2016-11-10 10:08:53 | 人围观 | 评论:
说到验证开关变压器的好坏，什么感应法啊，振铃法/波形法等等啊，总是有局限的法子，依赖对比数据，依赖检测者的经验。如果有简短直捷的法子，检测结果又是明明白白的，就好了啊。比如为开关电源送入一个相对安全的低压，使电路处于非稳压开环状态，对负载电路也不会形成什么危害，可以放心大胆地为开关电源加电，就好了啊。那么为电路加多少伏直流电压算是安全电压呢？
恰巧，正好手头有一款开关变压器的绕组数据，DC500V绕组与5V绕组的匝数比约为20：1，5V绕组为5匝，500V绕组为100匝。振荡芯片采用3844，输出脉冲最大占空比为50%。由可以进行粗略估算，当电路开环工作时，开关管最大占空比输出时，500V绕组允许最高电压输入值为200V。由此可知，此开关电源当输入电压不高于DC200V时，能保证二次负载电压不会高于额定值。
可见，对于该电路，只要在原电源的DC530V电源输入端输入低于200V的直流供电；为3844直接提供高于16V（起振电压）如18V的供电，不需改变原电压构成，即可直接验证开关电源电路中开关变压器及其它元件的好坏了。在开环工作状态下，开关变压器各绕组输出的电压，应该和其匝数比成正比/线性关系，若满足此条件，说明开关变压器是好的，若二次绕组输出电压显著低于此值，说明开关变压器不良。
但这不是通例！近修一台施耐德ATV31型45kW变频器的开关电源，开环状态下，输入电源电压达DC50V以上后，各路输出电压即已达到额定值附近！
可见，每台变频器的开关变压器因设计一次侧匝数的不确定和不统一，不可贸然送入较高的供电电压，手头最好有无级或变挡可调的DC0~200V（100V）电源，先从低电压送起，同时监测输出电压， 使之低于额定输出电压便于工作于监测为宜。而这种检修过程，往往带给人惊喜：在验证开关变压器好坏的同时，故障元件也同步现出原形了。
且听我道来。
先看图，上图为并联在开关变压器一次绕组N1两端的电压吸收网络。（a）、（b）、（c）分别为常见的三路电路模式（如复合式等，都是我暂时起的名，也许不够确切），其目的是提供开关管的反向电流通路，抑制开关管截止期间漏/源（或集电极/发射极）极间反向电压的幅值，保护开关管的安全及避免磁势积累。 当（a）电路中的C29漏电；（b）电路中的Z1~Z3击穿或漏电；（c）C电路中的Z101击穿或漏电时，导致开关变压器过载，其二次绕组感生电压降低。此时，对开关管Q1/T103来说，虽然不会导致其过载（正处于截止期间），但因二次绕组的感生电压降低（参见图2电路），当N2绕组感生电压偏低（如低于10V/PC1的欠电压动作阀值）时，引起内部振荡电路停止工作，出现间歇振荡的故障（表现为打融）现象。注意，此电压间歇振荡现象是由PC1的欠电压动作所引起，而非常规的由二次负载电路过载所引起的过载保护，此时检查负载电路，当然不会存在过载故障。
我们再来细看一下，当图1中（a）电路的C29虽然已经漏电损坏，但其漏电电阻达数千欧姆时；当图1中（b）电路的Z1~Z3击穿或漏电，但其击穿电压达数伏以上（超出数字万用表二极管挡的量程，或击穿电压达9V以上，超出指针万用表内部电池的电压值）或其漏电电阻也为数千欧姆时；图1中（c）电路的双向击穿二极管Z101击穿或漏电时，无论是指针式万用表或数字式万用表，即使我们耐心细致地测量了多次，也可能无法得出C29、Z1、Z101已坏的准确结论！
方便起见，以图2中N1两端并联的电路为例，当C4的漏电电阻达数千欧姆时，如果用数字式万用表的二极管挡来测量（将表笔搭于C4两端）正、反向测量两次的话，显然，其中一次测量结果是D2的正向导通压降，一次测量显示为无穷大“1”，无法得出C4已经漏电的准确测量结果；如果用指针式万用表的电阻挡不测量的话，所测得数值为C4漏电阻和R8和相关联并联外电路的总并联电阻值，因此数值较大，也不容易使人判断C4已经漏电损坏。
