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看图学习维修空调器电路板(下)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-08-03 09:27:20

第2节 开关电源电路引发的通信故障
    室外机开关电源电路出现故障后,次级侧不能输出直流12V和直流15V电压,7805输出端电压为0V,室外机CPU不能工作,因此室内机CPU报故障代码为“通信故障”。

一、开关管击穿,报通信故障
    故障说明:海信KFR-4001 GWBP空调器,开机后室内机向室外机供电,但室外风机和压缩机均不运行,2min后停止室外机供电,查看存储故障代码为“5”,含义为“通信故障”,再次上电开机,测量L与N端电压为交流220V, N与S端电压为直流24V,说明故障在室外机电控系统。
    使用万用表直流电压挡,测量滤波电容上电压,黑表笔接负极,红表笔接正极,正常值为直流300V,实测电压值为直流0V。向前级检查,使用万用表交流电压挡,测量室外机主板输入端电压为交流220V,说明室内机主板输出的交流电源已送至室外机主板。

    1.测量主控继电器电压
    如图7-41左图所示,直流300V电压由交流220V经硅桥整流后取得,应测量硅桥的交流输入端电压,而主控继电器后端触点连接硅桥的交流输入端,使用万用表交流电压挡测量电压约1V,说明PTC电阻开路,有两种原因引起:一是PTC电阻静态开路,二是PTC电阻由于受热阻值逐渐变大而开路。本机PTC电阻未安装在室外机主板上面,而是固定在电控盒内,用手不容易摸到,因此不能凭其表面温度判断故障原因。
    如图7-41右图所示,依旧使用万用表交流电压挡,测量主控继电器两端触点电压,相当于测量PTC电阻两端电压,实测结果为交流218V,说明PTC开路是由于电流过大,使温度升高阻值变大,两端电压也逐渐升高,最终导致PTC电阻开路,判断室外机有短路故障。
测量主控继电器后端及两端触点电压

    说明:如果PTC电阻静态开路,将会使主控继电器后端触点电压为0V,两端触点电压也为0V。

    2.测量滤波电容阻值
如图7-42左图所示,断开空调器电源,首先使用万用表直流电压挡测量滤波电容两端电压为0V,再改为电阻挡测量两端阻值,相当于测量直流300V负载,实测结果约为0Ω,说明负载出现短路的故障。图7-42中右图所示为室外机主板上部分引线功能。
测量滤波电容阻值

    3.断开模块P/N端子引线和开关电源保险管
    直流300V电压的负载为模块P, N端子和开关电源。
    由于模块容易击穿损坏,首先拔下室外机主板为模块P、N端子供电的引线,如图7-43左图所示,再测量滤波电容两端阻值仍约为0Ω,说明故障点未排除。
断开模块供电引线和开关电源供电保险

    如图7-43右图所示,使用万用表表笔尖挑起开关电源的供电保险管,再测量滤波电容两端阻值不再为0Ω,约为170kΩ,判断短路部位在开关电源电路。

    4.测量开关管
    本机开关电源使用分离元器件形式,以开关管和开关变压器为核心,电路原理图见图7-44,开关管集电极(C)经开关变压器线圈接直流300V电压正极,发射极(E)接负极,并联在直流300V电压正极和负极,因此首先使用万用表二极管挡测量开关管集电极和发射极,操作步骤如图7-45所示。正向和反向两次测量结果均为0mv,说明发射极和集电极之间击穿短路损坏。
KFR-4001GW/BP开关电源电路原理图
测量开关管

    说明:此处为使图片清晰,将开关管取下后才测量,实际维修中应先测量,损坏后再取下,测量时表笔接开关管引脚或主板背面引脚焊点。

    维修措施:更换开关管2SC3150,如图7-46所示。更换后测量滤波电容两端阻值,不再短路,恢复线路上电试机,直流300V电压正常,压缩机和室外风机运行,空调器开始制冷。
更换开关管

总结:本例开关管发射极、集电极之间击穿短路,由于开关管并联在直流300V电压两端,也相当于模块P. N端子短路,上电时PTC电阻因电流过大,温度逐渐升高,最后相当于开路,室外机直流300V电压为0V,室外机CPU不能工作,室内机因此报故障代码为“通信故障”。

    5.室外机关键点电压
    变频空调器室外机有多种电压,以适应不同的电路,在检修通信故障或室外机不运行故障时,应首先测量直流300V电压和直流5V电压,电压均正常后,才能检查通信电路中的元器件,如电压不正常,应检查故障原因,查明后通信故障一般也会自动排除。图7-47所示为室外机直流电压供电简图。
室外机直流电压供电简图

