山特SATAUPS電源故障維修及電路圖

1、SATAUPS電源故障維修及電路圖 一、性能參數(shù)與系統(tǒng)框圖1.性能參數(shù)如表1所示，這里同時把該系列1kVA及2kVA產品的性能參數(shù)一并列出，供比較用。表1山特C1kVA/C2kVA/C3kVA性能參數(shù):2.系統(tǒng)框圖上圖所示，當市電正常時，主路由功率因數(shù)校正電路產生逆變器工作所需的±370V的直流電壓，再經逆變器將直流轉換為交流輸出；另一路市電經充電器電路產生110V的直流電壓對蓄電池充電；當市電中斷時，蓄電池所儲存的能量經DC/DC變換器轉換為±400V的直流電壓作為逆變器輸入，使輸出實現(xiàn)不間斷供電。圖2充電器電路二、電路工作原理(以C3k為例)1.功率級電路工作原理1.1

2、充電器電路如圖2所示，市電經P(L)、P(N)進入功率板做為充電器的輸入電源，經由BR01、VM208、U206、TX1、U202、U203等構成隔離反激式變換器，轉換為直流電壓對電池充電。為確保電池壽命，充電器輸出電壓必須保持穩(wěn)定，調整VR301可得到110V的充電電壓Uch，同時TX1的副邊還為功率因數(shù)校正電路提供驅動電源PFVCC、PFVCC0、PFVCC；該反激式變換器由開關型PWM集成電路UC3845(即U206)控制，CPU通過(加在TLP521上的)信號控制UC3845的工作。當有市電時，TLP521截止，UC3845起振,正常工作，給蓄電池充電；當無市電時，TLP521導通，將

3、定時電容(C221A)對地短路，UC3845停振，從而停止充電,同時功率因數(shù)校正電路也停止工作。1.2開機電路如圖3所示，直流、交流開機均是在接到由CNTL板送來的開機信號后，用一個高電平(電池電壓或充電電壓)去觸發(fā)Q8的基極，使Q8導通，給工作電源的集成控制片U302送去工作電壓，使U302開始工作，轉換成多個直流電源，并用其中的24V電源繼續(xù)維持Q8的導通狀態(tài)，開機動作完畢。圖3開機電路1.3輔助電源電路如圖4所示，電池電壓、充電電壓由TX305第6腳輸入，經由U302、VM3、TX305等所構成的開關電源電路，產生多組相互隔離的逆變器所需的工作電源IGBT12V、IGBT5V及控制工作電

4、源24V、12V，其中12V電源再經由U311(7805)產生5V電源供控制板或其他控制集成電路作工作電源。圖4輔助電源電路1.4斬波器電路如圖5所示，由TX501、TX502、VM501、VM502、VM503、VM504、VM505、VM506及控制元件U501組成的升壓斬波電路，將單一的直流電壓(電池電壓)轉換為高壓正負直流電壓。當市電中斷時，此直流電壓通過VD501、VD502、VD503、VD504、VD505、VD506、VD507、VD508和電感L501、L502送至±DCBUS(±400V)繼續(xù)提供電源給逆變器，使供電不致中斷，并用U501來控制DCBUS

5、的輸出電壓，由CPU進行設定并控制，不需人工調整。CPU通過U501（SG3525）的OFF端控制該直流?直流變換器的工作狀態(tài)。當市電正常時，關閉集成控制片SG3525，使斬波器不工作，只有在蓄電池供電時，該斬波器才工作。圖5斬波器電路1.5功率因數(shù)校正電路如圖6所示，輸入交流電經CT2，電感L1、L2，整流橋BR02、VM1A、U305、U10組成升壓斬波電路，在電容C320、C332、C334、C338及C313、C321、C333、C335上產生±370V的BUS電壓作為逆變器輸入，經逆變器的轉換，產生正弦交流輸出。與此同時，UC3854將檢測市電電流和市電電壓，對功率元件進行

