曲延昌
(山東工業職業學院電氣工程系 山東淄博)
1.故障及分析
1臺德國E+H流量計接上電源后,液晶屏無任何顯示。主要原因:①開關電源不工作;②微處理器不工作;③液晶屏損壞。
2.故障處理
打開外殼,拔下液晶屏的接線插頭,看到內部有開關電源、主控和接口3塊電路板,電路板采用立式安裝,通過底部的插件插在底板上,電路板之間由底板實現電氣連接。取出3塊電路板和底板,在外部重新插好,根據接線端子功能,找到輸入電源端子。采用調壓器供電,按照端蓋上的說明接入交流電壓,逐漸升高輸入電壓,用萬用表測量主控板上+5 V和-5 V端子的對地電壓均為0 V。
從底板上拔下開關電源板,再次加電,測量板上+5 V輸出端的電壓仍為0 V,判斷開關電源沒有工作。此時的首要任務是讓開關電源工作正常。仔細檢查開關電源板上可能出現故障的元器件,保險管完好,未發現明顯燒焦、爆裂的元件,大功率開關管也沒擊穿。采用交流調壓器供電,將調壓器輸出電壓調至15 V,用萬用表測直流母線電壓,開關電源板上400 V/150 μF工頻濾波電容兩端電壓約20 V,正常。逐漸升高調壓器的輸出電壓至220 V,對比直流母線電壓與交流輸入電壓(二者具有對應關系),正常。但測量開關電源的5 V輸出端電壓仍為0 V,由此判斷開關電源板存在故障。
E+H公司不提供流量計的電氣原理圖,甚至板上元件都不提供標號,為此根據板子實際電氣連線繪制開關電源板原理圖(圖1)。整流橋以前的部分是最普通的,RZ(壓敏電阻)對交流輸入電壓的過壓進行保護,若輸入過壓,RZ立即由截止轉為導通,引起過流,交流電源出口的空氣開關跳閘。圖1后部是由電感和電容構成的低通濾波器,作用是阻止來自電網的高頻干擾進入開關電源,抑制開關電源產生的干擾污染電網,這部分元件總體故障率極低。R1(浪涌電流抑制電阻)用于限制開機瞬間因C6充電造成的浪涌電流。待開機條件滿足后,繼電器RLY1吸合,其觸點閉合,R1被旁路,開關電源板開始正常工作。U1(開關電源板主控元件)為典型的脈寬調制芯片,向主開關VT1輸出合適占空比的驅動脈沖,控制VT1產生開關動作,最后開關電源T1的二次側輸出合格電壓。U1工作的首要條件是7腳(VCC)得到穩定的電源電壓,若電源電壓低于規定電壓或供電不穩定,則U1會因欠壓而中斷輸出,導致輸出失敗。

圖1 開關電源板原理(局部)
解決問題的關鍵是保證U1供電穩定。圖1中U1的供電有兩條路徑:①啟動電路,直流母線電壓通過R2、R3和R4對C8進行充電;②來自高頻變壓器的饋電電路(包括VD5等),該路是U1供電的主要通道。電路上電后,來自直流母線的直流高壓首先通過R2、R3和R4對C8充電,當C8上的電壓達到U1的啟動電壓后,U1輸出驅動脈沖,電源啟動。通過饋電繞組的供電,保證U1電源電壓穩定。
上電后,測量U1的電源電壓約為4 V,由于U1的7腳具有欠壓鎖定功能,在7腳電壓低于欠壓點(8 V)時,U1無驅動脈沖輸出,整個電源停止輸出。顯然,顯示屏和主控板此時均不能正常工作。U1除正常的控制功能外,主要負責主開關VT1的驅動任務,在驅動脈沖的高電平期間,U1須向VT1提供能量(能量均來自C8)。U1靜態時,U1從C8吸入電流很小,R5上幾乎沒有壓降,當C8被充電到U1的啟動電壓后,U1啟動,隨著U1吸入電流增加,R5上壓降也隨之增大,U1的VCC引腳實際電壓很容易降到欠壓鎖定點以下,U1關閉輸出。為此,關鍵是去除R5壓降。參考其他開關電源電路,將R5短接,將C8容量由47 μF改為220 μF。重新加電,可聽到繼電器吸合聲音,開關電源板恢復正常輸出,測量主控板上+5 V和-5 V端子對地電壓均正常,液晶屏顯示出正常狀態信息“SYSTEM OK”。
3.結語
E+H流量計這種高端、技術復雜和功能多樣的電器產品,在沒有技術支持情況下,一般故障維修難度較大。對于電氣故障,首先應保證開關電源正常工作,常用辦法是從板上開關電源入手,查閱主要芯片的資料了解電路基本結構,根據電路實際連線,繪制局部電氣原理圖,這對故障處理十分重要。