    (1)直流300V电压
    测量时表笔接滤波电容两端或模块P、N端子。
    交流220V电压经硅桥整流、滤波电感和滤波电容组成的LC电路滤波,产生纯净的直流300V电压,一路供至模块P、N端子,一路供至开关电源电路。
    因此,直流300V电压为0V时,开关电源电路因无电源而不能工作,不能输出5V电压,室外机CPU不能工作,室内机CPU因接收不到室外机传送的通信信号,会停止供电并报“通信故障”的故障代码。
    直流300V为0V时一般为15A供电保险管开路、交流滤波电路开路、硅桥击穿、滤波电感线圈引线接触不良、模块击穿引起。

    (2)直流12V电压
    测量时万用表红表笔接开关电源次级的整流二极管正极,黑表笔接地。
    直流300V电压供至开关电源电路后开始工作,输出两组电压:直流12V和直流15V。其中直流12V供继电器、反相驱动器、7805输入端等;直流15V电压供给模块内部控制电路,根据模块型号,开关电源输出1路15V或4路15V电压。
    如果开关电源电路损坏,将引起直流12V和15V输出电压为OV或低于正常值较多,导致7805输入端电压不正常,输出端不能输出5V电压,室外机CPU不能工作,室内机报“通信故障”的故障代码。
    开关电源电路故障一般为供电保险管开路、开关管或开关电源集成电路损坏、启动电阻或检测电阻开路损坏、次级整流二极管损坏等。

    (3)直流5V电压
    测量时万用表红表笔接7805的③脚输出端,黑表笔接②脚地。
    直流5V电压由开关电源输出的直流12V电压经7805稳压块输出端提供,因此开关电源间接提供5V电压,5V主要供室外机CPU、存储器、传感器电路等弱信号处理电路。
    如5V电压为0V,室外机CPU将不能工作,不能向室内机传送通信信号,室内机报出“通信故障”的故障代码。
5V电压为0V的原因一般为开关电源电路损坏、7805损坏。

二、开关电源启动电阻开路,报通信故障
    故障说明:海信KFR-2601 GWBP空调器,制冷开机,室外风机和压缩机均不运行,使用万用表交流电压挡测量室外机接线端子中的L与N电压为交流220V,说明室内机主板已输出供电,测量N与S端电压为90V直流电压,说明通信电路出现故障,按压遥控器上的“传感器切换”键两次,显示板组件指示灯报故障代码也为“通信故障”。

    由于本机通信电路电源设在室外机主板上面,因此取下室外机外壳,测量滤波电容上电压,实测结果为直流300V,说明300V电压形成电路正常,故障在室外机主板,应检查直流5V电压是否正常。

    1.测量直流5V电压
    如图7-48左图所示,本机开关电源设在模块板,滤波电容上的直流300V电压经连接线送至模块P、N端,其中的一个支路为开关电源供电。开关电源工作后输出5路电压:其中4路为直流15V,为模块内部控制电路供电,1路为直流12V,经连接线送至室外机主板上7805的输入端,其输出端输出直流5v电压,为CPU提供电源。

    如图7-48右图所示,首先使用万用表直流电压挡,黑表笔接地,红表笔接7805的③脚输出端,正常电压为直流5V,而实测电压为0V,说明室内机报“通信故障”是由于CPU没有工作电压引起,应检查7805输入端的直流12V电压。
测量直流5V电压

    2.测量直流12V和15V电压
    如图7-49所示,依旧使用万用表直流电压挡,黑表笔接地,红表笔接7805的①脚输入端,正常电压约为直流12V,实测电压为直流0V,检查模块板上其中一路直流15V电压,实测也为0V。直流12V和直流15V电压均为0V,判断开关电源未工作。
测量直流12V和15V电压

    3.测量集电极电压
    如图7-50所示,本机开关电源由分离元器件组成,电路原理图参见图7-44,以开关管、开关变压器等为核心元器件,将万用表黑表笔接开关管发射极(E)引脚即直流300V电压负极,红表笔接集电极(C)引脚,正常时万用表显示值应为快速跳动的直流300V电压,而实测为稳定的直流300V电压,说明开关电源未振荡运行。
开关电源电路主要元器件位置及测量集电极电压

