开关电源的原理与维修ppt课件.ppt

,*,2000-2011 YOUNG ASSOCIATES, INC.,*,上海扬智嘉达企业管理有限公司,电子技术培训-开关电源与变频器控制基础,电子技术导师研修班培训系列教材,贺寿刚shougang.he6-,目录,扬智集团,3.开关电源的工作原理与用途,4.典型变频器驱动电源控制原理,2.线性电源和开关电源比较,1.培训简介与电子技术基础,5.变频器维修指南,1.培训简介与电子技术基础,培训目的：本次培训作为一个基础知识讲座，旨在使大家对开关电源的原理和变频器驱动电源有一个基本认识，熟悉变频器驱动电源结构和测试，以及了解开关电源和变频驱动电源的可靠性等知识。培训时间：2小时,1,4,3,2,1.电脑电源2.三菱变频器电源驱动3.台工爱德利变频驱动4.5.汇川变频器电源驱动,5,1.培训简介与电子技术基础,1.2 电阻色环识别与计算,电阻的单位：电阻的基本单位是“欧姆”，什么叫“1欧姆”？假如一段导线，两端的电压是1伏，此时流过 导线的电流是1安培，那么这段导线的电阻就是1欧姆,简称“欧”。1000欧=1千欧（K），1000千欧=1兆欧(M)。 欧姆的符号是“”；千欧符号“”；兆欧符号“M”。,1.培训简介与电子技术基础,1.3 电阻色环识别练习,常 用 电 子 元 器 件 -半导体三极管,晶体三极管简称三极管，它的工作状态有三种：放大、饱和、截止，因此，三极管是放大电路的核心元件具有电流放大能力，同时又是理想的无触点开关元器件。,1.培训简介与电子技术基础,内部结构：NPN型和PNP型管；工作频率：有低频和高频管；功率：有小功率和大功率管； 封装材料分：金属壳、塑封管等材料：有锗管和硅管等等。,1. 分类,1.培训简介与电子技术基础,2. 结构和符号,三极管的结构有三个区发射区、基区、集电区；两个PN结发射结（BE结）、集电结（BC）；三个电极发射极e、基极b和集电极c；,1.培训简介与电子技术基础,小功率三极管通常情况下，把集电极最大允许耗散功率PCM在1W以下的三极管称为小功率三极管。,中功率三极管中功率三极管主要用在驱动和激励电路，为大功率放大器提供驱动信号。通常情况下，集电极最大允许耗散功率PCM在110W的三极管称为中功率三极管。 大功率三极管集电极最大允许耗散功率PCM在10W以上的三极管称为大功率三极管。,1.培训简介与电子技术基础,三极管器件的命名方式,第一部分,数字 字母 字母(汉拼) 数字 字母(汉拼),电极数 材料和极性 器件类型 序号 规格号,3 三极管,第二部分,第三部分,A 锗材料 PNP,B 锗材料 NPN,C 硅材料 PNP,D 硅材料 NPN,X 低频小功率管,G 高频小功率管,D 低频大功率管,A 高频大功率管,第四部分,第五部分,例：,3AX31 3DG12B 3DD6PNP低频小功率锗三极管 NPN高频小功率硅三极管 NPN低频大功率硅三极管 3CG 3AD 3DK PNP高频小功率硅三极管 PNP低频大功率锗三极管 NPN硅开关三极管,1.培训简介与电子技术基础,贴片三极管的外形及特点采用表面贴装技术SMT（Surface Mounted Technology）的三极管称为贴片三极管。贴片三极管有三个引脚的，也有四个引脚的。在四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚是集电极，两个相通引脚是发射极，余下的一个引脚是基极。,三极管的检测指针式万用表检测三极管1. 指针式万用表检测普通三极管指针式万用表判断普通三极管的三个电极、极性及好坏时，选择R100或R1k挡位，常分两步进行测量判断。(1)三颠倒，找基极；PN结，定极型三极管的内部等效图如图所示，测量时要时刻想着此图，从而达到熟能生巧。,（2）判断基极、集电极顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴 基极找到之后，判断出PNP型或NPN型，再找发射极和集电极。,1.培训简介与电子技术基础,用指针式万用表判断三极管极性,红表笔是(表内电源)负极黑表笔是(表内电源)正极,基极B的判断： 当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为NPN（PNP）。,在 R100或 R1k 挡测量测量时手不要接触引脚,C、E极的判断： 基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。