常見(jiàn)小型UPS電源電路分析與維修寶典概述

《常見(jiàn)小型UPS電源電路分析與維修寶典》系統(tǒng)地分析了15種輸出功率在15kVA以下的常見(jiàn)小功率UPS電源的電路結(jié)構(gòu)與工作原理，主要有SANTAK(山特)、PULSE(保時(shí))、KSTAR(科士達(dá))、EAST(易斯特)等國(guó)內(nèi)外著名廠家的產(chǎn)品?！冻Ｒ?jiàn)小型UPS電源電路分析與維修寶典》中的UPS電源的類型有方波機(jī)、工頻機(jī)和高頻機(jī)，其結(jié)構(gòu)有單進(jìn)單出、三進(jìn)單出和三進(jìn)三出型。

電子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開(kāi)“電”，機(jī)房就更不用說(shuō)了，當(dāng)雙電源市電都停運(yùn)之后，就靠電池組供電，以保證服務(wù)器等重要設(shè)備不停電，而UPS電源由電池引發(fā)的故障超過(guò)了總故障的50%，在線式UPS電源，因?yàn)槠潆娐吩O(shè)計(jì)合理，驅(qū)動(dòng)功率元件容量所取的余量大，因而電源電路故障率很低，相比之下，由電池組所引發(fā)的故障率上升至60%以上，正確地使用和維護(hù)好電池是延長(zhǎng)電池組壽命、降低UPS電源總故障率的關(guān)鍵因素之一

UPS電源常見(jiàn)故障有哪些

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機(jī)房電源UPS意外跳轉(zhuǎn)（故障原因：地線）

在市電正常的情況下，UPS總是跳轉(zhuǎn)到電池組供電模式。在此模式下，蜂鳴總是不斷地鳴叫提示。馬上組織技術(shù)人員檢查電路，分析故障原因。最后發(fā)現(xiàn)是機(jī)房立式空調(diào)的原因，每次啟動(dòng)空調(diào)時(shí)間不長(zhǎng)，就自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池組供電。顯然這是市電輸出受到大功率空調(diào)機(jī)影響所致。但是這是分開(kāi)兩路單獨(dú)供電的，是從不同的配電室里面的配電盤接來(lái)的，怎么會(huì)產(chǎn)生互相干擾呢？

順著電線打開(kāi)天花板、地板、接線盒等逐點(diǎn)進(jìn)行排查，看是不是什么地方電路虛接到一起了，最后發(fā)現(xiàn)它們的零線和地線接在一起。于是對(duì)空調(diào)的地線進(jìn)行分開(kāi)處理，分開(kāi)零線和地線之后，再啟動(dòng)空調(diào)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有再出現(xiàn)UPS跳轉(zhuǎn)電池組的情況，電源的質(zhì)量對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)能否穩(wěn)定、安全至關(guān)重要。但網(wǎng)絡(luò)電源安全實(shí)際上還有很多屬性，如高性能、可擴(kuò)展性、可靠性、功能性、準(zhǔn)確性和可用性等。為了使企業(yè)網(wǎng)絡(luò)電源能持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行下去，除了平常的規(guī)范使用外，周期性地利用各種測(cè)試工具，對(duì)網(wǎng)絡(luò)電源環(huán)境實(shí)施維護(hù)測(cè)試也是必需的。整個(gè)機(jī)房供電安全系統(tǒng)，需要技術(shù)人員認(rèn)真維護(hù)，并要做好日常排查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析處理非計(jì)劃停機(jī)造成的影響等。

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雙電源跳轉(zhuǎn)失?。ü收显颍航饘偕P）

在停電檢修的過(guò)程中，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在正常的轉(zhuǎn)換中失效，不能自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，一點(diǎn)反應(yīng)也沒(méi)有。同時(shí)，備用的電源就沒(méi)有起到應(yīng)有的電源保障作用，UPS上的市電顯示燈沒(méi)有輸入電顯示，看到這種情況，斷開(kāi)電源，使用工具打開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)里面所有的接觸開(kāi)關(guān)上的金屬觸點(diǎn)都生銹了，金屬生銹導(dǎo)致自動(dòng)跳轉(zhuǎn)失靈。幸運(yùn)的是，開(kāi)關(guān)絕緣良好，沒(méi)有發(fā)生短路。

