安川變頻器報GF/LF/OU故障代碼維修問題判斷

安川變頻器報GF/LF/OU故障代碼維修問題判斷

兩例變頻器開關(guān)電源電路實例 兼論電容C23在電路中的重要作用 先看以下電路實例：圖1 東元7200PA 37kW變頻器開關(guān)電源電路圖2 海利普HLPP001543B型15kW變頻器開關(guān)電源電路圖1、圖2電路結(jié)構(gòu)和原理基本上是相同的,，下面以圖1電路例簡述其工作原理,。開關(guān)電源的供電取自直流回路的530V直流電壓，由端子CN19引入到電源/驅(qū)動板,。電路原理簡述：由R26R33電源啟動電路提供Q2上電時的起始基極偏壓,，由Q2的基極電流Ib的產(chǎn)生，導(dǎo)致了流經(jīng)TC2主繞組Ic的產(chǎn)生,，繼而正反饋電壓繞組也產(chǎn)生感應(yīng)電壓,，經(jīng)R32、D8加到Q2基極,；強烈的正反饋過程,，使Q2很快由放大區(qū)進入飽合區(qū)；正反饋電壓繞組的感應(yīng)電壓由此降低,，Q2由飽合區(qū)退出進入放大區(qū),，Ic開始減小,；正反饋繞組的感應(yīng)電壓反向,，由于強烈的正反饋作用，Q2又由放大狀態(tài)進入截止區(qū),。以上電路為振蕩電路,。D2、R3將Q2截止期間正反饋電壓繞組產(chǎn)生的負(fù)壓,，送入Q1基極,，迫使其截止，停止對Q2的Ib的分流,，R26-R33支路從電源提供Q1的起振電流,，使電路進入下一個振蕩循環(huán)過程。 5V輸出電壓作為負(fù)反饋信號（輸出電壓采樣信號）經(jīng)穩(wěn)壓電路，來控制Q2的導(dǎo)通程度,，實施穩(wěn)壓控制,。穩(wěn)壓電路由U1基準(zhǔn)電壓源、PC1光電耦合器,、Q1分流管等組成,。5V輸出電壓的高低變化，轉(zhuǎn)化為PC1輸入側(cè)發(fā)光二極管的電流變化,，進而使PC1輸出測光電三極管的導(dǎo)通內(nèi)阻變化,，經(jīng)D1、R6,、PC1調(diào)整了Q2的偏置電流,。以此調(diào)整輸出電壓使之穩(wěn)定。這是我的第二本有關(guān)變頻器維修的書中,，對圖1電路原理的簡述,，由于疏漏了對電容C23作用的講解，給讀者帶來了一些疑問：1）N2繞組負(fù)電壓是如何加到Q2基極的,？2）電路中C23的作用是什么,？3）C23的充、放電回路是怎樣走的,？這3問題涉及到電路原理的關(guān)鍵部分,，無它，開關(guān)電管Q2即無法完成由飽和導(dǎo)通進入放大區(qū)快速截止重新導(dǎo)通的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換,，三個問題其實又只是一個問題,，即圖1的C23（或圖2中的C38）究竟對電路的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換起到怎樣的重要作用？