,1.培训简介与电子技术基础,常 用 电 子 元 器 件 -半导体二极管,1.培训简介与电子技术基础,半导体二极管是在PN结上加接触电极、引线和管壳封装而成的。二极管有正极、负极两个电极。,阳极（正极）,二极管电路符号,二极管结构,阴极（负极）,二极管的基本特性：单向导电性,1.培训简介与电子技术基础,国产二极管的型号命名分为五个部分:第一部分用数字“2”表示主称为二极管；第二部分用字母表示二极管的材料与极性；第三部分用字母表示二极管的类别；第四部分用数字表示序号；第五部分用字母表示二极管的规格号。,常用电子元器件-二极管,1.培训简介与电子技术基础,种类：（1）按制作工艺不同： 点接触型二极管、面接触型二极管。,点接触型：点接触型二极管的结面积小、电容小，适用于高频、小电流的整流、检波、混频电路等面接触型：面接触型二极管的结面积大、结电容大，一般工作于低频电路下，如整流电路。（2） 按结构材料分:锗二极管硅二极管硅管与锗管的区别：导通电压不一样，硅管的导通电压为0.7V，锗管的导通电压为0.3V（3）按封装形式不同：玻璃封装、塑料封装、金属封装二极管（4）按工作频率不同：高频二极管和低频二极管（5）按二极管功率大小不同:大功率，小功率，中功率,。,1.培训简介与电子技术基础,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,1.培训简介与电子技术基础,二极管的检测,欧姆档，X1K档位，测量结果值如下：1、正向阻值应该在几千欧阻值左右2、反向阻值应该在无穷大,检波二极管、整流二极管的检测检波二极管选用量程：R*10、R*100或R*1K R*1电流较大，R*10K电压较高整流二极管：都可以检测好坏：正向电阻小，反向电阻大 反正都为0，短路 都为无穷大，开路。,1.培训简介与电子技术基础,二极管的测量及好坏判断,1、二极管的测量将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断正向压降值读数在300-800为正常，若显示为0说明二极管短路或击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大，若不是1说明二极管损坏。 正向压降值在200左右时，为稳压二极管；快恢复二极管的两读数都在200左右正常。,二极管的代换原则,1、主板上的二极管只要大小、模样相同即可代换，如红色的玻璃管。2、不同用途之间的二极管不能代用，硅二极管和锗二极管之间也不能代用。3、更换二极管时要认清正负极，不能接反，否则电路不能正常工作。4、二极管为开路故障时可以先不拆下，直接用一个新的二极管并联上去（焊在原二极管的引脚焊点上）。5、怀疑二极管击穿或性能不良时，一定要将原二极管拆下，再焊上新的二极管。,1.培训简介与电子技术基础,练习题：写出下列元器件标志含义：,（1）2AP9的含义是_；,（2）2CW11的含义是_；,（3）2DW17C的含义是_；,（4）2DLG的含义是_；,（5）2CP31的含义是_；,（6）2CZ11D的含义是_；,（7）2CK84的含义是_。,电容的定义,电容器就是一种存储电荷的容器，简称电容。它是一种储能元件，在电路中用于滤波、耦合、隔直、旁路、调谐、能量转换和延时等。属于全球用量最大的电子元器件之一，基本可以说有电路的地方就会有电容。,1.培训简介与电子技术基础,电容的分类,根据不同的标准电容就会有不同的分类，比如可以按照安装形式可以分为插件和贴片，按照极性可以分为有极和无极等等，也可以根据材料分为铝电解、钽电解、瓷片、云母、涤纶等等。,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 1,名称：高频瓷介电容符号：CC电容量：1-6800p额定电压：63-500V主要特点：高频损耗小，稳定性好应用：高频电路名称：低频瓷介电容符号：CT电容量：10p4.7u额定电压：50V-100V主要特点：体积小，价廉，损耗大，稳定性差应用：要求不高的低频电路,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 2,名称：聚酯（涤纶）电容符号：CL电容量：40p-4u额定电压：63-630V主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，温度特性好，稳定性略差。