H3000型2.2kW变频器开关电源检修一例

     故障检修过程一波三折，匪夷所思，其中包含的东西太多，在一定程度上带来了叙述的困难，但非常有意思，值得我的一写，和您的一看。

故障现象和初步检测：

接手一台上海众辰H3000型小功率变频器一台，故障为面板无显示。第一步检测变频器的主电路端子，整流和逆变电路的正、反向电阻值正常。送入单相380V电源，测主电路P、N端子的DC500V电压正常，但从控制端子上，测10V和24V辅助电源都为0V，由此判断该变频器的开关电源没有工作。

进一步检查：

为方便叙述，将开关电源的相关振荡回路，简画成图1。

1、测量开关变压器T1的一次侧工作电流回路N1、Q1、R4等元件均正常，并检测负载回路，无明显短路故障，判断开关电源处于停振状态。

图1 开关电源振荡回路的简化电路

2、开关电源起振的正常工作过程简述：

变频器上电后，DC500V（维修电源）经R1、R2启动电阻，为U1的供电7脚，提供不小于1mA的起振电流，随后8脚VREF端产生5V基准电压输出，R5、C3定时电路与内部电路构成的振荡器电路得到5V电源而起停工作，6脚输出PWM激励信号，开关管Q1微导通，产生经流N1、R4的漏极电流，N2产生感应电动势力，经D1、D2供给U1的7脚。其后因正常Q1正常工作的建立，N2输出的交变电压，经D1、C1、D2、C2整流滤波，形成U1的稳定工作电源。N2、D1、C2等元件，构成振荡芯片的自供电电路。

R1、R2为启动电路，只提供U1起振工作的“触发电流”，使电路起振，因而有些开关电源电路，将启动电阻更换为电容元件（提供瞬态的起振电流），也是可以正常工作的。而U1的正常工作，是依赖于N2绕组及整流滤波电路正常供电的。

看一下振荡形成的基本条件：

1）N1、Q1、R4工作电流通路是“通畅无阻”的；

2）R1、R2启动电路是好的；

3）U1芯片是好的，4脚外围定时电路是好的。

如果以“能量”的角度来看，在由起振到正常工作过程中，U1从电源吸取的约1mA的启动电流，仅能触发Q1进入“微导通”状态，如果自供电电路异常，U1得不到及时的能量补充，则无法控制Q1的正常导通。表现为测量U1的7脚供电电压，在6~12V之间摆动，测量8脚电压在零点几伏之间摆动，6脚输出电压为零点几伏。

3、本例故障的实测情况是这样的：

测量U1的供电7脚基本上为（请注意）稳定的15V，测8脚和6脚为0V。在7脚供电电源正常的前提下，8脚的5V输出，是U1能够正常振荡的前提条件。7脚有了供电，但8脚的输出电压为0V，则有可能是U1芯片坏掉了。为节省检修时间，先直接将U1换新，看电路能否起振。

将U1换新后，检测结果不变。此时应该先行证实U1芯片及外围振荡元件是好的，故停掉DC500V供电，单独在U1的7、5脚施加DC18V电源，检测8、4、6脚的电压值加以判断。检测结果，8脚输出稳定的5V（正常）；4脚为2.3V（振荡电路工作正常），6脚输出电压为6~9V（此时因无反馈电压建立，输出脉冲占空比较大。输出激励脉冲正常），结论是：U1芯片及外围定时电路，均是正常的，电路停振原因，在起动电路或U1的自供电电路。

先采用我那个屡试不爽的法子，即减小启动电阻的阻值，以提升触发能量，看电路能否正常工作，用1MΩ电阻并联于R1、R2两端，为变频器上电，电路真的起振工作了，但测量+5V输出为0~1.6V左右，测量其它各路输出，也严重偏低。

测U1的7脚电压，为波动的10~14V电压，8脚、4脚、6脚均为0~1V左右的波动电压，说明U1的振荡“后继乏力”，自供电电路仍无法提供U1驱动Q1正常工作的“激励能量”。

请注意以下检测过程：

停电，检测D1、D2的正反向电阻均正常，拔下电容C1、C2，用指针式万用表检测其充电能力（表现为指针摆幅）均正常。依此判断结果，往下的维修方向就要调整了，不会再在自供电电路上下功夫了。

正好数字万用表有电容挡，用2000uF电容挡测量C2容量时，显示0.33uF，换用20uF挡位测量时，同样。而测量C1时，容量基本上正常。依此判断结果，是C2失容，造成无法为U1补给充分的驱动能量，使电源处于停振、起振的间歇工作状态。

