如何確定開關(guān)電源開關(guān)變壓器的好壞?

發(fā)布時間:2024-03-08
修理開關(guān)電源電路的間歇振蕩故障,代換完除開關(guān)變壓器以外的所有懷疑元件后,往往對開關(guān)變壓器的好壞仍不能得出較為確切的結(jié)論,在尚懷疑惑的情況下,不得不放棄維修。如果此際將檢修再深入一步,能確診開關(guān)變壓器的好壞,即能避免功虧一簣,使修復(fù)圓滿。 說到驗證開關(guān)變壓器的好壞,什么感應(yīng)法啊,振鈴法/波形法等等啊,總是有局限的法子,依賴對比數(shù)據(jù),依賴檢測者的經(jīng)驗。如果有簡短直捷的法子,檢測結(jié)果又是明明白白的,就好了啊。比如為開關(guān)電源送入一個相對安全的低壓,使電路處于非穩(wěn)壓開環(huán)狀態(tài),對負(fù)載電路也不會形成什么危害,可以放心大膽地為開關(guān)電源加電,就好了啊。那么為電路加多少伏直流電壓算是安全電壓呢?
恰巧,正好手頭有一款開關(guān)變壓器的繞組數(shù)據(jù),dc500v繞組與5v繞組的匝數(shù)比約為20:1,5v繞組為5匝,500v繞組為100匝。振蕩芯片采用3844,輸出脈沖最大占空比為50%。由可以進(jìn)行粗略估算,當(dāng)電路開環(huán)工作時,開關(guān)管最大占空比輸出時,500v繞組允許最高電壓輸入值為200v。由此可知,此開關(guān)電源當(dāng)輸入電壓不高于dc200v時,能保證二次負(fù)載電壓不會高于額定值。
可見,對于該電路,只要在原電源的dc530v電源輸入端輸入低于200v的直流供電;為3844直接提供高于16v(起振電壓)如18v的供電,不需改變原電壓構(gòu)成,即可直接驗證開關(guān)電源電路中開關(guān)變壓器及其它元件的好壞了。在開環(huán)工作狀態(tài)下,開關(guān)變壓器各繞組輸出的電壓,應(yīng)該和其匝數(shù)比成正比/線性關(guān)系,若滿足此條件,說明開關(guān)變壓器是好的,若二次繞組輸出電壓顯著低于此值,說明開關(guān)變壓器不良。
但這不是通例!近修一臺施耐德atv31型45kw變頻器的開關(guān)電源,開環(huán)狀態(tài)下,輸入電源電壓達(dá)dc50v以上后,各路輸出電壓即已達(dá)到額定值附近!
可見,每臺變頻器的開關(guān)變壓器因設(shè)計一次側(cè)匝數(shù)的不確定和不統(tǒng)一,不可貿(mào)然送入較高的供電電壓,手頭最好有無級或變擋可調(diào)的dc0~200v(100v)電源,先從低電壓送起,同時監(jiān)測輸出電壓, 使之低于額定輸出電壓便于工作于監(jiān)測為宜。而這種檢修過程,往往帶給人驚喜:在驗證開關(guān)變壓器好壞的同時,故障元件也同步現(xiàn)出原形了。
且聽我道來。
先看圖,上圖為并聯(lián)在開關(guān)變壓器一次繞組n1兩端的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)。(a)、(b)、(c)分別為常見的三路電路模式(如復(fù)合式等,都是我暫時起的名,也許不夠確切),其目的是提供開關(guān)管的反向電流通路,抑制開關(guān)管截止期間漏/源(或集電極/發(fā)射極)極間反向電壓的幅值,保護開關(guān)管的安全及避免磁勢積累。 當(dāng)(a)電路中的c29漏電;(b)電路中的z1~z3擊穿或漏電;(c)c電路中的z101擊穿或漏電時,導(dǎo)致開關(guān)變壓器過載,其二次繞組感生電壓降低。此時,對開關(guān)管q1/t103來說,雖然不會導(dǎo)致其過載(正處于截止期間),但因二次繞組的感生電壓降低(參見圖2電路),當(dāng)n2繞組感生電壓偏低(如低于10v/pc1的欠電壓動作閥值)時,引起內(nèi)部振蕩電路停止工作,出現(xiàn)間歇振蕩的故障(表現(xiàn)為打融)現(xiàn)象。注意,此電壓間歇振蕩現(xiàn)象是由pc1的欠電壓動作所引起,而非常規(guī)的由二次負(fù)載電路過載所引起的過載保護,此時檢查負(fù)載電路,當(dāng)然不會存在過載故障。
我們再來細(xì)看一下,當(dāng)圖1中(a)電路的c29雖然已經(jīng)漏電損壞,但其漏電電阻達(dá)數(shù)千歐姆時;當(dāng)圖1中(b)電路的z1~z3擊穿或漏電,但其擊穿電壓達(dá)數(shù)伏以上(超出數(shù)字萬用表二極管擋的量程,或擊穿電壓達(dá)9v以上,超出指針萬用表內(nèi)部電池的電壓值)或其漏電電阻也為數(shù)千歐姆時;圖1中(c)電路的雙向擊穿二極管z101擊穿或漏電時,無論是指針式萬用表或數(shù)字式萬用表,即使我們耐心細(xì)致地測量了多次,也可能無法得出c29、z1、z101已壞的準(zhǔn)確結(jié)論!
