浅谈对PLC开关电源的维修

【摘 要】本文根据笔者的维修经验，对三菱FX0N-60MR PLC开关电源进行了实物剖析，绘出原理图并分析常见故障及维修方法，总结了维修中积累的几点经验，仅供参考。

【关键词】PLC；开关电源；原理；维修

可编程控制器是一种以微处理器为基础的新一代通用型工业控制器，具有可靠性高、通用性强、使用简单灵活等诸多优点，广泛应用于工业生产过程及设备的电气控制，极大地提高了劳动生产率和自动化程度。

随着PLC在生产中应用的日趋广泛，针对PLC的维护和维修也成为一件重要的工作。我们通过对平时维修的总结以及相关数据的分析，发现在平时遇到的各类PLC故障中，硬件故障尤其是PLC开关电源部分的故障率是很高的。开关电源是PLC工作的动力源泉，其状态良好与否直接关系到整个PLC系统的安全稳定运行，因此分析PLC开关电源的故障现象，并探讨其发生规律和维护维修技巧，具有重要的实际意义。

三菱FX0N-60MR型PLC是一种在我们单位应用较早的产品，故障发生较多，且其中大多发生于开关电源部分，由于制造商提供的资料中没有详细电路图，我们只有依据实物自己绘制出（见附图），对常见故障加以分析，谨提供给同行们予以参考，不足之处敬请批评指正。

1.FX0N-60MR型PLC开关电源电路分析

1.1电路组成

由实物观察可知AC220V交流电源由插头CN1引入，输出DC5V及DC24V由插头CN2引出，开关电源板的主要元件包括整流桥DS1、滤波电容C52、集成电路IC1（STRM6548）、开关变压器T1、整流桥DS2、集成电路IC2（SE024）、集成电路IC3（L4960）、光耦PC1、PC2以及其他元件。电路工作过程框图如下：

1.2电源主要技术参数

输入电压100-240V（+10%-15%）频率50/60HZ功率消耗60VA 直流24V辅助电流200mA。

1.3工作过程分析

1.3.1启动过程

AC220V交流电源经C50、CH1、C51构成的低通滤波电路，再经DS1、C52整流滤波后成为300V左右直流电压，进入开关变压器T1的1脚，再从3脚输出加到厚膜电路IC1的1脚内接功率开关管，同时300V直流电压经R2、R3及R6分压并经C3滤波后加到IC1的5脚作为启动电压，使IC1内电路启动，开关管开始工作，开关变压器T1初级绕组1-3流过周期性变化的电流，在其次级8-10产生感应电压输出，同时T1的5-6绕组的感应电压经R5、D2并经C3滤波后为IC1提供稳定的工作电压，从而使启动电路退出工作。

1.3.2稳压过程

T1次级绕组8-10输出的感应电压经DS2整流，C54滤波后进入IC2的1脚，并在IC2内部与标准参考电压相比较，从IC2的2脚输出一个误差电压，IC2与R7及PC1组成输出电压采样电路。当输出电压升高时，IC2的1脚电压升高，2脚输出的误差电压也升高，流经光耦PC1输入端的电流加大，光耦输出端内阻减小，使IC1的6脚电位升高，通过IC1的内部电路调整开关管振荡波形的占空比减小，从而使输出电压下降回到正常值。反之，当输出电压下降时，调节过程与此相反。

1.3.3过电流保护

过电流保护电路由取样电阻R52、光耦PC2及电阻R12组成。当负载加大导致电流增加时，R52上的电压降也加大，使流经光耦PC2输入端的电流加大，PC2输出端内阻减小，使IC1的6脚电位升高，经IC1内电路作用调整开关管振荡波形的占空比减小，降低输出电压，从而使负载电流减小。

1.3.4 DC/DC转换电路

该开关电源采用单片开关式集成稳压电路L4960及器件，组成DC/DC转换电路，将24V直流转换为5V直流。L4960各引脚功能：1脚直流输入，2脚反馈信号输入，3脚接阻容频率补偿，4脚接地，5脚接定时电阻及电容，6脚为软启动引脚，7脚输出。该电路不用高频变压器，而采用储能电感L1、续流二极管D3、滤波电容C13等，组成降压式电路。

2.常见故障排除思路

2.1首先了解损坏设备的使用情况，包括使用时间、维修历史、使用环境及供电状况、有无人为因素等，以便于分析引发故障的根源

2.2进行外观检查

（1）保险丝是否熔断。（2）电路板有无发热变色烧焦现象及印刷电路有无烧损。（3）元器件有无爆裂、变色等异常。（4）有无虚焊现象，特别应注意发热量大的元件的引脚，可用镊子轻轻晃动可疑元件帮助判断。（5）对有维修历史的板子，还要注意元器件有无变更及缺损等。

2.3根据不同故障情况采取适当的排查方法

2.3.1保险丝熔断

应检查是否存在短路故障，不能盲目更换保险丝，以免使故障劣化。应重点检查：（1）交流输入整流滤波元件：C1、C2、C50、C51、C52有无击穿，热敏电阻TH是否损坏，整流桥DS1是否击穿。（2）检查C4是否击穿、R50、R51是否损坏。（3）检查R50是否正常，如果R50已经烧断，则IC1内部的功率开关管极有可能已经击穿短路，须断开IC1的1脚或2脚与电路板的连接，并测量1脚与2脚阻值，如果阻值很小，说明其内部开关管已击穿。

