欧易普ZX7-250ML IGBT逆变直流弧焊机检修纪实

一台欧易普ZX7-250ML IGBT逆变直流弧焊机，正常工作时机内突然冒烟。
    此焊机输入AC220V/380V电压，先由桥式整流滤波电路将220V/380V工频交流电转变为直流电，然后由绝缘栅双极晶体管（IGBT）组成逆变电路将直流电变为几十千赫兹的交流电，再经变压器降压、整流滤波后，输出大电流低压，供焊接用。
    此机电路主要由两块大板组成，HT-328E型板水平放置，如图1所示，位于机内顶部，板号 HT-421B垂直放置，位于机内侧面，两块板子表面都附着一层软胶状透明保护膜。实物图片见图1、图2所示。



    板号HT-328E上的光祸KV2（P817）、曳阻KR18、稳压管KZ2及附近的两个二极管，以及双列14脚四运算放大器U2（LF347 ），均被焊接或拆卸过，标号KE6的元件只剩下两条腿及密封垫，参数不详，估计为电解电容，板上有多个元件附着有丝状物，估计来自此爆壳电容，KR18已烧黑，色环无法辨认，在路测阻值约1kΩ，具体阻值不详。此板由贴片和常规元件组成，贴片元件为逆变驱动信号产生及保护电路，常规元件为±24V电源、±15V三端稳压块电源转换及逆变末级输出电路。此电路元件标号被安装元件覆盖，不易找出对应元件。±24V电源电路见图3所示。

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    对照图纸得知，此电源由电源控制块UC3843AN、功率管9N90、整流管SF24等元件组成，KE6（470μF/50V）为+24V输出端滤波电解电容，KR18为＋24V稳压取样限流电阻，图纸标为100Ω，厂家告知为1.5kΩ。根据已坏元件，重点在路检测输出端整流管KD9、10、11（SF24 ）、取样稳压管“2（1 N4749 ）、稳压反馈光祸KV2（PC817）、±15V三端稳压块N1（7815）、N3（7915）（未画出）及滤波电解电容等，均未发现异常。测热地端的功率管KQ1（ 9N90 ）、过流保护电阻KR11、KR19（实为10Ω）未坏，观察UC3843AN的⑦脚供电滤波电解电容KE3（47μF/35V）未鼓包，2A保险丝未断，估计电源部分问题不大。
      再检查AC220V/380V供电转换电路，此电路板号为HT -421B 、电路见图4所示。

    转换原理：当供电为AC220V市电（约AC121V-257V范围）时，150V瞬态抑制二极管D3（1.5KE150CA）击穿导通，U2工作，其③、④脚内部的光敏三极管导通，④脚接地，三极管TR1（S8050 ）b极无偏置处于截止状态，场效应管Q1、Q2（MD 11 N60S ）的G极因15V稳压管Z2钳位，有大约14.4V偏压而处于导通状态，继电器J1、J2、J3线圈得电．其常开触点吸合。J1延时吸合并短接RT1、RT2 、电路随之进入正常工作状态，延时时间由R12（150k/ 10Ω） 、C8（47 μF/ 50V）决定。J3吸合后与6个47叩F/450V滤波电解电容中点电压与市电一端相连，形成620V倍压电路，为逆变电路供电。
    当供电为380V市电（只要实际电压大于AC257V）时，150V瞬态抑制二极管D1、D2（1.5KE150CA）及稳压管Z1（15V）又击穿导通，光祸U1、U2同时工作，Q1的G极因U1的③、④脚内部光敏三极管导通接地无偏压而处于截止状态，J2、J3线圈无供电回路不动作，380V经整流及六个电容滤波后，形成约540V电压为逆变电路供电。
    当供电电压低于150V实际在小于约AC121V ）时，D1、D2、D3、Z1均不导通，U1、U2不工作，TR1饱一和导通，C极接地，Q1、Q2均无偏压截止，J1、J2、J3无供电回路不动作，浪涌电流限制正温度系数热敏电阻RT1、RT2（RTC-19P）通电加热后阻值变大，无法继续供电，逆变电路不工作，电焊机停止焊接。需注意的是，J2工作线圈与J3并联，原以为是并联使用，但其各触点并未完全与J3对应触点并联，估计作为备用，通过跳线用来替换损坏的J3。

