能量供应的角度探讨变频器开关电源电路输出电压低的故障成因

本文格式为Word版，下载可任意编辑能量供应的角度探讨变频器开关电源电路输出电压低的故障成因 开关变压器二次侧绕组整流后电压偏低，如+5V变为3V以下，是常见故障状况之一。此时若检查负载回路无短路，整流二极管、滤波电容等元件无损坏，往往是开关电源一次侧工作绕组流入能量不足，即开关变压器储能不足，造成能量转换不足，使输出电压跌落。从稳压回路来看，因此时输出电压大幅度跌落，电路的稳压闭环已经被破坏，开关管被最大占空比的脉冲所驱动（能量转换正常时，这是极度危急的状况会造成输出电压数倍上升！），而此时各路输出电压反而偏低，这好像是一个怪异的现象。此时，从“硬元件（指开关管、电阻、变压器、整流二极管、负载电路等）”方面着手检查，往往一无所获，从“软元件（贴片电容、电解电容）”着手检查故障，因检修设备的局限，甚至也很难发觉故障所在开关电源的各个部件都在干活，但就整体来看，各部件又都有消极怠工的嫌疑。排解负载方面的缘由后，开关电源输出电压低的本质，是流入开关变压器的电流减小所致，从能量供应角度来看，即开关变压器一次侧的能量供应不足。缘由如下：1、开关管D、S极间支路：一般由开关变压器一次绕组、开关管的D、S极间、S极所接电流采样电阻构成回路。此支路若因变压器感抗过高致流入电流减小，会导致输出电压过低；2、开关管G、S极间支路：D、S极间支路电流的大小，是受控于G、S极间掌握回路电压或电流大小的，其影响因素就更多了，如开关管低效、栅极电阻变大，驱动电压或电流偏小等等。下面以英威腾中大功率机型散热风机电源电路为例分别加以说明（重点针对软元件的检查）。 1、开关管D、S极间支路：这是一个由开关管Q6、Q7和储能电容C16、C23协作构成的双端逆变电源，效率高电路结构简洁。开关变压器TR1的一次侧绕组流入能量均由并联电容C13/C14（0.47u×2）供应，当其失效后（表现为容量减小或沟通内阻增大），电容变身为电阻，使开关变压器储能严峻不足，此时测量输出24V，降为18V以下或更低，但检查“硬元件”都无特别。故障实例之一：接手故障机器，测开关电源输出为17.8V，查无故障元件，怀疑C13、C14不良，摘下测其容量为0.43uF（在误差范围之内），用电容内阻测试仪检测其电阻值也在正常范围之内。坚决代换试验（到了这一步，就不能全面依靠仪表了啊），测24V输出恢复正常。2、开关管G、S极间支路：这是一个较大范围的电路，包含U1、C3等起振电容、C11、Q5的工作供电支路、C28、U2振荡电路、C17/C18、TR2驱动电路等，电路工作的目的，是形成电流、电压幅度均合乎要求的Q6、Q7的激励脉冲。（1）当U1、C3特别时，电路不能正常起振，输出电压为0V。这个略过。，C11电容，即逆变电路掌握回路的总能源供应处的“处长”，当其容量减小或内阻增大时，整个振荡电路的元件都因“饿饭而有气无力”，会使开关管Q6、Q7因激励不足使等效导通内阻变大，二次侧输出电压变低。此电容失效时，将导致输出电压极低，有可能波动不稳。（2）U2的5脚所接定时电容C11容量剧减或断路时，会造成振荡频率特别上升，如从十千赫级变为百千赫级，开关变压器TR1的感抗由此数倍或十数倍上升，使一次侧绕组流入电流剧减，二次侧换能不足，输出电压剧减。（3）推动变压器TR2的初级绕组所串联电容C17/C18，其容量减小或内阻增大时，会使Q7、Q8的激励电流大幅度减小，导致开关变压器储能不足，使输出电压降低。需要重点说明的是：当以上电容失效（容量减小易于测量），尤其是沟通内阻变大时，此时的电容已经不能算是电容了，把它改名为电阻就更合适一些。此时“渎职”的电容非但不能供应和流通电路正常工作的能量，反而对流通能量起到衰减作用，致使输出电压大幅度跌落。而关键是当电容消失此种失效时，我们手头的像是测量电容漏电啊、测量电容容量啊，甚至是测量电容内阻啊等的常规测量手段，往往很难奏效。测量容量或漏电，均表现优良，但电容的沟通内阻已经不容忽视，电容不能再用了。或测量内阻也表现不甚明显，检修者到这一步，就在“渎职电容”跟前跌了个跟头，检查无果而终。此处摘下的电容，若放于低频环境，如50Hz整流滤波环境下，可能会表现优良。但放于40kHz的中频环境下，则变身为电阻，不再是电容。我有时称电容的此种“衰变症状”为“高频疲惫”。手头假如没有测量电容的高挡设备，代换法和并联电容试验，有时候成了最好的方法。 第 1 页 共 1 页