    4.测量基极电压和启动电阻
    如图7-51所示,万用表黑表笔不动,红表笔改接开关管基极(B)引脚,正常电压约为-3V,而实测电压为0V,断开空调器电源,待滤波电容内直流300V电压放净后,使用万用表二极管挡测量开关管和稳压二极管正常,使用电阻挡测量启动电阻时阻值为无穷大,而正常阻值为200M,说明启动电阻开路损坏。
测量基极电压和启动电阻

    维修措施:如图7-52左图所示,更换启动电阻,遥控开机后室外风机和压缩机均开始运行,再次测量开关管基极电压为-3.2V,空调器恢复正常。
更换启动电阻

    5.经验总结
    ①本例启动电阻开路,使得开关管因无启动电压而不能工作,开关电源电路处于停振状态,次级无直流12V和直流15V电压输出,室外机主板上的5V电压为0V, CPU不能工作,因此不能发送通信信号,室内机报故障代码为“通信故障”
    ②本例启动电阻参数为200kΩ/1 W,由于受直流300V强电电压冲击,阻值容易变大直至无穷大而引发本例故障,在实际维修中占到一定比例。部分变频空调器开关电源电路(如海信KFR-4001 GWBP,实物如图7-52右图所示)和本例工作原理及主要元器件型号相同,设在室外机主板上面,启动电阻则选用两个100kΩ/1 W的电阻串联使用,在实际维修中损坏的比例相对较小。

    ③本例开关电源只是启动电阻开路损坏,使用万用表直流电压挡,将黑表笔接直流300V电压负极,红表笔接基极(B)或集电极(C)测量引脚电压时,在接触引脚的瞬间,开关电源电路能起振并工作正常,这是由于万用表内阻起了“启动电阻”的作用。
    ④本例开关电源电路常见元器件故障有:开关管击穿或开路、稳压二极管击穿或开路、启动电阻开路、电容容量减小等。这些均会引起开关电源电路不能正常工作,室外机CPU也不能工作,室内机报“通信故障”的故障代码。

三、开关电源检测电阻开路,报通信故障
    故障说明:海信KFR-2609GWBP变频空调器,遥控开机后,室内机“电源”、“运行”指示灯享,但压缩机和室外风机均不运行,测量室外机接线端子中的L与N供电为交流220V, N与S端电压为轻微跳变的直流24V,说明室内机己向室外机输出供电,但室外机没有工作,2min后室内机停止输出供电,按压遥控器上的“传感器切换”键两次,显示板组件上的“电源”、“运行”指示灯亮,查故障代码含义为“通信故障”。图7-53所示为开关电源电路原理图。
KFR-2606GW/BP开关电源电路原理图

    1.测量直流300V电压
    如图7-54左图所示,首先使用万用表直流电压挡,测量室外机直流300V电压,由于本机滤波电容在室外机主板上面焊着,因此直接测量模块P、N端子电压(红表笔接P端,黑表笔接N端),正常电压值为直流300V,实测电压值为直流297V,说明室外机强电通路正常,室外机接线端子上的交流220V电压已整流成为直流300V电压,并且已送至模块P、N端子。
测量直流300V电压及直流12V电压指示灯不亮

    查看室外机主板上的直流12V电压指示灯LEDO 1不亮,如图7-54右图所示,初步判断开关电源未工作。

    2.测量直流12V和15V电压
    如图7-55所示,依旧使用万用表直流电压挡,黑表笔接地(实接7805中间引脚),表笔接12V整流二极管D04正极,正常电压值为直流12V,实测电压值为0V,测量5V电压即7805的输出端电压也为0V;红表笔改接15V整流二极管D03正极,正常电压值为直流15V,实测电压值为0V。直流12V和15V电压均为0V,确定开关电源未工作。
测量直流12V和15V电压

    说明:如直流12V支路输出电压为0V,有12V负载短路或开关电源未工作两种原因,而测量直流巧V支路电压仍为0V,则可判断开关电源未工作。

    3.测量开关电源集成电路供电电压
    如图7-56左图所示,依旧使用万用表直流电压挡,测量开关电源集成电路lco01(型号为TOP232P)漏极(D)电压,黑表笔接⑦脚直流300V电压地,红表笔接⑤脚,实测电压为直流300V,等于供电电压,说明lcol漏极引脚未对地短路,且直流300V己送至ICO1(也可间接判断开关电源电路的保险管FO1正常),由于ICO1漏极电压正常时万用表显示值为跳动变化的直流300V电压,因此实测电压也说明开关电源未振荡运行。
测量漏极和控制引脚电压

