它操作均正常。但若使变频器进入起动状态，则出现继电器“哒哒”跳动，间或出现“直流电压低”、“CPU与操作面板通信中断”等故障代码，使操作失败。测量中，当5V降为4.5V以下时，则变频器马上会从起动状态变为待机状态。详查各电源负载电路，均无异常。分析：控制电源带负载能力差的判断是正确的。由于CPU对电源的要求比较苛刻，不低于4.7V时，尚能勉强工作；但当低于4.5V时，则被强制进入“待机状态”；在4.7V-4.

16、5V之间时，则检测电路工作发出故障报警。意想不到的是此故障的检修竟然相当棘手，遍查开关电源的相关元器件竞“无一损坏”！试将UI(KA431AZ)的基准电压分压电阻之一的Rl(5101)并联电阻试验，其目的是改变分压值而使输出电压上升。测输出电压略有上升，但带载能力仍差。细观察线路板，分流调整管VTl似有焊接痕迹，但看其型号为原型号，即使更换也是从同类机中拆换的。该机的开关管VT2为高反压和高放大倍数的双极型晶体管，市场上较难购到，况电路对这两只管子的参数有较严格的要求。再结合故障分析，可能为VT2低效，如B值降低等，使TC2储能下降,电路带载能力变差；也可能为VTl的工作偏移，对VT2基极电流

17、分流能力过强,使电源带载能力变差。试调整电路，将分流调整管的工作点下调，使之降低对VT2基极电流的分流作用，进而提升开关管VT2的导通能力，使TC2储能增加。试将与电压反馈光耦串接的电阻R6(33OQ)串联47Q电阻以减小VTl的基极电流，进而降低其对VT2的分流能力，使电源的带载能力有所增强。上电试机，无论加载或起动操作，均稳定输出5V,故障排除！故障推断：VTl有老化现象，放大能力下降，故经分流后的Ib值不足使其饱合导通(导通电阻增大)而使电源带载能力变差；分流支路有特性偏移现象，使分流过大，VTl得不到良好驱动，从而使电源带载能力差。附记：以后该台变频器又因模块损坏故障送修，手头有QM5

18、H1.1.-24管子，故换掉VT2,将串接47Q电阻解除，恢复原电路后，开关电源工作正常。说明该机器开关电源电路带载能力差的故障原因，确为VT2开关管低效所致。例一:康沃CVF-Gl型开关电源故障检修接手了3台康沃CVF-Gl型小功率机器，故障皆为开关电源无输出，无屏显。该机开关电源的IC为3844B,手头无此型号的IC,况不可能3台机器都是3844B损坏了吧？故先从其外围电路查起。所有开关电源不外乎有以下几条支路：1、上电启动支路，往往由数只较大阻值的电阻串联而成，上电时将5(X)V直流引至3844B供电脚，提供开关管的起振电压；2、正反馈和工作电源支路，由反馈绕组和整流滤波电路组成（有的机

19、器由两绕组供电支路组成，有的兼用。）；3、稳压支路，一般由次级5V供电支路，将5V电压的变化与一基准电压相比较，其变量由光耦反馈到初级3844B的2脚，但该机型的电压反馈是取自初级。电路起振的条件是：1、500V供电回路正常，500V直流经主绕组加至开关管漏极，开关管源极经小阻值电流采样电阻形成供电回路；2、上电启动支路正常，提供足够幅度的起振电压（电流）；3、正反馈和工作电源支路正常，提供满足幅度要求的正反馈电压（电流）和工作电源；4、负载侧无短路，负载侧短路无法使反馈电压建立起来足够的幅度，故电路不能起振。以上电路可称之为振荡回路。为缩小故障，应采用将稳压支路开路，看电路能否起振。应施行降