6、控制，使輸入電流的波形與電壓波形相近，相位相同，以提高輸入功率因數(shù)，避免對電網產生諧波干擾。穩(wěn)定的DCBUS有助于穩(wěn)定交流輸出電壓，因此要特別注意DCBUS電壓的穩(wěn)定和準確。本機由CNTL直接根據(jù)輸入交流電壓的高低和當前±BUS電壓高低進行控制，不需人工調整DCBUS電壓。1.6逆變器電路如圖7所示，C320、C332、C334、C338及C313、C321、C333、C335和VM12、VM13及VM5、VM7組成半橋式逆變器，L5、L6、L7及C11、C12組成低通濾波器，在CNTL所產生的PWM信號控制下，經由U2、U3隔離驅動，推動半橋逆變器兩功率管工作，產生正弦波輸出。圖6

7、功率因數(shù)校正電路1.7輸出電路如圖8所示，當CPU檢測到逆變器工作正常后，發(fā)出INRLY信號，使RL04切換到逆變器輸出，反之，則仍由旁路輸出，逆變器和旁路輸出電壓通過CN17L、CN17N向負載供電，并由CT1和VD61、VD62、VD63、VD64、R71進行負載偵測，將L.C、L.C送到CNTL板，供面板顯示及其他保護用。2.控制板電路工作原理2.1輸入CPU的各監(jiān)測信號電路圖7逆變器電路圖8輸出電路a.過零產生器電路市電過零產生器和逆變器過零產生器均采用此電路，如圖9所示。220V交流市電輸入經R61送至運算放大器U5的反相端，R59、R60設置U5的靜態(tài)工作點，組成交流差動放大器，輸

8、入為正弦波，輸出為方波。另由C55和R61組成濾波器，濾掉輸入正弦波的高頻諧波，VD13將電位減少至約340mV，并通過C22濾波使其輸出方波波形更加完美。CPU通過對該方波零點的偵測(即通過對兩次上升沿下降沿的偵測)可以確定其相位與頻率，CPU根據(jù)所測得的相位來設定逆變器的相位，以達到同相的目的。圖9過零產生器電路b.電流峰值保護電路此電路為典型的比較器電路，如圖10所示。通過（PSDR）送出CT1偵測的負載電流，將其轉換為直流電壓信號，經R82送至U7的同相端，并在反相端設一閾值電平5V，R84為上拉電阻，將U7的1腳置為高電平；R85為限流電阻，將信號送至U4的4腳。在正常帶載工作時，C

9、T1偵測的負載電流信號為小于5V的直流電壓量，故U7的輸出為一低電平，使U4不致被復位；當UPS超載或在瞬間投入大容量整流性負載或大容量電感性負載時，CT1偵測的直流電壓會高于5V，從而使U7的輸出為高電平，將U4復位，進而關閉PWM信號，UPS停止工作，此時面板上55負載燈和FAULT燈會一起亮，蜂鳴器長鳴。保護點設置為峰值電流額定電流=31。C1k額定輸出電流為4.5A；C2k額定輸出電流為9.5A；C3k額定輸出電流為13.6A。圖10電流峰值保護電路c.輸出電壓監(jiān)測電路逆變輸出及市電電壓監(jiān)測均采用此電路，如圖11所示。此電路采用運放進行全波整流，220V交流從INV.L端輸入。在市電正

10、半周時，經R43、R42、R34分壓，由INV.V輸出至CPU，因U3反相端電壓比同相端電壓高，其輸出為低電平，VD10反向偏置，故U3在正弦波正半周時不起作用；負半周時，同相端電壓高于反相端，U3輸出為高電平。VD10正向偏置，將此高電位輸出給CPU，從而使INV.V為一全波整流脈動波形(市電電壓偵測電路在PSDR板上結構與INV.L一樣)。CPU會根據(jù)INV.V偵測值來判斷逆變器是否已達到穩(wěn)定。圖11輸出電壓監(jiān)測電路d.溫度監(jiān)測電路如圖12所示。當溫度正常時，5V通過溫控開關(在PSDR散熱片上)加至R14，R14與GND之間接有C34和熱敏電阻NTC1，因而輸入到CPU的是高電平；當本機

