變頻器晶體管老化失效檢修方法

時間:2017-09-11 11:44 來源:ob体育竞彩

變頻器晶體管老化失效檢修方法
晶體管器件的老化和失效故障，更為隱蔽，其表現出的故障現象也更加難以琢磨，比之檢修電容器、接觸器等元件，又上升了一個難度上的等到級。下文以檢修開關電源的兩個故障實例，來說明對晶體管老化故障的檢修。這兩例故障，一例為輸出電壓偏高，一例為輸出電壓偏低，但故障元件都是隱蔽得很，饒有趣味啊。

[故障實例3]該機器為東元7200PA型37kW變頻器，故障現象為：運行當中出現隨機停機現象，可能幾天停機一次，也可能幾個小時停機一次；起動困難，起動過程中電容充電接觸器噠噠跳動，起動失敗，但操作麵板不顯示故障代碼。費些力氣起動成功後又能運轉一段時間。

將控製板從現場拆回，將熱繼電器的端子短接，以防進入熱保護狀態不能試機；將充電接觸器的觸點檢測端子短接以防進入低電壓保護狀態不能試機，進行全麵檢修，檢查不出什麼異常，都是好的呀。

又將控製板裝回機器，上電試機，起動時充電接觸器噠噠跳動，不能起動。拔掉12CN插頭散熱風扇的連線，為開關電源減輕負載後，情況大為好轉，起動成功率上升。仔細觀察，起動過程中顯示麵板的顯示亮度有所降低，判斷故障為開關電源帶負載能力差。

拆下電源/驅動板，從機外送入直流500V維修電源，單獨檢修開關電源電路。

本機開關電源電路為單端正激式隔離型開關穩壓電源。電路由分立元件組成，故障率較低。由開關管和分流控製管構成振蕩和穩壓電路的主幹，外圍電路極其簡潔。

拆下電源/驅動板，從機外送入直流500V直流維修電源，單獨檢修開關電源電路。

開關電源的次級繞組及後續整流濾波電路，各路電源輸出空載時，輸出電壓為正常值。將各路電源輸出加接電阻性負載（如50歐5W電阻），電壓值略有降低；+24V接入散熱風扇和繼電器負載後，+5V降為+4.7V，此時屏顯及其它操作均正常。但若使變頻器進入啟動狀態，則出現繼電器噠噠跳動，間或出現“直流電壓低”、“CPU與操作麵板通訊中斷”等故障代碼，使操作失敗。測量中，當+5V降為+4.5V以下時，則變頻器馬上會從啟動狀態變為待機狀態。詳查各電源負載電路，均無異常。

分析：控製電源帶負載能力差的判斷是正確的。由於CPU對電源的要求比較苛刻，不低於4.7V時，尚能勉強工作；但當低於4.5V時，則被強製進入“待機狀態”；在4.7V到4.5V之間時，則檢測電路工作，CPU發出故障報警。

意想不到的是此故障的檢修竟然相當棘手，遍查開關電源的相關元器件竟“無一損壞”！無奈之下，試將U1（KA431AZ）的基準電壓分壓電阻之一的R1（5101）並聯電阻試驗，其目的是改變分壓值而使輸出電壓上升。測輸出電壓略有上升，但帶載能力仍差。該機的開關管Q2為高反壓和高放大倍數的雙極型三極管（NPN功率管），型號為QM5HLL-24；Q1為分流控製管，電路對這兩隻管子的參數有較嚴格的要求，市場上較難購到。再結合故障現象分析，可能為開關管Q2低效，如β值降低，使TC2儲能下降，電路帶載能力變差；也可能為Q1的工作偏移，對Q2基極電流分流能力過強，使電源帶載能力變差。但手頭無原型號開關管，用戶催修甚急。試調整電路，將分流調整管的工作點下調，使之降低對Q2基極電流的分流作用，進而提升開關管Q2的導通能力，使TC2儲能增加。

試將與電壓反饋光耦串接的電阻R6（330歐）串聯47歐電阻，以減小Q1的基極電流，進而降低其對Q2的分流能力，使電源的帶載能力有所增強。上電試機，無論加載或啟動操作，+5V均穩定輸出5V，故障排除（此故障排除是采取了權宜之計，應急修複的措施，並未查出和更換故障元件，對故障進行根治）！