20、、调压供电并将易受过电压冲击损坏的电路供电切断，确保安全。若能起振，说明满足起振条件的4个支路大致正常，可进而排查稳压支路的故障元件。若仍不能起振，说明故障在振荡回路，可查找上述的四个支路。依上述检查次序，甲、乙、丙机开关电源的故障都在振荡电路。检查甲机四个支路及3844B外围元件都无异常，试将一块3845B代换之，电源输出正常，修复；乙机，换用3845B后仍不能起振，4个支路元件都无异常，试将上电启动支路的30Ok电阻并联20Ok电阻后，上电恢复正常；丙机也为3844B损坏，换新块后故障排除。只有乙机的故障稍微有趣，试分析如下：表面看起来，乙机查不出一个坏件，致使维修陷入困境。但减小启动支路

21、的电阻值后，则能正常工作。乙机的“异常之处到底在哪里呢？可能是元器件性能的微弱变化导致电器参数的的变动，如开关管放大能力的些微降低、或开关变压器因轻度受潮使Q值变化、或3844B输出内阻有所增大，或阻容元件有轻微变异，上述原因的查找与确认委实不易，或者是有一种，甚至有可能是数种原因参与其中。但上述多种原因只导致了一个后果：开关管不能被有效启动，电路不能起振！解决的办法是转变掉现有状态，往促成开关管起振的方面下力气，在起动支路并联电阻是最省力也是最有效的一个方法。顺便说明一下，该机的启动支出路电阻为300k,再加上其它环节的电阻，实际加到开关管栅极的启动电流仅ImA多一点。虽然场效应管为电压控制

22、器件,理论上不吸取电流,但能使其导通的结电容充电电流,恰恰是使其导通的硬指标。从此一角度来讲，场效应管仍为电流驱动器件。当电路参数产生变动后，原启动支路的供给电流不足以使开关管导通乃至微导通，所以电路不能起振。将此启动电流值稍稍加大，电路便有可能起振。300k启动电阻有阻值偏大之嫌，我认为稍稍减小其阻值有利无弊。因而高效率的修理方法不妨走以下的路子：检查开关管不坏，4个支路大致无异常，先在启动支路上并联电阻试验，无效后，再换用3844B,再无效，才下功夫细查电路。往往第一、二个步骤，故障就已经排除了。例二：佳灵JP6C-9开关电源故障一例上电，操作面板无显示，检测主电路输入、输出端子电阻均正常

23、。判断为控制板开关电源故障。细听有轻微的间隔的嗒、嗒声，显然为电源起振困难。据经验，此种现象多为电源负载异常引起。查各路电源的整流、滤波及负载电路，均无异常；先后脱开散热风扇电源、逆变驱动电源、操作面板显示电源等电流较大的电源支路，故障现象依旧。检查并联在开关变压器一次绕组的尖峰电压吸收网络（由电阻与电容并联后与二极管串联）,用指针式万用表测量二极管正反向电阻均为15欧姆,感觉异常。将两只并联二极管拆开检测，正常。细观察，电容器有细微裂纹，测其引脚，查出为2kV103电容击穿短路。更换后，机器恢复正常。此电容短路引起开关电源起振困难的故障殊不多见。此电压尖峰电压吸收网络的设置，本是为了吸收开关

24、管截止期间产生的异常的危及开关管安全的尖峰电压，但电容击穿后，开关变压器一次绕组相当于并联了二极管。对开关变压器来说，开关变压器在开关管导通期间吸入的能量在开关管截止期间，被二极管快速泻放，不能够积累产生振荡能量，同时二极管相当开关变压器一个过重的负载，因而造成开关电源起振困难的故障现象。例三：台安N2-1013变频器开关电源故障上电即跳OC故障，检测逆变输出模块未损坏，六块逆变驱动IC已损坏大半。进一步检查发现，开关电源有一奇特现象：甩开CPU主板供电时，测+5V正常，但其它支路的供电较正常偏高，如+15V为+18V,22V的驱动供电为26V,担插上CPU主板的接线排时，测+5V仍正常，但其