11、溫度過高時，溫控開關斷開，5V中斷，溫度信號變?yōu)榈碗娖?。CPU識別此信號后，發(fā)出過熱保護報警信號，UPS關機；如果溫控開關失靈，當溫度過高時，NTC1將會隨溫度上升而減小阻值，漸漸將溫度信號拉為低電平，直到CPU識別溫度信號，做出相應保護動作(其中溫控開關的動作溫度為80，高電平>3.5V,低電平<1.5V)。圖12溫度監(jiān)測電路e.自動開機及開機消音、自檢電路此電路包括手動開機、自動開機、開機消音、開機自檢四種功能，如圖13所示。開機過程用手觸摸面板上SW?ON開關約1秒，電池電壓從CN1的16腳送到15腳，SWPOWER與SW1接通(SW1與SW-ON為同一信號)，此信號分為兩路

12、傳遞：經VD2到PSDR板的Q8基極，且PSDR的ZD01(12V穩(wěn)壓管)工作，將SW-ON電壓箝位于12.45V左右，使Q8導通，啟動工作電源產生電路，產生CPU及逆變器工作所需的各種電壓。經R15、R16分壓約為5.5V電平送入CPU作為SWSTUTS信號(開機命令)，命令CPU進行開機，并將此命令狀態(tài)存貯于CPU的EPROM中，做自動開機之用。圖13自動開機消音、自檢電路自動開機當CPU接到SWSTUTS信號后，將此信號狀態(tài)存貯于CPU的EPROM中。當機器因電池電壓低等原因關機，若故障消除后，CPU根據(jù)存貯的信號狀態(tài)自動啟動UPS。開機消音在電池供電時，蜂鳴器會根據(jù)電池電壓監(jiān)測值鳴叫，

13、以表示電池容量情況，若再按SW-ON約1秒，SWSTUTS信號第二次送入CPU，CPU接受此信號后，操作蜂鳴器，使之停止鳴叫，若再按SW-ON約1秒，則蜂鳴器又開始鳴叫。開機自檢每次工作模式轉換都會對系統(tǒng)進行自檢，表現(xiàn)形式為面板負載指示燈開始時全亮，再逐個熄滅。圖14輔助電源監(jiān)測電路圖15基準電源產生電路f.輔助電源監(jiān)測電路如圖14所示，此電路給CPU提供工作電源5V，當控制電源12V/5V發(fā)生故障時，CPU將被復位或停止工作。此電路采用LM393運放作為比較器，由12V直流電源經R77、R80分壓后得到約6V的電壓，送至U7的第5腳即運放的同相端，與反相端的5V進行比較。正常情況下，運放的輸

14、出經R78上拉電阻箝位為5V，若12V電源因某種原因低于10V或5V電源因某種原因高于5V，則運放的輸出會變?yōu)榈碗娖剑珻PU將停止工作。當CPU第一次收到此電路產生的5V信號時，處于復位狀態(tài)，對系統(tǒng)自檢。g.基準電源產生電路如圖15所示。該電路的作用是給CPU內的A/D轉換器提供高穩(wěn)定度的5V直流電源，PSDR的5V由7805產生，其誤差范圍為24,而A/D轉換器的5V要求誤差小于1時才能保證其轉換精度。此電路采用TL431穩(wěn)壓，12V經R53、R54、R13分壓，設置TL431的R端電位為2.5V，則從VRH端就能得到高穩(wěn)定度的5V電壓。h.振蕩器電路由晶振XL1及輔助元件C40、C41、R

15、12組成的振蕩器電路，產生高穩(wěn)定度的振蕩頻率，其振蕩頻率為6.37MHz，如圖16所示。圖16振蕩器電路2.CPU輸出控制及保護電路a.I/P繼電器驅動電路此電路為典型的開關線路，如圖17所示。當CPU監(jiān)測到有市電輸入，且控制電源正常時，會發(fā)出一個高電平信號給VM3的門極，使VM3導通，I/P繼電器通電動作。當出現(xiàn)短路錯誤或充電故障時，CPU將VM3的門極置低電平，I/P繼電器信號中斷，I/P繼電器復位，將旁路和逆變器切斷。b.O/P繼電器驅動電路此電路為典型的開關線路，如圖18所示。當CPU檢測到高壓直流電壓及逆變器電壓正常時，會給VM2的門極送入一個高電平，VM2導通。O/P繼電器線圈一端

