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主题:【话题】3844不作振荡之用,还能干嘛?(20130913)

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3844不作振荡之用,还能干嘛?
接手一台雷击过的英威腾CHF-100A型55/75kW变频器,损坏较为严重,除整流模块全数“报销”外,风机、接触器电源供电板及其它电路,也遭受冲击而有不同程度的损坏。
该机型散热风机与充电(直流)接触器线圈的供电,为DC24V,由一块单独的开关电源板供电,其输出24V电源接受CN2端子信号的控制,是二路受控电源,据MCU主板发送的信号,控制散热风机与接触器的动作。
观察DC24V开关电源板(见图1),找到2片振荡芯片U1(3844B)/U2(SG3525A)、两只变压器元件TR1(输出开关变压器)/TR2(推动或激励变压器)和两只开关管(K2225),给我的初步印象是,这是一个双端正激式中功率开关电源,采用2只开关管,各走初级电源的正、负半波,避免直流磁化和提高效率。按道理只采用一片振荡芯片即可,但该电路采用了两片振荡芯片,莫非又有什么新的设计思路吗?
附件 图1.jpg
图1 DC24V开关电源板实物(局部)图
开关电源板的故障,为上电后无输出。该电源供电为DC530V,从CN3的+、-端子引入,而且输出FAN、RLY电源为受控电源,故不宜采用仪用DC24V电源直接代用,电路整改也比较麻烦,最好还是将原板修复。检测2只开关管是好的,开关管Q7源极的电流采样电阻R42/43已经开路损坏,其它大电流支路也无明显的短路现象。检测U1(3844B)的2、4、5脚与供电负端均出现电阻为零的现象,考虑到雷击冲击,U1可能已经坏掉,将电阻R42/43和U1一同更换为新品,上电试机,电源还是不能起振。测U1的2、4、5脚与供电地仍出现直通现象。
检修开始,一个先入为主的观念早已形成——U1是用于振荡的,故检测其定时元件外接端4脚,认为与供电地直通是不对的。这一下细查U1的外围电路,找不到4脚的定时元件,而且也找不到6脚输出脉冲的后续电路,后来干脆将U1芯片焊脱电路,对外围元件进行检查,确定2、4脚是直接接地的,输出端6脚竟然是空置的,那么这个振荡芯片用在这里,到底是干嘛的呢?一时陷入了疑惑之中。
得,先把U1振荡芯片放下,看一下U2振荡芯片是起什么作用的。将U2芯片外围电路大致画了一下,如图2所示,嗨,这才是一个振荡与驱动的完整电路,是开关电源的核心电路啊。振荡、稳压、脉冲输出、驱动等环节均在内了。
附件 图2.jpg
图2 U2(SG3525A)振荡电路
为了验证图2电路中振荡芯片与外围电路的好坏,单独从15、12脚引入DC12V,测11、14脚已有脉冲信号输出。说明这部分电路基本上是正常的。在整块电路板连接DC500V的情况下,只要从15、12脚短时送入DC12V激发信号,测量输出侧DC24V,随之输出正常,整个电路便能正常工作起来。说明U2电路及开关变压器二次侧逆变、整流滤波等电路,都是好的。U2不能正常工作,是电路本身未能提供15脚的Vcc供电电源所致。
查找了SG3844A的电路资料,其供电电源范围较宽,为8~35V,但未查到最小起振电流的相关参数。翻阅由SG3844构成的开关电源或逆变电源电路,其供电一般是由12~24V之内的稳定电源给出。不像是3844B的应用一样,是由启动电路获得起振能量电路工作以后,再由自供电绕组的整流滤波电压,作为稳定工作供电。大家知道,3844B的起振电压为16V,最小起振电流仅为0.5mA,通常由DC530V,串接300~500kΩ电阻,提供起振电压/电流,完成启动工作任务。
我直接用300kΩ连接于U2的15脚和电源+端,上电试验,U2不能起振,后将此启动电路减小为150kΩ,U2仍不工作。由此可知,U2芯片所需的启动电流比3844B所需的大许多,常规启动电路满足不了U2的起振要求。事实上,衡量电能量的大小,起码需要电压和电流两个参量才能确定。3844所需的起振电压幅度为16V,同时还应满足0.5mA的电流给定要求,即电路起振工作需要16×0.0005=0.008W的激发能量或激发功率。相比之下,SG3525芯片,在供电电源能提供8V以上,供电电流满足10mA(或更大)以上时的激发能量时,电路才能起振工作。
