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UPS不間斷電源檢修技巧
閱讀：629 發布時間：2015-8-7 目前UPS主要有外置式和內置式兩個大類，按其工作性質又分為后備型和在線型兩種。本文以zui常見的外置式后備型UPS(500w或lOOOW)為例介紹uPs的檢修技巧。
一、在沒有圖紙資料的情況下如何檢修UPS
在uPs的檢修過程中，zui難解決的問題莫過于圖紙資料的缺乏，有時費了很大周折找來了圖紙，與實物也不一定能對得上，因此在uPs的檢修中，一味地依靠圖紙或測繪線路是不現實的。
在這種情況下如何檢修uPs呢?筆者認為采用有重點的普查法不失為一種好方法。有重點的普查法就是按照元器件的故障頻率高低直接到線路板上找故障。
使用普查法檢修的另外一個前提條件是必須掌握UPs內常用元件的檢測數據(有相應的備件)，其中的主要難點是集成電路的好壞不易判斷(因為uPS中的許多數字集成電路靠測試在路電阻或開路電阻有時反映不出好壞)。不過uPs內的集成電路種類并不是很多，如果能備好常用的型號，檢修時用對比法或替換法就能夠較好地解決問題。常用集成電路的型號有：SG3524、LM339、LM393、NE555、NE556、LM317(337)、78、79系列的三端穩壓器(主要是7812，帶微處理器的UPS需7805)、LM324、uA74l、uA4558等。若有條件可再準備一些4000系列和74Ls系列的數字集成電路，主要有MC140ll、MCl4069、MCl4013、MCl4066、SN74LS00、SN74LS02、SN74LS04和SN74LS74等。
根據大量維修實踐所做的統計表明，UPS內元器件按故障頻率由高到低的順序排列如下：電瓶(即機內的免維護鉛酸蓄電池，包括因過放電或充電電路故障造成的假性損壞)，交流進線電路(含保險絲、壓敏電阻、電源開關等)，逆變管(含推動管)，功率電阻，取樣變壓器，中小功率二、三極管，集成電路，可調電阻，繼電器，電解電容，小功率電阻，主電源變壓器。因此，在接修一臺損壞的uPS時，如果找不到電路圖紙，可直接到機內找故障，在普查可疑元件的同時，還要注意檢查一些虛焊、假焊類故障。一般可采用對比法(與好的元件對比)和替換法(用好的元件替換)進行判斷，只要UPS沒有人為的故障(如將可調元件調亂等)和調整性故障，一般都能較快地解決問題。
[例1]故障現象sTKuPs-500型uPs接交流電開機后可進入穩壓狀態，但斷電后不能逆變，僅聽到機內繼電器響了幾下便再無動靜。
分析與檢修首先檢查機內電瓶電壓，正常，線路板上沒有明顯損壞的元器件，四只MJ4502逆變管也無異常。開機后再測各集成電路的Vcc供電也正常，但就是無逆變跡象，由此懷疑是某IC損壞。因該機的檢修圖紙資料很難找到，用在路測量判斷法很難找出故障，故采用了替換法來查找故障。首先替換的是逆變電路的控制核心Icl(sG3524)，用三星公司生產的KA3524直接試換，開機后逆變立刻正常，證明該機故障是SG3524損壞。將Icl換新后，故障排除。
二、UPS一些常見故障的檢修
1．市電*正常。開機后立刻進入逆變狀態這種故障的原因多是市電未能送入uPS，應首先檢查機后的電源保險管(一般為3-)是否斷路，若正常則應再檢查機內的交流進線電路，其中包括電源開關、線路板、接插件、壓敏電阻、取樣變壓器等。
[例2]故障現象SKs-500型UPs接交流電后不能進入穩壓狀態，而是處于逆變狀態。
分析與檢修查機后發現電源保險管已被一只螺栓代替(UPs的保險管很多是φ6×30mm的，而市售的保險管一般是φ5×20mm的，當保險管燒斷后，許多用戶因買不到合適的保險管，喜歡用一些其它金屬物品來代替)，再查機內電路，發現電源開關與線路板間的連接插件內部已經發黑，拔下后檢查插件以及插件下面的雙面線路板銅箔均已燒壞。將燒壞部分挖去，去掉損壞的插件，將電源開關引線直接焊至線路板的相應焊點上，再換上3A的電源保險絲管，開機后工作正常。
2．開機后機內無任何反應。接入市電也無任何反應這種故障現象說明機內低壓電路(主要是控制電路)不能工作，zui常見的原因是機內低壓電路的供電不正常，而這種供電不正常一般是因機內電瓶損壞(或過放電)、低壓保險絲損壞引起(20-40A插片式保險)。