25、它支路的供电较则出现异常升高现象！如22V的驱动供电甚至于上升为近40V（PC923PC929的供电极限电压为36V）,驱动IC的损坏即源于此。重点检查稳压环节，IC202、PC9等外围电路皆无异常。进一步查找其它电路也无“异常”，检修陷入僵局。分析：电路的稳压环节是起作用的。稳压电路的电压采样取自+5V电路，拔掉CPU主板的接线排时，相当于+5V轻载或空载，+5V的上升趋势使电压负反馈量加大，电源开关管驱动脉冲的占空比减小，开关变压器的激磁电流减小，其它支路的输出电压相对较低；当插入CPU主板的接线排时，相当于+5V带载或重载,+5V的下降趋势使电压负反馈量减小，电源开关管驱动脉冲的占空比加

26、大,开关变压器的激磁电流上升，使其它支路的输出电压幅度上升。现在的状况是，+5V电路空载时，其它供电虽输出较低，但仍偏高。+5V加载后，其它供电支路则出现异常高的电压输出！故障环节要么是电源本身故障导致带载能力变差，要么是负载电路异常，两者的异常都使得稳压电路进行了恪尽职守的“误”调节，结果是维护了+5V故障电路的“电压稳定”，出现了其它供电支路“异常的电压变化”！下手检修+5V电路，拔下电源滤波电容C239,220ul0V,检测：容量仅十几个微法，存在明显的漏电电阻。一只电容的失效正好满足了两个条件：容量变小使电源带载能力差，漏电使负载变重。更换此电容后，试机正常。例四：东元7200GA-3

27、0kW变频器该机在遭受雷击损坏修复后，运行了一个多月，又出现了奇怪的故障现象：运行当中有随机停机现象，可能几天停机一次，也可能几个小时停机一次；起动困难，起动过程中电容充电短接接触器哒哒跳动，起动失败，但操作面板不显示故障代码。费些力气起动成功后又能运转一段时间。将控制板从现场拆回，将热继电器的端子短接，以防进入热保护状态不能试机；将电容充电接触器的触点检测端子短接以防进入低电压保护状态不能试机，进行全面检修，检查不出什么异常，都是好的呀。又将控制板装回机器，上电试机，起动时接触器哒哒跳动，不能起动。拔掉12CN插头散热风扇的连线后，情况大为好转，起动成功率上升。仔细观察，起动过程中显示面板的

28、显示亮度有所降低，判断故障为控制电源带负载能力差。各路电源输出空载时，输出电压为正常值。将各路电源输出加接电阻性负载，电压值略有降低；+24V接入散热风扇和继电器负载后，+5V降为+4.7V,此时屏显及其它操作均正常。但若使变频器进入启动状态，则出现继电器哒哒跳动，间或出现“直流电压低”、“CPU与操作面板通讯中断”等故障代码，使操作失败。测量中，当+5V降为+4.5V以下时，则变频器马上会从启动状态变为待机状态。详查各电源负载电路，均无异常。分析：控制电源带负载能力差的判断是正确的。由于CPU对电源的要求比较苛刻，不低于4.7V时，尚能勉强工作；但当低于4.5V时，则被强制进入“待机状态”；

29、在4.7V到4.5V之间时，则检测电路工作发出故障警报。可是意想不到的是此故障的检修竟然相当棘手，遍查开关电源的相关元器件竟“无一损坏！无奈之下，试将Ul（KA431AZ）的基准电压分压电阻之一的RI（5101）并联电阻试验，其目的是改变分压值而使输出电压上升。测输出电压略有上升，但带载能力仍差。细观察线路板，分流调整管QI似有焊接痕迹，但看其型号为原型号，即使更换也是从同类机中拆换的。该机的开关管Q2为高反压和高放大倍数的双极型三极管，市场上较难购到，况电路对这两只管子的参数有较严格的要求。再结合故障分析，分流调整管的工作点有偏移，对Q2基极电流的分流太强，将导致电源带载能力差。试将与电压反

