山特ups电源故障维修

精品文档 1欢迎下载 山特 ups 电源故障维修 学习共享 2010 10 23 10 38 30 阅读 316 评论 0 字号 大中小 订阅 UPS 的品牌较多 这里以山特 Santak 牌 C 系列 3kVA 在线式 UPS 为例叙述其工作原理及维 修方法 供电源技术工程人员参考 1 性能参数与系统框图 1 性能参数 如表 1 所示 这里同时把该系列 1kVA 及 2kVA 产品的性能参数一并列出 供比较用 表 1 山特 C1kVA C2kVA C3kVA 性能参数 型号 项目 C1kC2kC3k 额定容量 输出 1kVA2kVA3kVA 电压 160 276V 输入 频率 50Hz 5 电压 220V 频率 50Hz 电压稳定度 2 频率稳定度 0 5 电池供电 输出 超载能力 110 10s 130 200ms 直流电压 36V96V 密封免维护电池 12V 7 2Ah 3 2V 6 5Ah 82V 7 2Ah 8 电池 备用时间 满载 半载 7 分钟 17 分钟 8 分钟 25 分钟 5 分钟 20 分钟 充电时间 回充至 90 8h 转换时间 停电或复电 零中断 噪音 1m 距离 45dB3 5V 低电平 1 5V 精品文档 7欢迎下载 图 12 温度监测电路 e 自动开机及开机消音 自检电路 此电路包括手动开机 自动开机 开机消音 开机自检四种功能 如图 13 所示 开机过程 用手触摸面板上 SW ON 开关约 1 秒 电池电压从 CN1 的 16 脚送到 15 脚 SWPOWER 与 SW1 接通 SW1 与 SW ON 为同一信号 此信号分为两路传递 经 VD2 到 PSDR 板的 Q8 基极 且 PSDR 的 ZD01 12V 稳压管 工作 将 SW ON 电压箝位于 12 45V 左右 使 Q8 导通 启动工作电源产生电路 产生 CPU 及逆变器工作所需的各种电 压 经 R15 R16 分压约为 5 5V 电平送入 CPU 作为 SWSTUTS 信号 开机命令 命令 CPU 进行 开机 并将此命令状态存贮于 CPU 的 EPROM 中 做自动开机之用 图 13 自动开机消音 自检电路 自动开机 当 CPU 接到 SWSTUTS 信号后 将此信号状态存贮于 CPU 的 EPROM 中 当机器因电池电压低 等原因关机 若故障消除后 CPU 根据存贮的信号状态自动启动 UPS 开机消音 在电池供电时 蜂鸣器会根据电池电压监测值鸣叫 以表示电池容量情况 若再按 SW ON 约 1 秒 SWSTUTS 信号第二次送入 CPU CPU 接受此信号后 操作蜂鸣器 使之停止鸣叫 若再按 SW ON 约 1 秒 则蜂鸣器又开始鸣叫 开机自检 每次工作模式转换都会对系统进行自检 表现形式为面板负载指示灯开始时全亮 再逐个 熄灭 精品文档 8欢迎下载 图 14 辅助电源监测电路 图 15 基准电源产生电路 f 辅助电源监测电路 如图 14 所示 此电路给 CPU 提供工作电源 5V 当控制电源 12V 5V 发生故障时 CPU 将被 复位或停止工作 此电路采用 LM393 运放作为比较器 由 12V 直流电源经 R77 R80 分压后 得到约 6V 的电压 送至 U7 的第 5 脚即运放的同相端 与反相端的 5V 进行比较 正常情况 下 运放的输出经 R78 上拉电阻箝位为 5V 若 12V 电源因某种原因低于 10V 或 5V 电源因 某种原因高于 5V 则运放的输出会变为低电平 CPU 将停止工作 当 CPU 第一次收到此电 路产生的 5V 信号时 处于复位状态 对系统自检 g 基准电源产生电路 如图 15 所示 该电路的作用是给 CPU 内的 A D 转换器提供高稳定度的 5V 直流电源 PSDR 的 5V 由 7805 产生 其误差范围为 2 4 而 A D 转换器的 5V 要求误差小于 1 时才 