下面以美的豆漿機采用的 MST64-1-5 型電源闆為例,介紹美的電動機典型電源闆電路工作原理與故障檢修方法。該電源闆上除了安裝了電源電路,還安裝了市電電壓過零檢測電路、電機驅動電路、加熱管供電電路、防溢檢測電路、溫度檢測電路。
一、電源電路原理
該電源電路由市電輸入電路、開關電源和 5V 電源構成,如圖 1 所示。
圖 1
1.市電輸入、300V供電電路
該機的市電輸入、 300V 供電電路由過流保護、過壓保護、線路濾波器、 300V 供電電路等構成。
220V 市電電壓經熔絲管 F091 輸入後,利用 C091 濾除高頻幹擾脈沖,通過 R091 限流,經 D091 ~ D094 整流産生脈動直流電壓 HV 。該電壓一路送給市電電壓過零檢測電路;另一路經 D095 隔離, L092 、 EC092 濾波産生 300V 左右的直流電壓,為開關電源供電。
市電輸入回路的 RZ091 是壓敏電阻。市電正常、沒有雷電竄入時它不工作;當市電升高或有雷電竄入,使 RZ091 兩端的峰值電壓達到 470V 時它擊穿,使 F091 過流熔斷,切斷市電輸入回路,避免了電機、加熱管及開關電源的元件過壓損壞,實現市電過壓和防雷電竄入保護。
2.開關電源
參見圖 1 ,該機的主電源采用由電源模塊 OB2226 ( U091 )、開關變壓器 T091 為核心構成的并聯型開關電源。
(1)OB2226的簡介
OB2226 系列芯片是一款高效率、低功耗、高集成度的電源模塊。其中, OB2226AP 、 OB2226CP 采用 SOP8 腳封裝 , OB2226SP 采用了 DIP7 腳封裝。 OB2226SP 的 功率為 6.6W ( 90 ~ 300VAC ) 或 10W ( 90 ~ 264VAC) ; OB2226CP 的 功率為 4W ( 90 ~ 300VAC ) 或 6W ( 90 ~ 264VA )。
因 OB2226 采用了頻率抖動和軟驅動控制技術,不僅提高了系統的 EMI 指标,而且 待機功耗小于 0.2W 、滿載效率大于 70% 。該模塊主要由控制芯片和開關管構成。開關管采用高耐壓的大功率場效應管,而控制芯片由電源電路、振蕩器、 PWM 脈沖形成電路、激勵電路、前沿消隐電路、過流限制電路、欠壓保護電路、過壓保護電路、過熱保護電路等構成。其引腳功能如表 1 所示。
表1 OB2226的引腳功能
通電後, EC092 兩端的 300V 直流 電壓一路經開關變壓器 T091 的初級繞組( 1-2 繞組)加到電源模塊 U091 的 5 、 6 腳,為它内部的開關管 D 極供電;另一路利用啟動電阻 R092 ~ R094 降壓, EC093 濾波在其兩端建立啟動電壓。當啟動電壓達到 14.8V 後, U091 的 ① 腳内的電源電路啟動并輸出其他電路所需的工作電壓。振蕩器得電後開始工作,由其産生的 50kHz (典型值)時鐘脈沖控制 PWM 電路形成 PWM 脈沖,經驅動電路放大後驅動開關管工作在開關狀态。開關管導通期間, 300V 電壓經 T091 的 1-2 繞組、開關管 D/S 極、 R097 到地構成回路,導通電流在 T091 的初級繞組上産生 1 腳正、 2 腳負的電動勢,使 4-5 、 6-7 繞組通過互感産生 4 、 6 腳正、 5 、 7 腳負的電動勢,因二極管反偏截止 , 所以能量存儲在 T091 内部。開關管截止期間,流過 T091 初級繞組的導通電流消失,所以 T091 的 1-2 産生反相的電動勢以阻止電流的消失。此時, T091 的 4-5 、 6-7 繞組通過互感産生 5 、 7 腳正, 4 、 6 腳負的電動勢。其中, 5 腳輸出的脈沖電壓經 D096 整流, EC093 濾波産生的電壓,不僅取代啟動電路為 U091 提供啟動後的工作電壓,而且為穩壓控制電路提供取樣電壓; 7 腳輸出的脈沖電壓經 D098 整流, EC094 濾波産生 12V 直流電壓。該電壓不僅為繼電器的驅動電路和蜂鳴器電路供電,而且 經 三端穩壓器 U092 穩壓 輸出 5V 電壓, 為微處理器、溫度檢測等電路供電。
