開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生浪涌電流的原因維修步驟及常見(jiàn)故障原因

在各種過(guò)去和現(xiàn)在常用的電源中,開(kāi)關(guān)電源是很普及的,一般可以滿足任何設(shè)計(jì)要求。這種電源很經(jīng)濟(jì),但在工業(yè)設(shè)計(jì)中也存在一些問(wèn)題。這就是很多開(kāi)關(guān)電源(特別是大功率開(kāi)關(guān)電源),都存在一個(gè)固有的缺點(diǎn):在加電瞬間要汲取一個(gè)較大的電流。這個(gè)浪涌電流可能達(dá)到電源靜態(tài)工作電流的1O倍~100倍。由此,至少有可能產(chǎn)生兩個(gè)方面的問(wèn)題。第一,如果直流電源不能供給足夠的啟動(dòng)電流,開(kāi)關(guān)電源可能進(jìn)入一種鎖定狀態(tài)而無(wú)法啟動(dòng);第二,這種浪涌電流可能造成輸入電源電壓的降低,足以引起使用同一輸入電源的其它動(dòng)力設(shè)備瞬間掉電。
    傳統(tǒng)的輸入浪涌電流限制方法是串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏限流電阻器(NTC),然而這種簡(jiǎn)單的方法具有很多缺點(diǎn):如NTC電阻器的限流效果受環(huán)境溫度影響較大、限流效果在短暫的輸入主電網(wǎng)中斷(約幾百毫秒數(shù)量級(jí))時(shí)只能部分地達(dá)到、NTC電阻器的功率損耗降低了開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率……。其實(shí)上面提出的這兩個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)一個(gè)“軟啟動(dòng)電路”來(lái)解決,下面詳細(xì)介紹之。
    1 開(kāi)關(guān)電源浪涌電流產(chǎn)生的原因
    開(kāi)關(guān)電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路,在進(jìn)線電源合閘瞬間,由于電容器上的初始電壓為零,電容器充電瞬間會(huì)形成很大的浪涌電流,特別是大功率開(kāi)關(guān)電源,采用容量較大的濾波電容器,使浪涌電流達(dá)100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流,重者往往會(huì)導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷或合閘開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)燒壞,整流橋過(guò)流損壞;輕者也會(huì)使空氣開(kāi)關(guān)合不上閘。上述現(xiàn)象均會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常工作,為此幾乎所有的開(kāi)關(guān)電源都設(shè)置了防止流涌電流的軟啟動(dòng)電路,以保證二手機(jī)器人電源正常而可靠運(yùn)行。
    2 軟啟動(dòng)電路電氣工作原理
    如果采用“軟啟動(dòng)電路”來(lái)消除開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流,可以很好地避免上述傳統(tǒng)浪涌電流限制方法的缺點(diǎn)。通過(guò)“軟啟動(dòng)”來(lái)控制開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)以消除浪涌電流,包含這樣兩條設(shè)計(jì)原則:即在加電瞬間除去負(fù)載、同時(shí)限制有用的電流。如果不驅(qū)動(dòng)負(fù)載,開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)一般電流很小。在很多情況下,啟動(dòng)電流實(shí)際有可能要比利用這種方法保持的穩(wěn)態(tài)工作電流小。

1、修理開(kāi)關(guān)電源時(shí),首先用萬(wàn)用表檢測(cè)各功率部件是否擊穿短路,如電源整流橋堆,開(kāi)關(guān)管,高頻大功率整流管;抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢測(cè)各輸出電壓端口電阻是否異常,上述部件如有損壞則需更換。
    2、第一步完成后,接通電源后還不能正常工作,接著要檢測(cè)功率因數(shù)模塊(PFC)和脈寬調(diào)制組件(PWM),查閱相關(guān)資料,熟悉PFC和PWM模塊每個(gè)腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。
    3、然后,對(duì)于具有PFC電路的電源則需測(cè)量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右,如有380VDC左右電壓,說(shuō)明PFC模塊工作正常,接著檢測(cè)PWM組件的工作狀態(tài),測(cè)量其電源輸入端VC ,參考電壓輸出端VR ,啟動(dòng)控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常,利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開(kāi)關(guān)電源供電,用示波器觀測(cè)PWM模塊CT端對(duì)地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形,如TL494 CT端為鋸齒波,F(xiàn)A5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號(hào)。
    4、在開(kāi)關(guān)電源維修實(shí)踐中,有許多開(kāi)關(guān)電源采用UC38××系列8腳PWM組件,大多數(shù)電源不能工作都是因?yàn)殡娫磫?dòng)電阻損壞,或芯片性能下降。 當(dāng)R斷路后無(wú)VC,PWM組件無(wú)法工作,需更換與原來(lái)功率阻值相同的電阻。當(dāng)PWM組件啟動(dòng)電流增加后,可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺(tái)GE DR電源時(shí),PWM模塊為UC3843,檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)其他異常,在R(220K)上并接一個(gè)220K的電阻后,PWM組件工作,輸出電壓均正常。有時(shí)候由于外圍電路故障,致使VR端5V電壓為0V,PWM組件也不工作,在修柯達(dá)8900相機(jī)電源時(shí),遇到此情況,把與VR端相連的外電路斷開(kāi),VR從0V變?yōu)?V,PWM組件正常工作,輸出電壓均正常。
    5、當(dāng)濾波電容上無(wú)380VDC左右電壓時(shí),說(shuō)明PFC電路沒(méi)有正常工作,PFC模塊關(guān)鍵檢測(cè)腳為電源輸入腳VC,啟動(dòng)腳Vstart/control,CT和RT腳及V0腳。修理一臺(tái)富士3000相機(jī)時(shí),測(cè)試一板上濾波電容上無(wú)380VDC電壓。VC,Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常,測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管G極無(wú)V0 波形,由于FA5331(PFC)為貼片元件,機(jī)器用久后出現(xiàn)V0端與板之間虛焊,V0信號(hào)沒(méi)有送到場(chǎng)效應(yīng)管G極。將V0端與板上焊點(diǎn)焊好,用萬(wàn)用表測(cè)量濾波電容有380VDC電壓。當(dāng)Vstart/control 端為低電平時(shí),PFC亦不能工作,則要檢測(cè)其端點(diǎn)與外圍相連的有關(guān)電路。
    總之,開(kāi)關(guān)電源電路有易有難,功率有大有小,輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西,即充分熟悉開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)以及PFC及PWM模塊的特性,它們工作的基本條件,按照上述步驟和方法,多動(dòng)手進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的維修,就能迅速地排除開(kāi)關(guān)電源故障,達(dá)到事半功倍的效果。
    一般情況是:
    1、開(kāi)關(guān)電源不啟振,一般查看開(kāi)關(guān)頻率是否正確、保護(hù)電路是否封鎖、電壓反饋電路、電流反饋電路又沒(méi)問(wèn)題,開(kāi)關(guān)管是否擊穿等。
    2、變壓器發(fā)熱或發(fā)出“嗞嗞嗞”聲,一般是開(kāi)關(guān)頻率不對(duì);
    3、輸出電壓電源指示燈一閃一閃的一般是副邊有短路的。

 


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