【变频器维修时短接什么】变频器开关电源电路故障维修方法

逆变器开关电源电路实例2例

容量C23在——和电路中的重要作用

首先看下面的电路例子。

图1 east 7200PA 37kW逆变器开关电源电路

图HLPP001543B型15kW逆变器开关电源电路

图1、图2电路结构和原理基本相同。下面的图1电路例子简要说明了工作原理。

开关电源的电源来自直流电路的530V直流电压，从终端CN19引入到电源/驱动器板中。

电路原理简述：R26~R33电源启动电路向Q2供电时的起始基极偏置，Q2的基极电流Ib导致通过TC2主绕组Ic产生的结果，正反馈电压绕组也通过R32、D8向Q2基极产生附加的感应电压。通过强正反馈过程，Q2迅速从放大的区域进入饱腹的区域。正反馈电压绕组的感应电压降低，Q2从饱和区域脱离，进入放大区域，Ic开始下降。正反馈绕组的感应电压反转，由于强烈的正反馈，Q2在放大状态下进入截止区域。上面的电路是振荡电路。D2、R3在Q2截止期间将正反馈电压绕组产生的声压发送到Q1基地，以停止Q2对Ib的切换。R26-R33分支再次从电源供应Q1的起始电流，使电路进入下一个振动周期过程。

5V输出电压是负反馈信号(输出电压采样信号)，通过电压调节电路控制Q2的传导程度，实现电压调节控制。稳压电路由U1参考电压源、PC1光电耦合器、Q1分流管等组成。5V输出电压的高低变化转换为PC1输入端发光二极管的电流变化，使PC1输出测量光电三极管的内阻变化，并通过D1、R6、PC1调整Q2的偏置电流。调整输出电压以稳定。

这是关于修理变频器的第二本书。这是图1电路原理的简述。缺少电容器C23作用的说明，向读者提出了一些疑问。1)N2绕组的负电压是如何添加到Q2基极的？(威廉莎士比亚，Northern Exposure(美国电视)，)2)C23在电路中的作用是什么？3)C23充放电电路怎么走？这三个问题涉及电路原理的核心部分，不经过这些，开关电器Q2无法完成饱和导通放大区域快速关机再导通的工作状态转换。三个问题是，图1中的C23(或图2中的C38)对电路的工作状态转换有什么重要作用，即图1中的C23(或图2中的C38)如何发挥重要作用？先别忙，这个问题不能压一会儿，先说几句题外话吧。

在以3844(42/43/34)PWM脉冲芯片为核心的开关电源电路中，如图1、图2所示，由两个双极晶体管组成的开关电源电路，难道工厂技术人员怀旧吗？还是为了降低生产成本？其实都不是！如果使用单独的部件作为开关电源，设计师将能够进行更全面、更深入的考虑。

从维修经验来看，我更喜欢由分立的组件组成的开关电源，原因是其工作可靠性高，故障率低，所以使用和维修比较放心。电路的质量不是采用集成器或分立元件，也不是取决于电路使用的零件数量。这些都不是形式，而是本质。与分立元件构成的电路相比，集电元件有技术上的先进性和业务上的可靠性吗？真是个问号。不能一概而论。比较两个电路的设计难度、分立部件的电路，难度可能会更高。

用3844制成的电源电路类似于比个别组件的电源有固定电路模式的“傻瓜”电路，可以在成型外围和电路单元工作，紧急更换所有开关电源电路，以达到恢复目的(一些技术人员已经这样做了)。

电路中元件的数量越少，电路结构越简化，电路故障率就越低。这实际上是经过验证的法则。在实际维修中，使用图1电路形式的开关电源、故障率和可靠性，优于集成设备制成的开关电源。说明个别电源，停电好，通电后开关管道被炸，即使是“傻瓜”电路，在设计上也不能掉以轻心，关键链路电路参数的严重偏差会导致电路设计失败。

电路的优劣不是采用电路的形式，而是采用分立的部件，而是用3844芯片设计的大量经典电路，在变频器开关电源上同样发挥着手艺。

这里不再讨论两个电路的优劣，而是结合电路的振动工作过程，说明电容C23在电路中的作用。

1)在逆变器通电的瞬间，启动电阻R20~R30、R33提供开关管Q2的基本正部分电流，Q2从关闭状态进入放大区域。IC2开关变压器TC2的主绕组N1流入电流和储能反馈绕组N2产生上下感应电压信号，通过二极管D8输入开关Q2的基础。引起振动状态的第一个转折点。