16、接INV.RLY,另一端接24V直流。當VM2導通時，INV.RLY變?yōu)榈碗娖?，線圈加電，O/P繼電器動作。圖18 O/P繼電器驅動電路圖19蜂鳴產生電路圖20逆變器參考波產生電路d.逆變器參考波產生電路CPU通過監(jiān)測市電電壓的零點(頻率與相位)與逆變電壓的零點，輸出幅度正比于市電電壓和逆變電壓相位差的控制信號PW2（來自CPU），經C5、R23低通濾波后，再送到U3組成的波形轉換電路，將PW2方波變?yōu)檎也?，使其成為調整逆變電壓相位和市電電壓相位同相的參考波，如圖20所示。e.逆變器誤差放大器電路INVERTER.1端經R24、R25分壓后，與參考波相減作為誤差放大器的輸入。VR1用來調整U

17、3放大器的工作點，如圖21所示。f.三角波產生電路如圖22所示，從CPU內發(fā)出38.4kHz的時鐘信號送入Q6的基極，經幅值變換后送入4013，分頻為19.2kHz，經C19、R45送至由U3、C13、R44、R49組成的積分器進行積分，將方波積分為三角波，送入PWM產生電路。g.PWM產生電路如圖23所示。此PWM產生電路采用三角波調制法來實現(xiàn)：比較器U5的同相端為三角波，其反相端為基準正弦波。當三角波大于正弦波時，U5輸出一個寬度為三角波大于正弦波部分所對應時間間隔的正脈沖，此正脈沖分兩路傳遞，一路經R12到U2與門緩沖整流，R20、C2、VD7使PWM信號上升沿平緩、下降沿陡峭，再送入U

18、2(4081)的另一個與門，其輸出做控制極。為增大信號驅動能力，4018后接2003作為PWM輸出級。另一路先送到反相器LM339的反相端進行反相，然后與PWM一樣產生PWM信號。由CPU送來的PWMOFF信號與U4輸出信號經2003非門輸出，作為與門4081的一個輸入端，控制PWM信號產生：正常時該輸入端為高電平，有PWM信號產生；當UPS出現(xiàn)故障時，該輸入端為低電平，關閉PWM信號。圖21逆變器誤差放大器電路圖22三角波產生電路h.RS232電源產生電路如圖24所示。從功率板引出H.F.POWER、H.FPOWER（圖中49、50）兩個信號作為TX1的輸入電壓，產生供RS232用的

19、7;10V，同時產生8V作為U5、U3的負基準電源。由于有了這個電路,RS232接口的1腳就不必再接DTR，只要UPS工作，此接口就處于隨時發(fā)送、接收的熱狀態(tài)。三、山特C3kVAUPS維修參數(shù)1.控制部分維修參數(shù)1.1軟啟動當系統(tǒng)重新開機或系統(tǒng)重置(復位)時(包括過載恢復、自動復位)，系統(tǒng)有軟啟動功能。軟啟動維修參數(shù)：每32ms逆變器輸出電壓上升約3Vac,至約220Vac時停止。1.2電壓跟隨當軟啟動完成后，尚未切入逆變器前，逆變器會跟隨輸入電壓，再切到逆變器繼電器。電壓跟隨維修參數(shù)：輸入交流電壓在160V276V之間時，才執(zhí)行電壓跟隨功能。當電壓高于276V時，只跟隨到276V；若電壓低于

