例32．FANUC电源模块故障之浪涌吸收器引起的故障维修

发布日期：2011-11-25    兰生客服中心    浏览：4717

故障现象：某配套FANUC 6M的立式加工中心，在工件加工过程中，系统突然断电，机床关机后，无法重新起动机床。

 

分析及处理过程：经检查，该机床电源输入单元的电源指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮。根据本章4.1.1节分析可知，电源指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮的原因是系统电源模块存在报警。

    测量系统电源模块(A14B-0061-B002)，发现输出+5V、+15V、-15V、24V全部为0V，且电源模块的输入熔断器F11、F12熔断，换上熔断器后，测量发现电源输入存在短路现象。因此，初步判断开关电源的一次侧存在短路故障，必须根据原理图，找出短路原因，排除故障后才能起动机床。

    FANUC 6电源模块A14B-0061-B002的原理框图如图4-10所示，图中各主要元器件的作用如下：

    F11、F12：输入熔断器，主回路短路保护元件。

    VSll：浪涌吸收器，用于吸收交流输入侧的瞬间高压。

    NFll：输入滤波器，对输入交流电源进行滤波。

    DSll：单相全波整流桥，整流产生直流母线电压。当输入电压为AC200V时，通过DSll整流以及C12、C13的滤波稳压，可以在直流母线上获得DC210~230V左右的直流电压。

    C12、C13(220μF/400V)：直流母线滤波电容。

    R11(2Ω/20W)：与RYll常开触点并联，作为起动电流限流电阻，开机瞬间由于RYll触点断开，R11串联接入直流母线主电路，限制开关主电路的冲击电流；+24V输出正常后，RYll吸合，通过RYll常开触点短接限流电阻。

    SHll：调试、测量用短接设定端子，通过断开SHll可以使Q14、D24、Q15、D25与整流电路分离。

    Q14、Q15：开关电源功率驱动管，作为开关电源主变压器输出驱动。

    D24、D25：续流二极管，在驱动管Q14、Q15关断时，对电源变压器进行续流。

    M11、T11、D11、C17(330μF/25V)：电源模块辅助电源控制及驱动环节。主要由集成电路PS01，以及辅助开关电源驱动部分的输出驱动、放大环节的Q24、Q25、C14、C15、C16等元器件(图中未画出)组成，用于产生电源模块用的DCl0V基准电压与DCl5V辅助控制电压。

    M12、T12：开关电源主回路PWM前级驱动。主要由集成电路PS04，以及用于前级驱动进行驱动、放大的Q11、Q12、Q13、D12、D13等器件(图中未画出)组成，作为开关电源主变压器输出驱动管Q14、Q15的开关控制信号输入。

    T13、D27、R23 (91Ω)：开关电源一次侧电流检测环节(实际线路中，还包括C63、ZDl9等元器件，图中未画出)。

    DSl2、CHll：+24V电源整流、控制回路，CHll为整流输出平波电感。实际线路中，还包括R24、R25(200Ω/2W)、C26(1000pF/1200V)等元件，图中未画出。

    Q19：用于+24VPWM输出电压的调节与控制。实际线路中，还包括Q20、D30、D31、D32、D44、ZDl5、C32、R38~R43等元器件，图中未画出。

    CRl3、Q16、C26~C30(1000μF/35V)：DC24V输出电压调节、滤波环节。实际线路中，还包括Q17、Q18、D28、D29、ZDl3、ZDl4、C31、C27、R28~R37等，图中未画出。

    R26(75mQ/5W)：DC24V输出过电流检测。实际线路中，还包括R27(200mΩ/5W)等元件，图中未画出。

 

 

    RGll、CRll：由HAl7815集成稳压器等组成的DCl5V稳压环节。实际线路中，还包括。D33、D34、D35、ZDl6、C33、C34、C61、R44、R51/R52(13Ω/3W)等元器件，图中未画出。

DSl3/14/15：+5V电源整流回路。实际线路中，还包括C40、C41、R46/R47(10Ω/lW)等元件，图中未画出。

    CRl4、C43~C47(2200μF/10V)：DC5V输出电压调节、滤波环节。实际线路中，还包括ZDl8、C42、R49等元器件，图中未画出。

    R48(4mΩ/20W)：DC5V输出过电流检测。实际线路中，还包括R48(20mΩ／20W)，图中未画出。

    R50(1Ω/20W)、Q21：+5V虚拟负载。实际线路中，还包括R87、R88，图中未画出。

    CHl2、D36、C36(470μF/50V)：－15V电源整流回路。实际线路中，还包括C37，图中未画出。

    CRl2、RGl2：DC-15V由HAl7815集成稳压器等组成的DC-15V稳压环节。实际线路中，还包括D37、D38、ZDl7、C38、C39、C62、R45等元器件，图中未画出。

