险些让老电工误判、误处置的变频器故障维修纪实

电梯变频器技术

    随着电子技术的飞速发展，目前在越来越多需要直流（多在DC100V以下场景）电源的设备当中，传统之体积笨重、转换效率低下的工频变压器以及关联电路早已销声匿迹，取而代之的是体积小巧、转换效率高、且更具价格优势的——开关电源。而今天笔者要分享的近期所处置的这例险些误判、误处置的变频器故障就同开关电源有直接的关系！      在开始正文以前，笔者先简单对开关电源的有关知识做一个简短的介绍：按照开关电源二次绕组（既输出端）同一次绕组的相位关系，可分为反激式开关电源和自激式开关电源两大类。在各类工控电子设备以及相当部分的家用电器当中（尤其是电磁炉、电压力锅、路由器、抽油烟机等小家电）均采用以UC28/38XX系列IC为代表的反激式开关电源线路，这类开关电源的线路形式和工作原理，相对来说近乎固定和统一的。本次所分享的变频器便是采用UC3842 IC的反激式开关电源构造。接下来诸君请随我一起重温，此次故障的检修经历。      本月初，有客户将一台日业牌45KW变频器送至笔者维修店内，介绍其故障症状为：在复工使用运行一个月以后，该机出现了不定时“死机”故障——显示面板上BCD七段数码管全部点亮，显示出“8.8.8.8”字样，并且全部指示灯同数码管显示屏一道呈现出低频闪烁状态，此时包括“REST”键在内的所有按键均失灵。可最难理解的是，该故障现象在持续一段时间后会自动消失，变频器又能恢复正常操作使用！
       送走客户后，笔者给变频器通入三相380V维修电源展开检测。在开始的近一个小时当中，此变频器的表现是十分正常，且测得其有关交、直流电压值均正常！正当笔者就此推测故障原因极有可能是，该变频器安装使用地点存在电磁干扰所致时，原本正常的变频器居然在毫无征兆的情况下，发生了如客户所言的故障现象。有鉴于此，笔者遂推翻了早前的判断，开始怀疑变频器主板恐怕发生了问题。可就在准备停电之际，笔者却忽然注意到故障现象中一个被忽视的情况——显示面板上无论是指示所用发光二极管还是数码管的亮度，均较正常时偏暗许多！           针对这一发现，笔者立即使用万用表测量变频器主板和显示面板的工作电压——原本正常的＋5V电压，此刻居然跌落至+3.6V！并且在将该电源从主控板上分离后，电压仍然维持在+3.7V！再次推翻有关故障原因的推测后，笔者将问题的源头锁定在变频器开关电源+5V输出回路上。文中附图一，便是该型变频器开关电源的原理图（其实近80％的变频器开关电源在稍作修改后，则近乎通用）。结合测量数据，笔者将引发故障的矛头直指开关电源二次侧+5V输出端低频滤波电解电容。使用电容表测量后，+5V输出端外观正常到不能再正常的16V 1000uF电解电容（图二）的容值居然呈现出在300uF处大幅波动的状态，实为典型的失容故障现象！      至此这例故障现象奇特，让笔者接连不断推翻猜测的变频器故障原因得以水落石出：由于开关电源直供变频器主板和显示面板所用的+5V电源回路中，滤波电容的容值减小和波动，势必导致+5V输出电压存在不确定性，既当该电容容值较高时可勉强维持输出电压稳定，但受使用环境中的温度、负荷变化等因素影响，其滤波效果会大幅降低从而导致带载能力随之减弱，直接表现便是电压值下降。当电压值下降到一定程度后，主板电路尤其是MCU部分便会出现类似“断电复位”的故障现象，也就是本文开头的一幕！在将故障电容做更换后，这一奇特的变频器故障现象便迎刃而解！