数控机床变频器开关电源的典型电路原理及故障实例分析

2 维修实例
　　实例1
　　故障：一台台安N2—405—1013 3.7kW变频器，检测主电路无短路故障。接入交流380V维修隔离电源，上电即跳OC故障(过电流故障)。

　　检查：检测逆变输出模块未损坏，6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，但其他支路的供电较正常偏高，如15 V为18V，22V的驱动供电为26V；插上CPu主板的接线排时，测+5V仍正常，但其他支路的供电则出现异常升高现象；如22 V的驱动供电甚至于上升为近40 V(驱动IC电路的供电极限电压为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。脱开5V负载电路后，在R233上并联5kΩ 电阻，输出5V电压有明显下降，且能稳压在一定值上，说明稳压电路是在正常工作的。进一步查找其他电路也无“异常”，检修陷人僵局。

　　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的上升趋势使电压的负反馈量加大，电源开关驱动脉冲的占空比减小，开关电源的励磁电流减小，其他支路的输出电压相对较低；当插人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大，开关变压器的励磁电流上升，使其他支路的输出电压幅度上升。现在的状况是，5V电路空载时，其他供电虽输出较低，但仍偏高。5V加载后，其他供电支路则出现异常高的电压输出；故障环节要么是5 V供电电路本身故障导致带载能力变差，要么是负载电路异常(过载)，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”，出现了其他供电支路“电压的异常上升”。接下来检修5V电源输出电路，拔下电源滤波电容C238、C239，检测：两只电容容量仅十几个微法，且存在明显的漏电电阻。两只电容的失效正好满足了两个条件：容量变小使电源带负载能力差，漏电使负载变重。

　　处理：更换C238、c239电容后，开关电源的各路供电输出正常。

　　实例2

　　故障：一台英威腾P9/G9 55kw变频器，开关电源电路与图1接近。机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均无损坏。开关电源无输出，开关管损坏，电源引入铜箔及开关管漏极回路的铜箔都已与基板脱离，说明该机可能从电源引线引人了雷电，致使开关电源电路损坏。

　　更换开关管、开关管源极电流信号采样电阻、振荡块3844B和开关电源熔断器F1后，给开关电源先送人直流300V直流维修电源，不起振；再送人500V直流维修电源，上电即烧电源熔断器F1。停电测量检查，无短路现象，更换保险管后上电，供电电压低于300V时，不起振，送入500V时仍烧熔断器。

分析：开关电源供电低时不起振，当供电高到一定幅度，如直流450V时，电源有可能起振。是否为电源起振后，电路存在“交流”短路而烧掉Fl呢?因为据检测，无短路元件，不存在直流短路。交流短路的原因，不外乎开关变压器匝间短路、负载电路有元件存在加电后软击穿现象。再次检查，替换开关变压器实验，无效。将负载电路逐一切除，无效。在观察电路板的过程中，无意中

　　在观察电路板的过程中，无意中观察到开关电源的电路板上有一条异常黑线，开关电源的530V直流电源通过主直流回路引入，电路板为双面电路板。电源引入端子在电路板的边缘，正面为正极引线铜箔条，反面为负极引线铜箔条，发现电路板边缘正、负铜箔条之间有一条“黑线”，由于雷雨潮湿天气，使电路板材的绝缘降低，引起正、负铜箔之间跳火，电路板碳化，电源电压低于某值时不会击穿，高于500V时便使碳化电路板击穿，烧断熔丝。烧断熔丝的原因并非起振后开关管回路有短路故障，而是由于电路板碳化引起。检修中并未从供电现象得出绝缘不良的原因，使检修走了一段弯路。

　　处理：消除电路板边缘的碳化物并做了绝缘处理，送入500V时不再烧断熔丝，但不能起振。检查开关变压器自供电绕组的整流二极管D38(LL4148，相当于图1中的VD215 BG98)有一定的反向电阻(整流效率变低)，更换后试机正常。

3 结语

　　通过维修机床变频器开关电源，发现其工作原理和维修方法与家电中的开关电源有很大的共同点。本例中讨论和分析的变频器属于小功率型的，但其维修方法同样适用于中、大型变频器开关电源的维修。