电路板故障检测

Waters 510输液泵是Waters公司早期非常经典的泵，经久耐用，有不少的单位还在继续使用中。一台送来检修的510泵，1A总保险已烧断。为了看看情况，手里没有1A的保险管，用了一根看起来粗细差不多的铜丝接上试机，开机后，电机发出“嘎嘎嘎”响声，约3秒钟仪器内部冒出青烟，有电器元件烧焦味道，紧急关电源停机。一、故障原因初步分析根据开机后电机“嘎嘎嘎”响、烧总保险管、机内有烧焦味道的现象，说明故障可能与电源、电机、电机驱动电路、泵机械系统阻力大（最严重情况是卡死）有关，这些地方发生故障都有可能造成电流过大。二、拆机检查相关部件这是510泵，拆下电气控制箱面板上四颗螺栓：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559213_1807987_3.jpg松开泵箱盖板前固定螺丝：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559214_1807987_3.jpg松开泵箱盖板后固定螺丝：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559215_1807987_3.jpg打开泵箱：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559216_1807987_3.jpg高压泵是由步进电机驱动，松开电气控制箱接地线：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559217_1807987_3.jpg采用四相步进电机，电气参数为直流1.7V、4.7A：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559218_1807987_3.jpg取出电气控制箱：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559219_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559220_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559222_1807987_3.jpg看见电路板上有烧焦的地方：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559223_1807987_3.jpg近看电路板烧焦的地方，一段铜箔已烧断，另一段铜箔表面绝缘漆烧焦：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559224_1807987_3.jpg拨开5只塑料卡扣，从机箱上取下主电路板：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559225_1807987_3.jpg电路板元件功能区分布：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559226_1807987_3.jpg这是步进电机电源的两只整流双二极管CR18、CR19（型号都是R716E），一只整流电路电流保护三极管Q11（型号2N5881），都安装在散热器上：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559227_1807987_3.jpg散热器的侧面还安装有6只发热较大的管子：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559228_1807987_3.jpg这是步进电机的四只达林顿驱动管（型号TIP122），F1是电机直流电源保险管（8A，好的）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559229_1807987_3.jpg三、综合分析，确定故障根源根据电路板烧毁处附近的电子元件分析，烧毁处是给步进电机供电的直流电源线路。按照实物，绘制出步进电机电源部分电路图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559233_1807987_3.jpg从电路图看，泵电机电源电路由一组21V次级绕组，两只双整流二极管（CR18、CR19），滤波电容C21、C22构成桥式整流电路；由集成电路LM324N（图上编号U1）、R49（电流取样电阻）、R8、Q1、VR1、R48、Q11等元件构成电流保护电路。结合电路图分析故障：仪器总电源保险管（1A）烧断，但主板上的电机直流电源电路保险管F1（8A）没有烧断，电机及机械转动系统没有明显的阻塞，步进电机驱动脉冲发生电路没有故障，而主板上被烧断的铜箔处于电机电源整流回路（电路图中红线）。故障发生在保险管F1之前的电路中，只能说明是整流管回路故障引起的。从散热器上安装的步进电机四只达林顿驱动管（型号TIP122）管脚有动焊的痕迹看，以前维修过，没问题就焊回去了，但整流管回路的双整流二极管（CR18、CR19）没有动焊痕迹，可见以前维修时，没有检查到这个问题。步进电机四只驱动管管脚，有以前动过焊的痕迹，用万用表检查这四只驱动管，没问题：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559234_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559235_1807987_3.jpg用电热吸锡器对整流回路的CR19、CR18、Q11、Q1等元件脱焊：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051304_559245_1807987_3.jpg取下的元件，从左到右CR19、CR18、Q11、Q1：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559237_1807987_3.jpg用万用表检查取下的元件，CR19的一个PN结已经短路损坏，其余元件正常：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559238_1807987_3.jpg用万用表对电路中稳压二极管VR1进行检查，发现VR1（起电压钳位作用）内部短路损坏，使整流电路的电流保护失去功能。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559239_1807987_3.jpg部分通电情况下，检查集成电路U1（LM348N，电流保护功能）：将电路板接通电源变压器次级插头，其余电路板上的插头不接，通电，对U1进行检查，无问题。故障主要原因分析：泵电机电源电路中的个别整流二极管质量不好，热负荷性能差，加上仪器在运行中，可能电机负荷（电流）有时较大，而电路的电流保护功能失效，加重了整流二极管负担，致使损坏。二极管热击穿损坏，直接使整流硅桥短路。试机时，临时用细铜丝代替保险丝，其熔断电流高于原保险管规格，不能及时切断电源，造成线路板铜箔烧毁。四、修复电路板、更换损坏的电子元件修复损坏的电路板铜箔，补焊线路：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051302_559240_1807987_3.jpg损坏的稳压二极管