西門子SITOP POWER12 模塊電源芯片級維修

曲延昌

（山東工業職業學院電氣工程系，山東淄博 255046）

1 故障現象

一臺西門子SITOP POWER12 6EP1534-1SL01 模塊電源上電后無輸出。

2 分析與檢修

西門子控制系統在我國工控領域應用較廣，在一般系統中，主要架構是系統有統一的交直流變換器，產生直流母線電壓，供各個分系統使用。SITOP POWER12 模塊電源是西門子控制系統的標準配置，主要作用是為各個分系統部件提供DC +24 V 電壓。

根據外殼標注，該模塊電源的輸入電壓是DC 600 V，從L600+與M600 兩個端子輸入。內部電路板分為兩層，底下一層是強電部分，主要是濾波器、熔斷器、輸出整流器等元件，上面一層是控制電路，包括控制IC 等元件。兩塊板子之間只有“+、-、1 和2”等4 個連接點。造成電源無輸出的原因有多種，為了維修方便，需要細致研究與分析電路。

圖1 是根據實物繪制的底層板電氣原理圖，因板上無元件標號標注，圖中標注信息是元件的參數。從圖中可以看出，這部分原理比較簡單，主要電路如下。

（1）過流保護，由兩只安裝在電源入口處的熔斷器負責。使用萬用表測量，完好，表明整個電路沒有短路故障。

（2）短路電流抑制電阻，2 只3.3 Ω 電阻與熔斷器串聯，完好。

（3）直流高壓泄放電阻，4 只100 kΩ 電阻接在直流母線兩個端子之間。

（4）極性保護二極管（型號SF5408）及壓敏電阻（型號S14K550）均完好。

（5）低通濾波器及直流濾波電容也無問題。

（6）底層板還有一些電阻類小元件組成的電路，構成母線電壓檢測電路和控制電源啟動電路。逐一測量底層板的每個元件參數，均正常。

圖2 是根據實物繪制的控制電路原理圖（局部）。根據功能，這個電路可分為4 個部分進行分析。

（1）框1 是大功率三極管偏置電源啟動電路。直流母線電壓經過連接點“1”后達到上層控制板，再經過2 只并接的18 kΩ 電阻，加到偏置電源。根據電路參數，在電解電容上產生DC +12 V 電壓（AO 間）。

圖1 底層板電氣原理圖

圖2 上層板電氣原理圖（局部）

（2）框2 是大功率三極管直流偏置電源饋電電路，根據電路結構，它是典型的串聯穩壓電路，三極管（型號BD243C）是電壓調整管。

（3）框3 是受控電源開關控制電路，場效應管SS98 是電源控制開關，其導通后，主控芯片UC3843 的電源端（引腳7）才可得到DC +12 V 電壓。如果控制電路檢測到異常，例如，過壓，就會使光電隔離器的一次側發光，光電隔離器二次側三極管導通，SS98 關閉，UC3843 因失電而停止輸出驅動脈沖。

（4）大功率三極管型號是ON5134，共基極接法。這種結構的電路要求大功率三極管的直流偏置電源電壓穩定，而且電壓幅值符合要求。開關信號來自于控制芯片UC3843 的6 腳，控制下面三極管通斷。

經檢測，發現以下問題：兩只18 kΩ 啟動電阻有燒焦痕跡，表面底漆褪色，色環辨認不清；連接點1 的焊盤因高溫已氧化變暗；圖2 中左邊4.7 Ω 電阻燒斷；兩只4.7 Ω 中間穩壓管（型號BZX85C12）有軟擊穿現象，反向電阻降為700 Ω 左右；一只大功率三極管存在輕微軟擊穿。

分析故障原因，可能是控制電路中長時間過流，造成元器件老化和損壞。為此，尋找過流原因。

從圖2 中可以看出，兩只4.7 Ω 電阻中間的穩壓管在開機啟動瞬間是反向導通，在AO 間建立了穩定電壓。電路起振后，高頻變壓器開始工作，其二次繞組有輸出，框2 中的饋電電路保證了偏置電源輸出電壓的穩定。由于饋電輸出電壓是11.3 V，比穩壓管穩壓值稍低（12.1 V），在正常工作期間，穩壓管就不導通了，它只起過壓保護作用。需要注意的是，與此穩壓管并接的電容，其作用是對啟動瞬間施加到穩壓管上的反壓進行緩沖，如果其容量變小，緩沖作用降低，對穩壓管起不到真正保護作用。在上電瞬間，來自直流母線的電壓有可能對穩壓管造成局部損壞，使其穩壓值變低。在電路中，被燒斷的4.7 Ω 電阻與穩壓管構成并聯穩壓電路，直流偏置電源的饋電電路就加在這兩個元件上。穩壓管性能變差，漏電流變大，一方面增大了穩壓管自身功耗，管芯溫度升高，穩壓值更低，形成惡性循環。另一方面，增加了4.7 Ω 電阻的實際功耗。長時間過載運行，必然導致電阻自身溫度升高，造成表面漆褪色。連接點1 焊盤變暗也是因為發熱造成的焊錫氧化。還有，穩壓管穩壓值變低，造成偏置電壓不足，也使得大功率三極管的工作區域由飽和—截止區向放大區偏移，這在一定程度上引起了三極管功耗的累積，最后造成輕微軟擊穿。偏置電源電流增大，直接造成串接在電路中的4.7 Ω電阻持續過載，在溫度超出極限值后被燒斷，造成整個模塊電源無輸出。

3 結語

在無技術支持情況下，對電路板進行芯片級維修，可自己動手按照實物繪制電氣原理圖，結合原理圖分析電路故障，找出故障真正原因。長期堅持這種做法，就可根據故障現象得出符合邏輯的結論，這對于提高維修水平具有十分重要的意義。