500VA后备式UPS电源使用比较普遍,下面主要介绍SANTAK(山特)UPS-500VA电源常见故障的维修。其常见的故障有:功率管Q17、Q18损坏;参数(电位器)失调;交流保险丝断;电瓶老化;U8、U9性能变坏;晶体管Q1和Q2损坏。 UPS由两部分组成。一是市电供电部分,另一是逆变供电部分。当UPS出现故障时,首先要分出是哪一部分出了问题,若绿色指示灯亮,蜂鸣器不叫,有220V输出电压,则说明市电供电稳压部分正常,否则有故障点。若红色指示灯闪烁或长亮、蜂鸣器断续鸣叫或长鸣,说明逆变器部分不正常。
在两个部分中逆变部分的故障率最高。而逆变部分出问题最多的就是电池。目前,在中小型UPS电源中,广泛使用的是免维护密封式铅酸蓄电池,它的价格较贵,大约占UPS电源生产总成本的2/5~1/2左右。它的正常电压为12V。本文所讲的UPS中有两块这样的电池。两块电池电压在20V~26V之间UPS可以正常使用,否则应更换电池或对电池进行充电,然后查相关电路是否有故障。一般电源电池出问题的原因为蓄电池的内阻增大,严重时会使个别电池永久损坏;另一个原因是蓄电池长期闲置不用或长期处于浮充状态而不放电。长期处于浮充状态是电池损坏的最主要原因,因此UPS在使用一段时间后,要人为地使UPS处于逆变状态一会,这样可延长电池寿命。
另一个在逆变状态下出现问题较多的地方就是Q17、Q18两个功率管。这两个功率管(MJ11033)是达林顿复合功率管,其主要参数为:额定工作电流Ic=50A,额定功率Pw=300W,反向工作电压BVceo=120V。其测量数值如下表。
MJ11033 b-e b-c c-e
正确电阻(×1Ω档) 50Ω 25Ω 20Ω
反向电阻(×1K档) 3.5KΩ ∞ ∞
由于MJ11033损坏后几乎全部是发射结开路,因此在路测其b-e间的正向电阻是否为50Ω左右即可决定。
功率管损坏后一般出现两种故障现象。一是有市电时工作正常,逆变时有输出但输出电压偏低,同时变压器发出较大的噪音。二是在市电状态下,UPS输出正常,但逆变时无220V的交流电压输出。
故障1的分析与维修:
逆变时工作不正常,应检查电源的逆变部分,偏低的电压输出说明末级推动放大电路基本工作正常。重点放在两只Q17、Q18上,用万用表的R×1档测b-e间的正向电阻,一只开路,另一只48Ω,开路的这只已坏。换下它故障排除,逆变正常。
故障2的分析与维修:
经查电池电压为24V属正常。逆变无输出说明末级推动放大电路没有工作。此UPS是采用脉宽调制电路SG3524来产生50Hz的方波,经两级电压放大送入两达林顿大功率管MJ11033进行电流放大,最后再经变压器升压后得到50Hz的220V交流电压。根据原理先查有无50Hz的方波输出。查得SG3524的11、14脚有50Hz方波输出。经两级放大后输出波型也为正常。最后只有两只功率管未查,焊下两管检查,两管的b-e结正反向电阻为无穷大,同故障1相同,功率管损坏。更换后UPS正常。
Q17、Q18是逆变电路中最容易损坏的器件。更换后,不能立即加电试机,应先查其周围电路,确定无故障后再通电。
四、UPS不间断电源维修案例
1、山特(SANTAK)UPS没有指示
故障现象:一台SANTAK 500型UPS电源,因意外停电而又无人值守造成电源损坏。接通交流电源,无任何反应,电源指示灯不亮;断开交流电,无任何反应,指示灯不亮亦无告警。拆机检查,线路板铜箔有一处开路,将它恢复后试机,故障依旧。分别测量两块电池电压,一块0.5V,一块0.75V。
原因分析:铜箔断路,造成过放电保护电路失效,从而造成电池过放电。
解决思路:关键在于救活电池。仔细观察电池,这是两块美国原装CHAMPION牌免维护铅酸电池,性能参数为12V/4Ah。从铅酸蓄电池的原理我们知道过放电会造成极板硫化,生成粗大的硫酸铅结晶体,这些结晶体导电性差,体积大,堵塞极板的微孔,妨碍电解液的渗透和交换,时间长了便阻止了电能和化学能的可逆转换,造成电池无法向UPS供电。
解决硫化一般用过充电法和水洗法,对于免维护蓄电池只能用过充电法恢复。
解决过程:找来一台可调直流电源,调整输出电压为14V,将两块电池分别进行充电。一块电池开始充电时电流只有几毫安,10小时后也仅仅达到200毫安左右,继续充电24小时后,充电电流已达到1.2安,看来恢复有望。按此方法给另一块电池充电。测两块电池串联电压为26V。将电池接回UPS电源,一切恢复正常。
最后接通电源,继续浮充24小时,再放电,然后充电24小时,UPS又投入正常运行了。 总结:因为UPS电源的成本大约有40%左右在电池,可以说电池报废,整个UPS电源也就报废了,用可调直流电源的方法可以比较有效地恢复电池。在恢复时除了延长充电时间外,还可以提高充电电压,这样救活的机率会增大许多(但是否适用应该仔细参考UPS说明书)。
