山特SATAUPS电源故障维修及电路图doc

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  1、SATAUPS 电源故障维修及电路图 一、性能参数与系统框图1.性能参数如表 1 所示，这里同时把该系列 1kVA 及 2kVA 产品的性能参数一并列出，供比较用。表 1 山特 C1kVA/C2kVA/C3kVA 性能参数:2.系统框图上图所示，当市电正常时，主路由功率因数校正电路产生逆变器工作所需的370V 的直流电压，再经逆变器将直流转换为交流输出；另一路市电经充电器电路产生 110V 的直流电压对蓄电池充电；当市电中断时，蓄电池所储存的能量经 DC/DC 变换器转换为400V 的直流电压作为逆变器输入，使输出实现不间断供电。图 2 充电器电路二、电路工作原理(以 C3k 为例)1.功率级

  2、电路工作原理1.1 充电器电路如图 2 所示，市电经 P(L)、P(N)进入功率板做为充电器的输入电源，经由BR01、VM208、U206、TX1、U202、U203 等构成隔离反激式变换器，转换为直流电压对电池充电。为确保电池使用寿命，充电器输出电压一定要保持稳定，调整 VR301 可得到 110V 的充电电压 Uch，同时 TX1 的副边还为功率因数校正电路提供驱动电源PFVCC、PFVCC0、 PFVCC；该反激式变换器由开关型 PWM 集成电路 UC3845(即U206)控制，CPU 通过(加在 TLP521 上的) 信号控制 UC3845 的工作。当有市电时，TLP521截止，UC3845

  3、 起振,正常工作，给蓄电池充电；当无市电时， TLP521 导通，将定时电容(C221A)对地短路，UC3845 停振，从而停止充电,同时功率因数校正电路也停止工作。1.2 开机电路如图 3 所示，直流、交流开机均是在接到由 CNTL 板送来的开机信号后，用一个高电平(电池电压或充电电压)去触发 Q8 的基极，使 Q8 导通，给工作电源的集成控制片 U302 送去工作电压，使 U302 开始工作，转换成多个直流电源，并用其中的24V 电源继续维持 Q8 的导通状态，开机动作完毕。图 3 开机电路1.3 辅助电源电路如图 4 所示，电池电压、充电电压由 TX305 第 6 脚输入，经由 U302

  4、、VM3、TX305 等所构成的开关电源电路，产生多组相互隔离的逆变器所需的工作电源 IGBT12V、IGBT5V 及控制工作电源 24V、12V ，其中 12V 电源再经由 U311(7805)产生 5V 电源供控制板或其他控制集成电路作工作电源。图 4 辅助电源电路1.4 斩波器电路如图 5 所示，由 TX501、TX502、VM501、VM502、VM503、VM504、VM505、VM506 及控制元件 U501 组成的升压斩波电路，将单一的直流电压(电池电压) 转换为高压正负直流电压。当市电中断时，此直流电压通过VD501、VD502、VD503 、VD504、VD505、VD506

  5、、VD507 、VD508 和电感 L501、L502送至DCBUS(400V)继续提供电源给逆变器，使供电不致中断，并用 U501 来控制 DCBUS的输出电压，由 CPU 进行设定并控制，不需人工调整。CPU 通过 U501（SG3525）的 OFF端控制该直流?直流变换器的工作状态。当市电正常时，关闭集成控制片 SG3525，使斩波器不工作，只有在蓄电池供电时，该斩波器才工作。图 5 斩波器电路1.5 功率因数校正电路如图 6 所示，输入交流电经 CT2，电感 L1、L2 ，整流桥 BR02、VM1A、U305、U10 组成升压斩波电路，在电容 C320、C332、C334 、C338

  6、及 C313、C321 、C333、C335 上产生370V 的 BUS 电压作为逆变器输入，经逆变器的转换，产生正弦交流输出。与此同时，UC3854 将检测市电电流和市电电压，对功率元件来控制，使输入电流的波形与电压波形相近，相位相同，以提高输入功率因数，避免对电网产生谐波干扰。稳定的 DCBUS 有助于稳定交流输出电压，因此要格外的注意 DCBUS 电压的稳定和准确。本机由 CNTL 直接依据输入交流电压的高低和当前BUS 电压高低来控制，不需人工调整 DCBUS 电压。1.6 逆变器电路如图 7 所示， C320、C332、C334、C338 及 C313、C321、C333、C335

  7、 和 VM12、VM13及 VM5、VM7 组成半桥式逆变器， L5、L6、L7 及 C11、C12 组成低通滤波器，在 CNTL 所产生的 PWM 信号控制下，经由 U2、U3 隔离驱动，推动半桥逆变器两功率管工作，产生正弦波输出。图 6 功率因数校正电路1.7 输出电路如图 8 所示，当 CPU 检测到逆变器工作正常后，发出 INRLY 信号，使 RL04 切换到逆变器输出，反之，则仍由旁路输出，逆变器和旁路输出电压通过 CN17L、CN17N 向负载供电，并由CT1 和 VD61、VD62、VD63、VD64、R71 进行负载侦测，将 L.C、L.C 送到 CNTL 板，供面板显示及其他