故障推斷：1、開關管Q2有老化現象，放大能力下降，Ic值偏低，開關變壓器儲能變小，而使電源帶載能力變差；2、分流支路有特性偏移現象，使分流過大，開關管得不到良好驅動，從而使電源帶載能力差。第一種原因可能性大。

附記：以後該台變頻器又因模塊損壞故障送修，手頭有QM5HLL-24管子，故換掉開關管Q2，將串接47Ω電阻解除，恢複原電路後，開關電源工作正常。說明該機器開關電源電路帶載能力差的故障原因，確係Q2開關管低效所致。

[故障實例4]一台多年使用的變頻器，在逆變模塊損壞並修複後，為變頻上電，測CPU板+5V供電，約為6V，測控製回路的+15V供水，高達近20V。輸出電壓明顯偏高，但輸出電壓值較為穩定。懷疑是萬用表測量誤差（如數字萬用表內部9V電源能量不足造成的測量誤差），換用另一塊萬用表檢測，還是如此。

說明開關電源存在故障，未敢給CPU主板供電，摘下電源/驅動板，單獨檢修，為保險起見，出切斷了驅動IC的四路供電，等輸出電壓值正常後再連接負載電路。

該例故障，輸出電壓尚能穩定，說明穩壓電路還是起作用的，穩壓環節還是“透氣”的。試將TL431基準電路的VREF端子的上分壓電阻減小，或想辦法加大反饋光耦的輸入側電流，檢測各路輸出電壓略有下降，也說明穩壓環節還是能對輸出電壓作出反應和起了調節作用的。但感覺電壓的下降量極小，電路能對輸出電壓作出反應，但反應的靈敏度降低。把穩壓環節看成一個誤差放大器的話，是這個放大器的放大倍數明顯不夠了啊。

該電路也是由兩隻分立晶體管構成的振蕩和穩壓電路，穩壓的所有控製，最後都落實到開關管基極電流的控製上，一是開關管的驅動電流過大，二是分流管的Ic電流過小，對開關管Ib電流的分流能力不足。

挑選一隻放大倍數高的分流管對原管進行代換，又檢查了穩壓電路的所有環節，未查出變值和不良元件，單獨拆下TL431，作了穩壓性能試驗，沒有問題。檢修陷入了僵局。

將電路板放置了幾天，沒有管它，但腦子裏有時還在轉悠著這個事。將疑點放在了光電耦合器PC817的身上！TL431與PC817相配合，將輸出電壓的變化隔離和反饋至一次振蕩電路。PC817內含發光二極管一隻和光敏三極管一隻，長期工作後，發光二極管的發光效率變低，光敏三極管受光量減小，導通內阻變大，相當於誤差放大器的放大信倍變低了。另外，也不排除光敏三極管老化、低效、放大倍數降低等等的可能，二者中的其一不良，便導致穩壓控製能力減弱，輸出電壓升高。但光耦器件的在線測量，隻能測出輸入側發光二極管的正反向電阻或電壓降，其它指標則無能為力。

將光耦拆除，換用一隻優質元件，開機，測各路輸出電路，嘩！全部正常和穩定了！

可以總結一點：電解電容因工藝和材質的特點，性能容易漸變和低效，但這種電容的漸變和低效，還是容易引起注意的。其它元件，電阻一般是較為穩壓的。 那麼還容易漸變和低效的原件，應該首屬晶體管了。早期的電子電路維修工作者，針對性的分立元件的晶體管，維修工作中對管子放大倍數的檢測，成為常規手段之一。以後，隨著IC電路的出現，隨著IC工作可靠性的提高，往往忽略了對IC內容晶體管的漸變和低效的問題。PC817也可以稱之為IC電路，內部集成了發光管和三極管，其它被廣泛應用的模擬IC和數字IC，內部內部也是由晶體管所集成，總會有晶體管漸變和低效的可能。在長期的維修中，我也碰到數例這種情況。這種情況，單純測試IC的引腳電阻，很難察覺到什麼異常。而上電進行動態電壓檢測，往往有效。

遇有疑難故障，多注意晶體管的漸變和低效，注意IC內部晶體管的漸變、低效、失效！

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