30、馈光耦串接的电阻R6（330欧）串联47欧电阻以减小QI的基极电流，进而降低其对Q2的分流能力，使电源的带载能力有所增强。上电试机，无论加载或启动操作，+5V均稳定输出5V,故障排除！故障推断：开关管Ql有老化现象，放大能力下降，故经分流后的Ib值不足使其饱合导通（导通电阻增大）而使电源带载能力变差；分流支路有特性偏移现象，使分流过大，开关管得不到良好驱动，从而使电源带载能力差。例五：英威腾P9G9-55kW变频器在雷雨天气中突然停机，面板无显示，疑遭雷击损坏。检查：输入整流模块与输出逆变模块俱无损坏。开关电源无输出，开关管损坏，电源引入铜箔条及开关管漏极回路的铜箔条都已与基板脱离，说明此回路

31、承受了大电流冲击。更换开关管与振荡块3844B后，给开关电源先送入交流220V整流电源，不起振，也验明了无短路现象；再送入50OV直流电源，上电即烧电源引入保险丝Flo停电测量检查，无短路现象，更换保险丝后上电，低于300V直流时，不起振，送入500V时仍烧保险丝。分析电源的负载电路有短路故障时，电源往往不能起振；怀疑起振后开关管回路存在短路故障，但测量检查，确实无短路现象。检修进入死胡同。仔细观察开关电源的线路板，开关电源的约550V直流电源通过主直流回路引入，线路板为双面线路板。电源引入端子在线路板的边缘，正面为+极引线铜箔条，反面为-极引线铜箔条，发现线路板边缘+、-铜箔条之间有一条“黑

32、线”!由于潮湿天气，使线路板材的绝缘降低，引起+、-铜箔条之间跳火，线路板碳化。电源电压低于某值时不会击穿，高于500V时便使碳化线路板击穿，烧掉保险丝。烧保险的原因并非起振后开关管回路有短路故障，而由线路板碳化引起。清除线路板边缘的碳化物并做好绝缘处理，送入500V时不再烧保险，但不能起振。检查3844B供电支路的整流二极管D38（1.1.4148）有一定的反向电阻,更换后试机正常。由线路板潮湿后被击穿碳化，引起烧保险故障，这也是开关电源中较少碰到的故障现象两例变频器开关电源电路实例一一兼论电容C23在电路中的重要作用先看以下电路实例：图1东元7200PA37kW变频器开关电源电路22/UH

33、OHWl4/18/2022/24/34/3&/38M0424444850图2海利普H1.PP001543B型15kW变频器开关电源电路图1、图2电路结构和原理基本上是相同的，下面以图1电路例简述其工作原理。开关电源的供电取自直流回路的530V直流电压，由端子CN19引入到电源/驱动板。电路原理简述：由R26R33电源启动电路提供Q2上电时的起始基极偏压，由Q2的基极电流Ib的产生，导致了流经TC2主绕组IC的产生，继而正反馈电压绕组也产生感应电压，经R32、D8加到Q2基极；强烈的正反馈过程，使Q2很快由放大区进入饱合区；正反馈电压绕组的感应电压由此降低，Q2由饱合区退出进入放大区，IC开始减

34、小；正反馈绕组的感应电压反向，由于强烈的正反馈作用，Q2又由放大状态进入截止区。以上电路为振荡电路。D2、R3将Q2截止期间正反馈电压绕组产生的负压，送入Ql基极，迫使其截止，停止对Q2的Ib的分流，R26-R33支路再次从电源提供Ql的起振电流，使电路进入下一个振荡循环过程。5V输出电压作为负反馈信号（输出电压采样信号）经稳压电路，来控制Q2的导通程度，实施稳压控制。稳压电路由Ul基准电压源、PCl光电耦合器、Ql分流管等组成。5V输出电压的高低变化，转化为PCl输入侧发光二极管的电流变化，进而使PCI输出测光电三极管的导通内阻变化，经DI、R6、PCI调整了Q2的偏置电流。以此调整输出电压