能保证其转换精度 此电路采用 TL431 稳压 12V 经 R53 R54 R13 分压 设置 TL431 的 R 端电位为 2 5V 则从 VRH 端就能得到高稳定度的 5V 电压 h 振荡器电路 由晶振 XL1 及辅助元件 C40 C41 R12 组成的振荡器电路 产生高稳定度的振荡频率 其 振荡频率为 6 37MHz 如图 16 所示 图 16 振荡器电路 CPU 输出控制及保护电路 a I P 继电器驱动电路 精品文档 9欢迎下载 此电路为典型的开关线路 如图 17 所示 当 CPU 监测到有市电输入 且控制电源正常时 会发出一个高电平信号给 VM3 的门极 使 VM3 导通 I P 继电器通电动作 当出现短路错 误或充电故障时 CPU 将 VM3 的门极置低电平 I P 继电器信号中断 I P 继电器复位 将 旁路和逆变器切断 b O P 继电器驱动电路 此电路为典型的开关线路 如图 18 所示 当 CPU 检测到高压直流电压及逆变器电压正常时 会给 VM2 的门极送入一个高电平 VM2 导通 O P 继电器线圈一端接 INV RLY 另一端接 24V 直流 当 VM2 导通时 INV RLY 变为低电平 线圈加电 O P 继电器动作 图 17 I P 继电器驱动电路 c 蜂鸣产生电路 如图 19 所示 CPU 根据监测到的工作状态 发出相应触发信号 使 Q1 导通 从而控制蜂 鸣器的工作模式 四秒一响 直流放电 一秒一响 电池电压低 半秒一响 过载 长鸣 短路故障 图 18 O P 继电器驱动电路 图 19 蜂鸣产生电路 精品文档 10欢迎下载 图 20 逆变器参考波产生电路 d 逆变器参考波产生电路 CPU 通过监测市电电压的零点 频率与相位 与逆变电压的零点 输出幅度正比于市电电压 和逆变电压相位差的控制信号 PW2 来自 CPU 经 C5 R23 低通滤波后 再送到 U3 组成的 波形转换电路 将 PW2 方波变为正弦波 使其成为调整逆变电压相位和市电电压相位同相 的参考波 如图 20 所示 e 逆变器误差放大器电路 INVERTER 1 端经 R24 R25 分压后 与参考波相减作为误差放大器的输入 VR1 用来调整 U3 放大器的工作点 如图 21 所示 f 三角波产生电路 如图 22 所示 从 CPU 内发出 38 4kHz 的时钟信号送入 Q6 的基极 经幅值变换后送入 4013 分频为 19 2kHz 经 C19 R45 送至由 U3 C13 R44 R49 组成的积分器进行积分 将方波积分为三角波 送入 PWM 产生电路 g PWM 产生电路 如图 23 所示 此 PWM 产生电路采用三角波调制法来实现 比较器 U5 的同相端为三角波 其反相端为基准正弦波 当三角波大于正弦波时 U5 输出一个宽度为三角波大于正弦波部 分所对应时间间隔的正脉冲 此正脉冲分两路传递 一路经 R12 到 U2 与门缓冲整流 R20 C2 VD7 使 PWM 信号上升沿平缓 下降沿陡峭 再送入 U2 4081 的另一个与门 其输 出做控制极 为增大信号驱动能力 4018 后接 2003 作为 PWM 输出级 另一路先送到反相 器 LM339 的反相端进行反相 然后与 PWM 一样产生 PWM 信号 由 CPU 送来的 PWM OFF 信 号与 U4 输出信号经 2003 非门输出 作为与门 4081 的一个输入端 控制 PWM 信号产生 正 常时该输入端为高电平 有 PWM 信号产生 当 UPS 出现故障时 该输入端为低电平 关闭 PWM 信号 精品文档 11欢迎下载 图 21 逆变器误差放大器电路 图 22 三角波产生电路 h RS232 电源产生电路 如图 24 所示 从功率板引出 H F POWER H FPOWER 图中 49 50 两个信号作为 TX1 的输入电压 产生供 RS232 用的 10V 同时产生 8V 作为 U5 U3 