D097 、 C092 、 R095 、 R096 組成尖峰脈沖吸收回路,以免 U091 内的開關管截止瞬間被過高的尖峰電壓損壞。
( 2 )穩壓控制
當市電電壓升高或負載變輕引起開關電源輸出電壓升高時,濾波電容 EC093 兩端升高的電壓經 U091 内的穩壓控制電路取樣、放大後,使 PWM 脈沖的占空比減小,開關管導通時間縮短,開關變壓器 T091 存儲的能量下降,開關電源輸出電壓下降到正常值。反之,穩壓控制過程相反。
( 3 )保護電路
欠壓保護: 啟動期間, VDD 值低于 14.8V (典型值)時芯片不啟動,此時 300V 電壓通過啟動電阻給 EC093 充電。當 VDD 升高到 14.8 時,芯片開始正常工作,輸出 PWM 驅動信号,開關管工作。開關管工作後,開關變壓器 T091 輸出的脈沖電壓經 D096 整流, EC093 濾波後為 OB2226 提供的電壓低于 9V (典型值)時欠壓保護電路 OLP 動作,開關管停止工作,以免開關管因激勵不足而損壞,實現欠壓保護。
OB2226 的啟動電流和工作電流最大值分别為 20μA 和 2.5mA 。
過壓保護:當 VDD 端電壓高于保護阈值 27.5 (典型值)時,内部的過壓保護電 OVP 路動作,使 PWM 電路停止輸出激勵信号,開關管關斷,不僅避免了負載元件過壓損壞,而且避免了 OB2226 内部的開關管或負載元件過壓損壞。
過流保護: OB2226 采用了峰值電流來調節輸出電壓,并逐周期限流保護。 OB2226 内的 OCP 電路通過識别 CS 端輸入的電壓來檢測開關管的峰值電流。
當負載重等原因導緻開關管 D 極電流增大,在 R097 兩端産生的電壓達到 0.94V (典型值)後 OB2226 内的過流保護電路 OCP 動作,關閉 PWM 形成電路輸出 PWM 激勵脈沖,開關管關斷, 以免它過流損壞。
電流限制電路還包括一個前沿消隐電路 LEB 。該電路用來延時電流取樣,每次功率管導通時,由于續流二極管反向恢複,在 R097 兩端會産生尖峰脈沖電壓。為了避免該脈沖可能引起的誤觸發, 影響電路啟動,所以需要前沿消隐電路對檢測脈沖進行 200ns 左右的延遲,從而消除了這種不良影響。
過熱保護: OB2226 内部還設置了過熱保護電路。當芯片的溫度超過 150℃ 時,内部的過熱保護電路 TSD 動作, 關閉振蕩器,使開關管停止工作,以免其因過熱而損壞。
3.市電過零檢測電路
參見圖 2 ,脈動直流電壓 HV 經 R141 降壓,利用光耦合器 U141 耦合産生市電過零檢測信号,經 C141 濾波送給微處理器電路。隻有 CPU 輸入了市電過零檢測信号,才能輸出電機驅動信号,否則會産生電機不能運轉、微處理器不工作的故障。
、
圖 2
二、電機驅動電路
電機驅動電路由雙向可控矽(雙向晶閘管)和 CPU 、整流堆為核心構成,如圖 3 所示。
圖 3
執行打漿程序時, CPU 輸出的電機驅動信号 MC 經光耦合器 U161 耦合,觸發雙向可控矽 SCR161 導通。此時,由它輸出的交流電壓經 UR161 全橋整流,産生的脈動直流電壓經連接器 CN161 為電機供電,使其旋轉,帶動刀具開始打漿。完成打漿程序後, CPU 停止輸出電機驅動信号, U161 和 SCR161 相繼截止,電機停轉,打漿結束。
三、發熱盤供電電路
發熱盤(加熱管)供電電路由繼電器 KC151 、驅動管 Q151 和 CPU 為核心構成,如圖 4 所示。
圖 4
執行加熱程序時, CPU 輸出的加熱控制信号 REL 為高電平,經 R151 、 R152 分壓限流,再經 Q151 倒相放大後,為繼電器 KC151 的線圈供電,使 KC151 内的常開觸點閉合,接通加熱管的 220V 供電回路,加熱管得電後開始加熱。完成加熱程序後, CPU 輸出的 REL 信号變為低電平,使 Q151 截止, KC151 内的觸點釋放,加熱管停止加熱,加熱結束。
四、常見故障檢修
1 .開關電源無 12V 電壓輸出
該故障是由于供電線路、電源電路、加熱電路、打漿電路異常所緻。