    如图7-56右图所示,黑表笔接ICO1的②脚,红表笔接④脚,测量lcol的控制引脚(C)电压,实测电压值与正常电压值基本相同,说明控制引脚电压基本正常。

    说明:TOP232P的②、③、⑦、⑧脚为源极(S), 4个引脚相连,接直流300V电压负极。
    4.测量过/欠压检测引脚电压
    如图7-57左图所示,黑表笔接ICO1的③脚、红表笔接①脚,测量IC01过/欠压检测引脚M电压,正常值约2.8V,而实测电压为1.8V,说明开关电源未振荡运行是由于①脚电压过低,IC01检测后判断为输入电压过低即欠压故障,控制内部振荡器不工作。
   IC01通过外接电阻R02 (2Mn/1W)接直流300V正极,达到检测输入电压的目的,断开空调器电源,使用烙铁插头并在滤波电容两端,将其存有的电压放净至直流0V时,使用万用表电阻挡测量R02阻值,如图7-57右图所示,正常阻值应为2MΩ,实测阻值为无穷大,将电阻取下后实测仍为无穷大,说明R02开路。
测量过/欠压检测脚M电压和检测电阻阻值

    说明:由于滤波电容内存有电压,并能保持较长的时间,即使断开空调器电源后,只要不将滤波电容的电压放净,室外机主板仍有较高的电压,这时使用万用表电阻挡测量开关电源电路中的元器件时,将影响测量结果(即得出显示值错误),并很有可能损坏万用表。一此时可以使用烙铁插头并在滤波电容两端放净电压,或者断开开关电源的保险管(断开时一定要注意安全)。

    维修措施:更换电阻R02,如图7-58所示,由于暂时没有阻值为2MΩ的电阻,因此实际维修时使用两个1 MΩ的电阻串联代替,上电开机后直流12V电压指示灯亮,压缩机和室外风机开始工作,再次测量IC01的①脚电压为直流2.8V。
更换检测电阻后测量过欠压引脚电压

    应急措施:由于2MΩ的电阻不容易找到,实际维修中可以参考图7-58,使用两个1MΩ的电阻串联代替,如果两个1 MΩ的电阻也找不到,可以使用以下方法。
    经查资料TOP232P的①脚为多功能引脚M,通过外接电阻具有过压(0V)、欠压(UV)检测功能,如果连接源极引脚,就取消了过压及欠压保护功能,因此维修时可将①脚和②脚的焊点直接短接,操作步骤如图7-59所示,这样即使检测电阻开路(或未安装检测电阻),开关电源电路同样能正常工作。
短路检测电阻方法

    5.经验总结
    ①本例由于过/欠压检测电阻开路,开关电源集成电路TOP232P检测后,判断为输入电压过低,因而控制内部振荡电路不工作,开关电源也处于停振状态,次级直流12V电压为0V, 7805输出端电压也为0V,室外机CPU不能工作,无法接收和发送通信信号,室内机CPU因接收不到通信信号,2min后停止室外机供电,报出“通信故障”的故障代码。
    ②过/欠压检测电阻由于连接直流300V电压正极,受强电压冲击,阻值容易变大或开路损坏,实际检修中应首先检查其阻值。
    ③本例开关电源电路如因保险管开路、开关电源集成电路损坏、TL431稳压电路损坏等故障,开关电源不能工作,直流12V输出电压为0V或低于正常值,导致7805输出端电压为0V,所引发的故障现象与本例相同,室内机均会报出“通信故障”的故障代码。

    6.知识链接:常用的开关电源集成电路
    (1) TNY系列
    ①简介。
    常用型号有TNY264, TNY266-TNY268等,共有8个引脚(其中6脚为空脚),额定功率10w,图7-60 (a)所示为实物外职,图7-60 (b)所示为内部方框图。
内部电路集成耐压为700V的功率MOSFET开关管和控制电路,使用简单的开/关控制器来稳定输出电压。漏极电压提供启动电压和工作能量,不用开关变压器的偏置绕组及相关电路,而且控制电路中还结合了自动重启动、输入欠压检测和频率抖动功能。振荡器的频率固定为132kHz,允许使用廉价的EE 13或EF 12.6磁芯变压器,具有良好的效率。
TNY266实物外观及内部方框图

    振荡器中还增加了频率抖动电路,抖动量为士4kHz,该功能使EMI的均值和准峰值噪声均较低;在发生输出短路或控制环开路等故障时,全集成的自动重启动电路将输出功率限制在安全范围内,既限制了短路输出电流,也保护了负载,同时减少了元器件数,降低了次级反馈电路的成本。

