变频空调电源部分关键元器件检测培训

很多变频空调的开关电源电路为分立元器件的形式，以开关管为自激振荡电路的核心，幵关变压器为储存能量的元件。

1、开关管

海信KFR-2601GW/BP电路使用的幵关管型号为2SC3150,属中功率NPN型三极管，主要参数如下：最高工作电压900V,最大电流3A,最高工作频率15MHz,最大功率40W。

由于开关管为NPN型的三极管，测量时使用万用表二极管挡。红表笔接基 极、黑表笔接集电极和发射极时为正向测量，如果测量结果接近为0mV或为无穷大，则说明幵关管短路或幵路损坏；调换表笔后测量结果应均为无穷大，如果仍有阻值或接近0mV,则说明开关管有漏电阻值或短路损坏。

2、幵关变压器

幵关变压器实际上也是变压器，将多个线圈匝数、线径不同的绕组按规律绕制在一个磁芯上面，并用环氧树脂或其他形式封装（以防漏磁影响电路工作），便构成了幵关变压器， 绕组的引脚在下方引出。

见下图,早期的空调器幵关变压器的体积较大，而目前的空调器开关变压器的体积则相对较小。

幵关电源输出电压的支路不同，幵关变压器绕组的引脚也不同。如本机幵关变压器二次侧有5路电压输出，绕组5路x2有10个引脚，加上一次侧的反馈绕组和开关管集电极供电绕组的4个引脚，共有14个引脚；目前的空调器（如海信KFR-26GW/11BP）室外机模块供电通常为单路直流15V,幵关变压器二次侧共有2路电压输出，绕组有4个引脚，加上一次侧的反馈绕组和供电绕组的4个引脚，共有8个引脚；也就是说，幵关变压器的引脚由电路设计决定，不同型号的幵关变压器外观和引脚也不相同。

开关变压器的绕组由线圈绕制而成，因此使用万用表电阻挡测量绕组的两个引脚。由于绕组的作用不同，绕圈的匝数和线径也不相同，所以测量得出的阻值也不相同，阻值通常在 1-10Ω。

由于幵关变压器很少出现故障，即使绕组发生短路故障，单纯根据测量的阻值结果，也不能确定其是否损坏，因此在实际测量时只要在路测量绕组的引脚相通就可以了，不用将幵关变压器拆下测量，也不必死记阻值测量结果。

3、整流二极管

幵关电源的工作频率约在20kHz,因此幵关变压器二次侧整流二极管反向恢复时间要快。本机使用型号为FR107,其反向恢复时间为500ns （纳秒）；而普通交流变压器（工作频率为50Hz）的二次侧整流二极管通常使用1N4007,反向恢复时间为30us （微秒，1us=1000ns）。这两种型号的整流二极管反向峰值电压均为1000V、正向电流均为1A,但损坏后1N4007不能代换FR107,而FR107可以代换1N4007,最主要的原因就是反向恢复时间不同。FR107又称为快恢复整流二极管。

如果使用1N4007代换FR107,不仅会降低幵关电源的效率，还会因1N4007反向恢复时间太长而严重发热导致损坏，增大开关电源出现故障的概率。

FR107的外观和1N4007相同，见下图,带有白色圆圈标记的一端为负极。测量时使用万用表二极管挡，红表笔接正极、黑表接负极时为正向测量，有导通数值；调换表笔测量引脚为反向测量，结果应为无穷大。如正反向测量结果均接近0mV或为无穷大，则说明二极管出现短路或开路故障。

4、常见故障

检修幵关电源电路时，在输入侧直流300V电压正常的前提下，如输出侧的支路电压均为0V,为幵关电源没有工作，检査初级振荡电路；如输出侧的支路电压一部分正常，一部分为0V或低于正常值较多，为相应支路出现故障，检查相应支路的次级整流电路。

幵关电源在实际维修中出现故障的概率较高，以本节的分立元器件型幵关电源为例，常见故障如下(故障元器件的安装位置见上图 )。

(1) 启动电阻开路

启动电阻在本机电路原理图上代号为R2,规格为200kΩ/1W,发生幵路的故障率较高， 导致幵关电源不能起振工作，次级输出电压为0V,因而室外机CPU不能工作，室内机主板CPU因检测不到室外机CPU反馈的通信信号，报出“通信故障”的故障代码。如将其改为两个100kΩ/1W的电阻串联，则会降低故障发生的概率。

(2) 幵 关管短路

在本机电路原理图上代号为DQ1,型号为2SC3150,出现的故障通常为集电极与发射极短路。由于和模块P、N端子并联，其短路后相当于模块P、N端短路，在室外机上电为滤波电容充电时，PTC电阻温度迅速升高，阻值变为无穷大，室外机同样没有电源，因而室内机主板CPU报出“通信故障”的故障代码。