估計(jì)生銹有兩個(gè)原因：長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用該功能或沒(méi)有進(jìn)行清理除銹工作。重新安裝開(kāi)關(guān)，然后手動(dòng)轉(zhuǎn)換恢復(fù)供電，雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一定要有專人維護(hù)，定期查看組件損壞情況，及時(shí)更新。值得注意的是，由于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上面的接線比較多、比較緊湊，拆卸和使用的時(shí)候一定要小心謹(jǐn)慎。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)具有過(guò)載、短路等保護(hù)功能。當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能自動(dòng)完成常用電源到備用電源的轉(zhuǎn)換，以保證機(jī)房的持續(xù)供電，這是第一層保護(hù)。

從電源的最適宜環(huán)境的角度考慮，較低溫度下可以有較高相對(duì)濕度，在周圍空氣溫度為40℃時(shí)機(jī)房的空氣相對(duì)濕度不宜超過(guò)50%。同時(shí)，如果該月的平均最低溫度為25℃，就需要考慮到因溫度變化在設(shè)備表面上發(fā)生的凝露。當(dāng)常用電源下降至有效值的70%以下或常用電源其中一相或者三相電壓中斷時(shí)，常用電源延時(shí)切換至備用電源，并在常用電源恢復(fù)正常時(shí)，又將備用電源延時(shí)切換至常用電源。這樣就給輸入U(xiǎn)PS的電源一個(gè)安全屏障，減少設(shè)備的停運(yùn)次數(shù)。

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突然掉電（故障原因：UPS過(guò)載）

雙電源固然很好，但如果UPS故障，設(shè)備可能還是會(huì)中斷，因?yàn)橛刹季€圖可以看出，它們是串聯(lián)的。有一次，UPS電源中斷輸出，指示燈全不亮了，信息中心機(jī)房的所有設(shè)備全部停止運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)隨即全部癱瘓，突然掉電會(huì)造成機(jī)器硬件很大的損傷，還對(duì)企業(yè)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響。

首先試著重新啟動(dòng)UPS，居然啟動(dòng)成功并正常運(yùn)行了，但是伴有不間斷的鳴叫聲，于是查看UPS維護(hù)說(shuō)明，對(duì)應(yīng)找到此類蜂鳴表示的故障原因——UPS過(guò)載。那為什么超載了，又沒(méi)有蜂鳴報(bào)警呢？原來(lái)有人無(wú)意識(shí)地關(guān)閉了蜂鳴器，沒(méi)有考慮到它已經(jīng)超負(fù)荷，反正能供電就把蜂鳴當(dāng)作誤報(bào)處理給關(guān)了。

根據(jù)分析出的原因，立刻停運(yùn)了幾臺(tái)不重要的設(shè)備，讓UPS的負(fù)載指示率低于90%，看來(lái)使用UPS也要量力而行，下一步就只能增加UPS容量來(lái)解決問(wèn)題。

UPS穩(wěn)壓電源常見(jiàn)故障

市電中斷(線路上的斷路器跳閘、供電中斷、電網(wǎng)故障等)，這些都是造成干擾和破壞電腦的主要因素，不及時(shí)采取有效保護(hù)措施會(huì)給電腦造成不同程度的損壞，影響硬盤、軟盤的正常操作，減少電腦使用壽命。UPS的出現(xiàn)無(wú)疑是電的救星，它不僅僅可以使用戶不會(huì)在突然斷電時(shí)手足無(wú)措，還可以解決很多干擾，從而獲得更純凈的電源。

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市電正常時(shí)，剛一開(kāi)機(jī)起動(dòng)時(shí)，交流保險(xiǎn)絲熔斷，UPS轉(zhuǎn)向逆變器供電

分析與維修:交流保險(xiǎn)絲熔斷，說(shuō)明市電供電主回路電流過(guò)大，應(yīng)重點(diǎn)檢查輸出回路中有無(wú)短路現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)有短路點(diǎn)。在打開(kāi)UPS的瞬間測(cè)量IC8輸出端⒁，有調(diào)制脈沖輸出，這是不正常的，可能在市電正常的情況下，逆變器也工作，二者同時(shí)使用一個(gè)電源變壓器，使主回路中的電流過(guò)大，引起保險(xiǎn)絲熔斷所致。測(cè)量市電供電—逆變器供電電路的轉(zhuǎn)換控制電路，發(fā)現(xiàn)IC5已損壞。更換IC5芯片，故障排除。