對于電瓶的好壞，可通過測量電瓶兩端是否有12V電壓來判斷(對于采用兩塊或兩組電瓶串聯供電的機型，每塊電瓶都應是12V)。若電瓶兩端電壓很低或無電壓，則說明電瓶有問題(注意有時是過放電造成的假性損壞)。
[例3]故障現象SANTAKUPS-500型UPs接上市電后機內毫無反應，既不穩壓，也不逆變，就像沒電一樣。
分析與檢修經詢問用戶得知該UPS原來一直工作正常，但因在倉庫中放了一年多，再使用時就不能工作了。曾懷疑是電瓶放沒了電，但插上電源插頭長時間充電仍不能工作。
查機內低壓保險絲正常，電瓶兩端僅有不足5v的電壓，用新電瓶替換，將電源插頭插入市電，開機后立刻正常，在帶電情況下(注意安全)將新電瓶拔下并將原機電瓶接上，充電10小時左右，該機一切正常，證明原電瓶并未損壞，而是因長期擱置不用，自然放電造成的假性損壞。
為什么用戶自己充電卻沒有效果呢?這是因為在UPS的電路中，控制電路本身也要耗電，這部分電能往往需要由機內電瓶來提供。當機內電瓶電壓不足甚至無電后，控制電路將不能正確地工作，此時即使接上正常的市電，機內的控制電路也無法切換到市電穩壓狀態，同樣也不能給電瓶充電，除非先用一塊正常的電瓶“發動"一下，待UPS進入市電穩壓狀態，電瓶也進入充電狀態后(此時將電瓶斷開不影響UPS的工作)，再將原電瓶換回才能將電充上。
需要提醒的是，不同機型的UPS電瓶損壞(或假性損壞)出現的故障現象并不*一樣，具體出現什么現象*取決于電路的設計，除以上較常見的現象外，還有逆變維持時間過短(甚至一轉入逆變狀態立刻失敗)、接人市電開機后機內繼電器發出“嗡嗡"聲、工作狀態混亂、指示燈亂閃、機內繼電器不停地“咔嗒"作響等，當然也有極個別的機型在電瓶無電的情況下開機后能自動進入市電穩壓狀態(筆者只遇到過一種商標為“＄"狀的機型)。
對于機內低壓保險絲損壞的情況，一般均伴有逆變管的擊穿短路，此時應先通過測量電阻找出損壞的逆變管，以免換上新保險絲后擴大故障。
[例4]故障現象sANTAKTwinGuard-500超小型高頻逆變UPS不能開機。
分析與檢修這是山特公司近年來新開發的高頻逆變機型，目前市面上非常流行，這種UPS使用了微處理器對整機進行控制，并采用了低壓開機方式(按住電源開關3秒以上即可開、關機)。
檢查機內電瓶兩端電壓正常，但低壓保險絲已燒斷。進一步檢查各逆變管，發現Q09、Q10(IRF740)各極間均已擊穿，換新管并更換30A低壓保險絲后開機，工作正常。
3．市電穩壓狀態正常，但逆變狀態下機內有強烈交流聲。同時逆變輸出電壓偏低(150V以下)這種故障現象是單端逆變的典型表現，UPS的逆變是由兩只(或兩組)逆變管以推挽工作方式共同完成的，兩只(或兩組)逆變管分別承擔了正負半周的逆變任務，如果其中一只(或一組)出現開路性損壞，這時的UPS往往還能逆變，只是逆變輸出電壓很低，而且機內變壓器會發出劇烈的“嗡嗡"聲。這種故障的常見原因是逆變管或推動管開路，有時是SG3524的兩個逆變信號輸出腳(⑩和⑩腳)中的一個出了問題(注意內部電路或外部電路都有可能造成這類故障)。
【例5】故障現象FuDA500W型uPs能進入市電穩壓狀態，但逆變輸出電壓僅100V左右，同時機內有劇烈的“嗡嗡"聲。
分析與檢修該機的逆變管采用摩托羅拉公司生產的大功率達林頓管MJll0l6，斷電后測兩只逆變管的各腳間在路電阻，發現有較明顯的差別，焊下進一步測量，發現其中的一只基極與發射極間正反向電阻都已很大且*一致，說明此管發射結已呈開路狀態，所測得的阻值實際是管子內部復合的保護電阻的阻值(該電阻接在管子的基極和發射極之間)，將壞管換新，開機后逆變正常，測逆變輸出電壓為250V(注意普通UPS的逆變輸出是50Hz方波電壓，當用普通萬用表的交流電壓擋測量時，讀數偏高是正常的，不要去調UPS內的可調電阻)。
三、如何代換UPS中的元器件
UPS內的元器件除普通的阻容元件、二極管、三極管、繼電器等通用元件外，其它均屬元件，從電子元件商店或電料商店均不易購到。下面介紹如何用通用的元器件來代換UPS內的元器件。
1．電瓶的代換UPS內的電瓶是免維護式鉛酸蓄電池，其額定電壓是12v，容量是7AH(或6．H)，尺寸一般為150×95×65(mm)。這種電瓶一般需到專門的計算機配件商店去購買，而且價格不菲，如果當地無法買到這種電瓶，可用市場上常見的6V／7AH免維護電瓶兩塊串聯起來代換，其價格僅十幾元左右，兩塊加起來的價格還不到12v免維護電瓶的一半，而實際代換效果基本相仿，許多經過代換修理的uPS至今已使用了三年左右，未發現任何不良現象。