  8、保护用。2.控制板电路工作原理 2.1 输入 CPU 的各监测信号电路图 7 逆变器电路图 8 输出电路a.过零产生器电路市电过零产生器和逆变器过零产生器均采用此电路，如图 9 所示。220V 交流市电输入经 R61 送至运算放大器 U5 的反相端，R59、R60 设置 U5 的静态工作点，组成交流差动放大器，输入为正弦波，输出为方波。另由 C55 和 R61 组成滤波器，滤掉输入正弦波的高频谐波，VD13 将电位减少至约 340mV，并通过 C22 滤波使其输出方波波形更加完美。CPU 通过对该方波零点的侦测(即通过对两次上升沿下降沿的侦测)能确定其相位与频率，CPU 根据所测得的相位来设

  9、定逆变器的相位，以达到同相的目的。图 9 过零产生器电路b.电流峰值保护电路此电路为典型的比较器电路，如图 10 所示。通过（PSDR）送出 CT1 侦测的负载电流，将其转换为直流电压信号，经 R82 送至 U7 的同相端，并在反相端设一阈值电平5V，R84 为上拉电阻，将 U7 的 1 脚置为高电平；R85 为限流电阻，将信号送至 U4 的 4脚。在正常带载工作时，CT1 侦测的负载电流信号为小于 5V 的直流电压量，故 U7 的输出为一低电平，使 U4 不致被复位；当 UPS 超载或在瞬间投入大容量整流性负载或大容量电感性负载时，CT1 侦测的直流电压会高于 5V，从而使 U7 的输出为高

  10、电平，将 U4 复位，进而关闭PWM 信号， UPS 停止工作，此时面板上 55负载灯和 FAULT 灯会一起亮，蜂鸣器长鸣。保护点设置为峰值电流额定电流=31。C1k 额定输出电流为 4.5A；C2k 额定输出电流为9.5A；C3k 额定输出电流为 13.6A。图 10 电流峰值保护电路c.输出电压监测电路逆变输出及市电电压监测均采用此电路，如图 11 所示。此电路采取运放进行全波整流，220V 交流从 INV.L 端输入。在市电正半周时，经 R43、R42 、R34 分压，由INV.V 输出至 CPU，因 U3 反相端电压比同相端电压高，其输出为低电平， VD10 反向偏置，故 U3 在正

  11、弦波正半周时不起作用；负半周时，同相端电压高于反相端，U3 输出为高电平。VD10 正向偏置，将此高电位输出给 CPU，从而使 INV.V 为一全波整流脉动波形( 市电电压侦测电路在 PSDR 板上结构与 INV.L 一样) 。CPU 会根据 INV.V 侦测值来判断逆变器是否已达到稳定。图 11 输出电压监测电路d.温度监测电路如图 12 所示。当温度正常时，5V 通过温控开关(在 PSDR 散热片上)加至R14，R14 与 GND 之间接有 C34 和热敏电阻 NTC1，因而输入到 CPU 的是高电平；当本机温度过高时，温控开关断开，5V 中断，温度信号变为低电平。CPU 识别此信号后，发

  12、出过热保护报警信号，UPS 关机；如果温控开关失灵，当温度过高时， NTC1 将会随温度上升而减小阻值，渐渐将温度信号拉为低电平，直到 CPU 识别温度信号，做出相应保护动作(其中温控开关的动作温度为 80 ，高电平3.5V,低电平1.5V)。图 12 温度监测电路e.自动开机及开机消音、自检电路此电路包括手动开机、自动开机、开机消音、开机自检四种功能，如图 13 所示。开机过程用手触摸面板上 SW?ON 开关约 1 秒，电池电压从 CN1 的 16脚送到 15 脚，SWPOWER 与 SW1 接通(SW1 与 SW-ON 为同一信号) ，此信号分为两路传递：经 VD2 到 PSDR 板的 Q

  13、8 基极，且 PSDR 的 ZD01(12V 稳压管)工作，将 SW-ON 电压箝位于12.45V 左右，使 Q8 导通，启动工作电源产生电路，产生 CPU 及逆变器工作所需的各种电压。经 R15、R16 分压约为 5.5V 电平送入 CPU 作为 SWSTUTS 信号(开机命令) ，命令 CPU 进行开机，并将此命令状态存贮于 CPU 的 EPROM 中，做自动开机之用。图 13 自动开机消音、自检电路自动开机当 CPU 接到 SWSTUTS 信号后，将此信号状态存贮于 CPU 的 EPROM 中。当机器因电池电压低等原因关机，若故障消除后，CPU 根据存贮的信号状态自动启动 UPS。开机消