20、160V時，只跟隨至160V。執(zhí)行時每隔128ms依輸入電壓高低加減3V。1.3逆變器STS切換當逆變器繼電器在接通瞬間，逆變器STS同時接通，延遲32ms后，逆變器STS斷開。1.4鎖相監(jiān)測市電頻率作為逆變器鎖相依據(jù)，以過零監(jiān)測信號做相位調整，若市電頻率穩(wěn)定且同步時，相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。鎖相維修參數(shù)：市電頻率變化率小于1Hz/s，最大為2Hz/s。當市電頻率超出±3Hz時，不進行鎖相而是以系統(tǒng)頻率運行，并轉至蓄電池供電的逆變模式。當市電頻率恢復到±2.5Hz內時，再進行鎖相，恢復到市電供電的逆變模式。圖23 PWM產生電路1.5市電電壓監(jiān)測當交流市電

21、電壓低于160V或高于276V時，系統(tǒng)進入蓄電池供電的逆變模式；當市電恢復到170V266V時，系統(tǒng)返回到市電供電的逆變模式。市電電壓監(jiān)測維修參數(shù)：每隔16ms監(jiān)測市電電壓一次。當市電電壓連續(xù)5次低于160V或高于276V時，系統(tǒng)進入蓄電池供電的逆變模式；當市電電壓恢復后，連續(xù)5次測量值在170V266V范圍內，且頻率也符合要求時，則系統(tǒng)返回到市電供電的逆變模式。圖24R232電源產生電路1.6輸出頻率選擇與設定當有市電開機時，系統(tǒng)監(jiān)測輸入電源頻率來設定輸出頻率；若是直流開機，則以上次輸出頻率來設定。輸出頻率選擇與設定的維修參數(shù)：輸入電源頻率為4055Hz時，輸出設定為50Hz；輸入電源頻率為

22、5570Hz時，輸出設定為60Hz。1.7三角波維修參數(shù)CPU送出38.4kHz方波，再經4013二分頻得到19.2kHz的方波，再經積分器積分成三角波。1.8輸出電壓維修參數(shù)系統(tǒng)上電時，讀取后蓋板處DIP開關位置來設定輸出電壓，如表2所示。1.9輸出電壓調整系統(tǒng)每16ms讀取逆變器電壓與設定電壓值做比較，并自動調整輸出。輸出電壓維修參數(shù)：若系統(tǒng)讀取逆變器電壓與設定電壓值相差約10V時，CPU立即改變參考電壓，使輸出電壓加減約3V；若系統(tǒng)讀取逆變器電壓與設定電壓值相差低于10V時，CPU累計差值，若差值超過3V時，CPU改變參考電壓，使輸出電壓加減約1V。UPS輸出DIPSW1DIPSW220

23、8VOnOff22VOnOn230OffOff240OffOn表2UPS輸出電壓與DIP開關位置來關系表1.10A/D采樣每半周采樣一次：電池電壓；正高壓直流電壓；負高壓直流電壓；溫度。表3充電器常見故障表每隔8個基準正弦波點時采樣一次：市電電壓；輸出電壓；輸出電流。A/D維修參數(shù)：CPU于每周期開始，改變采樣點的初始位置，使每隔8個基準正弦波采樣一次，從而使A/D采樣達到掃描的效果，采樣值存入128個RAM內(128個RAM填滿需8個周期)。1.11電壓、電流、功率計算市電電壓計算CPU每隔2個周期計算一次，計算時將RAM的存儲值先平方和除以周期再開方。輸出電壓計算CPU每隔1個周期計算一次

24、，計算時將RAM的存儲值先平方和除以周期再開方。輸出電流計算CPU每隔32個周期計算一次，計算時將RAM的存儲值先平方和除以周期再開方。輸出功率計算CPU每隔32個周期計算一次，根據(jù)上述輸出電壓、電流并乘以功率因數(shù)進行計算。1.12瞬間斷電檢測CPU每隔4ms計算最近一周期采樣的市電電壓的A/D值，若小于150V則當做斷電。2.保護部分維修參數(shù)2.1電池電壓檢測與過電壓保護電池過電壓保護當每個電池電壓高于直流15V時，UPS自動轉入蓄電池供電模式，直到每個電池電壓低于約直流13.5V時，UPS再恢復至原先狀態(tài)，在此期間UPS長鳴并于面板顯示告警。電池電壓檢測放電時，UPS每4秒鳴叫一次；當每個