(3) 整流二极管短路

在本机电路原理图上代号为D3、D4、D5、D6、D7,型号为FR107。假如D3正负极短路， 幵关变压器1-2绕组也处于短路状态，开关管负载变大，表面温度迅速增高，容易导致过热损坏，同时其他支路的输出电压也降低一半，室外机主板没有工作电源，室内机主板CPU同样报出“通信故障”的故障代码。

5. 开关电源故障简单检修方法

如果对幵关电源电路的工作原理不是很熟悉，可以将其看作一个“模块”。检修时只要输入侧的直流300V电压正常，而输出侧的直流电压为0V或低于正常值，便可以判断幵关电源电路出现故障，直接更换相应的电路板即可。如果已经检査出幵关电源的故障元器件，但购买不到型号相同的配件或替代配件，也只能更换相应的电路板。

幵关电源电路通常设计在室外机主板上，因此需要更换室外机主板；早期一部分机型设计在模块板上，损坏后则需要更换模块板。

例如海信变频空调器，工作原理和元器件型号相同的幵关电源电路，假设开关管2SC3150 损坏，因无配件需要更换电路板时，KFR-2601GW/BP更换的是模块板，见下图（a） ; KFR-4001GW/BP更换的是室外机主板，见下图（b）。

6. 使用电源模块维修开关电源

当开关电源电路损坏后，如果检查不出故障元器件或査出故障元器件但购买不到相同型号和替代的配件，或由于机型太老等原因导致没有相同型号的电路板更换时，可以使用修复彩色电视机幵关电源电路时常用的电源模块。

7. 停止供电后开关电源工作时间

室外机外壳上的电气原理图中通常会提示：停止供电后室外机内仍有高压，需要间隔2min后才能检修。这里所说的高压就是指滤波电容存储的直流300V电压，间隔2min指幵关电源电路为其提供放电回路，将直流300V电压下降到安全电压范围以内所需要的时间。

实践测试说明，早期的分立元器件型幵关电源电路（以海信KFR-2601GW/BP为例）和目前的集成电路型幵关电源电路（以海信KFR-26GW/11BP为例）,在电路正常工作的前提下， 两者泄放电压（由直流300V下降至20V ）所需要的时间不同，分立元器件型幵关电源约35s,集成电路型开关电源约60s。

分立元器件型开关电源电路，滤波电容容量为2500uF,从直流300V下降到直流70V左右（此时开关电源不再工作）需要25s,下降到直流20V需要35s,下降到5V需要95s；集成电路型开关电源电路，滤波电容容量为1500uF,从直流300V下降到直流57V左右（此时幵关电源不再工作)需要45s,下降到20V需要60s。

从以上数据可以看出，使用分立元器件型幵关电源电路的空调器在室外机停止供电35s后就可以幵始检修，而使用集成电路型幵关电源电路的空调器则需要等待60s左右。当然，在实际检修中，滤波电容的电压是否降到安全范围以内，最好以万用表测量为准，以防电击伤人的事故发生。

上述的测试也从侧面说明分立元器件型幵关电源消耗功率大，而集成电路型幵关电源消耗功率小。

8.滤波电容人为放电方法

关断室外机的交流供电以后，滤波电容的直流300V电压，在幵关电源电路正常工作时， 只需60s左右就基本上释放完毕。但如果启动电阻幵路、幵关管基极与发射极(或集电极)幵路、开关电源3.15A供电保险管幵路等原因致使幵关电源不工作，引起直流300V电压无放电回路时，滤波电容上的电压能保持很长时间而不下降。在此种情况下，检修室外机电控系统前，需要将直流300V电压人为释放。

选用容量为2500uF的滤波电容，以常用的3种方法试验放电时间，结果如下。

(1) PTC电阻 [见图(a)]

在PTC电阻两端焊上引线，并联在滤波电容两端以释放电压。PTC电阻静态阻值约5Ω，3s左右即可将直流300V电压下降至0V以下，但在并联时会出现打火的现象。

(2)变压器一次绕组 [见图(b)]

将变压器一次绕组的引线并联在滤波电容两端以释放电压。阻值约300 Q的一次绕组，2s 即可将直流300V电压降至20V以下，5s可降至0V以下。

(3)电烙铁 [见图( c )]