先不要忙,，將這個問題暫且按下不表,，先說幾句題外話。在由3844（42/43/34）PWM脈沖芯片為核心構(gòu)成的開關(guān)電源電路,，大行其道的今天,，像圖1、圖2這樣由兩只雙極型晶體管構(gòu)成的開關(guān)電源電路（對比于集成器件,，或稱之為分立元件構(gòu)成的開關(guān)電源）,，仍占有一席之地,，在數(shù)個變頻器廠家的產(chǎn)品中，得到應(yīng)用,。難道是廠家技術(shù)人員有懷舊情結(jié)嗎,？還是為了降低生產(chǎn)成本,？其實都不是！采用分立元件做開關(guān)電源,，設(shè)計人員肯定有更全面和深入的考慮,。而我的維修經(jīng)驗而論，我比較傾向和于由分立元件構(gòu)成的開關(guān)電源,，理由是其工作可靠性高，故障率低,，使用和維修都比較讓人放心。電路的質(zhì)量,，并不取決于采用集成器件或分立元件，也不取決于電路采用元器件的數(shù)量多少,，這些都是形式而非本質(zhì),。相對于分立元件組成的電路，集電器件是否就具有技術(shù)上的性和工作上的可靠性,？則真的是一個問號,，不可一概而論。比較二者電路的設(shè)計難度,，分立元件的電路，恐怕難度要更高一些,。與分立元件的電源相比，用3844做成的電源電路,，更像一個“傻瓜型”電路，有固定的電路模式,，與成型外圍作成一個電路單元,，可以應(yīng)急取代任意開關(guān)電源電路，達到修復(fù)目的（有的技術(shù)人員已經(jīng)這樣做了）,。電路的元件數(shù)量愈少,，電路結(jié)構(gòu)越是精簡，電路的故障率就越低,，這是一個被實踐驗證的法則。實際維修中,，采用圖1電路形式的開關(guān)電源，故障率和可靠性,，要優(yōu)于用集成器件做成的開關(guān)電源。個別電源,，停電時還好好兒的，一上電,，開關(guān)管就炸掉了，說明“傻瓜型”電路,，在設(shè)計上也不可掉以輕心，關(guān)鍵環(huán)節(jié)電路參數(shù)
的嚴(yán)重偏離,，也會導(dǎo)致電路設(shè)計的失??！電路的優(yōu)劣,，還是不在于電路的形式，不在于采分立元件還是采用集成器件,，用3844芯片設(shè)計的大量經(jīng)典電路,，在變頻器開關(guān)電源中也同樣大展身手。此處不再討論兩種電路的優(yōu)劣,，結(jié)合電路的振蕩工作過程，說明一下電容C23在電路中所起的作用,。1）變頻器上電瞬間,，由啟動電阻R20R30,、R33提供開關(guān)管Q2的基極正偏電流，Q2由截止?fàn)顟B(tài)進入放大區(qū),，產(chǎn)生IC2開關(guān)變壓器TC2的主繞組N1流入電流而儲能反饋繞組N2產(chǎn)生上+下-的感應(yīng)電壓信號，經(jīng)二極管D8輸入開關(guān)管Q2的基極,，使Ib2IC2,，直至IC2達到飽和。引發(fā)振蕩狀態(tài)的個轉(zhuǎn)折,。二極管D8正偏導(dǎo)通時,，相當(dāng)于將電容C23短接
（二者成并聯(lián)接法）,，C23在此時不起作用,。2）Q2飽和期間（IC2不再變化）,，N2感生正電壓降低Ib2IC2令Q2退出飽和區(qū)進入放大區(qū),。IC2N2反饋繞組感應(yīng)電壓反向,，從圖1上看，感應(yīng)電壓的極性變?yōu)樯县?fù)下正,，二極管D8反偏截止。假設(shè)沒有C23,，電路的振蕩過程將被阻斷,，C23的作用在此時凸顯，使振蕩過程能夠得以繼續(xù),。D8反偏,，相當(dāng)于開路,，解除了對C23的短接，N2感應(yīng)電壓,，經(jīng)R32,、Q2的be結(jié)到電源地，形成C23的充電電流通路,，在C23上形成左+右-的充電電壓,。從信號耦合的角度來看，C23將N2繞組的負(fù)向電壓耦合至Q2的基極,，對Q2基極的正偏電壓進行了衰減,，令I(lǐng)b2IC2，強烈正反饋過程使Q2很快進行截止?fàn)顟B(tài),。再換一個角度看,，在中、高頻電路,，雙極型晶體管的be結(jié)電容,，不容忽視。

