晶體管老化失效所表現的故障現象及檢修思路
發布時間:2019-08-02 15:45:03來源:
晶體管老化失效所表現的故障現象及檢修思路:
晶體管器件的老化和失效故障,更為隱蔽,其表現出的故障現象也更加難以琢磨,比之檢修電容器、接觸器等元件,又上升了一個難度上的等到級。下文以檢修開關電源的兩個故障實例,來說明對晶體管老化故障的檢修。這兩例故障,一例為輸出電壓偏高,一例為輸出電壓偏低,但故障元件都是隱蔽得很,饒有趣味啊。
[故障實例3]該機器為東元7200PA型37kW變頻器,故障現象為:運行當中出現隨機停機現象,可能幾天停機一次,也可能幾個小時停機一次;起動困難,起動過程中電容充電接觸器噠噠跳動,起動失敗,但操作面板不顯示故障代碼。費些力氣起動成功后又能運轉一段時間。
將控制板從現場拆回,將熱繼電器的端子短接,以防進入熱保護狀態不能試機;將充電接觸器的觸點檢測端子短接以防進入低電壓保護狀態不能試機,進行全面檢修,檢查不出什么異常,都是好的呀。
又將控制板裝回機器,上電試機,起動時充電接觸器噠噠跳動,不能起動。拔掉12CN插頭散熱風扇的連線,為開關電源減輕負載后,情況大為好轉,起動成功率上升。仔細觀察,起動過程中顯示面板的顯示亮度有所降低,判斷故障為開關電源帶負載能力差。
拆下電源/驅動板,從機外送入直流500V維修電源,單獨檢修開關電源電路。
本機開關電源電路為單端正激式隔離型開關穩壓電源。電路由分立元件組成,故障率較低。由開關管和分流控制管構成振蕩和穩壓電路的主干,外圍電路極其簡潔。
拆下電源/驅動板,從機外送入直流500V直流維修電源,單獨檢修開關電源電路。
開關電源的次級繞組及后續整流濾波電路,各路電源輸出空載時,輸出電壓為正常值。將各路電源輸出加接電阻性負載(如50歐5W電阻),電壓值略有降低;+24V接入散熱風扇和繼電器負載后,+5V降為+4.7V,此時屏顯及其它操作均正常。但若使變頻器進入啟動狀態,則出現繼電器噠噠跳動,間或出現“直流電壓低”、“CPU與操作面板通訊中斷”等故障代碼,使操作失敗。測量中,當+5V降為+4.5V以下時,則變頻器馬上會從啟動狀態變為待機狀態。詳查各電源負載電路,均無異常。
分析:控制電源帶負載能力差的判斷是正確的。由于CPU對電源的要求比較苛刻,不低于4.7V時,尚能勉強工作;但當低于4.5V時,則被強制進入“待機狀態”;在4.7V到4.5V之間時,則檢測電路工作,CPU發出故障報警。
意想不到的是此故障的檢修竟然相當棘手,遍查開關電源的相關元器件竟“無一損壞”!無奈之下,試將U1(KA431AZ)的基準電壓分壓電阻之一的R1(5101)并聯電阻試驗,其目的是改變分壓值而使輸出電壓上升。測輸出電壓略有上升,但帶載能力仍差。該機的開關管Q2為高反壓和高放大倍數的雙極型三極管(NPN功率管),型號為QM5HLL-24;Q1為分流控制管,電路對這兩只管子的參數有較嚴格的要求,市場上較難購到。再結合故障現象分析,可能為開關管Q2低效,如β值降低,使TC2儲能下降,電路帶載能力變差;也可能為Q1的工作偏移,對Q2基極電流分流能力過強,使電源帶載能力變差。但手頭無原型號開關管,用戶催修甚急。試調整電路,將分流調整管的工作點下調,使之降低對Q2基極電流的分流作用,進而提升開關管Q2的導通能力,使TC2儲能增加。
試將與電壓反饋光耦串接的電阻R6(330歐)串聯47歐電阻,以減小Q1的基極電流,進而降低其對Q2的分流能力,使電源的帶載能力有所增強。上電試機,無論加載或啟動操作,+5V均穩定輸出5V,故障排除(此故障排除是采取了權宜之計,應急修復的措施,并未查出和更換故障元件,對故障進行根治)!
故障推斷:1、開關管Q2有老化現象,放大能力下降,Ic值偏低,開關變壓器儲能變小,而使電源帶載能力變差;2、分流支路有特性偏移現象,使分流過大,開關管得不到良好驅動,從而使電源帶載能力差。第一種原因可能性大。
附記:以后該臺變頻器又因模塊損壞故障送修,手頭有QM5HLL-24管子,故換掉開關管Q2,將串接47Ω電阻解除,恢復原電路后,開關電源工作正常。說明該機器開關電源電路帶載能力差的故障原因,確系Q2開關管低效所致。
[故障實例4]一臺多年使用的變頻器,在逆變模塊損壞并修復后,為變頻上電,測CPU板+5V供電,約為6V,測控制回路的+15V供水,高達近20V。輸出電壓明顯偏高,但輸出電壓值較為穩定。懷疑是萬用表測量誤差(如數字萬用表內部9V電源能量不足造成的測量誤差),換用另一塊萬用表檢測,還是如此。