  14、音在电池供电时，蜂鸣器会根据电池电压监测值鸣叫，以表示电池容量情况，若再按 SW-ON约 1 秒，SWSTUTS 信号第二次送入 CPU，CPU 接受此信号后，操作蜂鸣器，使之停止鸣叫，若再按 SW-ON 约 1 秒，则蜂鸣器又开始鸣叫。开机自检每次工作模式转换都会对系统来进行自检，表现形式为面板负载指示灯开始时全亮，再逐个熄灭。图 14 辅助电源监测电路图 15 基准电源产生电路f.辅助电源监测电路如图 14 所示，此电路给 CPU 提供工作电源 5V，当控制电源 12V/5V 出现故障时，CPU 将被复位或停止工作。此电路采取 LM393 运放作为比较器，由 12V 直流电源经R77、R80

  15、 分压后得到约 6V 的电压，送至 U7 的第 5 脚即运放的同相端，与反相端的 5V 作比较。一般的情况下，运放的输出经 R78 上拉电阻箝位为 5V，若 12V 电源因某一些原因低于 10V或 5V 电源因某一些原因高于 5V，则运放的输出会变为低电平，CPU 将停止工作。当 CPU 第一次收到此电路产生的5V 信号时，处于复位状态，对系统自检。g.基准电源产生电路如图 15所示。该电路的作用是给 CPU 内的 A/D 转换器提供高稳定度的 5V 直流电源，PSDR 的 5V由 7805 产生，其误差范围为 24 ,而 A/D 转换器的 5V 要求误差小于 1时才可能正真的保证其转换精度。此电路采取

  16、TL431 稳压，12V 经 R53、R54、R13 分压，设置 TL431 的 R 端电位为2.5V，则从 VRH 端就能得到高稳定度的 5V 电压。h.振荡器电路由晶振 XL1 及辅助元件 C40、C41、R12 组成的振荡器电路，产生高稳定度的振荡频率，其振荡频率为 6.37MHz，如图 16 所示。图 16 振荡器电路2.CPU 输出控制及保护电路a.I/P 继电器驱动电路此电路为典型的开关线 所示。当 CPU 监测到有市电输入，且控制电源正常时，会发出一个高电平信号给 VM3 的门极，使 VM3 导通，I/P 继电器通电动作。当出现短路错误或充电故障时，CPU 将 VM

  17、3 的门极置低电平，I/P 继电器信号中断，I/P继电器复位，将旁路和逆变器切断。b.O/P 继电器驱动电路此电路为典型的开关线 所示。当 CPU 检测到高压直流电压及逆变器电压正常时，会给 VM2 的门极送入一个高电平， VM2 导通。O/P 继电器线圈一端接INV.RLY,另一端接 24V 直流。当 VM2 导通时， INV.RLY变为低电平，线圈加电，O/P 继电器动作。图 18 O/P 继电器驱动电路图 19 蜂鸣产生电路图 20 逆变器参考波产生电路d.逆变器参考波产生电路 CPU 通过监测市电电压的零点(频率与相位) 与逆变电压的零点，输出幅度正比于市电电压和逆变电压

  18、相位差的控制信号 PW2（来自 CPU），经 C5、R23 低通滤波后，再送到 U3 组成的波形转换电路，将 PW2 方波变为正弦波，使其成为调整逆变电压相位和市电电压相位同相的参考波，如图 20 所示。e.逆变器误差放大器电路 INVERTER.1 端经 R24、R25 分压后，与参考波相减作为误差放大器的输入。VR1 用来调整 U3 放大器的工作点，如图 21 所示。f.三角波产生电路如图 22 所示，从 CPU 内发出 38.4kHz 的时钟信号送入 Q6 的基极，经幅值变换后送入 4013，分频为 19.2kHz，经 C19、R45 送至由 U3、C13、R44、R49 组成的积分器进

  19、行积分，将方波积分为三角波，送入 PWM 产生电路。g.PWM 产生电路如图 23 所示。此 PWM 产生电路采用三角波调制法来实现：比较器 U5 的同相端为三角波，其反相端为基准正弦波。当三角波大于正弦波时，U5 输出一个宽度为三角波大于正弦波部分所对应时间间隔的正脉冲，此正脉冲分两路传递，一路经 R12 到 U2 与门缓冲整流，R20、C2、VD7 使 PWM 信号上升沿平缓、下降沿陡峭，再送入 U2(4081)的另一个与门，其输出做控制极。为增大信号驱动能力，4018 后接 2003 作为 PWM输出级。另一路先送到反相器 LM339 的反相端进行反相，然后与 PWM一样产生 PWM信号。由 CPU 送来的 PWMOFF 信号与 U4 输出信号经 2003 非门输出，作为与门 4081 的一个输入端，控制PWM 信号产生：正常时该输入端为高电平，有 PWM 信号产生；当 UPS 发生故障时，该输入端为低电平，关闭 PWM 信号。

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