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市電工作時(shí)，電源變壓器噪聲大

分析與維修:根據(jù)故障現(xiàn)象可知，當(dāng)變壓器的負(fù)載過(guò)重，或工作狀態(tài)處于不平衡、不穩(wěn)定時(shí)，就有可能發(fā)出異常的噪音。而人們知道，當(dāng)與變壓器相連的電路中有元器件損壞，或者有些連線接觸不良，就有可能使負(fù)載過(guò)重。檢查變壓器的次級(jí)并未發(fā)現(xiàn)碰線短路、匝間短路、元器件損壞故障。用酒精棉球輕輕擦洗干凈，再將各連接插頭、插座拔掉，重新插好后，變壓器的噪聲消失，UPS電源工作正常。推測(cè)故障原因可能是電路板灰塵太多，某個(gè)連接插頭不良引起變壓器負(fù)載過(guò)重所致。

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市電供電正常時(shí)，逆變時(shí)有輸出，但輸出電壓偏高至275V

分析與維修:根據(jù)穩(wěn)壓電源工作原理可知，只有當(dāng)電源的高壓保護(hù)電路和市電穩(wěn)壓電路有故障時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。電源輸出電壓經(jīng)T2取樣、整流、濾波后，加至電壓比較器U7的⑧、⑨腳，然后接參考電壓端。只有當(dāng)比較器U7的⑧腳電壓高于⑨腳電壓時(shí)，腳④才會(huì)跳變成低電平輸出，從而控制保護(hù)電壓動(dòng)作。

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當(dāng)市電中斷時(shí)，逆變器不工作，蜂鳴器長(zhǎng)鳴

分析與維修:根據(jù)故障現(xiàn)象，蜂鳴器長(zhǎng)鳴，說(shuō)明該穩(wěn)壓電源的轉(zhuǎn)換控制電路正常，逆變器不逆變是因保護(hù)電路動(dòng)作所致。用萬(wàn)用表檢測(cè)電池電壓正常，說(shuō)明故障出在逆變回路電路。該機(jī)逆變回路由脈寬調(diào)制器U1(SG3524)、取樣變壓器T2、推動(dòng)管Q5與Q6、逆變器Q17與Q18等組成。首先測(cè)量脈寬調(diào)制器U1(SG3524)的⑩腳，看是否被鎖定(鎖定時(shí)為高電平)，接著測(cè)量逆變管Q17、Q18靜態(tài)工作時(shí)對(duì)地的阻值。正常時(shí)依數(shù)據(jù)可知:當(dāng)黑筆接地時(shí)，Q17、Q18的e、b、c對(duì)地阻值分別為3.2kΩ、3.8kΩ、0kΩ;當(dāng)紅筆接地時(shí)，此阻值分別為5.6kΩ、6.5kΩ、0Ω。用萬(wàn)用表測(cè)量Q17、Q18的e、b、c對(duì)地阻值均只有100Ω。此時(shí)發(fā)現(xiàn)逆變管Q17與Q18、推動(dòng)管Q5與Q6均已燒壞。更換之后，故障排除。

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市電供電正常時(shí)，工作正常;當(dāng)切斷市電時(shí)，無(wú)220v電壓輸出且伴有長(zhǎng)鳴報(bào)警聲

分析與維修:根據(jù)故障現(xiàn)象，仔細(xì)檢查蓄電池電壓為26V，正常;兩只逆變器大功率輸出管和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器也正常。估計(jì)為蓄電池電壓檢測(cè)電路有問(wèn)題。正常情況下，第⑥腳電壓為參考電壓，維持在1.2V左右;當(dāng)蓄電池為正常值26V時(shí)，計(jì)算可知:⑦腳電壓約為1.4V，因此①腳電壓為12V高電平。現(xiàn)將UPS置于無(wú)市電工作狀態(tài)下，測(cè)量IC1的腳①、⑥、⑦，其電壓值分別為0V、1.2V、0V，據(jù)此可知第⑦腳電壓偏低。由此推斷R3、R4分壓有問(wèn)題。分別測(cè)量R3、R4的阻值，發(fā)現(xiàn)R3已經(jīng)斷路，更換之，故障排除。