应用：要求不高的低频振荡电路,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 3,名称：聚苯乙烯电容符号：CB电容量：10p-1u额定电压：100V-30KV主要特点：稳定，低损耗，体积较大应用：对稳定性和损耗要求较高的电路,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 4,名称：聚丙烯电容符号：CBB电容量：1000p-10u额定电压：63-2000V主要特点：性能与聚苯乙烯相似但体积小，稳定性略差应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路。,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 5,名称：云母电容符号：CY电容量：10p0.1u额定电压：100V-7kV主要特点：高稳定性，高可靠性，耐高温，温度系数小应用：高频振荡，脉冲或高温等要求较高的电路,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 6,名称：铝电解电容符号：CD电容量：0.47u-10000u额定电压：6.3-450V主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 7,名称：钽电解电容 符号： CA 电容量：0.1-1000u额定电压：6.3-125V主要特点：体积小，损耗低、漏电小应用：在要求高的电路中代替铝电解电容,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 8*,名称：独石电容电容量：0.5PF-1UF 主要特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。 应用：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。,独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，1型性能较好，但容量小，一般小于0.2U，另一种叫II型，容量大，但性能一般。,1.培训简介与电子技术基础,分类介绍认识电容 9*,名称：陶瓷介质微调电容器符号：可变电容量：0.3-22p主要特点：损耗较小，体积较小应用：精密调谐的高频振荡回路,1.培训简介与电子技术基础,电解电容的失效问题,电解电容的概况重要性：多用于电源滤波，一旦短路，后果严重优点：电容量大，价格低缺点：寿命短，漏电流大，易燃延长寿命的方法：降温使用，选用标称温度高的产品,1.培训简介与电子技术基础,电解电容的失效问题-十度法则,温度应力时间模型的简化：十度法则内容：从室温算起，温度每升高10度，寿命减半。应用举例：推算铝电解电容寿命 105C，寿命1000h（标称值） 55C, 寿命1000*2e5=32000h 35C，寿命1000*2e7=128000h =128000/365/24=14.81年,电解电容的失效问题-失效机理漏液：电容减小 阳极氧化膜损伤难以修补，漏电 流增大。短路放电：大电流烧坏电极电源反接：大电流烧坏电极，阴极氧化，绝缘膜增厚，电容量下降长期放置：不通电，阳极氧化膜损伤难以修补，漏电流增大。,电解电容的失效问题-改进措施,降温使用，不做短路放电，电源不反接，经常通电,1.培训简介与电子技术基础,电容频率特性研究,注：以上数据使用的HP4195网络分析仪测试得出，能测试的频率范围是100KHz到500MHz,常用电容的主要性能参数,1.培训简介与电子技术基础,目录,扬智集团,3.开关电源的工作原理与用途,4.典型变频器驱动电源控制原理,2.线性电源和开关电源比较,1.培训简介与电子技术基础,5.变频器维修指南,2.1 线性电源的特点,线性电源一般用工频变压器将市电高压交流电转换为低压交流电，再经整流滤波成为一个直流电压，然后利用有源器件导通电阻的可变性将这个直流电压降至设定的输出电压。下图为一个简单的线性串联稳压电路：随着电子元件和磁性元件的发展，越来越多的电子设备使用了开关电源。因为开关电源有相比线性电源1000倍以上的开关频率，因而在重量、体积、效率等方面具有明显的优势。开关电源的使用越来越广泛，如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、医疗设备、家用电器等都越来越多的应用了开关电源。