变频器开关电源的电流采样电阻短接分析 - 工控编程吧

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图一：康沃CVF-G 5.5kW变频器开关电源的振荡电路

将上面的问号暂且按下不表，听我讲述一个故障实例：检修一台1.5kW德力西变频器的开关电源，查电流采样电阻（1.5Ω2W）已呈断路状态，检测其它元件未见异常。维修者手有头暂无功率电阻更换，为了应急修复，便将此电阻用短路线连接，然后上电开机，只听得“啪啦”一声响，电路冒烟。

停电检修，发现开关管K2225炸裂，开关管栅级电阻断路，振荡芯片损坏，初级绕组4只限流电阻烧毁，故障扩大！

维修者惶惑了：以前也这么干过呀，在二次负载电路无故障情况下，将此电阻短接，应急修复，是能正常运行的。但本台变频器，限流电阻为何不能短接呢？

以前有网友问过，将该电阻短接会怎么样？有无损坏开关管的风险？可不可以短接此电阻将开关电源应急修复？

答案是不一的，有人回答正常情况下不会损坏开关管，有人说，短接不得，上电即会损坏开关管。哪个答案才是正确的呢？两种答案其实都有道理又都不能说是完全正确！

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图二：英威腾INVT-P9 1.5kW变频器开关电源的振荡电路

比对图一、图二的电路特点和电流采样电阻的取值的不同，并进行简要分析，基本上可以得出较为正确的结论。

图一电路：变频器功率稍大，为5.5kW，但电流采样电阻取值反而较大，为1.5Ω2W。我们看振荡芯片U1的外围振荡、稳压、供电等回路，一目了然，没有“上电软起”电路；

图二电路：变频器功率较小，为为1.5kW，但电流采样电阻取值反而较小，为1.1Ω。再看振荡芯片U1的外围电路，多出了三极管AQ1、电容AE1、电阻AR8、AR10、AR11等构成的 “上电软起动”电路。其工作机理是这样的：1脚与8脚之间有一个输出电压过冲抑制电路（输出电压限幅电路），由AR11、AQ10、AQ1构成，上电瞬间，因反馈电压未来得及建立，经1、2脚内部放大器处理，1脚将输出过高的误差电压，由后级电路控制开关管的导通时间变长，输出电压大幅度上升。本电路上电期间，由于AE1的充电作用，形成AQ1的基极电流，AQ1的导通拉低了U1的1脚误差电压的幅度，并由AE1充电过程的进行，使次级绕组的电压“缓慢上升”，避免了输出电压的过冲（开关管工作电流的过冲）。

开关电源上电瞬间，因反馈电压尚未建立，稳压环节处于“短时失效状态”，因而会出现一个开关管的激励脉冲占比比最大、导通时间最长、导致电流最大、次级加路输出电压最高的一个短暂过程。实际工作中，希望这个过程在时间上愈短愈好，否则其危险性是不言而喻的。

图一电路对上电时输出电流/电压过冲的措施完全依赖于电流采样电阻，故该电阻取值较大，能取得较大的电流反馈信号。上电期间的电流过冲引起该电阻上的压降上升，产生电流反馈信号，改变了开关管激励脉冲的占空比，使开关管的工作电流减小，输出电压回落，随后输出电压反馈环节成立，电路进入闭环控制之下，输出电压得以稳定。因采样电阻直接串入开关管的源极，故有极快的反应速度，限流效果极佳。

图二电路中，电流采样电阻取值较小，对上电期间的输出电压过冲的抑制，更多是依赖于由AQ1构成的“上电软起动”电路。开关电源上电起振后，AQ1电路与U1内部误差电路相结合，对开关管的流通电流/次级绕组输出电压产生限幅动作（缓慢上升），直到输出电压的反馈环节成立，电容AE1充电过程结束，由AQ1构成的“软起动”电路才失去作用。

两种电路的明显特征为：图一电路电流采样电阻的取值偏大，无“上电软起电路”；图二电路电流采样电阻取值较小（有的甚至在1Ω以下），有“上电软起电路”。

可以设想：图二电路在维修中，将电流采样电阻应急短接，因AQ1等电路的电流/电压限幅作用，开关管等元件可以侥幸不坏，正常情况下，开关电路还能投入工作；图一电路，将电流采样电阻短接后，开关管因丢失最后一道“过流保护屏障”，造成开关管炸裂和其它元件的损坏，则是可以预期的。

对变压器而言，一次绕组的激磁电流，取决于负载绕组的电流大小，在开关变压器二次绕组负载正常或为轻负载甚至脱开二次负载电路的情况下，短接电流采样电阻，仍有可能损坏开关管等元件，那么这一个上电浪涌电流是如何产生的呢？请看图三。

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