2、UPS市电供电正常,逆变时有输出,但输出电压偏高,升至265V。
故障分析与维修:根据UPS电源工作原理可知,只有当电源的高压保护电路和市电稳压电路出现故障时,才会出现以上故障。从电路图一中可知,电源输出电压经T2取样、整流、滤波后,加至电压比较器U7的8脚、9脚,然后接参考电压端。只有当8脚电压高于9脚电压时,输出脚4才会跳变成低电平,从而控制保护电路动作。以下分两步进行检测:
(1).高压保护电路的检测
首先用万用表测得电压比较器U7的8脚电压为2.35V、9脚电压为2.25V,此时高压保护电路不起动。逐一仔细查看高压保护电路的每一器件,均无故障。适当调整电位器RP8,当下调至某一数值时,高压保护电路起动。由此可知,电源高压保护电路的电压偏高,须重新调整。将电源的输入端接在交流调压器上,输出端接在电压表上。然后将交流调压器的电压值缓慢地从175V升至250V,此过程中U输出max=230V。接着将交流调压器的电压值从250V缓慢调高,发现U输出随着U输入的升高而升高。当U输出=235V时,沿逆时针方向缓慢调整电位器RP8,当调至高压保护电路刚起动时即可。
(2).市电稳压电路的检测
从电路图二中可知,市电电压的高低取决于继电器S3~S8的吸合状态。对照电路图逐一检测,发现继电器S3的线圈已烧断,S3不吸合,使得220V市电电压完全加在T3的第3、4插头间,从而导致输出电压偏高。更换T3,开机运行,故障排除。在实际工作中考虑到该稳压电源接在交流稳压器上使用,又无同规格的继电器可代换,故将S3中的第1、3脚短接即可。
3、UPS停电时逆变器不工作。
故障分析与维修:根据故障现象分析得知,该故障是由蓄电池电压太低引起。打开机盖,将其取出充电,故障排除。但用上一段时间后故障依旧。故怀疑是充电回路故障。用万用表检测充电回路中的三端可调稳压块LM317,其输入电压正常,但输出端电压仅为+14.3V,重复调整均无反应。故判断是LM317损坏。更换之,重新启动,拆掉蓄电池,将充电电压调至27V,故障排除。
故障现象三:市电中断时,逆变器不工作,红色指示灯长亮。
故障分析与维修:从故障现象可知,该故障是因电池电压太低引起。打开机盖,测得电池两端电压只有16.8V,加上市电后两端电压不变,说明故障出在充电电路。该充电电路工作原理是:市电工作时,主变压器T3输出25V的交流电压,经S2继电器的第1、2脚接点后,再经B1桥堆整流、C21、C22滤波后输出34V的直流电压。然后将其送至可调稳压器U8(MG317T)稳压后对蓄电池充电。
用万用表测得C21两端直流电压正常,说明故障位于滤波电路后。当测量MG317T输出脚时,发现输出电压只有10V,查输出负载均正常,调整VR3,输出电压不变化,说明U8已损坏。用同型号的MG317T更换U8,断开电池,调整VR3,使得U8输出电压稳定在28V左右。开机试运行,故障排除。
4、UPS市电中断时,逆变器不工作,蜂鸣器长鸣。
故障分析与维修:蜂鸣器长鸣,说明该稳压电源的转换控制电路正常,逆变器不工作是因保护电路动作所致。用万用表检测电池电压正常,说明故障出在逆变回路。该机逆变回路由脉宽调制器U1(SG3524)、取样变压器T2、推动管Q5、Q6和逆变管Q17、Q18等组成。首先测量脉宽调制器U1(SG3524)的第10脚,看是否被锁定(锁定时为高电平),接着测逆变管Q17、Q18静态工作时对地的阻值。正常时数据为:
当黑笔接地时,Q17、Q18的e极、b极、c极对地阻值分别为3.2KΩ、3.8KΩ、0;当红笔接地时,Q17、Q18的e极、b极、c极对地阻值分别为5.5KΩ、6.5KΩ、0。而用万用表实测得Q17、Q18的e极、b极、c极对地阻值均只有100Ω,可以肯定逆变管Q17、Q18和推动管Q5、Q6均已烧坏。更换之,故障排除。
5、下面两例UPS是周围电路引起的损坏。
例1:跨接在SG3524的11、14脚上的两个PNP型晶体管Q1和Q2,其中有一只损坏引起达林顿型MJ11033功率管损坏。
例2:电源的功率管损坏一只,换后通电不久,其b-e结又被烧断。经查系Q3击穿所致。换Q3后故障排除。
两功率管的位置不在控制板上,而在控制板的对面。其上有两个大的散热片,折装时须注意两组线的位置。
两功率管的价钱不便宜,所以换时须注意。可用MJ11033代换。
大部份故障是可防范的,具体措施有:(1)严禁逆变状态开微机。(2)电源应尽量采用专线,降低内阻。(3)电源插座应接触良好。(4)应尽量避免频繁启动和关闭UPS,开关之间至少要间隔6秒钟以上,否则对逆变器的末级功广告管Q17、Q18危害较大。