,2.线性电源和开关电源比较,2.2 开关电源电源的特点,随着电子元件和磁性元件的发展，越来越多的电子设备使用了开关电源。因为开关电源有相比线性电源1000倍以上的开关频率，因而在重量、体积、效率等方面具有明显的优势。开关电源的使用越来越广泛，如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、医疗设备、家用电器等都越来越多的应用了开关电源。,2.线性电源和开关电源比较,目录,扬智集团,3.开关电源的工作原理与用途,4.典型变频器驱动电源控制原理,2.线性电源和开关电源比较,1.培训简介,5.变频器维修指南,3.开关电源的工作原理与用途,3.开关电源的工作原理与用途,3.1 小功率整流滤波电路,3.开关电源的工作原理与用途,3.2.1 滤波电路电容滤波,3.开关电源的工作原理与用途,3.2.2 滤波电路电感滤波,3.开关电源的工作原理与用途,3.3 稳压电路概述,3.4 串联反馈式稳压电源,3.开关电源的工作原理与用途,3.开关电源的工作原理与用途,稳压电路的保护环节,三端集成稳压器,三端集成可调稳压器,3.开关电源的工作原理与用途,3.5 开关型稳压电源工作原理,3.开关电源的工作原理与用途,3.开关电源的工作原理与用途,3.6 开关稳压电源控制集成应用,3.开关电源的工作原理与用途,单片集成直流稳压电路的应用,3.开关电源的工作原理与用途,3.开关电源的工作原理与用途,单片集成直流稳压电路的应用,目录,扬智集团,3.开关电源的工作原理与用途,4.典型变频器控制原理,2.线性电源和开关电源比较,1.培训简介,5.变频器维修指南,4.典型变频器驱动电源控制原理,一、变频器控制基础二、变频器主回路结构三、变频器控制回路,一、变频器控制基础变频器分类,（）电压型变频器特点：中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲。直流电源内阻较小，相当于电压源，故称为电压型变频器。,一、变频器控制基础变频器分类,一、变频器控制基础变频器分类,一、变频器控制基础二、变频器主回路结构三、变频器控制回路,4.典型变频器驱动电源控制原理,定义中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲。直流电源内阻较小，相当于电压源，故称为电压型变频器。,二、变频器主回路结构电压型变频器主回路,1) 整流：从R 、S 、T端输入频率固定的三相交变电源，经三相整流桥全波整流成直流电，其电压即母线电压。,2) 启动电阻（限流电阻）：）,在电源接通时，电容中将流过较大的充电电流（浪涌电流），可能烧坏整流桥，故在启动要限流，接入限流电阻。同时进线处的电压将瞬间下降到0V，对同一网络中的其他设备构成干扰。当滤波电容器已充电完毕后，将限流电阻短接。,a）直接充电 b）加入限流电阻,小容量RL50100 ，大容量RL1040，电阻容量50100W,二、变频器主回路结构电压型变频器主回路,3） 滤波电路,注意事项： 受电容量和耐压的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。滤波电容要均压，分别并联电阻值相等的均压电阻 。断电后，母线电压要510分钟才能降到安全电压。,滤波电容,4） 直流电源指示,作为变频器断电后，变频器是否有电的指示（灯灭后才能进行拆线等操作），一定要在指示灯完全熄灭后，才能用手去触摸里面的元、器件。,二、变频器主回路结构电压型变频器主回路,5） 能耗制动电路（泵升电压限制电路）系统组成,制动单元 由GTR或IGBT及其驱动电路构成。 制动电阻RB制动时，异步电机进入回馈制动（发电）状态，通过逆变器的续流二极管向电容C充电，当中间直流电压（称为泵升电压）升高到一定值时，通过开关器件VT7接通RB，将电动机的动能消耗在电阻RB上。RB的作用：将这部分回馈能量消耗掉。一些变频器此电阻是外接的，都有外接端 子（如DB，DB）。,6） 逆变电路,把直流电“逆变”成频率和电压任意可调的三相交流电。常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等， 一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元。