的负基准电源 由于有 了这个电路 RS232 接口的 1 脚就不必再接 DTR 只要 UPS 工作 此接口就处于随时发送 接收的热状态 3 山特 C3kVA UPS 维修参数 1 控制部分维修参数 软启动 当系统重新开机或系统重置 复位 时 包括过载恢复 自动复位 系统有软启动功能 软启动维修参数 每 32ms 逆变器输出电压上升约 3Vac 至约 220Vac 时停止 电压跟随 当软启动完成后 尚未切入逆变器前 逆变器会跟随输入电压 再切到逆变器继电器 电压跟随维修参数 输入交流电压在 160V 276V 之间时 才执行电压跟随功能 当电压高 于 276V 时 只跟随到 276V 若电压低于 160V 时 只跟随至 160V 执行时每隔 128ms 依输 入电压高低加减 3V 逆变器 STS 切换 当逆变器继电器在接通瞬间 逆变器 STS 同时接通 延迟 32ms 后 逆变器 STS 断开 锁相 监测市电频率作为逆变器锁相依据 以过零监测信号做相位调整 若市电频率稳定且同步 时 相位差小于 3 度 频率误差小于 0 01Hz 锁相维修参数 市电频率变化率小于 1Hz s 最大为 2Hz s 当市电频率超出 3Hz 时 不 进行锁相而是以系统频率运行 并转至蓄电池供电的逆变模式 当市电频率恢复到 2 5Hz 内时 再进行锁相 恢复到市电供电的逆变模式 精品文档 12欢迎下载 图 23 PWM 产生电路 市电电压监测 当交流市电电压低于 160V 或高于 276V 时 系统进入蓄电池供电的逆变模式 当市电恢复 到 170V 266V 时 系统返回到市电供电的逆变模式 市电电压监测维修参数 每隔 16ms 监测市电电压一次 当市电电压连续 5 次低于 160V 或 高于 276V 时 系统进入蓄电池供电的逆变模式 当市电电压恢复后 连续 5 次测量值在 170V 266V 范围内 且频率也符合要求时 则系统 返回到市电供电的逆变模式 图 24 R232 电源产生电路 输出频率选择与设定 当有市电开机时 系统监测输入电源频率来设定输出频率 若是直流开机 则以上次输出 频率来设定 输出频率选择与设定的维修参数 输入电源频率为 40 55Hz 时 输出设定为 50Hz 输入 电源频率为 55 70Hz 时 输出设定为 60Hz 三角波维修参数 精品文档 13欢迎下载 CPU 送出 38 4kHz 方波 再经 4013 二分频得到 19 2kHz 的方波 再经积分器积分成三角波 输出电压维修参数 系统上电时 读取后盖板处 DIP 开关位置来设定输出电压 如表 2 所示 输出电压调整 系统每 16ms 读取逆变器电压与设定电压值做比较 并自动调整输出 输出电压维修参数 若系统读取逆变器电压与设定电压值相差约 10V 时 CPU 立即改变参 考电压 使输出电压加减约 3V 若系统读取逆变器电压与设定电压值相差低于 10V 时 CPU 累计差值 若差值超过 3V 时 CPU 改变参考电压 使输出电压加减约 1V Ups 输出 DIP SW1 DIP SW2 208VOnOff 22VOnOn 230OffOff 240OffOn 表 2 UPS 输出电压与 DIP 开关位置来关系表 A D 采样 每半周采样一次 电池电压 正高压直流电压 负高压直流电压 温度 故障现象 故障元件 万用表挡位 标准值 故障值 BR01 二极管挡 0 R238 电阻挡 100k 无穷大 U202 二极管挡 0 U203 二极管挡 0 U206 6 5 电阻挡 47k 太低 Q208 二极管挡 0 TX1 电阻挡 无穷大 无充电电压或充电电压异 常 R230 电阻挡 0 5k 无穷大 表 3 充电器常见故障表 每隔 8 个基准正弦波点时采样一次 市电电压 输出电压 输出电流 A D 维修参数 CPU 于每周期开始 改变采样点的初始位置 使每隔 8 个基准正弦波采 样一次 从而使 A