正向偏壓,，對結(jié)電容實施了上+下-的充電控制,，C23所提供的負(fù)向電壓，有反向強制將Q2的be結(jié)電容所儲存的“電荷拉出”的作用,，能令其快速截止,。這是為什么要對開關(guān)管施加負(fù)向偏壓的原因。Q2截止后,，因為C23上負(fù)壓的存在（C23上的負(fù)壓有一個放電時間）,，C23能維持一定時間的截止，直到其負(fù)向電壓能量因放電小于啟動電阻所提供正向電壓的能量,，Q2由截止?fàn)顟B(tài),，又會再度進入放大區(qū)。C23的負(fù)電壓（對Q2來講,，是負(fù)向偏壓）的放電回路：C23右端的負(fù)電壓R32N2繞組到地DC530V供電電源啟動電阻C23的左端,，C23的充電電荷被泄放，Q2負(fù)向偏壓消失,，為重新導(dǎo)通創(chuàng)造了條件,。并聯(lián)在分流管Q1的c,、e極的二極管D9，限制Q2的be結(jié)反偏壓峰值,，有保護Q1,、Q2的作用。電路設(shè)計中,，C23容量的選值和R33的選值，作為RC時間常數(shù)影響到振蕩周期,，需要與開關(guān)變壓器的相關(guān)參數(shù)一起,，精心核算和核準(zhǔn),。 變頻器對DC530V電壓的采樣和檢測，是通過對開關(guān)變壓器二次繞組的電壓采來完成的,。我在相關(guān)博文已道破這一“機密”,。在這里順便明一下。 開關(guān)管Q2飽合導(dǎo)通時,，將TC2的初級繞組接入直流530V電源的兩端,，此時D11正偏導(dǎo)通，將N3繞組感應(yīng)所得,，與DC530V供電成比例的負(fù)向交流電壓，整流和后續(xù)RC電路濾波后,，得到-42V電壓采樣信號,，送MCU主板電路,，用于直流電壓顯示、過,、欠壓報警與停機保護,，控制VVV/F輸出等,。D11和D12接于同一個次級繞組上,，D12在Q2截止期間（TC2釋放磁能）正偏導(dǎo)通,，D將“大面積低幅度”的正向脈沖整流作為5V供電,，而D11卻在Q2飽和導(dǎo)通期間，將“小面積而幅度高”的負(fù)向脈沖做負(fù)向整流后,，作為電壓檢測信號,。D12整流電壓是穩(wěn)壓的,，D11輸出電壓值,，僅反映DC530V電壓的高低,，并非穩(wěn)壓輸出,，為什么？朋友們可以自己先想一下,，我的直流電壓檢測電路的問號一文中已有討論,，上此不予贅述了。圖3 直流回路電壓采樣等效電路及波型示意圖 為驅(qū)動電路供電的六組相互隔離的整流,、濾波電路，省略未畫,，請參見第四章驅(qū)動電路的相關(guān)內(nèi)容,。 對開關(guān)電源故障的檢修，要找出其中關(guān)鍵的脈絡(luò),。

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主要有兩個電路環(huán)節(jié)： 1,、振蕩支路包括起振電路和正反饋信號回路,。起振電路：由TC2主繞組、開關(guān)管Q2的C,、E極構(gòu)成Q2的IC電流回路，和由啟動電阻R26R33,、Q2的發(fā)射結(jié)構(gòu)成的（Ib）起振回路,；由TC2的正反饋繞組（有時稱自供電繞組，本電路中兼有兩種身份）,、R32,、D8構(gòu)成的正反饋回路,。起振回路和正反饋回路,，二者結(jié)合，共同提供了和滿足了開關(guān)管Q2的振蕩條件,。 2,、穩(wěn)壓支路U1,、PC1、Q1構(gòu)成了對輸出電壓的采樣電路和電壓誤差放大電路,，以Q1對Q2的IC的分流作用實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整