【原创故障案例】变频器开关电源处置纪实

近日，本人接修了几台中等功率的变频器，在一上午的时间里接连修好五台，其中四台为开关电源问题所致，今天略做归纳同各位同行共同交流一下。

开始分享之前，首先需要说明的是，就目前变频器开关电源形式而言，当属以UC28/384X（X：2、3、4、5）为典型代表的反激电流型IC线路居多，其能占到90%左右。无论是国外还是国产变频器，凡是反激形式开关电源形式，其线路架构大同小异，因此为了便于说明问题，本人特手绘此种开关电源经典线路一份，供分析之用。

   

一台22KW欧瑞变频器，通入三相维修电源后，无任何反应和任何显示。测量P、N两端子无电压，但P+同N端子间电压为正常的DC530V，显而易见变频器内部的缓充电阻出现了断路故障。拆机后发现机内20W 51Ω被釉绕线功率电阻已乌黑！代换该电阻后，接通电源P、N两端子电压为DC530V，但该机仍然是无任何显示，缓充继电器也无动作发生，显而该机开关电源出现了异常，这也是引发缓充电阻故障的真正原因。

单独给开关电源线路提供DC500V维修电源，发现电源所接量程为DC300mA表指针竟一摆到头，远超开关电源IC UC2844正常工作的DC15mA！再结合观察到由六支电阻并串联而成的启动电阻R1（如图）均有明显的过热痕迹，从而判断IC、自供电回路中的C2、C4、ZD1等有短路故障可能。本着先分立后集成的排查顺序，发现自供电回路当中的16V稳压二极管ZD1（1N4745A）存在问题——使用万用表二极管档测试，数值仅为0.18V。考虑到受ZD1击穿初期影响，自供电整流二极管D1性能必然受到波及，于是将两支二极管全做更换。耗时不到一刻钟，该机故障得以轻松修复。

接下来是两台17.5KW伟创AC60型变频器，在通电测试过程中，均出现显示屏明暗交替闪烁症状，测量“+10V”辅助端子其电压在9—4V间来回波动，由此判定故障同样系变频器开关电源回路异常所致——即出现了反激型开关电源排查中最为棘手的间歇振荡，俗称“打嗝”之故障。

先将两机开关电源线路板拆下，通过观察发现该型线路同所绘线路略有区别——在自供电滤波电容C4至IC 7脚间串入了一支二极管（推测作用为防止自启动电阻失效，损坏自供电回路元件）。先给板A通入维修用DC500V电源，测量IC 7、5两脚间电压在16V—9V间跳变。断电后单独在IC 7、5两脚间通入DC16V电压，测量发现IC 8脚+5V基准电压输出正常，PWM信号输出端6脚电压也为正常的DC7.5V，由此判定故障由自供电回路或稳压、限流回路引起。经过静态测量，发现自供电回路中的高频滤波电容C4（10nF）存在等效电阻值极低症状——用LCR电桥测量仅为11Ω，继而导致电源IC能正常起振，但自供电电压被C4滤波电容拉低，从而导致IC无法维持正常工作。将C4更换后，该故障得以排除。

接下来测试板B时，发现其IC工作电压正常，PWM信号输出管脚电压值也正常，但二次侧各路电压却存在30%幅值跳变情况，细听之下发现变压器有较为微弱的“啾啾”声发出。由多年维修经验推测，故障极有可能是开关电源二次侧某支路有整流二极管、滤波电容、稳压器件电出现异常所致，换而言之开关电源出现了过载保护现象。可是对上面所怀疑的器件进行排查后，却没有发现任何异常，就当本人准备对开关电源做繁琐的稳压回路测试时，顺手测了一下IC  6脚PWM信号输出端至功率开关管G极间的限流电阻R4，结果发现其值由标注的100Ω变成了150Ω，于是本人顿时明白了故障原因——电源IC虽然PWM信号输出正常，无奈限流电阻变大致使功率开关管所需驱动强度无法得到满足，而出现欠激励状态。更换电阻后，维修中最为耗时的故障被排除。

最后是一台ABB ACS800 15KW变频器，其故障现象非常奇怪——通电后显示等一切正常，可只要按下“RUN”键，该机会在两秒后随着LCD显示屏猛然变暗，旋即停机并出现类似断电再启动现象。面对这种情况，本人思索后仍然从开关电源入手——待机状态下测量“+10V”端子电压正常，随着“RUN”键按下该电压快速降至3V，随后又快速回升至10V。明显是随着运行指令发出，整机线路工作电流陡增，而开关电源发生异常无法满足电流输出形成过流保护，造成开关电源发生停振现象。

在拆机过程中，本人忽然想到一个被忽视的环节：启动过程中，变频器的散热风扇绝对是新增负载之一，如果散热风扇出现异常岂不造成开关电源受到波及而出现问题！将该机所用的两支DC24V风扇拆下，结果发现其中一个内有大量昆虫灰尘堆积，拨动风叶发现十分卡涩。将风扇清理干净后，通电试机故障现象消除，继而此例险些走弯路的开关电源故障轻松搞定。