2.3.2保险丝完好但开关电源不起振无输出应按如下顺序检查

（1）如果IC1的1脚无300V直流电压，应重点检查交流输入及整流滤波电路元件，特别是整流桥DS1、热敏电阻TH、滤波电容C52是否正常、开关变压器1脚与3脚间绕组是否正常及引脚有无虚焊。

（2）IC1的1脚300V直流电压正常但开关电源不起振，应先检查是否由保护电路引起停振，须检查：①光耦PC1、PC2是否损坏。②IC2是否损坏。③R7及R52是否变值。

（3）检查输出侧元件有无击穿现象，如整流块DS2、电容C54、C9、DC24/DC5V转换电路IC3及元件等，可采用分段测量对地阻值的方法加以判断。

（4）检查IC1的元件：①启动电路元件R2、R3、R6、C3有无损坏。②功率开关管的限流电阻R50是否阻值过大或开路。③D1、C53是否击穿。④R5及D2是否损坏。

（5）如果上述情况均正常，应考虑IC1性能不良造成电源停振。

（6）开关变压器异常造成电源停振（该故障较少见）。

2.3.3开关电源带负载能力差应检查

（1）电源输入滤波电容C52、输出滤波电容C54、C55、C13等容量是否减小。（2）电容C3容量有无异常。

2.3.4开关电源输出电压偏低应检查

（1）输出侧整流块DS2内阻是否正常，IC2有无异常。（2）电压检测反馈回路的光耦等器件有无异常。（3）过流保护取样电阻R52是否阻值变大。

2.3.5开关电源输出电压偏高应检查

（1）电压检测反馈回路元件R7有无变值，光耦PC1有无损坏。（2）电容C3是否失容。

2.3.6 DC24V/DC5V转换电路故障检查

（1）无输出，应检查外接阻容元件有无变值，特别是输入端的滤波电解电容是否正常，在维修中常遇到因输入端滤波不良纹波过大造成L4960不能正常工作而无输出的情况。（2）5V带负载能力差，应检查续流二极管D3及输出滤波电容C13是否正常。

3.维修注意事项

3.1注意人身及设备安全

（1）开关电源的一次回路具有高电压，应注意安全，可采用1：1隔离变压器供电。带电维修测量时要防止两手同时接触电路中具有电位差的部位，须养成单手测量的习惯。

（2）开关电源中的大电容在测量前一定不要忘记先放电，防止残余电压造成电击及损坏仪表。

（3）开关电源不允许空载加电，维修加电试验时应加假负载，防止损坏开关管。

（4）当发现某一元件损坏后，一定要根据电路原理仔细分析故障原因，认真检查相关电路元件有无异常，切忌盲目更换后随即加电试验，否则极易造成故障扩大及不必要的损失。

3.2元件更换注意

（1）所更换元件应与原型号相同，如确需代换，应根据原器件参数仔细对照，保证所代换元件性能不低于原器件。

（2）购买元件应认真检测其性能参数，在实际维修中因疏于对新元件的检测而造成维修排障走弯路的情况应注意避免。

4.几点维修技巧

（1）开关电源是整机中发热量最大的部分，经常发生因高温所致的元件变质故障，并且以靠近散热片及大功率电阻等热源的电解电容器损坏最为常见，在检查排障时应根据故障情况对这些部分予以重点排查。

（2）开关电源主电路部分电流大、温升高，应重点检查有无元件引脚因发热造成的脱焊，电阻器件有无阻值变大等异常。

（3）对于一些半导体元件因温度变化而发生的软故障，可以采用对可疑元件加温（如用电烙铁头靠近）使故障再现，或在故障出现时对可疑元件降温（如涂抹无水酒精等）使故障消失等方法，以确定故障点。

（4）开关电源正常工作时应发出均匀轻微的吱吱响声。如果加电后听不到任何反应，通常开关电源没有起振；如果响声断续不稳则说明开关电源工作不稳定或负载变化较大；如果响声较低沉，说明负载过重或短路。

（5）对于发生元件击穿等故障的开关电源，更换元件后为安全起见，可采用交流调压器将输入电压慢慢上调，并在交流输入端串入电流表，密切关注开关电源的输入电流及功率元件的温升等情况，防止存在其它隐患造成再次损坏。

5.总结

三菱FX0N-60MR型PLC的开关电源是一种自激并联式开关电源，其结构原理比较典型，我们对于其使用中遇到的各种故障，只要遵循正确的思路和方法，根据故障现象的不同特别是细节上的差异，判明故障的实质和发生的根源，细致分析并认真操作，就能够顺利排除故障。

由于个人水平所限，文中错误不足之处难免，敬请各位老师及同行们予以批评指正。 [科]

【参考文献】

[1]杨旭.开关电源技术.北京：机械工业出版社，2007.

[2]王家庆.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护.北京：人民邮电出版社，2000.

[3]MITSUBISHI三菱微型可编程控制器MELSEC-F使用手册，2000.