    M13：基准电压调整、开关主电源PWM控制、DC5V、DC24V电压调整与电源单元监控环节。主要由集成电路HAl6630G、R68/C97组成的PWM基准160kHz三角波生成环节等元器件组成。

    VRll：DCl0V基准电压调整。VRl2、R72、R73、R75、R76．DC5V电压调整环节。

    M14、S1~S8、D41：电压监控环节。主要由集成电路VC02、“电压检测撤消”设定端子S1~S7组成。当S1~S7全部插入(通常情况)时，全部电压监控功能生效；取下相应的设定端子，该电压监控功能取消。

    Q22：电源单元准备好信号(EN)输出驱动，在电源单元全部输出电压、辅助电压正常时，EN输出为“1”(TTL高电平)：当电源单元任何一路输出电压出现故障或外部报警信号(ALA、ALB触点闭合)输入时，EN输出为“0”(TTL低电平)。实际线路中，还包括D43、R79~R82等元器件，图中未画出。

    Q23：电源单元OFF信号(*PF)输出驱动，当电源单元正常工作时，*PF输出为“1” (TTL高电平)。实际线路中，还包括R83~R86等元件，图中未画出。

RYl2：电源单元报警输出继电器，当任何一路输出电压出现故障或外部报警信号时，继电器接通，它一般作为输入单元的“互锁”信号。它与电源单元的进线熔断器F11、F12的辅助触点并联后，在插头CP34-5/6脚输出电源故障信号(触点)；在系统中，一般都作为输入单元的报警输入信号。

    ALA、ALB：外部报警触点输入，在外部出现报警时，通过触点闭合ALA、ALB。

电源模块主要元器件的型号见表4-2。

表4-2  电源模块主要元器件一览表









































































































































































































































图上代号
名    称
型    号
备    注

M11
集成电路
PS01
 

M12
集成电路
PS04
 

M13
集成电路
HAl6630G
 

M14
集成电路
VC02
 

RGll、RGl2
集成稳压电路
HAl7815PB或：μPC14315HA
 

VSll
浪涌吸收器
ENB4010-14Z
 

DSll
单相全波整流桥
ESAC06-06 S5VB60
 

DSl2
整流桥
ESAD33-02CV
 

DSl3、14、15
整流桥
ESAD01—004 S30SC4
 

D39~43、27、29
二极管
IS953
图中未全画出

D11、D32
二极管
V09C
图中未画出

D30、D31
二极管
V19G
图中未画出

D20~25
二极管
U19E
图中未全画出

D28、34、35、37、38
二极管
V06C
图中未画出

D36
二极管
ERD33-02
图中未画出

D12~19
二极管
ER061-004
图中未全画出

D33、45
二极管
U05C
图中未画出

D44
二极管
1SSl22H
图中未画出

ZDl4
稳压管
2.7EB
图中未画出

ZDl5
稳压管
3.9EB
图中未画出

ZDl8、19
稳压管
6.2EBl
图中未画出

ZDl6、17
稳压管
16EB3
图中未画出

ZDl3
稳压管
30EB2
图中未画出

ZDll
稳压管
75EB
图中未画出

Q18、22、23
晶体管
2SAll52
图中未全画出

Q11、16、25
晶体管
2SCl983
图中未全画出

Q13
晶体管
2SCl983-O
图中未画出

Q1
晶体管
2SCl983-R
图中未画出

Q14、15
晶体管
2SC3046
 

Q19
晶体管
2SC2333
 

Q24
晶体管
2SCl247AF-B
图中未画出

Q17、20
晶体管
2SC639S
图中未画出

Q21
晶体管
2SDl027
 

CRll-CRl4
晶闸管
CSM5B2
 

VRll、VRl2
电位器
5kΩ
 

RYll
继电器
NC2D-P-DC24V
 

RYl2
继电器
LADl-DCl2
 

    根据以上原理图可以判定：F11、F12间存在短路的原因可能是由于VSll或NFll、DSll损坏而发生短路。

    经检查，本例中为VSll短路，更换后，机床恢复正常(当维修过程中，若无备件，以先取消VSll，临时使用)。 

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