35、使之稳定。这是我的第二本有关变频器维修的书中，对图1电路原理的简述，由于疏漏了对电容C23作用的讲解，给读者带来了一些疑问：1）N2绕组负电压是如何加到Q2基极的？2）电路中C23的作用是什么？3）C23的充、放电回路是怎样走的？这3问题涉及到电路原理的关键部分，无它，开关电管Q2即无法完成由饱和导通f进入放大区一快速截止一重新导通的工作状态转换，三个问题其实又只是一个问题，即图1的C23（或图2中的C38）究竟对电路的工作状态转换起到怎样的重要作用？先不要忙，将这个问题暂且按下不表，先说几句题外话。在由3844（42/43/34）PWM脉冲芯片为核心构成的开关电源电路，大行其道的今天，像图1

36、、图2这样由两只双极型晶体管构成的开关电源电路（对比于集成器件，或称之为分立元件构成的开关电源），仍占有一席之地，在数个变频器厂家的产品中，得到应用。难道是厂家技术人员有怀旧情结吗？还是为了降低生产成本？其实都不是！采用分立元件做开关电源，设计人员肯定有更全面和深入的考虑。而我的维修经验而论，我比较倾向和首肯于由分立元件构成的开关电源，理由是其工作可靠性高，故障率低，使用和维修都比较让人放心。电路的质量，并不取决于采用集成器件或分立元件，也不取决于电路采用元器件的数量多少，这些都是形式而非本质。相对于分立元件组成的电路，集电器件是否就具有技术上的先进性和工作上的可靠性？则真的是一个问号，不可一

37、概而论。比较二者电路的设计难度，分立元件的电路，恐怕难度要更高一些。与分立元件的电源相比，用3844做成的电源电路，更像一个“傻瓜型”电路，有固定的电路模式，与成型外围作成一个电路单元，可以应急取代任意开关电源电路，达到修复目的（有的技术人员已经这样做了）。电路的元件数量愈少，电路结构越是精简，电路的故障率就越低，这是一个被实践验证的法则。实际维修中，采用图1电路形式的开关电源，故障率和可靠性，要优于用集成器件做成的开关电源。个别电源,停电时还好好儿的，一上电，开关管就炸掉了，说明即使“傻瓜型”电路，在设计上也不可掉以轻心,关键环节电路参数的严重偏离，也会导致电路设计的失败!电路的优劣，还是不

38、在于电路的形式，不在于采分立元件还是采用集成器件，用3844芯片设计的大量经典电路，在变频器开关电源中也同样大展身手。此处不再讨论两种电路的优劣，结合电路的振荡工作过程，说明一下电容C23在电路中所起的作用。1）变频器上电瞬间，由启动电阻R20R30R33提供开关管Q2的基极正偏电流，Q2由截止状态进入放大区，产生IC2一开关变压器TC2的主绕组Nl流入电流而储能一反馈绕组N2产生上+下-的感应电压信号，经二极管D8输入开关管Q2的基极，使Ib2t-IC2t,直至IC2达到饱和。引发振荡状态的第一个转折。二极管D8正偏导通时，相当于将电容C23短接（二者成并联接法），C23在此时不起作用。2）

39、Q2饱和期间（IC2不再变化），N2感生正电压降低-Ib2I-IC2I令Q2退出饱和区进入放大区。IC2IfN2反馈绕组感应电压反向，从图1上看，感应电压的极性变为上负下正，二极管D8反偏截止。假设没有C23,电路的振荡过程将被阻断，C23的作用在此时凸显，使振荡过程能够得以继续。D8反偏,相当于开路，解除了对C23的短接，N2感应电压，经R32、Q2的be结到电源地，形成C23的充电电流通路，在C23上形成左+右.的充电电压。从信号耦合的角度来看，C23将N2绕组的负向电压耦合至Q2的基极，对Q2基极的正偏电压进行了衰减，进一步令Ib2I-IC2I,强烈正反馈过程，使Q2很快进行截止状态。再