D 采样达到扫描的效果 采样值存入 128 个 RAM 内 128 个 RAM 填满需 8 个周期 电压 电流 功率计算 市电电压计算 CPU 每隔 2 个周期计算一次 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方 输出电压计算 CPU 每隔 1 个周期计算一次 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方 输出电流计算 CPU 每隔 32 个周期计算一次 计算时将 RAM 的存储值先平方和除以周期再开方 输出功率计算 CPU 每隔 32 个周期计算一次 根据上述输出电压 电流并乘以功率因 数进行计算 瞬间断电检测 精品文档 14欢迎下载 CPU 每隔 4ms 计算最近一周期采样的市电电压的 A D 值 若小于 150V 则当做断电 2 保护部分维修参数 电池电压检测与过电压保护 电池过电压保护 当每个电池电压高于直流 15V 时 UPS 自动转入蓄电池供电模式 直到每个电池电压低于 约直流 13 5V 时 UPS 再恢复至原先状态 在此期间 UPS 长鸣并于面板显示告警 电池电压检测 放电时 UPS 每 4 秒鸣叫一次 当每个电池电压低于约直流 11V 时 UPS 每秒鸣叫一次 当 每个电池电压低于约直流 10V 时 若输入电压为零 则 UPS 关闭 故障现象 故障元件 万用表挡位 标准值 故障值 ZD1 二极管挡 0 VD6A 二极管挡 0 无法开机 R31A B C D E 电阻挡 15k 无穷大 无法关机 Q8 二极管挡 0 表 4 开机电路常见故障表 并准备自动复位 若输入电压超出限额 则视为开机条件错误 UPS 每 0 5 秒鸣叫一次并 于面板显示告警 逆变器输出短路及输出电压保护 输出短路保护 当逆变器输出反馈连续 64ms 无过零点时 视为输出短路 UPS 输出关断 UPS 长鸣并于面 板显示告警 输出电压保护 当逆变器输出反馈电压连续 80ms 低于 140V 或高于 276V 时 视为输出欠压或过压而保护 UPS 转至旁路模式 UPS 长鸣并于面板显示告警 BUS 过电压保护 当 BUS 电压连续 64ms 超过 440V 时 则认为 BUS 过电压而进行保护 UPS 转至旁路模式 UPS 长鸣并于面板显示告警 逆变器限流保护 保护线路监测输出电流值 若超过额定电流 3 6 倍时 限流保护线路立即关闭 PWM 以 19 2kHz 的周期重置 PWM 直到输出电流值小于额定电流 3 6 倍时为止 故障现象 故障元件 万用表挡 位 标准值 故障值 U302 6 5 电阻挡 47k 0 或无穷 大 Q3 二极管挡 0 TX305 电阻挡 无穷大 R32 电阻挡 0 5k 无穷大 ZD3 二极管挡 0 ZD4 二极管挡 0 U311 二极管挡 0 逆变器不工作 PFE 不工作 无工作电 源 C361 电阻挡 0 或太低 精品文档 15欢迎下载 C363 电阻挡 0 或太低 C364 电阻挡 0 或太低 C367 电阻挡 0 或太低 表 5 辅助电源常见故障表 过温度保护 当系统温度过高时 温度开关跳脱 使 UPS 转至旁路模式 UPS 长鸣并于面板显示告警 侦 测时间 0 5s 负载保护 110 130 若 UPS 从旁路跳转至逆变前 检测到负载超过 110 则无法进入逆变状态 此时 UPS 每 0 5s 鸣叫一次 并于面板显示状态 若开机后 检测到负载在 110 130 之间 则 UPS 每 0 5s 鸣叫一次 并于面板显示状态 10s 后 UPS 跳至旁路模式 此后若负载减轻至 100 以下 则 UPS 重新软开机 若 UPS 在蓄电池供电模式下检测到负载在 110 130 之间 则 UPS 每 0 5s 鸣叫一次 并于面板显示状态 若负载未减轻至 100 以下 则 10s 后 UPS 转至旁路模式 