将电烙铁插头直接并联在滤波电容两端以释放电压。功率30W的电烙铁线圈阻值约1.6kΩ，10s可将直流300V电压下降至20V以下，25s可降至0V以下。

说明 ：在实际操作时，如果滤波电容焊在室外机主板上面，可以将引线或插头并联在模块的P、N端子，也相当于并联在滤波电容两端。

快恢复二极管和TVS管的区别、选型及特点

快恢复二极管结构特点

快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了trr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒。20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看，可分成单管、对管（亦称双管）两种。对管内部包含两只快恢复二极管，根据两只二极管接法的不同，又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C20-04型快恢复二极管（单管）的外形及内部结构。(b)图和(c)图分别是C92-02型（共阴对管）、MUR1680A型（共阳对管）超快恢复二极管的外形与构造。它们均采用TO-220塑料封装，几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量（几百安～几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。

快恢复二极管注意事项 （1）有些单管，共三个引脚，中间的为空脚，一般在出厂时剪掉，但也有不剪的。（2）若对管中有一只管子损坏，则可作为单管使用。（3）测正向导通压降时，必须使用R×1档。若用R×1k档，因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流，故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中，如果选择R×1k档测量，正向电阻就等于2.2kΩ，此时n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V，远低于正常值(0.6V)。

TVS管的四大应用 （1）TVS管在TN电源系统的应用雷电过电压波、负载开关等人为操作错误引起的过电压容易通过供电线路侵入电气电子设备内部，造 成电气电子设备失效、误动作，甚至造成设备的永久性损坏，造成严重经济损失。通过在电源线路上安装浪涌吸收装置MOV和TVS，实施两级保护，并对L、N 线进行共模、差模保护。具体做法是在线路的前端安装MOV作为第一级SPD保护，泄放大部分雷电流，在线路的末端（设备前端）安装大功率TVS管作为第二 级SPD保护，进一步削弱过电压波幅值，将电网电压降至E/I安全耐压范围之内。要注意的是，MOV与TVS应达到电压和能量的协调与配合，AB之间的线 路长度不应小于5 m，否则应增加线路长度或安装退耦器件。（2）TVS管在网络信号线路的应用TVS管不仅可以用于电源系统的浪涌防护，还可以用于信号线路的浪涌保护，采用气体放电管GDT与TVS管组合成信号浪涌保护器，其特点是反应快，漏流小，几乎对信号无损耗，可以对高速网络线路提供安全、可靠的保护。（3）TVS管在直流电源系统的应用一台普通PC电脑的供电电源电路，市电AC 220 V经过变压器降压至AC 20 V，再经调制整流电路，输出DC 10 V 直流电源，接入负载。通过在变压器输出端安装双向瞬态电压抑制器TVS1，吸收L 及N 线的瞬时冲击脉冲电流，将电路电压箝制在安全电压水平，TVS1可以保护变压器后端整流器及其他电路元器件。在整流器后的直流电源输出端安装单向瞬态电压 抑制器TVS2，用于保护直流负载免受过电压电电流冲击。（4）TVS管在晶体管电路的应用晶体三极管作为电流控制型器 件，是电子集成电路中的重要组成部分，可分为NPN 管和PNP 管两类，应用于开关电路、放大电路和稳压电路。为了使晶体管电路免受ESD/EFT（静电放电/电快速瞬变脉冲群）等浪涌电压的干扰，在电路的输入 端和输出端分别加入TVS1、TVS2进行保护。

快恢复二极管和TVS的区别 快恢复二极管和tvs管不可以是两个完全不同性质的元件，绝对不可以互换。TVS是瞬间过压保护元件，无法承受工频电流，只能用在瞬间过压保护电路中。快恢复二极管用在高频等电路整流滤波的地方，压降小，速度快，发热量也小，比如开关电源电路中等。瞬态电压抑制器（TVS）是用来消除电压尖脉冲的，保护电路用的，比如接在数据接口用来防雷击，电压波动等。TVS常用作电压钳位与稳压二极管一样用，只不过其能承受的瞬间功率非常大，如1.5KE200可以承受瞬间1.5KW的功率，原理上应该是工作于挤纳击穿；(超)快速恢复管讲的是二极管工作时电子空穴的恢复快慢，一般工作于正象偏压，经常应用于开关电源整流等高频信号场合，如FR107，4148，F4007等都是快速恢复管(一般情况下反向恢复时间都不超过150ns；4148又叫做开关二极管，只因为它的反向恢复时间很端——只有4ns)；另在开关电源整流中还有一种最常用的，叫做“稍特基管”的二极管，此类管子不存在电子空穴的问题，也不存在反向恢复时间。TVS型二极管和快恢复二极管在电路中都是用来作稳压用，但工作机理不同。 TVS型二极管是一种压敏二极管，是根据它的端电压的变化来改变它的电阻值达到稳压作用。快恢复二极管是一种齐纳二极管，即“雪崩”二极管，当它的端电压超过它的阀值时，PN结击穿来改变它的反向电阻来达到稳压作用。两者的工作机理完全不同，接法也不同，在电路中不能直接代换。

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