续流二极管VD7VD12为电流提供“通路”；,注意：输出侧不能接电容器,二、变频器主回路结构电压型变频器主回路,（7）电抗器 抑制谐波电流，提高功率因数。对于容量较大的PWM变频器，在输入端设有进线电抗器，或在在整流器和电容器之间串接直流电抗器。,交流电抗器,直流电抗器,二、变频器主回路结构电压型变频器主回路,一、变频器控制基础二、变频器主回路结构三、变频器控制回路,4.典型变频器驱动电源控制原理,三、变频器控制回路与维修指南,对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。,目录,扬智集团,3.开关电源的工作原理与用途,4.典型变频器控制原理,2.线性电源和开关电源比较,1.培训简介,5.变频器维修指南,1、电流检测故障 （如报E019，E001）： （1）控制板Q1(15050026)坏。 （2）7840坏：在变频器通电时，用直流档，黑接5脚，红分别接6，7，8脚，值为2.5，2.5，5为正常，否则7840坏。 （3）小板坏：在变频器通电时，用直流档，黑接7840的5脚，红分别接小板的脚从左到右应为2.5，2.5，2.5，3.4 1.5 ，0，1.6。 如值不对，小板坏：此时可更换小板坏中的三个小IC(39030024 LMV393),如还不好，更换小板。 2、显示POFF: 驱动板上电POFF，测CVD电压正常应为2.62.7，如测得1.9，可能R51,R52,C36,C37,排线中的某一个坏， 其中的电解电容坏的最多。只在带电机运行时报POFF,驱动板变压器也有可能坏。 3、缓冲电阻坏： 缓冲电阻和滤波大电容是成对的。如果其一坏，另一个很可能也坏。缓冲电阻坏也有可能是继电器不吸合（继电器坏或控制板坏，或与二者相连的电路上元件坏）引起。单相输入（220V）的变频器，特别要注意：如果无显示或炸机，很可能是用户接入了三相电（380V）引起的（可察控制板的故障记录：母线电压是否由310变为了540）。此时不断IPM的整流桥已坏，滤波大电容也坏（或炸裂或顶面凸起变硬）。如果只更换IPM后就上电，会听到“啪，啪”的响声（电容内的声音），应立即掉电，否则IPM的整流桥又会坏。发现一个大电容坏，最好都换新的。因电容是易坏易老化的器件。,三、变频器控制回路与维修指南,三、变频器控制回路与维修指南,4、显示不稳： 先有显示，然后没有，风扇停下，电压只有12，此种现象一般是U1厚膜坏。 报故障E015:通电指示灯亮，键盘不亮，拨了风扇就好风扇短路 5、不制动： 01180099，01180100，01180113，01180114 的制动管不在IPM内部，变频器炸机和不显示很可能就是在变频器停机制动时引起的，所以更换IPM后，一定要检测制动电路的好坏：制动光耦，制动管（MOS管不好测，可测其串联的续流二极管，正常应为0.37左右），门极电阻（也就是MOS管的门极电阻，正常应为100欧姆）。修好上电后，TD900 F093改为150，报E007,红接P(+),黑接PB,如电压在1730跳动，制动正常。TD3200 F133=150 直流电压 270350V 制动起作用。 6、炸整流桥： 如果测得部分整流桥损坏，而逆变桥全是好的，就有可能是正负母排之间打火引起。环境潮湿是主因，一般是有水滴在正负接线端子之间，或者是有水滴在正接线端子和散热器之间引起炸机的。此种坏机的接线端子绝缘性已变差，一定要更换，否则一上电又炸了。另一种原因就是滤波大电容短路（或炸裂或顶面凸起变硬），也要注意更换电容。 7、机器打嗝： 即风扇时快时慢，无显示。一般是控制板短路了，去掉控制板再上电，如还打嗝，有可能就是厚膜周边的器件坏了，例如TD1000大体积R56电阻27欧的阻值变大了很多,即打嗝保护电路自身坏了。开关电源不工作，可量其中一个电阻的电压，如有点电压且在跳变，说明开关电源已起振，但后面电路短路了（变压器脚间连锡，滤波电容碰歪），打嗝保护电路在起作用。如一点电压也没有，说明开关电源没起振，一般是厚膜坏或2844及附近器件坏。,三、变频器控制回路与维修指南,8、风扇无力，转速慢： EV1000的D6击穿。上电报8888：FECDF21U1板U8坏，有细小裂缝。EV1000如01180128，带载停机报8888:变压器电感量变差或PC9原副边绝缘不够。 9、按运行报8888：驱动光耦短路。 10、 EV1000大体积：原故障是炸机，修好后运行无输出或E019,常坏的是U9。无输出有时Q2也坏。,谢谢欢迎提问,