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UPS维修和维修案例

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UPS维修和维修案例


  • UPS维修和维修案例

一、什么是 UPS

       UPS 是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。 UPS 按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。UPS 顾名思义,它就是一台这样的机器,它在市电停止供应的时候,能保持一段供电时间,使人们有时间存盘,再从容地关闭机器。


                                              电源图纸


二、UPS 工作原理

        A. 后备式 UPS 的工作特性当输入电源的电压、频率满足输入指标时,由市电逆变供电转换控制电路输出三路信号,其中一路信号控制由电磁继电器构成的单刀双掷开关接通市电供电(这条线路就是交流旁路),此时负载直接由市电供电;第二路控制信号送到面板显示电路,用来显示市电的供电状态;第三路控制信号送至逆变器,以切断逆变电路;同时,市电还经过降压、整流,再经由充电电路给蓄电池充电。当市电因意外而中断时,市电逆变供电转换控制电路输出信号会发生变化,蓄电池内的直流电源会经过逆变器的作用而转变为交流电源,经输出变压器升压后,向负载提供 220V 的交流电。不过,由电磁继电器控制单刀双掷开关从市电供电状态切换到逆变器供电时有一小段时间间隔,在此期间电流供应会发生中断;不过,像计算机这样的用电设备由于主机电源内有滤波电容的存在,因此当断电的瞬间滤波电容所储存的电能可以维持计算机继续工作至少 8-10ms,而电磁继电器的切换时间一般只有 2-4ms,所以不会发生因计算机重新启动而引发数据丢失的情况;但是,如果用电设备要求断电时间不得超过 4ms,则必须选用以双向可控硅作切换元件的 UPS 或在线式 UPS。一般说来,后备式 UPS 具有运行效率高、噪音低、价格较低等优点,常见的小型后备式 UPS 可向满负载提供的供电时间一般在 12-15 分钟。

       B. 在线式 UPS 的工作特征在线式 UPS 结构较复杂,但性能完善,能解决所有电源问题。如四通 PS 系列,其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电能够解决尖峰、浪涌、频 率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。

三、UPS 维修整体思路

        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 25Ω20Ω
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、UPS 没有指示

故障现象: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皇家88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。


        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。

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