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市電供電正常時(shí)，開(kāi)機(jī)，逆變器工作指示燈閃爍，蜂鳴器間斷鳴叫

分析與維修:不間斷電源是由市電供電還是逆變器供電，取決于IC5的兩個(gè)與非門組件組成的RS觸發(fā)器。在市電供電時(shí)，RS觸發(fā)器VH=“1”，VG=“0”，復(fù)位端R(VF)為高電平，置位端S(VN)為正向脈沖信號(hào)VN，測(cè)得VH為低電平，VG為高電平，再測(cè)量復(fù)位端R(VF)為低電平，均錯(cuò);置位端S(VN)為一串正向脈沖，正確;IC3第⑧腳為高電平，正確。測(cè)市電檢測(cè)電壓V1為0v，即沒(méi)有市電檢測(cè)電壓，測(cè)變壓器T2的副邊繞組已斷路。更換變壓器T2，工作正常。

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當(dāng)市電中斷時(shí)，逆變器不工作，紅色指示燈長(zhǎng)亮

分析與維修:根據(jù)故障現(xiàn)象可知，該故障是因電池電壓太低引起。打開(kāi)機(jī)蓋，測(cè)得電池兩端電壓只有16.8V，加上市電后，電池兩端電壓不變，說(shuō)明故障發(fā)生在充電電路上。該充電電路工作原理是:當(dāng)市電正常工作時(shí)，主變壓器T3輸出25V的交流電壓，經(jīng)S2繼電器的第①、②腳接點(diǎn)輸出電壓，經(jīng)B1橋堆整流、C21、C22濾波后輸出34v的直流電壓。將其送至可調(diào)穩(wěn)壓器U8(MG317T)穩(wěn)壓后，對(duì)蓄電池充電。

用萬(wàn)用表測(cè)得C21兩端直流電壓正常，說(shuō)明故障發(fā)生在濾波電路之后。當(dāng)測(cè)量MG317T輸出腳時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出電壓只有110V，查輸出負(fù)載均正常，調(diào)整VR3輸出電壓不變化，此時(shí)說(shuō)明U8已損壞。用同型號(hào)的MG317T更換U8，斷開(kāi)電池，調(diào)整VR3，使得U8輸出電壓穩(wěn)定在28v左右。開(kāi)機(jī)試運(yùn)行，故障排除。

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停電時(shí)，逆變不工作

分析與維修:根據(jù)故障現(xiàn)象分析得知，該故障是因蓄電池電壓太低引起。打開(kāi)機(jī)蓋，將其取出充電，故障排除。用一段時(shí)間后故障依舊，故懷疑充電回路有故障。用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)充電回路中的三端可調(diào)穩(wěn)壓塊LM317，其輸入電壓正常，但輸出端電壓僅為14.3V，重新調(diào)整均無(wú)反應(yīng)。故判斷LM317損壞。更換之，重新啟動(dòng)，拆掉蓄電池，將充電電壓調(diào)至27v時(shí)，故障隨即排除。

如何降低UPS電源總故障率

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利用供電高峰充電

對(duì)于UPS電源長(zhǎng)期處于市電低電壓供電或頻繁停電的用戶來(lái)說(shuō)，為防止電池因長(zhǎng)期充電不足而過(guò)早損壞，應(yīng)充分利用供電高峰(如深夜時(shí)間)對(duì)電池充電以保證電池在每次放電之后有足夠的充電時(shí)間。一般電池被深度放電后，再充電至額定容量的90%至少需要10～12h左右。注意充電器的選用。

UPS電源用的免維護(hù)密封電池不能用可控硅式的“快速充電器”進(jìn)行充電。這是因?yàn)檫@種充電器會(huì)造成蓄電池同時(shí)處于既“瞬時(shí)過(guò)流充電”又“瞬時(shí)過(guò)壓充電的惡劣充電狀態(tài)。這種狀態(tài)會(huì)使電池可供使用容量大大下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使蓄電池報(bào)廢。在采用恒壓截止型充電回路的UPS電源時(shí)，注意不要將電池電壓過(guò)低保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)得過(guò)低，否則，在它充電初期容易產(chǎn)生過(guò)流充電。當(dāng)然，最好選用既具有恒流，又有恒壓的充電器對(duì)其進(jìn)行充電。

