開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高、動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓效果好,被廣泛應(yīng)用到了各種電子設(shè)備中.下面就以UC3844開關(guān)電源芯片為例講述一下開關(guān)電源的基本原理和在變頻電路中的作用.

　　7腳是芯片的電源輸入端,該端在內(nèi)部集成了穩(wěn)壓器和最低門限電壓控制器,所以該芯片不用在外圍設(shè)置穩(wěn)壓電路,只要接一只降壓電阻即可.最低門限值為10V,當(dāng)7腳輸入電壓低于10V,該芯片將禁止輸出,處于保護(hù)狀態(tài).正常工作時(shí)該端電壓約為12V―16V之間. 4腳是內(nèi)部壓控振蕩器的定時(shí)端,通過接上合適的RC網(wǎng)絡(luò),使輸出的PWM波控制在20KHZ―100KHZ之間.

　　a―1 2腳、3腳是輸出取樣反饋端,用于檢測(cè)開關(guān)電源的輸出,以便進(jìn)行PWM調(diào)制控制,從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的. 在變頻器系統(tǒng)中,開關(guān)電源需要輸出:一組5V/DC、一組±12V/DC、四組20V/DC等多組電壓.其中5V/DC 主要用作主板及控制板的供電,±12V/DC用作霍爾檢測(cè)器件的供電,四組20V/DC用作IGBT的觸發(fā)供電.變頻器的型號(hào)及品牌不同,其開關(guān)電源的電壓值也不盡相同,但基本構(gòu)架是一樣的,在此僅以下圖為例講一講開關(guān)電源的工作原理.

　　a―2 如圖a―2所示:電源經(jīng)D1―D4、C1、C2整流濾波之后,通過降壓電阻R3到了UC3844的7腳電源正端,為其供電,UC3844通過檢測(cè)當(dāng)7腳電壓大于10V時(shí),控制內(nèi)部壓控振蕩器開始工作,通過R8、C5將PWM的頻率控制在要求范圍之內(nèi).此時(shí)6腳輸出PWM信號(hào)去控制開關(guān)管Q1的通斷,R10是開關(guān)管的電流檢測(cè)電阻,通過檢測(cè)R10的電壓值來實(shí)時(shí)調(diào)整PWM的脈沖寬度,從而達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)壓的目的.在圖中變壓器的副繞組通過D6、C7、C8整流濾波之后到了UC3844的7腳,增強(qiáng)了UC3844的驅(qū)動(dòng)能力.C9、R11、D5是開關(guān)管的濾波吸收網(wǎng)絡(luò),目的在于吸收變壓器的反向脈沖,保護(hù)開關(guān)管.

　　AC-1――AC-4是開關(guān)變壓器的次級(jí)輸出繞組,通過D7、D8、D9、D10、C10、C11---C17進(jìn)行整流濾波后輸出對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行供電.了解了開關(guān)電源的原理之后,讓我們來看看如果開關(guān)電源出現(xiàn)問題應(yīng)該怎樣進(jìn)行維修.開關(guān)電源的幾個(gè)維修步驟如下: 1、檢測(cè)整流電路D1―D4是否擊穿或斷路,濾波電路的電容是否損壞,平衡電阻R1、R2是否正常,降壓電阻R3是否燒斷或阻值增大失效(斷電情況下測(cè)試). 2、檢測(cè)開關(guān)管b-e結(jié)、c-e結(jié)是否有擊穿短路現(xiàn)象、測(cè)量開關(guān)變壓器各個(gè)繞組是否有短路現(xiàn)象,以確定開關(guān)管、及開關(guān)變壓器的好壞(斷電情況下測(cè)試). 3、檢測(cè)次級(jí)輸出繞組的整流濾波元件,重點(diǎn)察看濾波電容是否鼓包或損壞,以排除次級(jí)電路短路的可能. 4、檢測(cè)吸收回路D5、R11、C9是否正常(斷電情況下測(cè)試). 5、在確定上述元件正常的情況下,我們可以把開關(guān)電源板從變頻器上取下單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行加電試驗(yàn).用調(diào)壓器緩緩地調(diào)至開關(guān)電源的額定電壓值,此時(shí)應(yīng)能聽到變壓器起振時(shí)的吱吱聲,如沒有聽到起振的聲音,用萬用表檢測(cè)UC3844的電源正、負(fù)級(jí)之間是否有12V―16V左右的直流電壓. 6、在確定UC3844的供電端電壓正常后,可用示波器察看一下UC3844的6腳是否有PWM波輸出到開關(guān)管的觸發(fā)端(根據(jù)電路設(shè)計(jì)的不同,PWM波的頻率一般在20KHZ―100KHZ之間). 7、如果沒有PWM波輸出,則更換定時(shí)元件C5、R8、C6或UC3844.經(jīng)過上述幾個(gè)步驟的排除,開關(guān)電源應(yīng)該可以正常工作了.在變頻器中,開關(guān)電源的種類很多,但基本原理都是一樣的,比如說每個(gè)PWM管理芯片都有供電端、定時(shí)元件RC網(wǎng)絡(luò)、輸出PWM波的端口等,只要我們了解了它們的工作原理,按照一定的方法步驟都能夠把故障排除掉.