二极管D8正导数通过时，

相当于将电容C23短接（二者成并联接法），C23在此时不起作用。

2）Q2饱和期间（IC2不再变化），N2感生正电压降低→Ib2↓→IC2↓→令Q2退出饱和区进入放大区。IC2↓→N2反馈绕组感应电压反向，从图1上看，感应电压的极性变为上负下正，二极管D8反偏截止。假设没有C23，电路的振荡过程将被阻断，C23的作用在此时凸显，使振荡过程能够得以继续。

D8反偏，相当于开路，解除了对C23的短接，N2感应电压，经R32、Q2的be结到电源地，形成C23的充电电流通路，在C23上形成左+右-的充电电压。

从信号耦合的角度来看，C23将N2绕组的负向电压耦合至Q2的基极，对Q2基极的正偏电压进行了衰减，进一步令Ib2↓→IC2↓，强烈正反馈过程，使Q2很快进行截止状态。

再换一个角度看，在中、高频电路，双极型晶体管的be结电容，不容忽视。正向偏压，对结电容实施了上+下-的充电控制，C23所提供的负向电压，有反向强制将Q2的be结电容所储存的“电荷拉出”的作用，能令其快速截止。这是为什么要对开关管施加负向偏压的原因。

Q2截止后，因为C23上负压的存在（C23上的负压有一个放电时间），C23能维持一定时间的截止，直到其负向电压能量因放电小于启动电阻所提供正向电压的能量，Q2由截止状态，又会再度进入放大区。

C23的负电压（对Q2来讲，是负向偏压）的放电回路：C23右端的负电压→R32→N2绕组到地→DC530V供电电源→启动电阻→C23的左端，C23的充电电荷被泄放，Q2负向偏压消失，为重新导通创造了条件。并联在分流管Q1的c、e极的二极管D9，限制Q2的be结反偏压峰值，有保护Q1、Q2的作用。

电路设计中，C23容量的选值和R33的选值，作为RC时间常数影响到振荡周期，需要与开关变压器的相关参数一起，精心核算和核准。

变频器对DC530V电压的采样和检测，是通过对开关变压器二次绕组的电压采来完成的。我在相关博文已道破这一“机密”。在这里顺便再说明一下。

开关管Q2饱合导通时，将TC2的初级绕组接入直流530V电源的两端，此时D11正偏导通，将N3绕组感应所得，与DC530V供电成比例的负向交流电压，整流和后续RC电路滤波后，得到-42V电压采样信号，送MCU主板电路，用于直流电压显示、过、欠压报警与停机保护，控制VVV/F输出等。D11和D12接于同一个次级绕组上，D12在Q2截止期间（TC2释放磁能）正偏导通，D将“大面积低幅度”的正向脉冲整流作为5V供电，而D11却在Q2饱和导通期间，将“小面积而幅度高”的负向脉冲做负向整流后，作为电压检测信号。D12整流电压是稳压的，D11输出电压值，仅反映DC530V电压的高低，并非稳压输出，为什么？朋友们可以自己先想一下，我的《直流电压检测电路的问号》一文中已有讨论，上此不予赘述了。

图3 直流回路电压采样等效电路及波型示意图

为驱动电路供电的六组相互隔离的整流、滤波电路，省略未画，请参见第四章驱动电路的相关内容。

对开关电源故障的检修，要找出其中关键的脉络。主要有两个电路环节：

1、振荡支路——包括起振电路和正反馈信号回路。起振电路：由TC2主绕组、开关管Q2的C、E极构成Q2的IC电流回路，和由启动电阻R26—R33、Q2的发射结构成的（Ib）起振回路；由TC2的正反馈绕组（有时称自供电绕组，本电路中兼有两种身份）、R32、D8构成的正反馈回路。起振回路和正反馈回路，二者结合，共同提供了和满足了开关管Q2的振荡条件。

2、稳压支路——U1、PC1、Q1构成了对输出电压的采样电路和电压误差放大电路，以Q1对Q2的IC的分流作用实现对输出电压的调整。

在实际工作中，开关电源电路的两个支路其实共同构成了对Q2的Ib的控制。显然，稳压支路会影响到振荡支路。如Q2的漏电或击穿，将会造成对Q2的Ib分流过大，导致电路停振。电路停振肯定不仅只是振荡电路本身的问题，但检修的步骤，却可以围绕两个支路来展开。

来源：公众号“变频器维修论坛”