一台海信KFR-4501 GW/BP型变频空调器,据用户介绍,该空调器接通电源开机后,室内机可以正常工作,但室外机始终不工作。
根据用户介绍的情况,对空调器进行了接通电源试验,故障确如用户所述,同时还发现室外机的电源指示灯不亮。
故障分析:海信KFR-4501GWBP型变频空调器的室内机与室外机各由一块单片微处理器组成的电路进行控制,两者相对独立,采用半双工串行通信方式进行信息交换。根据用户介绍的情况来看,室内机可以正常工作,只是室外机不能工作,说明故障仅出在室外机的控制电路。考虑到室外机不工作时,室外机的电源指示灯也不亮这一特征来看,初步判断故障很可能出在室外机的供电电路上。为便于检修,根据海信KFR-4501GWBP型变频空调器室外机的印制电路板画出的供电电路如图14所示。
从图4-14所示电路中可以看出,这是一种单晶体管式开关电源电路。其作用是通过将交流电转换为直流电,又将直流电转换输出为交流电,再经二次整流滤波为室外机提供稳定的工作电源。
开关电源电路主要由开关管VT01 (2SC3150 )、开关变压器T02等组成,属自激式开关电路。其稳压方式采用脉宽调制方式,即开关稳压电路输出的直流电压正比于开关管VT01的导通时间,而反比于开关脉冲的振荡周期。
1.整流滤波电路
交流220V电压经过桥堆整流、电容器滤波后输出约300V直流电压,该电压经接插件进入室外机电源电路后,先经L01抗干扰电感器→熔断器F01、F03后分为两路:一路使电源指示灯LED01点亮,以示电源进入工作状态;另一路进入自激式开关电源振荡电路。
2.开关自激振荡电路
进入自激开关电源振荡电路的约300V直流不稳定电压分成两路:一路经过开关变压器T02的⑤~⑦脚间绕组,加到开关管VT01的集电极;另一路经R13、R14降压,VDZD02稳压为5.1V后给开关管VT01基极提供微导接通电源压,于是开关管VT01导通,其集电极有电流流过,因此开关变压器T02初级⑤~⑦脚间绕组产生上正下负的感应电压。该电压通过开关变压器耦合,T02次级⑩~11绕组(即正反馈绕组)把感应的电压反馈到开关管VT01的基极(经C18、R20、R22),使集电极电流增大。这样,.由于正反馈电路的作用,开关管VT01很快进入饱和导通状态。
当VT01饱和导通后,其集电极电流保持不变,T02初级绕组上的感应电压消失,正反馈停止,VT01很快退出饱和状态,并进入放大状态。此时,开关管VT01集电极电流瞬间减小,因T02初级绕组上的电流不能突变,故而产生了很强的反馈感应电压耦合到次级绕组(即正反馈绕组),正反馈绕组上的反向感应电压经正反馈电路使开关管反偏而截止。
当开关管VT01截止后,T02初级绕组无电流通过,感应电压消失,整流滤波后的电压又通过稳压管VDZD02给开关管VT01基极提供电压,使开关管重新进入导通状态。
上述过程周而复始,便形成了自激振荡过程。
3.缓冲电路(尖峰脉冲抑制)
缓冲电路由开关变压器T02的⑤~⑦脚绕组上并联的R27、C09、VD13等组成,用于将开关变压器T02初级绕组之间的电压变化速率减缓。一方面可以使VT01工作在较安全的区域内,减小它的截止损耗;另一方面可以使输出端的开关尖峰电平大为降低。在VT01由饱和转变为截止的过程中,由于T02初级绕组上的电压处于反向,使二极管VD13导通。这时相当于在初级绕组之间并上一只电容器,从而使VT01的C、e极上的电压上升速率变缓。当VT01再导通时,电容器C09上的能量经R27释放,使VT01再截止时缓冲电路仍然起作用。
4.开关效率提升电路
开关管VT01的c、e极上并联的二极管VD16起续流作用,是为了让开关管VT01截止时,放掉VT01的C、e极的电荷,以提高开关管VT01的开关效率。
由上分析可以看出,室外机的电源指示灯LED01连接在整流滤波电路的输出端,该指示灯不亮,可能为交流220V电源输入电路或整流滤波电路有故障,可由此入手进行检测。
检修方法
在断开交流220V电源的情况下,先对室外机电源电路中各个元器件的外观以及焊接情况进行检查,未发现异常。
1.判断故障的大概部位
接通电源开机,测量进入室外机的220V交流电压基本正常。但发现PTC热敏电阻器发热严重。由此怀疑整流滤波之后的电路可能有短路。
2.查找短路处
(1)断开室外机的220V交流电源,用万用表电阻挡对整流桥、滤波电容器进行检查,未发现有异常。
(2)再用万用表电阻挡对开关管VT01的各引脚之间的电阻值进行测量,结果发现其已击穿短路。
3.处理方法
(1)考虑到开关管VT01不会无缘无故的损坏,故又对开关电源电路中的尖峰脉冲抑制电路进行检测,结果发现C09电容器失效。
(2)重换一只223/1000V金属膜电容器和一只2SC3150开关管,确认无误后开机,室外机工作恢复正常,故障排除。
提示
本例故障是由于尖峰脉冲抑制电路中的电容器C09失效,失去了保护作用,导致开关管VT01由饱和进入截止瞬间,急剧变化的漏极电流在T02初级绕组上激发的反电动势,直接加在VT01开关管的集电极上,由于该峰值尖峰电压可达交流输入电压的数倍,且一直作用在VT01开关管的集电极上,将开关管的集一发结间击穿,从而导致了上述故障。
需要说明的是:本例开关管VT01击穿短路以后未熔断熔断器的熔丝,这主要是由于整流电路中串联的PTC热敏电阻器的作用。当VT01击穿短路以后,回路中的电压均加在了PTC电阻器上,致使PTC电阻器迅速发热电阻值增大,故未熔断器的熔丝,这也是该空调器室外机开关电源的一个典型特征。检修该电路时应注意到这一特点,以免误判。开关管VT01击穿的典型特征是PTC电阻器发热严重,可依据这一特征来判断VT01是否损坏。VT01开关管的型号为2SC3150,其主要电参数及直接代换型号见表4所列。