6V／7AH的電瓶尺寸是70×50×100(mm)(注意市場上同樣尺寸的的6V電瓶容量有4AH和7AH兩種，由于電瓶串聯使用容量并不增加，所以應買7AH的，這種電瓶除標注為7AH外，其重量明顯重于4AH的)，不難看出兩塊合起來后的尺寸除高度比原電池高5mm外，其它尺寸均接近或小于原電池，這在維修固定時并不麻煩，一般只要加長一下原電瓶壓板的固定螺栓即可。
2．逆變管的代換UPS中的逆變管主要有達林頓管和VMOS管兩類，前者一般用于大體積的UPS上；后者則多用于小體積的UPS上，逆變管的數量在不同功率的UPS中不*一致，一般500W的UPS不少于兩只，1000W的不少于四只(分兩組并聯工作以加大輸出功率)。兩只(或兩組)逆變管的工作是推挽式工作，應盡量配對使用以保證逆變波形正負半周的對稱性，因此在代換逆變管時，若有條件，應盡量用參數接近的型號代換，必要時干脆全部換成同一型號。
表1是UPS中常用的達林頓逆變管的內部電路結構、參數及外形(注意不同廠家生產的管子參數有一定差異)。這類管子在測試時一定要注意管子基極與發射極間的保護電阻和集電極與發射極間的保護二極管，不要發生誤判。
達林頓逆變管的損壞多數表現為b-e結開路，少數為擊穿性損壞，其維修時的代換原則是以大代小，一般來說，只要準備好MJll032(NPN)和MJll033(PNP)兩類管子即可。這兩種管子幾乎可代換所有UPS中的達林頓逆變管，是檢修UPS的*配件，而市場上其它一些大功率管如彩電中的開關管、功放機中的功放管等各方面參數與MJ系列均差別很大，即使接或達林頓電路也代換不了逆變管。
VMOS系列逆變管的種類及型號相對達林頓管要多得多，表2是常見VMOS逆變管的參數及管腳排列。這種VMOS管由于是絕緣柵型場效應管，柵極與源、漏兩極是不通的，而漏極與源極間的測試電阻則取決于柵極電位，因此即使同型號的管子，如果不施加相同的柵極偏壓，漏源間電阻的測量值也不一樣，甚至有的通有的不通。其正確的測試方法為首先將柵、漏、源(G、D、s)三腳短路一下以將柵極上的電壓放掉，然后用黑表筆接漏極測漏源間應為高阻狀態(注意不要碰到柵極以免柵極又感應上電壓)，此后可找一個6～9V的直流電源(如積層電池等)，負極接源極，正極接柵極，給柵極充上電(碰一下即可)，此時管子應能開啟，漏源間呈低阻狀態即為正常。
VMOS逆變管的損壞一般為擊穿性損壞，有時伴有炸裂現象，這一系列的原型號逆變管往往很難購買到，但只要備好了MTP60N06和2SK727兩種管子，一般就可“包打天下"。維修實踐證明，MTP60N06基本可代換所有工頻逆變型UPS中的vMOS管，這種uPs的特點是機內有一個大體積的工頻逆變變壓器。2SK727則可代換所有高頻逆變型UPS中的VMOs管，這種UPS的特點是體積非常小。
3．取樣變壓器的代換大多數UPS機內都有一只取樣變壓器，由于長期處于通電狀態，在市電電壓偏高的地區較易損壞。取樣變壓器一般是一只直焊式帶引腳的小變壓器，其作用是對市電進行取樣，UPS內的穩壓電路根據此取樣電壓的高低調整相應的繼電器分合主變壓器的抽頭，以實現對市電的穩壓，同時逆變電路根據此電壓的有無和是否超限(市電是否在160-260V的范圍內)決定是否進入逆變狀態。因此如果此變壓器損壞，UPS將以為市電停電，開機后即進入逆變狀態。
UPS的取樣變壓器功率一般為3W，次級輸出電壓一般有雙15v(或雙12v)以及單15v(或單12V)兩類，并以前者居多，這種小變壓器損壞后一般可用普通收錄機等小電器上使用的小電源變壓器來代換，功率3-5W即可。代換時如果不知道次級電壓可試驗一下，通過測量代換后uPs的輸出電壓(不在逆變狀態下測量)來判斷代換是否正確，如果輸出電壓過高，則說明變壓器的次級輸出電壓偏低(此時UPS內的穩壓電路誤認為市電電壓偏低，所以要對其進行升壓)，反之亦然。
需要說明的是，某些小體積UPS機內無此變壓器，它們的低壓電路(弱電部分)沒有與市電進行隔離，所以可用阻容元件直接對市電進行取樣，另外一些新近進口的高頻逆變UPS使用了光電耦合器進行隔離取樣，這種產品目前相對較少。