40、换一个角度看，在中、高频电路，双极型晶体管的be结电容，不容忽视。正向偏压，对结电容实施了上+下-的充电控制，C23所提供的负向电压，有反向强制将Q2的be结电容所储存的“电荷拉出”的作用，能令其快速截止。这是为什么要对开关管施加负向偏压的原因。Q2截止后，因为C23上负压的存在（C23上的负压有一个放电时间），C23能维持一定时间的截止，直到其负向电压能量因放电小于启动电阻所提供正向电压的能量，Q2由截止状态，又会再度进入放大区。C23的负电压（对Q2来讲,是负向偏压）的放电回路：C23右端的负电压fR32N2绕组到地一DC530V供电电源一启动电阻一C23的左端，C23的充电电荷被泄放，Q

41、2负向偏压消失，为重新导通创造了条件。并联在分流管QI的c、e极的二极管D9,限制Q2的be结反偏压峰值，有保护QI、Q2的作用。电路设计中，C23容量的选值和R33的选值，作为RC时间常数影响到振荡周期，需要与开关变压器的相关参数一起,精心核算和核准。变频器对DC530V电压的采样和检测，是通过对开关变压器二次绕组的电压采来完成的。我在相关博文已道破这一“机密二在这里顺便再说明一下。开关管Q2饱合导通时，将TC2的初级绕组接入直流530V电源的两端，此时Dll正偏导通,将N3绕组感应所得，与DC53OV供电成比例的负向交流电压,整流和后续RC电路滤波后，得至J-42V电压采样信号，送MCU主

42、板电路，用于直流电压显示、过、欠压报警与停机保护，控制VVV/F输出等。DlI和D12接于同一个次级绕组上，D12在Q2截止期间（TC2释放磁能）正偏导通，D将“大面积低幅度的正向脉冲整流作为5V供电,而DlI却在Q2饱和导通期间,将“小面积而幅度高”的负向脉冲做负向整流后，作为电压检测信号。D12整流电压是稳压的，Dll输出电压值，仅反映DC530V电压的高低，并非稳压输出，为什么？朋友们可以自己先想一下。图3直流回路电压采样等效电路及波型示意图为驱动电路供电的六组相互隔离的整流、滤波电路，省略未画，请参见第四章驱动电路的相关内容。对开关电源故障的检修，要找出其中关键的脉络。主要有两个电路环

43、节：1、振荡支路包括起振电路和正反馈信号回路。起振电路：由TC2主绕组、开关管Q2的C、E极构成Q2的IC电流回路，和由启动电阻R26R33、Q2的发射结构成的（Ib）起振回路；由TC2的正反馈绕组（有时称自供电绕组,本电路中兼有两种身份）、R32、D8构成的正反馈回路。起振回路和正反馈回路,二者结合，共同提供了和满足了开关管Q2的振荡条件。2、稳压支路U1.PCI、Ql构成了对输出电压的采样电路和电压误差放大电路，以Ql对Q2的IC的分流作用实现对输出电压的调整。在实际工作中，开关电源电路的两个支路其实共同构成了对Q2的Ib的控制。显然，稳压支路会影响到振荡支路。如Q2的漏电或击穿，将会造成

44、对Q2的Ib分流过大，导致电路停振。电路停振肯定不仅只是振荡电路本身的问题，但检修的步骤，却可以围绕两个支路来展开。CDI9200型22kW变频器开关电源故障一例接手的这台变频器，电源处于间歇振荡状态，测各路输出电压都极低且不稳定，如+5V仅为零点几伏，+15V输出仅在2V上下波动。由故障现象分析，该电路芯片及振荡环节应该没有问题，故障根源在稳压环路。检查其稳压电路，与一般采用光耦和T1.431的电路结构有所不同，但控制原理是一样的（参见图1电路）。电压采样信号取自+15V供电端，由1.M358（双运算放大器芯片）采样输出电压，进而控制光耦PC817,将电压反馈信号输入至3844B的1、2脚。

