后備式UPS交流輸入檢測電路的分析與檢修

山東省新聞出版廣電局蒙山轉(zhuǎn)播臺 葛祥春

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后備式UPS交流輸入檢測電路的分析與檢修

山東省新聞出版廣電局蒙山轉(zhuǎn)播臺 葛祥春

常見的后備式UPS基本原理框圖如圖1所示，主要有交流輸入、電池、逆變器、穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器、控制電路、市電檢修、狀態(tài)指示、蓄電池檢測電路、穩(wěn)壓輸出電路和保護(hù)電路等幾部分組成。

圖1　后備式UPS基本原理框圖

對于UPS交流輸入檢測電路，其電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但其主要功能常通過比較運(yùn)算放大器來完成。這里，需要首先了解一下運(yùn)算放大器。在后備式UPS中常用的運(yùn)算放大器主要有LM324和LM393。

1　LM324運(yùn)算放大器

LM324為14腳塑封雙列直插式集成電路，其中第4腳為供電端，第11腳為接地端，其工作電壓范圍為3～32V，一般供電為+12V，LM324的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

LM324的內(nèi)部電路由四個互相獨立且完全相同的運(yùn)算放大器構(gòu)成。每個運(yùn)算放大器都有三個端子,一個為同相輸入端＋，一個反相輸入端－，一個為輸出端。

運(yùn)算放大器的基本工作原理，當(dāng)同相輸入端與反相輸入電壓相等時，輸出端輸出電壓約為電源電壓的一半（即：VCC/2）；當(dāng)同相輸入端電壓高于反相輸入端電壓時，輸出端輸出電壓接近于電源電壓VCC；當(dāng)同相輸入端電壓低于反相輸入端電壓時，輸出端輸出電壓接近地，即約為0。

圖2　LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2　LM393運(yùn)算放大器

圖3　LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

LM393運(yùn)算放大器外形為8腳雙列直插式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為兩個互相獨立且完全相同的運(yùn)算放大器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

將LM393的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與LM324相比較，可看出，LM393只是LM324的一半，它們的用法完全相同。

UPS電源交流輸入檢測電路如下圖4所示，220V交流經(jīng)保險管F輸入后，分別經(jīng)過兩個電阻R12、R13限流后，通過D1、D2、D3、D4整流，獲得不穩(wěn)定的直流電壓，分兩路輸出。一路經(jīng)電阻R1和R2分壓后獲得樣品電壓，送到比較運(yùn)算放大器LM393的反相輸入端，用于檢測有無交流市電輸入；另一路經(jīng)D5、電阻R10、R11限流及C3濾波，產(chǎn)生較為平滑的直流電壓，用于穩(wěn)壓控制電路。

圖4　交流輸入檢測電路

有交流輸入時，在B點可得到不穩(wěn)定的直流電壓，在電容C3兩端C點可獲得約為5.2V的直流電壓；在無交流輸入的情況下，在B 和C兩點均無直流電壓。

將有無交流輸入的樣品電壓加到LM393反相輸入端第6腳時的輸出電壓與同相輸入端LM393第5腳參考電壓相比較。第5腳參考電壓是電阻R8與R4串聯(lián)對基準(zhǔn)電壓Vref分壓獲得的，約為3.2V。在LM393運(yùn)算放大器內(nèi)進(jìn)行比較的結(jié)果是：當(dāng)沒有交流市電輸入時，LM393第6腳輸入電壓為0，低于LM393第5腳電壓，LM393第7腳輸出高壓（約12V）；反之，當(dāng)有交流輸入電壓時，LM393第6腳輸入電壓高于LM393第5腳電壓，LM393第7腳輸出約為0V的低電壓。

LM393第7腳電壓被送到LM393第2腳，與LM393第3腳參考電壓進(jìn)行比較。有交流輸入時，LM393第1腳輸出高電壓，無交流輸入時，輸出低電壓。最后，LM393第1腳輸出在送到LM324第12腳，經(jīng)比較和放大，有LM324第14腳A點輸出控制電壓。

電阻R6及電容C2在電路中起到延時作用。在剛開機(jī)時，Vref 為+5V，R6對電容器C2進(jìn)行充電，由于電容電壓不能突變，所以LM393第12腳電壓要延時2s左右才能升高。在這期間，即使有交流電也不能立即輸入到UPS中。同時，逆變電路也不能立即工作，從而起到延時作用。

交流輸入檢測電路發(fā)生故障時，UPS在交流輸入正常的情況下，不能切換為交流供電，只能工作于逆變狀態(tài)，逆變輸出指示燈閃爍，蜂鳴器報警。造成該故障的原因是，控制電路有損壞或不良元件，不能檢測到有交流市電輸入。

對交流輸入檢測電路的檢修方法為：

1)在不開機(jī)的情況下，檢查保險管是否完好，如果發(fā)現(xiàn)保險管熔斷，要按短路故障進(jìn)行處理，不可直接更換保險管就開機(jī)，否則，有可能造成保險管再次損壞。若保險管正常，則可以繼續(xù)進(jìn)行下一步檢修。

2)開機(jī)后檢查B點電壓是否正常。該點電壓是交流市電通過兩個限流電阻R12、R13后，由橋式整流得到。若不正常，說明以上元件有故障。大多數(shù)后備式UPS電源，無論開機(jī)與否，只要接通交流市電，該部分電路就始終工作，較長時間工作就有可能造成這幾個元件損壞。若發(fā)現(xiàn)損壞，直接更換即可。

3)檢查LM393第6腳電壓是否正常。該腳是樣品電壓輸入端，若電壓不正常，則可以肯定是電阻R1開路損壞，直接更換。

4)若LM393第6腳電壓正常，檢查第7腳電壓是否正常（正常應(yīng)為低電壓）。

若為高電壓，則LM393損壞，更換即可。

5)檢查LM393第1腳電壓是否正常，若為正常的高電壓，則可肯定LM324損壞。若LM393第1腳為低電壓，則可能有四種情況：一是電容C2短路，引起該點電壓過低；二是交流輸入過壓保護(hù)電路動作；三是LM393損壞，不能正常輸出高電壓；四是LM324損壞，其第14腳無法輸出高電壓。

6)檢查電容C2是否短路。注意，必須拆下來測量。

7)檢查過壓保護(hù)電路是否動作。檢查D8負(fù)極是否為低電壓，若為低電壓，說明過壓保護(hù)電路動作。

8)若第6、第7兩步檢查正常，斷開LM324第12腳，檢查測量LM393第1腳電壓是否恢復(fù)正常，若恢復(fù)正常，則是LM324損壞；否則，就是LM393損壞。

葛祥春（1984—），男，現(xiàn)為山東省新聞出版廣電局蒙山轉(zhuǎn)播臺工程師，主要從事廣播電視技術(shù)傳輸與發(fā)送方面工作。

作者簡介: