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FR107L，可用于开关电路、变频器等应用

二极管有很多种，而快恢复二极管就是其中非常常见的类型。它是一种具有开关特性好、反向恢复时间短的二极管，在开关电源、变频器和PWM脉宽调制器等电子电路中应用。快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。本期，合科泰给大家详细介绍一款常用的二极管FR107L，这款产品由合科泰东莞工厂生产，产品稳定可靠，备受广大客户青睐。

FR107L的特性

FR107L采用SOD-123FL封装形式，性能优良，恢复速度快，耐受高温，具有大的额定电压和电流。它的直流反向电压1000V，正向电流1A，正向涌浪电流30A，反向电流5/50μA，正向电压1.3V，反向恢复时间500nS，重量约为0.0155克。这款产品被应用在电路系统中，它的主要作用是将交流电转变为直流电。在实际应用过程中，它稳定可靠、应用成熟，高温性能良好，具有良好的单向导电性，反向漏电流，快速恢复能力强。

SOD-123FL封装的器件热性能比SOD-123更高，SOD123FL厚度比标准SOD123封装低，非常适合电路板空间受限的便携应用。封装的引脚结构和线夹设计，允许低正向电压。附带线夹的内部设计比引线粘结封装具有更好的浪涌电流能力，适合瞬态电压抑制应用。

FR107L的应用

作为一款具备快恢复能力的二极管产品，FR107L二极管广泛用于于整流电路、开关电路、电源管理、充电电路、反向保护电路等上面，在家用电器、照明、PD快充、适配器、逆变器、通讯设备、液晶电视、照相机、蓝牙设备、电源及计算机设备等产品上均可看见它的身影。在电源开关电路中，FR107L可用于电感缓冲回路，以减少开关管的温度和电压峰值，也可以有效地减少开关时间和功耗，提高电源电路的稳定性和工作效率。在反向保护电路中，FR107L可有效防止电路中的电流反向流动，保护电路元件不受损坏。在变压器输出电路中，FR107L可用于保护对双端子的电路以及滤波对半桥的电路。在很多实际应用电路中，FR107还可以有效减少电路中开关的噪声和电磁干扰，提高电路的稳定性。

上图是某客户应用FR107L二极管搭建的快充应用电路。市场上的快充产品可能的BOM表有电源控制芯片、升降压转换器、快充协议芯片、变压器、光耦、二极管、三极管、MOS管、整流桥、电阻、电感、电容、LED灯、保险丝、散热片、变压器等。多数快充产品有过流、过载、过压、温度保护，对分立器件产品的要求非常高。FR107L二极管在快充电路中可以用作充放电保护器件。当快充在充放电过程中出现异常情况时,它可以保护充放电系统不受损坏。

虽然FR107L二极管应用成熟、广泛，但是，合科泰有必要提醒客户，客户在使用二极管过程中要防止过压，选择适当的反向电压和正向电流。防止FR107L二极管过热，以免导致器件寿命降低或损坏，选择适当的工作温度和散热方式。注意防止反向电流，根据电路要求选择适当的反向保护措施。注意防止静电，应采取适当的防静电措施，如接地、使用静电手环等等。只有做好了这些防范措施，才可能保证器件的正常工作及寿命，让产品应用得更持久。

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