變頻器開關(guān)電源電路實(shí)例 兼論電容C23在電路中的重要作用 先看以下電路實(shí)例：圖1 東元7200PA 37kW變頻器開關(guān)電源電路圖2 海利普HLPP001543B型15kW變頻器開關(guān)電源電路圖1、圖2電路結(jié)構(gòu)和原理基本上是相同的,，下面以圖1電路例簡述其工作原理,。開關(guān)電源的供電取自直流回路的530V直流電壓，由端子CN19引入到電源/驅(qū)動(dòng)板,。電路原理簡述：由R26R33電源啟動(dòng)電路提供Q2上電時(shí)的起始基極偏壓,，由Q2的基極電流Ib的產(chǎn)生，導(dǎo)致了流經(jīng)TC2主繞組Ic的產(chǎn)生,，繼而正反饋電壓繞組也產(chǎn)生感應(yīng)電壓,，經(jīng)R32、D8加到Q2基極,；強(qiáng)烈的正反饋過程,，使Q2很快由放大區(qū)進(jìn)入飽合區(qū)；正反饋電壓繞組的感應(yīng)電壓由此降低,，Q2由飽合區(qū)退出進(jìn)入放大區(qū),，Ic開始減小,；正反饋繞組的感應(yīng)電壓反向,，由于強(qiáng)烈的正反饋?zhàn)饔?，Q2又由放大狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)。以上電路為振蕩電路,。D2,、R3將Q2截止期間正反饋電壓繞組產(chǎn)生的負(fù)壓，送入Q1基極,，迫使其截止,，停止對Q2的Ib的分流，R26-R33支路再次從電源提供Q1的起振電流,，使電路進(jìn)入下一個(gè)振蕩循環(huán)過程,。 5V輸出電壓作為負(fù)反饋信號(hào)（輸出電壓采樣信號(hào)）經(jīng)穩(wěn)壓電路，來控制Q2的導(dǎo)通程度,，實(shí)施穩(wěn)壓控制,。穩(wěn)壓電路由U1基準(zhǔn)電壓源、PC1光電耦合器,、Q1分流管等組成,。5V輸出電壓的高低變化，轉(zhuǎn)化為PC1輸入側(cè)發(fā)光二極管的電流變化,，進(jìn)而使PC1輸出測光電三極管的導(dǎo)通內(nèi)阻變化經(jīng)D1,、R6、PC1調(diào)整了Q2的偏置電流,。以此調(diào)整輸出電壓使之穩(wěn)定,。這是我的第二本有關(guān)變頻器維修的書中，對圖1電路原理的簡述,，由于疏漏了對電容C23作用的講解,，給讀者帶來了一些疑問：1）N2繞組負(fù)電壓是如何加到Q2基極的？2）電路中C23的作用是什么,？3）C23的充,、放電回路是怎樣走的？這3問題涉及到電路原理的關(guān)鍵部分,，無它,，開關(guān)電管Q2即無法完成由飽和導(dǎo)通進(jìn)入放大區(qū)快速截止重新導(dǎo)通的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換，三個(gè)問題其實(shí)又只是一個(gè)問題,，即圖1的C23（或圖2中的C38）究竟對電路的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換起到怎樣的重要作用,？先不要忙，將這個(gè)問題暫且按下不表,，先說幾句題外話,。在由3844（42/43/34）PWM脈、沖芯片為核心構(gòu)成的開關(guān)電源電路,，大行其道的今天,，像圖1,、圖2這樣由兩只雙極型晶體管構(gòu)成的開關(guān)電源電路（對比于集成器件，或稱之為分立元件構(gòu)成的開關(guān)電源）,，仍占有一席之地,，在數(shù)個(gè)變頻器廠家的產(chǎn)品中，得到應(yīng)用,。難道是廠家技術(shù)人員有懷舊情結(jié)嗎,？還是為了降低生產(chǎn)成本？其實(shí)都不是,！采用分立元件做開關(guān)電源,，設(shè)計(jì)人員肯定有更全面和深入的考慮。而我的維修經(jīng)驗(yàn)而論,，我比較傾向和于由分立元件構(gòu)成的開關(guān)電源,，理由是其工作可靠性高，故障率低,，使用和維修都比較讓人放心,。電路的質(zhì)量，并不取決于采用集成器件或分立元件,，也不取決于電路采用元器件的數(shù)量多少,，這些都是形式而非本質(zhì)。相對于分立元件組成的電路,，集電器件是否就具有技