25、電池電壓低于約直流11V時，UPS每秒鳴叫一次；當每個電池電壓低于約直流10V時，若輸入電壓為零，則UPS關閉，表4開機電路常見故障表2.2逆變器輸出短路及輸出電壓保護輸出短路保護當逆變器輸出反饋連續(xù)64ms無過零點時，視為輸出短路，UPS輸出關斷，UPS長鳴并于面板顯示告警。輸出電壓保護當逆變器輸出反饋電壓連續(xù)80ms低于140V或高于276V時，視為輸出欠壓或過壓而保護，UPS轉至旁路模式，UPS長鳴并于面板顯示告警。2.3BUS過電壓保護當BUS電壓連續(xù)64ms超過440V時，則認為BUS過電壓而進行保護，UPS轉至旁路模式，UPS長鳴并于面板顯示告警。2.4逆變器限流保護保護線路監(jiān)測輸

26、出電流值，若超過額定電流3.6倍時，限流保護線路立即關閉PWM，以19.2kHz的周期重置PWM，直到輸出電流值小于額定電流3.6倍時為止。表5輔助電源常見故障表2.5過溫度保護當系統(tǒng)溫度過高時，溫度開關跳脫，使UPS轉至旁路模式，UPS長鳴并于面板顯示告警(偵測時間0.5s)。2.6負載保護110130若UPS從旁路跳轉至逆變前，檢測到負載超過110，則無法進入逆變狀態(tài)，此時UPS每0.5s鳴叫一次，并于面板顯示狀態(tài)。若開機后，檢測到負載在110130之間，則UPS每0.5s鳴叫一次，并于面板顯示狀態(tài)，10s后UPS跳至旁路模式；此后若負載減輕至100以下，則UPS重新軟開機。若UPS在蓄電

27、池供電模式下檢測到負載在110130之間，則UPS每0.5s鳴叫一次，并于面板顯示狀態(tài)；若負載未減輕至100以下，則10s后UPS轉至旁路模式，此狀態(tài)只有按OFF鍵才能解除。大于130若開機后檢測到負載大于130，則UPS每0.5s鳴叫一次，并于面板顯示狀態(tài)，同時UPS轉至旁路狀態(tài)。此后若負載減輕至100以下，則UPS重新開機。若UPS在蓄電池供電模式下檢測到負載大于130，則UPS每0.5s鳴叫一次，并于面板顯示狀態(tài)；同時UPS轉至旁路模式；此狀態(tài)只有按OFF鍵才能解除。四、常見故障排除1.功率板電路維修判據(jù)及常見故障處理1.1充電器電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表3)維修判據(jù)充電電壓在正常

28、規(guī)定的范圍內，出現(xiàn)充電電壓高于或低于正常值，調節(jié)VR301，使之符合標準，即認為充電電路正常。表6斬波器電路常見故障表1.2開機電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表4)維修判據(jù)開機電路交直流開機均可，開機電路即正常。1.3輔助電源產生電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表5)維修判據(jù)測量工作電源(24V、12V、5V)、逆變管驅動電源及功率因數(shù)校正驅動電源是否正常，若一切均無問題即認為工作電源電路正常。1.4斬波器電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表6)維修判據(jù)測量DCBUS電壓在正常值，即認為直流直流變換器電路正常。1.5功率因數(shù)校正電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表7)維修判據(jù)測量DCBUS電壓在正常值范圍內，即認為PFC電路正常。1.6逆變器電路維修判據(jù)及常見故障處理(見表8)維修判據(jù)輸出電壓在指定的范圍內即認為逆變器正常。1.7輸出電路常見故障處理(見表9)2.控制電路常見故障及處理2.1輸入CPU的各監(jiān)測信號電路的常見故障及處理過零產生器電路常見故障及處理此電路中VD13和C22、C55若損壞，將導致CPU誤判斷為市電輸入異常，UPS不能轉為市電供電，將其更換即可