    ②引脚功能。
    ⑤脚漏极:经开关变压器初级绕组接直流300V电压正极,连接到内部功率MOSFET开关管漏极引脚,提供启动和工作电流。
    ②、③、⑦、⑧脚源极:外接直流300V电压负极,4个引脚在内部是相通的,连接到内部功率MOSFET开关管的源极,为控制电路的公用点,其中②脚和③脚接控制电路的公共端,⑦脚和⑧脚接高压返回端。
    ①脚BP:内部电路供电引脚,外接0.1 μF的瓷片电容,并可控制功率MOSFET开关管的导通与截止(电流大于240μA时可使功率MOSFET开关管截止),此引脚通过外接电阻与输入直疼300V电压相连,可起到欠压保护功能,如不接电阻就没有欠压保护功能。
    ④脚EN/UV:输出电压调整端,接稳压光耦次级。外接至直流300V电压的电阻,作用是监测直流输入电压,当电压低于直流100V时,内部欠压检测电路将①脚BP端电压从正常值的5.8V降至4.8V,强迫功率MOSFET开关管截止,起到保护作用。
    ③引脚电压。
    使用万用表直流电压挡,黑表笔接直流300V电压地,红表笔接引脚,开关电源电路正常工作时实测结果见表7-3。

TNY266P正常工作时引脚电压
    (2) TOP系列
    ①简介。
    常用型号有TOP232-TOP234等,在空调器开关电源电路中也普遍使用,作用和TNY系列、VIPer系列的开关电源集成电路相同,是开关电源电路的核心元器件。其内部集成了高压MOSFET场效应开关管、振荡器、脉冲调宽(PWM)控制器、负载短路故障自动保护、输入电压过低或过高自动保护等电路,振荡器频率有132kHz和“kHz两种。
    TOP系列常见有两种外观,如图7-61所示。TOP233Y额定功率20W,采用TO-220-7封装,共有7个引脚(其中②脚和⑥脚为空脚),使用时需要散热片;TOP232P额定功率9W,采用DIP-8封装,共有8个引脚(其中⑥脚为空脚)。
 TOP系列开关电源集成电路实物外观

    ②引脚功能。
    漏极引脚D:经开关变压器初级绕组外接直流300V电压正极,连接到内部功率MOSFET开关管漏极引脚,提供启动和工作电流。
    源极引脚S:外接直流300V电压负极,连接到内部功率MOSFET开关管的源极,为控制电路的公用点。
    多功能引脚M:过压(0V)、欠压(UV)输入引脚,如连接源极引脚则取消过压及欠压保护功能。/
    控制引脚C:用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入脚,连接稳压光耦。
    频率引脚F(仅限Y型封装):选择开关频率的输入引脚,如果连接源极引脚为132kHz,连接控制引脚为“kHz。 P和G封装只能以132kHz频率工作。
    ③引脚电压。
    使用万用表直流电压挡,黑表笔接直流300V电压地,红表笔接引脚,开关电源电路正常工作时实测结果见表7-4。
TOP232P正常工作时引脚电压

    (3) VIPer系列
    ①简介。
    常用型号有VIPerl2A和VIPer22A两种,实物外观见图7-62,共有8个引脚,额定功率20W,功能和TNY266P相似,内部集成耐压为730V的功率MOSFET开关管和控制电路,使用简单的开/关控制器来稳定输出电压,减少外围元器件数量,漏极电压提供启动电压和工作能量,需要开关变压器提供反馈绕组及相关电路,振荡器的频率固定为60kHz。
  VIPer22A实物外观

    ②引脚功能。
    ⑤、⑥、⑦、⑧脚漏极(D):经开关变压器初级供电绕组外接直流300V电压正极,4个引脚在内部是相通的,连接到内部功率MOSFET开关管漏极引脚,提供启动和工作电流。
    ①、②脚源极(S):外接直流300V电压负极,连接到内部MOSFET开关管的源极,为控制电路的公用点。
    ④脚VDD:供电引脚,由开关变压器初级反馈绕组整流及滤波后提供,在9-38V范围内均可以工作。
    ③脚FB:开关管占空比(即输出电压调整端),接稳压光耦次级。
    ③引脚电压。
    使用万用表直流电压挡,黑表笔接直流300V电压地,红表笔接引脚,开关电源电路正常工作时实测结果见表7-5。
 VIPer22A正常工作时引脚电压

   

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