術(shù)上的性和工作上的可靠性,？則真的是一個(gè)問號(hào)，不可一概而論,。比較二者電路的設(shè)計(jì)難度，分立元件的電路,，恐怕難度要更高一些,。與分立元件的電源相比，用3844做成的電源電路,，更像一個(gè)“傻瓜型”電路,，有固定的電路模式，與成型外圍作成一個(gè)電路單元,，可以應(yīng)急取代任意開關(guān)電源電路,，達(dá)到修復(fù)目的（有的技術(shù)人員已經(jīng)這樣做了）。電路的元件數(shù)量愈少,，電路結(jié)構(gòu)越是精簡,，電路的故障率就越低，這是一個(gè)被實(shí)踐驗(yàn)證的法則,。實(shí)際維修中,，采用圖1電路形式的開關(guān)電源,，故障率和可靠性，要優(yōu)于用集成器件做成的開關(guān)電源,。個(gè)別電源,，停電時(shí)還好好兒的，一上電,，開關(guān)管就炸掉了,，說明即使“傻瓜型”電路，在設(shè)計(jì)上也不可掉以輕心,，關(guān)鍵環(huán)節(jié)電路參數(shù)的嚴(yán)重偏離,，也會(huì)導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)的失敗,！電路的優(yōu)劣,，還是不在于電路的形式，不在于采分立元件還是采用集成器件,，用3844芯片設(shè)計(jì)的大量經(jīng)典電路,，在變頻器開關(guān)電源中也同樣大展身手。此處不再討論兩種電路的優(yōu)劣,，結(jié)合電路的振蕩工作過程,，說明一下電容C23在電路中所起的作用。1）變頻器上電瞬間,，由啟動(dòng)電阻R20R30,、R33提供開關(guān)管Q2的基極正偏電流，Q2由截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入放大區(qū),，產(chǎn)生IC2開關(guān)變壓器TC2的主繞組N1流入電流而儲(chǔ)能反饋繞組N2產(chǎn)生上+下-的感應(yīng)電壓信號(hào),，經(jīng)二極管D8輸入開關(guān)管Q2的基極，使Ib2IC2,，直至IC2達(dá)到飽和,。引發(fā)振蕩狀態(tài)的個(gè)轉(zhuǎn)折。

二極管D8正偏導(dǎo)通時(shí),，相當(dāng)于將電容C23短接
（二者成并聯(lián)接法）,，C23在此時(shí)不起作用。2）Q2飽和期間（IC2不再變化）,，N2感生正電壓降低Ib2IC2令Q2退出飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū),。IC2N2反饋繞組感應(yīng)電壓反向，從圖1上看,，感應(yīng)電壓的極性變?yōu)樯县?fù)下正,，二極管D8反偏截止。假設(shè)沒有C23,，電路的振蕩過程將被阻斷,，C23的作用在此時(shí)凸顯,，使振蕩過程能夠得以繼續(xù)。D8反偏,，相當(dāng)于開路,，解除了對C23的短接，N2感應(yīng)電壓,，經(jīng)R32,、Q2的be結(jié)到電源地，形成C23的充電電流通路,，在C23上形成左+右-的充電電壓,。從信號(hào)耦合的角度來看，C23將N2繞組的負(fù)向電壓耦合至Q2的基極,，對Q2基極的正偏電壓進(jìn)行了衰減,，進(jìn)一步令I(lǐng)b2IC2，強(qiáng)烈正反饋過程