像图1的（b）电路，当Z1虽然已经损坏，但其击穿值远远高于万用表内电池电压时，所测也仅为二极管的正向电阻值（或正向导通压降），其反向电阻值也是极大的；图1的（c）电路，如果其故障击穿值远高于万用表内部电阻电压时，则其正、反向导通压降或正、反向电阻值都是极大的，根本无法判断其已经坏掉！
应该知道，电容漏电或二极管的击穿状态，只有当加于元件两端的电压高于一定阀值时，元件的故障状态才会有所表现。万用表在低电压条件下的测试，故障元件有时却会“表现正常”。这也是电工师傅在测试电缆或绕组之间的绝缘时，为何要丢开万用表换用绝缘摇表的缘故。
综上所述，当图中的C29、Z1、Z101等元件损坏后，事实上我们对该元件测量了多遍， 仍为测量结果所蒙蔽时，而对其它元件的测量判断也非常显明（没有问题）时，这时脑海中也会就会冒出一个故障判断，也许是开关变压器坏掉（内部匝间短路）了吧？有的维修者可能会采取进一步的措施，如用振荡小板代替除3844及全部外围电路（N1绕组两端并联的电压吸收回路却没有动它），代用后结果仍然是故障依旧，如此似乎更证实了开关变压器的故障嫌疑。如果手头同型号的开关变压器可以代换试验的话，则应该轻易修复的故障机器，也许从此就会沉睡在某一角落里了。
可以想见，开关变压器坏掉的机率是极低的，对于间歇振荡所表现出来的“疑难故障”，所以会误判为开关变压器损坏，是说明我们的故障检测方法上，还是有局限之处。
下面看两例故障检测实例：
1、开关电源上电后出现打嗝声，测各路输出直流电压均极低，且不稳定。先从负载电路查起， 无损坏元件。后来重点检测N1绕组所并联的电压吸收网络，感觉未有异常。拿来振荡小板，将振荡芯片及外围电路全部代替，上电后故障依旧。说明、振荡、稳压环节皆无问题，重查负载电路也无异常。检修陷入困境。
想到是否开关变压器坏掉？得首先排除这个可能性。
直接向3844的7、5脚接入DC18V，在开关电源的DC530V电源输入端，接入DC100V，上电后，电路起振工作，一会儿，图（c）电路中的Z101开始冒烟。观察此电路为复合式电压吸收电路，Z101两端尚并联有阻容吸收电路，临时摘掉Z101后，测各路直流输出电压，其高低与输入电压皆成比例（此时开关变压器的好坏已不言自明）。
至此，故障原因真相大白，用3只100V稳压管串联代替Z101，上电试机，开关电源工作恢复正常。
2、故障现象同上，检查方法同上，通电后，Z1、Z2过热冒烟，此时开关变压器的好坏已不言自明，间歇振荡故障的“元凶”也已经藏身不住了。用两只120V稳压管代替Z1、Z2，上电后开关电源工作恢复正常。
最后再交代一下吧。那么为何用原供电DC530V，电路处于间歇振荡，而为电路分别接入DC18V和DC100V，即能很快使故障元件无处藏身呢？请参见图2电路。
1、PC1振荡芯片的供电取自N2绕组，当C4严重漏电时，开关变压器储能不足，N2感生电压降低，PC1内部欠电压检测电路动作，电路处于间歇振荡状态。
独立为PC1送入DC18V供电后，PC2则能一直稳定工作，进而使故障元件暴露出来。
2、在开关电源的DC530V供电端子送入DC100V，这是一个保险电压，可以在因故障而稳压失控的情况下，使各路直流输出电压不致超过额定值而损坏负载电路，此供电电压下，可以放心地检测电路各部分的工作状态，从而使故障根源暴露出来。如果手头有0~200V可调直流电源当然更好，在监测输出电压的同时，缓慢调高输入电源电压，还可进一步检测电路由开环进入稳压控制的过程，验证电路的稳压环节是否正常。
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