　　案例1:臺(tái)達(dá)變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常,因此確定為開關(guān)電源板故障.按照上述維修步驟對(duì)開關(guān)電源板進(jìn)行測(cè)量.在進(jìn)行第一步測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)直流母線560V到PWM調(diào)制芯片之間的的330KΩ/2W的降壓電阻損壞,標(biāo)稱330KΩ/2W的電阻,實(shí)際測(cè)量值達(dá)2MΩ以上,因此PWM調(diào)制芯片得不到啟動(dòng)的電源,所以無法起振工作.為謹(jǐn)慎起見又檢測(cè)了開關(guān)管、變壓器、整流二極管及濾波電容等關(guān)鍵器件,在確定沒問題之后上電試驗(yàn),OK!開關(guān)電源起振,輸出各組電壓正常,裝回變頻器后開機(jī)試驗(yàn)正常,此變頻器修復(fù)完畢(注:維修人員在維修中,一定要養(yǎng)成習(xí)慣:發(fā)現(xiàn)壞元件后不要急于更換試機(jī),一定要把功率大的、容易壞的元件都測(cè)一下,確定沒問題后再試機(jī),這樣既安全又保險(xiǎn)).

　　案例2:臺(tái)安變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常,故障確定在電源板.按照維修步驟對(duì)開關(guān)電源板進(jìn)行測(cè)量.第一步測(cè)量通過,第二步測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)管c-e結(jié)擊穿,將其拆下,然后檢測(cè)變壓器、及整流二極管、濾波電容等關(guān)鍵器件,在確定沒問題之后上電試驗(yàn),輸出各組電壓正常,裝機(jī)測(cè)試正常,故障排除.

　　案例3:西門子變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常,故障確定在電源板.按照維修步驟對(duì)開關(guān)電源板進(jìn)行測(cè)量.第一步測(cè)量通過,第二步測(cè)量通過,第三步測(cè)量通過,第四步測(cè)量通過,然后單獨(dú)對(duì)電源板加電測(cè)量PWM調(diào)制芯片的電源端對(duì)地有12.5V左右的電壓,說明供電正常.用示波器看芯片的PWM輸出端,發(fā)現(xiàn)沒有PWM調(diào)制波形.更換PWM調(diào)制芯片后,上電試驗(yàn)正常,故障排除.

　　案例4:施耐德變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)屢燒開關(guān)管經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電源主回路、充電電阻、主回路接觸器都正常,故障確定在電源板.按照維修步驟對(duì)開關(guān)電源板進(jìn)行測(cè)量.第一步測(cè)量通過,第二步測(cè)量發(fā)現(xiàn)開關(guān)管擊穿,第三步測(cè)量通過,第四步測(cè)量通過,更換新的開關(guān)管,單獨(dú)對(duì)電源板加電,管子又燒了.把開關(guān)管拆下后不裝管子,通電試驗(yàn),測(cè)量PWM調(diào)制芯片的電源端對(duì)地有12V左右的電壓,也正常.用示波器看芯片的PWM輸出端,發(fā)現(xiàn)PWM波只有5-6 KHZ左右,斷電后把定時(shí)元件拆下測(cè)量,發(fā)現(xiàn)定時(shí)電阻阻值變大,更換定時(shí)電阻、開關(guān)管后上電正常,不再燒電源管,故障排除.案例5:倫茨變頻器(故障現(xiàn)象:上電無顯示)屢燒開關(guān)管按照維修步驟對(duì)開關(guān)電源板進(jìn)行測(cè)量.第一步測(cè)量通過,第二步測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)管c-e結(jié)擊穿,第三、四、五、六、七步都測(cè)量通過.

　　裝上新的開關(guān)管上電試驗(yàn),隨著調(diào)壓器電壓的升高,可以聽到起振的吱吱聲,就是有點(diǎn)響,把電壓調(diào)到額定電壓后測(cè)量輸出電壓低于正常值,不到2分鐘,突然聞到一股燒焦的味,保險(xiǎn)絲就斷了,趕快斷電發(fā)現(xiàn)開關(guān)管很燙手,測(cè)量發(fā)現(xiàn)其已經(jīng)擊穿.

　　拆下開關(guān)管通電試驗(yàn),測(cè)量PWM調(diào)制芯片的電源端對(duì)地有12V左右的電壓,用示波器看芯片的PWM輸出端,發(fā)現(xiàn)有PWM波輸出且頻率在30 KHZ左右,也正常.因此懷疑剛換的開關(guān)管質(zhì)量不行,又換上一只,上電試驗(yàn),結(jié)果又把管子給燒了,斷電后無意之間碰到了吸收回路的元件,發(fā)現(xiàn)燙手,可是在測(cè)量的時(shí)候正常啊,于是又測(cè)一遍,還是正常.干脆把吸收回路先拆了,又換上一只管子通電試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)變壓器的吱吱聲小了,測(cè)量各組輸出電壓也正常.運(yùn)行了20分鐘開關(guān)管也沒再燒,斷電后觸摸開關(guān)管微熱,屬正常起熱狀態(tài),因此判斷故障在吸收回路,更換吸收回路元件,故障排除.