首先,檢查電源線和電源插座是否正常,若不正常,檢修或更換;若正常,拆開豆漿機後,檢查保險管(熔絲管) F091 是否開路。
若 F091 開路,應先檢查壓敏電阻 RZ091 和濾波電容 C091 是否擊穿,若它們擊穿,與 F091 一起更換後即可排除故障;若它們正常,在路檢查整流堆 U161 是否正常,若異常,與 F091 一起更換即可;若正常,斷開插座 CN161 後,過流現象是否消失,若消失,則檢查電機;若仍過流,檢查加熱管。
若 F091 正常,檢查 R091 是否開路,若 R091 開路,說明開關電源異常。此時,在路測整流管 D091 ~ D094 是否擊穿,若有短路的,與 R091 一同更換即可;若正常,在路檢測 U091 ( OB2226 )的 4 、 5 腳内的開關管是否擊穿,若擊穿,多會連帶損壞 R097 。若開關管正常,則檢查 EC092 。
提示: U091 内的開關管擊穿,還應檢查尖峰吸收回路的 D097 、 R096 、 C092 和 R095 是否正常,若異常,與 U091 、 R091 、 R097 一起更換即可;若正常,則檢查 EC093 、開關變壓器 T091 ,以免更換後的電源模塊再次損壞。
若 R091 正常,測 EC092 兩端有無 300V 直流電壓,若沒有,檢查 L092 和線路;若正常,檢查 U091 的 1 腳有無啟動電壓,若沒有或電壓過低,檢查 R092 ~ R094 是否阻值增大, D096 ~ D098 、 EC093 、 C092 、 C094 漏電或擊穿,若是,更換即可;若正常,檢查 U091 和開關變壓器 T091 。
2 .開關電源有電壓輸出,但異常
該故障是由于電源模塊的供電電路、負載異常所緻。該故障可在開關電源通電瞬間,通過測 EC094 兩端電壓大緻判斷故障部位。
若 EC094 兩端電壓低于 12V ,脫開穩壓器 U092 的供電端後,若 EC094 兩端電壓恢複正常,則檢查 U092 及負載;若無效,斷電後在路測 R097 、 D096~D098 是否正常;若異常,更換即可;若正常,檢查 EC093 、 EC094 是否正常,若正常,檢查 OB2226 、 T091 。
若 EC094 兩端電壓高于 12V 随後下降,說明穩壓控制電路異常導緻過壓保護電路動作。對于該故障,隻要檢查 EC903 和 U901 即可。
3.5V供電異常,但12V供電正常
5V 供電異常,說明 5V 電源電路或其負載異常。
首先,懸空 U092 的 3 腳,測 3 腳對地電壓能否恢複正常,若正常,檢查 EC095 及負載;若仍異常,用相同的 5V 穩壓器更換即可。若手頭沒有相同的穩壓器,也可以體積大的 KA7805 更換,但要安裝在合适的位置,并做好絕緣處理。
4.能打漿,但不加熱
該故障是由于加熱管或其供電電路異常所緻。
首先,在未通電時測加熱管阻值是否正常,若阻值為無窮大或過大,說明加熱管異常;若加熱管阻值正常,通電後并通過按鍵設置後,測來自 CPU 的加熱信号 REL 是否為高電平,若為低電平,檢查按鍵電路、無水檢測電路、防溢檢測電路、溫度檢測電路;若 REL 為高電平,測 Q151 的 b 極有無導通電壓,若有,檢查 Q151 和 KC151 ;若沒有,檢查 R151 和 Q151 。
5.能加熱,但不打漿
該故障的電機或其供電電路異常所緻。
在執行打漿程序時,測 CN161 的 1 、 2 腳有無供電輸出,若有,檢查電機的繞組及線路;若沒有供電,測整流堆 UR106 的 2 、 3 腳有無正常的交流電壓輸入,若有,檢查 UR161 和線路;若無電壓輸入或電壓過低,說明供電電路異常。此時,測電機驅動信号 MC 是否正常,若異常,檢查微處理器電路;若正常,說明雙向晶閘管 SCR161 或其觸發電路異常。此時,檢查 U161 有無觸發信号輸出,若沒有,檢查 R162 ~ R164 、 U161 ;若 U161 輸出的觸發信号正常,檢查 C161 、 SCR161 及線路。
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