此状态只有按 OFF 键才能解除 大于 130 若开机后检测到负载大于 130 则 UPS 每 0 5s 鸣叫一次 并于面板显示状态 同时 UPS 转至旁路状态 此后若负载减轻至 100 以下 则 UPS 重新开机 若 UPS 在蓄电池供电模 式下检测到负载大于 130 则 UPS 每 0 5s 鸣叫一次 并于面板显示状态 同时 UPS 转 至旁路模式 此状态只有按 OFF 键才能解除 4 常见故障排除 1 功率板电路维修判据及常见故障处理 充电器电路维修判据及常见故障处理 见表 3 维修判据 充电电压在正常规定的范围内 出现充电电压高于或低于正常值 调节 VR301 使之符合 标准 即认为充电电路正常 故障元件 万用表挡位 标准值 故障值 VD501 二极管挡 0 VD502 二极管挡 0 VD503 二极管挡 0 VD504 二极管挡 0 VD505 二极管挡 0 VD506 二极管挡 0 VD507 二极管挡 0 VD508 二极管挡 0 TX501 电阻挡 无穷或太高 TX502 电阻挡 无穷或太高 Q501 二极管挡 0 Q502 二极管挡 0 Q503 二极管挡 0 精品文档 16欢迎下载 Q504 二极管挡 0 Q505 二极管挡 0 Q506 二极管挡 0 R501 R511 R512电阻挡 100 无穷大 R514 R515 R516电阻挡 100 无穷大 表 6 斩波器电路常见故障表 开机电路维修判据及常见故障处理 见表 4 维修判据 开机电路交直流开机均可 开机电路即正常 辅助电源产生电路维修判据及常见故障处理 见表 5 维修判据 测量工作电源 24V 12V 5V 逆变管驱动电源及功率因数校正驱动电源是否正常 若一 切均无问题即认为工作电源电路正常 斩波器电路维修判据及常见故障处理 见表 6 维修判据 测量 DC BUS 电压在正常值 即认为直流 直流变换器电路正常 功率因数校正电路维修判据及常见故障处理 见表 7 维修判据 测量 DC BUS 电压在正常值范围内 即认为 PFC 电路正常 逆变器电路维修判据及常见故障处理 见表 8 维修判据 输出电压在指定的范围内即认为逆变器正常 输出电路常见故障处理 见表 9 2 控制电路常见故障及处理 输入 CPU 的各监测信号电路的常见故障及处理 过零产生器电路常见故障及处理 此电路中 VD13 和 C22 C55 若损坏 将导致 CPU 误判断为市电输入异常 UPS 不能转为市 电供电 将其更换即可 电流峰值保护电路常见故障及处理 此电路若送入 U7 第 2 脚的 5V 电源或 C53 故障 将导致 UPS 的保护误动作或拒动 输出电压监测电路常见故障及处理 若 VD10 VD9 C32 C12 损坏 将使 CPU 误判断 UPS 不能逆变输出 将这些元件更换即 可 温度监测常见故障及处理 若 NTC1 断开 可能使 CPU 拒保护而损坏更多元件 若 C34 短路 将使 CPU 误保护 UPS 无 法正常开机 将此二元件更换即可 自动开机及开机消音 自检电路常见故障及处理 VD2 和 VD3 短路将导致 UPS 在市电工作模式下无法关机 C53 短路将导致 UPS 无法关机 将 相应的元件更换即可 工作电源监测电路常见故障及处理 此电路中 C43 若短路 CPU 将不能工作 将 C43 更换即可 基准电源产生电路常见故障及处理 若 TL431 或 C49 短路 或 R53 R54 R13 阻值偏移 将使 CPU 读数错误 产生逻辑混乱 精品文档 17欢迎下载 更换这些元件即可 振荡器电路常见故障及处理 若 XL1 出现故障 CPU 不能工作 表现形式为无 时钟信号 更换 XL1 CPU 输出控制及保护电路的常见故障及处理 故障现象 故障元件 万用表挡位 标准值 故障值 Q1A 二极管挡 0 或太低 BR02 二极管挡 0 或太低 VD509 二极管挡 0 VD510 二极管