45、为确定电压信号反馈电路是否正常，单独给U2、PC817提供024V可调电源，用指针式万用表的电阻挡同步测量PC817的3、4脚之间的电阻值（黑笔搭4脚）。正常情况下，在未加电或供电电压低于15V时，3、4脚呈现高阻（如5k）；当供电电压高于15V时，3、4脚之间变为低阻，如Ik以下。图1CDI9200开关电源稳压电路检测结果如下，只要给图1电路送入供电电压，哪怕此电压低至3V,PC817的3、4脚即变为低阻，说明稳压电路实现了“误稳压控制”，强制使电源进入间歇振荡状态。详细检查图1所示电路，发现R21在线检测电阻值远远大于1k,拆下测量，该电阻已经开路。该电路的断路，使U2反相输入端2脚的电压

46、为OV,3脚基准电压总是高于反相端，U5的输出一直保持高电平，PC817未有得电条件，开关电源处于稳压失控状态。但上述测量结果，证实是U5出现了误导通，与R21没有直接关联。用普通Ik电阻代换R21后，察看U2,已为前维修者代换过，为了解除疑问，直接用网购的贴片1.M358进行了代换，然后对图1电路施加024V可调电源试验，随供电电压的变化，1脚也有相应的输出变化（说明U2是好的啊），但输出高、低电压似乎不太干脆，好像有一截子放大区。不纯是电压比较器了。但未加深究，为开关电源引入DC5OOV,还是间歇振荡。这下子就耐着性子将这部分电路测绘了一下，见图1。测量3脚2.8V基准电压和2脚输入采样信

47、号电压，都是正常的。U2就是一个电压比较器的接法，没什么稀奇，输出状态就是2、3脚电压逻辑比较的结果。测1脚电压随输入电压有变化，但不是比较器输出状态，似乎进入了线性放大区。怀疑的重点在C53身上！若C53有漏电,则相当于在U2的1、2脚之间加入了反馈电阻，则电路便由电压比较器变身为反相放大器了。用烙铁焊下C53,上电后故障依旧。判断U2损坏。用贴片1.M358代换，连换3片，竟是都不能正常干活！并且三次代换后，出现了三次不同的电压输出状态，要么在2脚电压高于3脚时，变为6V或7V,但不能变为OV,要么是保持一个12V高电平不变。这就不对头了，只要芯片是好的，三次代换应该是一个结果才对，产生了

48、两个甚至三个不同的的结果，只能说明购得的这批芯片质量不佳，不能应用！手头另有47358（宽体芯片），以前用过，质量没有问题的，代换后上电，故障排除了。为了找出故障根源，还是单独将图1电路施加024V可调电压，检测到当采样电压高于15V时，U5的1脚由高电平降为6V（而非OV）,电路对电压变化是能做出正常反应的。也说明，在此之前，代换的贴片1.M358,不是全坏，其中也有好的。我对运放单电源应用，”输出电压要么是高电平，如15V,要么是低电平，如0V”的推测性判断，是有局限的。由此引出下文所涉及的几个问题：1、网购贴片元件，即使是新的，却未必是好的。在确诊故障后，新换芯片不能正常干活，有必要用同型号或同类型芯片，另行替换。不要认死理儿：新换的一定是好的！如此检修会进入死胡同，不但劳而无功，而且会失去检修方向。2、如图1电路，为典型的电压比较器电路（虽然C3的引入使电路有积分的作用），输出是对两路输入信号进行逻辑比较的结果，这是确定无疑的，如果出现线性放大的结果，则是一种电路的异常状态，不是外围电路坏掉，即是放大器本身质量欠佳（如电压放大倍数极低）！通常，在低频（如低于IkHz）或直流电路中，普通运放电路能用作电压比较器，但中、高频电路（如高于IOkHZ）中，普通运放的频率特性变差，使电压“比较区域