又倒过头来，再次用指针式万用表，将同样容量的正常电容与C2测量摆幅相比较，C2仍有“正常的”充放电能力！

更换电容C2，上电后开关电源工作正常。

4、两个疑问点：

故障虽然是修复了，但揭开两个疑问点，具有实际的检修引导意义。

1）对C2电容量的检测差异

本例故障，如果仅用指针式万用表检测，电容C2既有充、放电指示，又无漏电电阻，应该是好的。那么下一步的检修，就会南辕北辙，越走越远，钻了牛角尖儿。

但偶尔用数字万用表的电容挡测量，则得出C2失效的判断。

将两表的测量方法对比，前者相当于用直流电源，提供充、放电电流；后者用一定的频率的交变电流，测试电容的容量（性能），可见，后者对电容容量的检测方法，要较前者为优。检测结果，是C2对交变电流的“容电能力”已经丧失。手头有两种万用表，对比测试，会有令人惊奇的体验，能积累检修者的经验。

本例电容用指针式和数字式万用表测量电容量，所得出的截然不同的结论，是身为“资深维修者”的我，也貌似第一次碰到，其机理容后探讨。

2）7脚电压的静态和动态

a、当从外部施加18V直流电源，电源能充分满足U1输出能力的需求时，表现为7、8、脚为稳定直流电压（4脚振荡电压也是稳定的）。而一般情况下，PMW脉冲输出端6脚，因反馈电压尚未建立，其输出为最大占空比脉冲，测试直流电压可高达6~9V。

6脚脉冲电压的有无，取决于稳压环路——输出电压采样电路的形式，当6脚输出电压为0V时，并不能因此判断无PMW脉冲电压输出，振荡芯片就已经坏掉，同时测量1、2脚（内部放大器）电压值，可以作出辅助判断，当测量1脚电压低于1V、2脚电压高于2.5V时，因达到内部电路的过压保护上限，故6脚为0V即是正常的。当测量2脚电压低于2.5V、1脚电压高于1V时，此时6脚电压为0V，则可以判断振荡芯片已坏。

b、本例在线以原供电方式，检测U1的7脚静态电压，达到15V以上，但此电压几乎无波动变化，测其8脚电压为0V。我开始的判断，是当7脚供电电压“正常”时，首先8脚应有+5V基准电压的输出。因我忽略了3844的起振阀值实际为16V（停振阀值为10V），因而造成U1已坏的误判。

上电期间，当U1的7脚电压上升为16V起振阀点之后，8脚输出5V振荡电源，振荡电路具备工作条件，此时若起振能量不足，驱动电流的输出，拉动7脚电压使其快速跌落，则表现为间歇振荡现象，测7、8、4、6脚电压，均为波动电压，并且幅值较小。

测量7脚电压虽然较高，哪怕已达15V以上，但尚未到达起振阀点，振荡电路没有工作，U1芯片不从电源吸取电流，表现为8脚的5V电压为0V，7脚的供电电压较为稳定。

确定芯片是否已经振荡工作，可用测量7脚供电电压是波动的还是稳定的？8脚有无波动电压输出？这两点加以辅助判断，若为波动电压，虽测量7脚直流电压的最大幅度未达到16V（用示波器检测，其峰值其实是可达16V以上的），8脚电压仅为0点几伏，但可以确定U1芯片及外围振荡电路环节，都是好的。若测量7脚为稳压电压（但低于起振阀点），8脚电压为0V，则说明停振故障，是由供电电压低落（起振能量不足）所引起。

通常，R1、R1称为启动电阻或启动电路，实际上，供电端7脚所接电容C2也是启动电路的一部分。因R1、R2电阻值较大（一般为300~500kΩ之间），C2较小的漏电电流（即使其漏电电阻在百千欧姆级），即形成对启动电压/电流的分压/分流，而使启动能量严重不足。当其电容量严重下降时，使启动动力“后劲不足”而启动失效。而往往，容量下降与轻微漏电，二者又是同步出现的。

384x的供电端7脚电容，相比于其它电路的电解电容，好像更容易“失容或失效”，我在维修过程中，已碰到过多例，说明这不是一个偶然的现象，其背后一定有更为深层次的原因，容后文探讨。

c、如果测量振荡芯片的7、8、4、6脚都有波动电压形成，哪怕7脚供电端的波动电压低至3~8V以下，也说明芯片及振荡回路大致是好的，电路不易形成正常振荡的原因大致有两方面：

一是芯片电源所提供的振荡能量不足，如供电端电容失效，自供电电路整流二极管或电容不良；二是因负载电路存在过流故障，引发芯片的过电流保护动作。前者的7、8、4、6脚波动电压幅值较低，后者的幅值较高。

如果配合测量电流采样信号输入端3脚电压值，可作出更为准确的辅助判断。当测量3脚近于0V，如0.003V，则说明间歇振荡不是由过流原因所引起，检修重点在起振电路；若测3脚电压达0.1V（用示波器检测，信号峰值达1V）以上，说明故障系由负载电路过流所引起，检修重点在开关变压器二次侧整流滤波电路和后级负载电路。