整流堆RBG1、滤波电解电容C1、C2（33μF/450V）组成±24V电源供电电路，通过接插件CN1接至CN8，为±24V电源供电。市电为220V时，CN1输出电压约310V，市电为380V时，输出电压约540V。
    此板外侧为电路焊点及敷铜箔走线，无元件标号，内侧为安装元件，很不方便定位查找，通过在路测整流堆焊点及CN1相关点之间电阻，判断此板问题不大。
    逆变驱动末级及整流输出电路见图5、图6所示。

    在路重点检测4个绝缘栅双极晶体管IGBT1-IGBT4以及4个共阴极整流管等，均未发现短路，检查市电输入端走线，又发现面板按键开关（25A/250V）有一组触点接触不良。
    替换所损元件，KR18按厂家提供的1.5kΩ替换，通电，测+24V电压先是过冲到约27V，然后回落至约25V，之后在21V～24V之间间隔约2s波动，且随着通电时间延长，波动起止电压逐渐升高，当升至25V～28V时，上升速度减缓，此时闻到一股焦蝴味，赶紧断电观察（此时千万不要触碰六个470μF/450V电解电容触点，有残存高压），并未找到发热元件。根据故障现象，估计负载过重或短路，引起电路保护。凉机后一手控制电源开关通电，一手进行快速测量，此时观察DC24V风扇电机不转，快速测±15V三端稳压块N1（7815）、N3（7915）输出电压正常，估计风扇坏。拔下风扇接插件CN6，通电瞬间快速测+24V电压竟然大大超过50V，赶紧断电，怀疑稳压电路还存有问题。
    此风扇参数为DC24V、0.23A，用500型万用表R×1挡，测量风扇非在路正（黑＋红－）、反（红＋黑－）向电阻分别约43Ω、32Ω，正常值不详，估计已坏。找来两节12V蓄电池串联成24V电源，试接风扇果然不转动，仔细检查风扇，发现轴承缠有杂物，经清理后试机仍不转，确认风扇已坏。现用DC24V、0.18A新风扇代替，用500型万用表R×1挡测得其正、反向电阻分别约∞、90Ω;R×1k挡测得其正、反向电阻分别为4kΩ、700Ω。
    此时再通电，风扇转，测+24V电压先是过冲到约41V，然后回落至32V，之后再回落至28V，稍等片刻又逐渐升高至30V左右。断电，重点代换稳压取样电路中的24V稳压管KZ2、控制光祸KV2后故障现象依旧。忽然想起会不会是限流电阻KR18取值不合理呢，KR18图标值为100SZ 、KZ2参数为24V、11mA，如果KR 18按照1.5kΩ取值，光祸①、②脚内发光二极管管压降为1.2V，粗略计算一下，+24V输出端电压要达到约42V时，稳压电路才能起控。现将KR18试改为470Ω，在市电为220V下试机，测+24V电压先是过冲到约37V，然后回落至28V，之后又逐渐升高至30V左右，又用150Ω电阻试机，+24V电压先是升至约45V，然后回落至35V，之后再回落至30V左右，看来稳压电路根本未工作。
    现把检测重点转向热地端有关电路，通电测U1（UC3843AN ）⑦脚供电DC电压约19V，正常，测KV2的④脚电压竟为0V，显然不对，此脚电压与U1（UC3843AN ）⑦脚供电电压同为一路，均来自整流管KD6（SF24）负极。经仔细检查，发现通往KV2的④脚敷铜箔走线有一细微鼓包，刮开后发现走线已腐蚀开路，用跨接线将其连接焊牢，KR18换用150Ω电阻，通电再试，不管接不接风扇，124V、115V电源输出皆正常。
    空载通电调整焊接电流电位器，测焊机输出端子直流电压约77.5V不变化，交付用户使用。
    此故障与使用环境潮湿、线路板防潮处理不当有关，好在用户处置及时，故障未再进一步扩大。
 
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