方便起見,以圖2中n1兩端并聯(lián)的電路為例,當(dāng)c4的漏電電阻達(dá)數(shù)千歐姆時,如果用數(shù)字式萬用表的二極管擋來測量(將表筆搭于c4兩端)正、反向測量兩次的話,顯然,其中一次測量結(jié)果是d2的正向?qū)▔航?,一次測量顯示為無窮大“1”,無法得出c4已經(jīng)漏電的準(zhǔn)確測量結(jié)果;如果用指針式萬用表的電阻擋不測量的話,所測得數(shù)值為c4漏電阻和r8和相關(guān)聯(lián)并聯(lián)外電路的總并聯(lián)電阻值,因此數(shù)值較大,也不容易使人判斷c4已經(jīng)漏電損壞。
像圖1的(b)電路,當(dāng)z1雖然已經(jīng)損壞,但其擊穿值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于萬用表內(nèi)電池電壓時,所測也僅為二極管的正向電阻值(或正向?qū)▔航担?,其反向電阻值也是極大的;圖1的(c)電路,如果其故障擊穿值遠(yuǎn)高于萬用表內(nèi)部電阻電壓時,則其正、反向?qū)▔航祷蛘?、反向電阻值都是極大的,根本無法判斷其已經(jīng)壞掉!
應(yīng)該知道,電容漏電或二極管的擊穿狀態(tài),只有當(dāng)加于元件兩端的電壓高于一定閥值時,元件的故障狀態(tài)才會有所表現(xiàn)。萬用表在低電壓條件下的測試,故障元件有時卻會“表現(xiàn)正常”。這也是電工師傅在測試電纜或繞組之間的絕緣時,為何要丟開萬用表換用絕緣搖表的緣故。
綜上所述,當(dāng)圖中的c29、z1、z101等元件損壞后,事實上我們對該元件測量了多遍, 仍為測量結(jié)果所蒙蔽時,而對其它元件的測量判斷也非常顯明(沒有問題)時,這時腦海中也會就會冒出一個故障判斷,也許是開關(guān)變壓器壞掉(內(nèi)部匝間短路)了吧?有的維修者可能會采取進(jìn)一步的措施,如用振蕩小板代替除3844及全部外圍電路(n1繞組兩端并聯(lián)的電壓吸收回路卻沒有動它),代用后結(jié)果仍然是故障依舊,如此似乎更證實了開關(guān)變壓器的故障嫌疑。如果手頭同型號的開關(guān)變壓器可以代換試驗的話,則應(yīng)該輕易修復(fù)的故障機器,也許從此就會沉睡在某一角落里了。
可以想見,開關(guān)變壓器壞掉的機率是極低的,對于間歇振蕩所表現(xiàn)出來的“疑難故障”,所以會誤判為開關(guān)變壓器損壞,是說明我們的故障檢測方法上,還是有局限之處。
下面看兩例故障檢測實例:
1、開關(guān)電源上電后出現(xiàn)打嗝聲,測各路輸出直流電壓均極低,且不穩(wěn)定。先從負(fù)載電路查起, 無損壞元件。后來重點檢測n1繞組所并聯(lián)的電壓吸收網(wǎng)絡(luò),感覺未有異常。拿來振蕩小板,將振蕩芯片及外圍電路全部代替,上電后故障依舊。說明、振蕩、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)皆無問題,重查負(fù)載電路也無異常。檢修陷入困境。
想到是否開關(guān)變壓器壞掉?得首先排除這個可能性。
直接向3844的7、5腳接入dc18v,在開關(guān)電源的dc530v電源輸入端,接入dc100v,上電后,電路起振工作,一會兒,圖(c)電路中的z101開始冒煙。觀察此電路為復(fù)合式電壓吸收電路,z101兩端尚并聯(lián)有阻容吸收電路,臨時摘掉z101后,測各路直流輸出電壓,其高低與輸入電壓皆成比例(此時開關(guān)變壓器的好壞已不言自明)。
至此,故障原因真相大白,用3只100v穩(wěn)壓管串聯(lián)代替z101,上電試機,開關(guān)電源工作恢復(fù)正常。
2、故障現(xiàn)象同上,檢查方法同上,通電后,z1、z2過熱冒煙,此時開關(guān)變壓器的好壞已不言自明,間歇振蕩故障的“元兇”也已經(jīng)藏身不住了。用兩只120v穩(wěn)壓管代替z1、z2,上電后開關(guān)電源工作恢復(fù)正常。
最后再交代一下吧。那么為何用原供電dc530v,電路處于間歇振蕩,而為電路分別接入dc18v和dc100v,即能很快使故障元件無處藏身呢?請參見圖2電路。
1、pc1振蕩芯片的供電取自n2繞組,當(dāng)c4嚴(yán)重漏電時,開關(guān)變壓器儲能不足,n2感生電壓降低,pc1內(nèi)部欠電壓檢測電路動作,電路處于間歇振蕩狀態(tài)。
獨立為pc1送入dc18v供電后,pc2則能一直穩(wěn)定工作,進(jìn)而使故障元件暴露出來。
2、在開關(guān)電源的dc530v供電端子送入dc100v,這是一個保險電壓,可以在因故障而穩(wěn)壓失控的情況下,使各路直流輸出電壓不致超過額定值而損壞負(fù)載電路,此供電電壓下,可以放心地檢測電路各部分的工作狀態(tài),從而使故障根源暴露出來。如果手頭有0~200v可調(diào)直流電源當(dāng)然更好,在監(jiān)測輸出電壓的同時,緩慢調(diào)高輸入電源電壓,還可進(jìn)一步檢測電路由開環(huán)進(jìn)入穩(wěn)壓控制的過程,驗證電路的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)是否正常。
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