阅读此文的朋友,此时已经和我一样,想到了该电路使用U1(3844B)芯片的目的,并非为了取得振荡和脉冲信号,而可能仅仅为提供U2所需的起振电源而已。思路到了这里,检修上就有方向了,U1芯片作用的真相,很快就要大白于天下了。
附件 图3.jpg
图3 振荡芯片U2的供电回路
我将U1、U2外围电路进行了较为详尽的测绘,由图3电路,可知振荡芯片U2在上电期间15脚所需的起振电源与工作后所需的稳定供电电源是如何形成、如何切换和如何得到的了。听我道来。
第一阶段:
变频器上电以后,+530V电压经R60~R69串/并联启动电阻引入U1的7脚,电容C3为储能电容,当当C3上电压因充电到达16V阀值时,U1芯片内部电路开始工作,先由8脚输出5V基准电压,经R7提供三极管Q3的基极偏流,Q3、Q4相继导能;电路中的D5为隔离二极管,这起振工作电压和稳定工作电源进行隔离。此时D5截止,Q2的导通相当于将C3两端的电压“搬移”至U2芯片的供电端15脚。由C3的标注容量可以得知,C3如同一个小型蓄电池,有较强的放电能力,作为暂时的起动电源,为U2芯片提供起振所需的电流能量;C3的放电使其两端电压快速下降,至10V时,U1芯片内部欠电压保护电路动作,U1芯片8脚的5V基准电压消失。U1芯片完成的上电起振电压/电压输出任务,已经结束。
第二阶段:
在C3两端电压由16~10V的下降过程中,U2供电脚因得到8V以上的供电电压,和吸入足够的起振电流,U2已经起振工作,此后由D16~D19、Q5、C11等元件构成的整流滤波与稳压电路已建立起正常的工作,D5正偏导通,为U2的15脚提供稳定的工作电源,电路进入稳定工作阶段。
在这里,U1起到了两大作用:
1、起振电压监测和可控输出,满足所需电压幅值。
对储能电容C3两端的充电电压进行监测,以保证其有足够的放电能量使U2可靠起振,当C3两端电压达16V以上时,开通U2供电回路,利用C3的浪涌放电电流使U2起振。
由R60~R69串/并联启动电阻和C3构成的启动电路,假使照搬到U3的电源输入端15脚,则会因15脚内部等效电阻太小,形成对R60~R69串/并联启动电阻的过度分压,而使C3两端电压在变频器上电后永远达到8V以上U3所要求的起振工作电压,使电路无法投入正常工作。我做了一个试验,将U1的7脚与U2的15脚直接短接后,上电后,测C3正极电压仅 3V左右,证实了我的判断。
事实上,对起振电压监测的目的,是保证C3有足够的充电电荷存储量,以满足U3的电流激励要求。
2、迟滞电压比较器的作用,增强电路起振能力。
U1芯片在这里还起到一个迟滞电压比较器的作用,试想,若采有串联16V稳压二极管电路,来实现电压监测作用的话,则电路动作仅有一个16V点,将使U2得到起振电流的时间大为缩短,有可能尚未可靠起振,起振电压已经消失。U1则监测一个10~16V的电压段,使C3两端电压在此变化范围内,均能有效供给到U2的15脚,提高了起振可靠性。
事实上,当C3两端电压尚未降低至10V时,U2已经可靠起振,U1的Vcc供电上升为稳定的14V,电路进入正常工作阶段。
3844.不仅可作为振荡芯片用,还可用于电压监测和迟滞电压比较器,但这种新鲜用法,一上来,先把俺蒙住了啊,哈哈。
附图4为该电源板的完整电路,以供朋友们维修参考。
本电路的特异之处,正如上文所述,是采用了U1、U2两片振荡芯片,而U1是用作U2起振电压监测与控制的,是上电瞬间“推”了U2一把,此后,U1便歇了起来,是U2独立干活的啊。
附件 图4.jpg
图4 DC24V电源板完整电路
   故障检修:最后检查三极管Q2损坏(发射结漏电),导致起振电压无法加到U2的15脚,用9014代换Q2后,故障排除。
旷野之雪
2013年9月7日 星期六
最后修改:2013/9/16 8:30:27
13-09-10 11:27
支持分享,顶一个
13-09-10 12:15
好久未见如此好贴 不定不厚道呀!受教了 咸版主辛苦了!
13-09-10 15:00
好贴,咸老师对电路的分析真是细致入微啊。
13-09-10 21:53
谢谢分享资料好
13-09-11 19:18
好久未见如此好贴 不定不厚道呀!受教了 咸版主辛苦了!
13-09-11 19:55
学习了,,版主辛苦
13-09-12 20:51
已收藏,明天白天慢慢欣赏
13-09-12 23:18
好帖!学习了!谢谢!
13-09-12 23:41
支持,慢慢消化下
13-09-13 11:02

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