使Q2很快進(jìn)行截止?fàn)顟B(tài),。再換一個(gè)角度看,，在中、高頻電路,，雙極型晶體管的be結(jié)電容,，不容忽視。正向偏壓,，對結(jié)電容實(shí)施了上+下-的充電控制,，C23所提供的負(fù)向電壓，有反向強(qiáng)制將Q2的be結(jié)電容所儲(chǔ)存的“電荷拉出”的作用,，能令其快速截止,。這是為什么要對開關(guān)管施加負(fù)向偏壓的原因。Q2截止后,，因?yàn)镃23上負(fù)壓的存在（C23上的負(fù)壓有一個(gè)放電時(shí)間）,，C23能維持一定時(shí)間的截止，直到其負(fù)向電壓能量因放電小于啟動(dòng)電阻所提供正向電壓的能量,，Q2由截止?fàn)顟B(tài)，又會(huì)再度進(jìn)入放大區(qū),。C23的負(fù)電壓（對Q2來講,，是負(fù)向偏壓）的放電回路：C23右端的負(fù)電壓R32N2繞組到地DC530V供電電源啟動(dòng)電阻C23的左端，C23的充電電荷被泄放,，Q2負(fù)向偏壓消失,，為重新導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。并聯(lián)在分流管Q1的c,、e極的二極管D9,，限制Q2的be結(jié)反偏壓峰值,，有保護(hù)Q1、Q2的作用,。電路設(shè)計(jì)中,，C23容量的選值和R33的選值，作為RC時(shí)間常數(shù)影響到振蕩周期,，需要與開關(guān)變壓器的相關(guān)參數(shù)一起,，精心核算和核準(zhǔn)。 變頻器對DC530V電壓的采樣和檢測,，是通過對開關(guān)變壓器二次繞組的電壓采來完成的,。我在相關(guān)博文已道破這一“機(jī)密”。在這里順便再說明一下,。 開關(guān)管Q2飽合導(dǎo)通時(shí),，將TC2的初級(jí)繞組接入直流530V電源的兩端，此時(shí)D11正偏導(dǎo)通,，將N3繞組感應(yīng)所得,，與DC530V供電成比例的負(fù)向交流電壓，整流和后續(xù)RC電路濾波后,，得到-42V電壓采樣信號(hào),，送MCU主板電路，用于直流電壓顯示,、過,、欠壓報(bào)警與停機(jī)保護(hù)，控制VVV/F輸出等,。D11和D12接于同一個(gè)次級(jí)繞組上,，D12在Q2截止期間（TC2釋放磁能）正偏導(dǎo)通，D將“大面積低幅度”的正向脈沖整流作為5V供電,，而D11卻在Q2飽和導(dǎo)通期間,，將“小面積而幅度高”的負(fù)向脈沖做負(fù)向整流后，作為電壓檢測信號(hào),。D12整流電壓是穩(wěn)壓的,，D11輸出電壓值，僅反映DC530V電壓的高低,，并非穩(wěn)壓輸出,，為什么？朋友們可以自己先想一下,，我的直流電壓檢測電路的問號(hào)一文中已有討論,，上此不予贅述了。圖3 直流回路電壓采樣等效電路及波型示意圖 為驅(qū)動(dòng)電路供電的六組相互隔離的整流、濾波電路,，省略未畫,，請參見第四章驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)內(nèi)容。 對開關(guān)電源故障的檢修,，要找出其中關(guān)鍵的脈絡(luò),。

主要有兩個(gè)電路環(huán)節(jié)： 1、振蕩支路包括起振電路和正反饋信號(hào)回路,。起振電路：由TC2主繞組,、開關(guān)管Q2的C、E極構(gòu)成Q2的IC電流回路,，和由啟動(dòng)電阻R26R33,、Q2的發(fā)射結(jié)構(gòu)成的（Ib）起振回路；由TC2的正反饋繞組（有時(shí)稱自供電繞組,，本電路中兼有兩種身份）,、R32、D8構(gòu)成的正反饋回路,。起振回路和正反饋回路,，二者結(jié)合，共同提供了和滿足了開關(guān)管Q2的振蕩條件,。 2,、穩(wěn)壓支路U1、PC1,、Q1構(gòu)成了對輸出電壓的采樣電路和電壓誤差放大電路,，以Q1對Q2的IC的分流作用實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整