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保證電源環(huán)境溫度

電池可供使用的容量與環(huán)境溫度密切相關(guān)。一般情況下，電池的性能參數(shù)都是室溫為20℃條件下標(biāo)定的，當(dāng)溫度低于20℃時(shí)，蓄電他的可供使用容量將會(huì)減少，而溫度高于20℃時(shí)，其可供使用的容量會(huì)略有增加。不同廠家不同型號(hào)的電池受溫度影響的程度不同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在-20℃時(shí)，蓄電池可供使用容量只能達(dá)到標(biāo)稱容量的60%左右?？梢?jiàn)溫度的影響不可忽視。

當(dāng)然，要延長(zhǎng)電池組的使用壽命不但在維護(hù)使用上要注意，而且在選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮負(fù)載特性(電阻性、電感性、電容性)及大小。不要長(zhǎng)期使電池處于過(guò)度輕載運(yùn)行，以免電池放電電流過(guò)小導(dǎo)致電池報(bào)廢。

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定期檢查

定期檢查各單元電池的端電壓和內(nèi)阻。對(duì)12V單元電池來(lái)說(shuō)，在檢查中如果發(fā)現(xiàn)各單元電池間的端電壓差超過(guò)0.4V以上或電他的內(nèi)阻超過(guò)80mΩ以上時(shí)，應(yīng)該對(duì)各單元電池進(jìn)行均衡充電，以恢復(fù)電池的內(nèi)阻和消除各單元電池之間的端電壓不平衡。均衡充電時(shí)充電電壓取13.5～13.8V即可。經(jīng)過(guò)良好均衡充電處理的電池絕大多數(shù)都可將其內(nèi)阻恢復(fù)到30mΩ以下。

UPS電源在運(yùn)行過(guò)程中，由于各單元電池特性隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的上述不均衡性是不可能再依靠UPS電源內(nèi)部的充電回路來(lái)消除的，所以對(duì)這種特性已發(fā)生明顯不均衡性的電池組，若不及時(shí)采取脫機(jī)均充處理的話，其不均衡度就會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。

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重新浮充

UPS電源以利用機(jī)內(nèi)的充電子產(chǎn)品電回路重新對(duì)蓄電池浮充10～12h以上再帶載運(yùn)行。UPS電源長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)而沒(méi)有放電過(guò)程，相當(dāng)于處在“儲(chǔ)存待用”狀態(tài)。如果這種狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成蓄電池因“儲(chǔ)存過(guò)久”而失效報(bào)廢，它主要表現(xiàn)為電池內(nèi)阻增大，嚴(yán)重時(shí)內(nèi)阻可達(dá)幾Ω。

人們發(fā)現(xiàn)：在室溫20℃下，存儲(chǔ)1個(gè)月后，電池可供使用的容量為其額定值的97%左右，如果儲(chǔ)存6個(gè)月不用，它的可使用容量變?yōu)轭~定容量的80%。如果儲(chǔ)存溫度升高，它的可使用容量還會(huì)降低。因此建議用戶最好每隔20°C個(gè)月有意地拔掉市電輸入，讓UPS電源工作于由蓄電池向逆變器提供能量的狀態(tài)。但這種操作不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在負(fù)載為額定輸出的30%左右時(shí)，約放電10min即可。

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減少深度放電

電他的使用壽命與它被放電的深度密切相關(guān)。UPS電源所帶的負(fù)載越輕，市電供電中斷時(shí)，蓄電他的可供使用容量與其額定容量的比值越大，在此情況下，當(dāng)UPS電源因電池電壓過(guò)低而自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)電池被放電的深度就比較深。

實(shí)際過(guò)程如何減少電池被深度放電的事情發(fā)生呢?方法很簡(jiǎn)單：當(dāng)UPS電源處于市電供電中斷，改由蓄電池向逆變器供電狀態(tài)時(shí)，絕大多數(shù)UPS電源都會(huì)以間隙4s左右響一次的周期性報(bào)警聲，通知用戶現(xiàn)在是由電池提供能量。當(dāng)聽(tīng)到報(bào)警聲變急促時(shí)，就說(shuō)明電源已處于深度放電，應(yīng)立即進(jìn)行應(yīng)急處理，關(guān)閉UPS電源。不是迫不得以，一般不要讓UPS電源一直工作到因電池電壓過(guò)低而自動(dòng)關(guān)機(jī)才結(jié)束。

摘自：UPS應(yīng)用