变频器开关电源故障维修实例

接手的这台变频器，电源处于间歇振荡状态，测各路输出电压都极低且不稳定，如+5V仅为零点几伏，+15V输出仅在2V上下波动。由故障现象分析，该电路芯片及振荡环节应该没有问题，故障根源在稳压环路。检查其稳压电路，与一般采用光耦和TL431的电路结构有所不同，但控制原理是一样的（参见图1电路）。电压采样信号取自+15V供电端，由LM358（双运算放大器芯片）采样输出电压，进而控制光耦PC817，将电压反馈信号输入至3844B的1、2脚。为确定电压信号反馈电路是否正常，单独给U2、PC817提供0~24V可调电源，用指针式万用表的电阻挡同步测量PC817的3、4脚之间的电阻值（黑笔搭4脚）。正常情况下，在未加电或供电电压低于15V时，3、4脚呈现高阻（如5k）；当供电电压高于15V时，3、4脚之间变为低阻，如1k以下。

图1 开关电源稳压电路
检测结果如下，只要给图1电路送入供电电压，哪怕此电压低至3V，PC817的3、4脚即变为低阻，说明稳压电路实现了“误稳压控制”，强制使电源进入间歇振荡状态。详细检查图1所示电路，发现R21在线检测电阻值远远大于1k，拆下测量，该电阻已经开路。该电路的断路，使U2反相输入端2脚的电压为0V，3脚基准电压总是高于反相端，PC817上电后即处于导通状态，电路处于深度负反馈控制状态，开关电源电路只能处于工作/停振的两难境地。
至此故障原因似已大白，换上电阻R21，电路就应该正常干活了。用普通1k电阻代换贴片1k电阻，上电后故障依旧。察看U2，已为前维修者代换过，为了解除疑问，直接用网购的贴片LM358进行了代换，然后对图1电路施加0~24V可调电源试验，随供电电压的变化，1脚也有相应的输出变化（说明U2是好的啊），但输出高、低电压似乎不太干脆，好像有一截子放大区。不纯是电压比较器了。
但未加深究，为开关电源引入DC500V，还是间歇振荡。这下子就耐着性子将这部分电路测绘了一下，见图1。测量3脚2.8V基准电压和2脚输入采样信号电压，都是正常的。U2就是一个电压比较器的接法，没什么稀奇，输出状态就是2、3脚电压逻辑比较的结果。测1脚电压随输入电压有变化，但不是比较器输出状态，似乎进入了线性放大区。怀疑的重点在C53身上！若C53有漏电，则相当于在U2的1、2脚之间加入了反馈电阻，则电路便由电压比较器变身为反相放大器了。用烙铁焊下C53，上电后故障依旧。判断U2损坏。用贴片LM358代换，连换3片，竟是都不能正常干活！并且三次代换后，出现了三次不同的电压输出状态，要么在2脚电压高于3脚时，变为6V或7V，但不能变为0V，要么是保持一个12V高电平不变。这就不对头了，只要芯片是好的，三次代换应该是一个结果才对，产生了两个甚至三个不同的的结果，只能说明购得的这批芯片质量不佳，不能应用！手头另有47358（宽体芯片），以前用过，质量没有问题的，代换后上电，故障排除了。
为了找出故障根源，还是单独将图1电路施加0~24V可调电压，检测到当采样电压高于15V时，U5的1脚由高电平降为6V（而非0V），电路对电压变化是能做出正常反应的。也说明，在此之前，代换的贴片LM358，不是全坏，其中也有好的。我对运放单电源应用，“输出电压要么是高电平，如15V，要么是低电平，如0V”的推测性判断，是有局限的。
由此引出下文所涉及的几个问题：
1、网购贴片元件，即使是新的，却未必是好的。在确诊故障后，新换芯片不能正常干活，有必要用同型号或同类型芯片，另行替换。不要认死理儿：新换的一定是好的！如此检修会进入死胡同，不但劳而无功，而且会失去检修方向。
2、如图1电路，为典型的电压比较器电路（虽然C3的引入使电路有积分的作用），输出是对两路输入信号进行逻辑比较的结果，这是确定无疑的，如果出现线性放大的结果，则是一种电路的异常状态，不是外围电路坏掉，即是放大器本身质量欠佳（如电压放大倍数极低）！
通常，在低频（如低于1kHz）或直流电路中，普通运放电路能用作电压比较器，但中、高频电路（如高于10kHz）中，普通运放的频率特性变差，使电压“比较区域变宽”比较动作迟滞而引出输出波形畸变，此时就要采用专用的电压比较器了（这是题外话，想到这里就说几句，与本例无关）。
3、普通运放电路的单电源应用的表现问题。
大家都知道，LM324运放电路，适用单电源供电（同时也适用双电源供电）。在单电源供电（如15V），而又用作电压比较器时，输出端只有两个状态，要么是高电平，要么是零电平，两者的电平状态非常鲜明，嚘蹦儿地脆，不存在低于13V和高于0V的中间状态。
通常，LM358是双电源运放，这类器件当采用单电源供电，也用作电压比较器时， 输出状态的转换就不是那么干脆了。如本例电路，当采样电压低于15时，输出电压为接近电源电压的高电平。但当采样电压高于15V时，输出电压回落，但不能回落至0V，输出端仍有5~7V电压的存在。这是其内部电压结构所决定的。与单电源运放确实有较大的差异。