值此祖国十一(2021)大庆之际,双喜临门,维修多日的养生壶也被搞定!特记录如下,一来自己稍稍庆贺一下自己,二来也把维修过程分享出来,供有需要的朋友参考(本文既是维修思路的叙述,又是相应电路资料的汇集)。
前不久,用了没多久的汉佳欧斯养生壶坏了,现象是:通电后,进入待机状态(显示屏显示”日日日”),选择功能后,显示灯闪烁两下,蜂鸣器嘀一声后,又回到了待机状态。
之前是从京东上购买的,还在保修期,于是打算找店家保修,结果一搜,这个点关闭了,找京东客服几次,每次都是用官话答复,让等待上门取件微信,等了三周后,实在没耐心了。就打算自己维修。
但拆开一看,有点懵,看里面的板子都是全新的,没有烧坏或者变颜色的地方,这可难办了!说实话,本人在大学学的是电子电路,但毕业后就从来没有实践过,也没从事相关的工作,这二十多年早已荒废,可以说早已经把所学的都还给老师了。。。也就还有点元器件的基本常识,有些元器件的电路符号都分不清了,并且元器件的实物都认不全,所以说,要自己维修,可谓非常难!
对于电路维修,其实一直是自己的兴趣,只是因为要生活,这点爱好也从没机会继续培养。现在这个年龄了,也多少有点时间了,心想正好再借此陪陪这年轻时的爱好,学习一下。没想到,这一学才知道自己有多low(下面自己的探索过程其实也是小白学习电路维修的基本过程):
1. 从认元器件开始:
这一步又分为三个过程:一是先认电路板上电路符号;二是将电子元件实物与电路符号对应;电阻值确认。
认电路符号:包括通常的标识字母。
补充几个:
CX:安规电容(火线零线间的是X电容,即电源输入端干扰电容)。高压薄膜电容。
CY:安规电容。高压陶瓷电容。
EC:电解电容。如CBB22型号的电容。一般无极性。
VR:可变电阻。
电路符号与实物对应:
色环电阻阻值识别:
色环电阻通常有三环、四环、五环电阻。其识别方法都大致相同:
a. 先找标志误差的色环,从而排定色环顺序。最常用的表示电阻误差的颜色是:金、银、棕,尤其是金环和银环,一般绝少用做电阻色环的第一环,所以在电阻上只要有金环和银环,就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。
b. 棕色环是否是误差标志的判别。在实践中,可以按照色环之间的间隔加以判别:比如对于一个五道色环的电阻而言,第五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一些,据此可判定色环的排列顺序。
c. 在仅靠色环间距还无法判定色环顺序的情况下,还可以利用电阻的生产序列值来加以判别。比如有一个电阻的色环读序是:棕、黑、黑、黄、棕,其值为:100×10000=1MΩ误差为1%,属于正常的电阻系列值,若是反顺序读:棕、黄、黑、黑、棕,其值为140×1Ω=140Ω,误差为1%。显然按照后一种排序所读出的电阻值,在电阻的生产系列中是没有的,故后一种色环顺序是不对的。
三环时,前两环是有效数字,第三环是倍率;
四环时,第一、二环分别代表两位有效数的阻值;第三环代表倍率;第四环代表误差。
五环时,第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值;第四环代表倍率;第五环代表误差。
如:红 红 黑 棕 金= 220×10^1=2.2KΩ 误差为±5%。
注意:五环时,第五条色环为黑色,一般用来表示为绕线电阻器,第五条色环如为白色,一般用来表示为保险丝电阻器。如本例中的电阻R1就是一个阻燃绕线电阻器。
如果电阻体只有中间一条黑色的色环,则代表此电阻为零欧姆电阻。
2. 画电路原理图:
如果不是经常维修小家电的有经验的人,要修复好,最好的方式就是找到电路图,通过电路图分析工作原理,找出故障点。本着一边维修,一边顺便学习电路知识的思路。在这一步花了大量的时间查资料。
首先想到的就是到网上找现成的电路图,可惜这款养生壶比较小众,找了很久,也没有找到合适的电路图。只剩最后一条路了:自己动手画。说实话,看着印刷版上那交错纵横的线路走向头就发晕。从交流电(220V)的L端开始描绘,沿着正极方向把线路图尽可能的描绘出来,先不用管是否可分析。有几个原则可参考:
a.印刷版上的电子元件都要体现在电路图上,尽量不要遗漏。
b.集成电路部分先不用细分,只用一个矩形表示出来即可,这样可以集中精力先分析其他部分,不至于分散精力。
c.画的时候,以电子元件为着眼点,把正负极分清楚,这样可以避免限于繁乱的线路中。
d.第一次描绘时电子元件的参数尽量记录下来。
e.负载部分先不用管。
下面是我第一次绘出来的此养生壶电路图:
此时,就可以先进行初步的电路分析了。
3. 初步电路分析:
首先通过网上查资料,此类小家电(养生壶)的电路板相对比较简单,主要分成电源电路和控制电路。接下来的思路就是先分清电源电路和控制电路,先不用具体分清哪些元件属于电源电路还是控制电路。
测压确认电源电路:有个比较通用的小技巧(但不全部是)(对阻容降压电路适用):找一个较大的电解电容(通常容量比较大,是整个电路里最大的容量。这个电路就是470微法)和稳压二极管。这两个元件通常是并联在一起的。找到这个电容后,通电,测其两端电压。正常的两端电压数值可以通过查看那个稳压二极管的稳压值获得。
如果测得的数值低于这个稳压值,则说明故障很大可能出在电源电路,但不能同时说明控制电路就没有问题。
加电压法确认控制电路:如果手头没有稳压电源,则可以借助常用的电器自己制作电源(如手机的充电器)。这个养生壶的稳压值是4.7V,正好可以用常见的手机充电器(虽然是5V,略高,但只要别通电太久也不会有问题)。找一根USB充电线,去掉充电头,找到两条电源线,将其分别接在那个电解电容的正负极,通电。如果现实屏正常现实,操作按键操作正常,就说明控制电路没问题。
最终确认问题出在电源电路。
4. 学习电源电路:
电源电路有很多种,常见的常规方法是采用变压器后再整流滤波。当受到体积和成本等因素的限制时,最简单的实用方法是采用阻容降压式电源。
虽然大学时也学过,但早忘的一干二净了。不得已在网上找大量的材料重新学习电源电路原理。通过核心元件的确认,此养生壶的电源电路属于阻容降压式电源(因为电路中没有变压器,很好辨认),所以接下来就重点研究阻容降压电路。查了很多资料,限于篇幅和时间,下面主要列出有帮助较大的部分资料:
图1中,C1 为降压电容器,D2 为半波整流二极管,D1 在市电的负半周时给C1 提供放电回路,D3 是稳压二极管,R1 为关断电源后C1 的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图-2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时,可采用图-3 所示的桥式整流电路。整流后未经稳压的直流电压一般会高于30 伏,并且会随负载电流的变化发生很大的波动,这是因为此类电源内阻很大的缘故所致,故不适合大电流供电的应用场合。为保证C1 可靠工作,其耐压选择应大于两倍的电源电压。
工作原理就是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流.例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆.当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA.虽然流过电容的电流有70mA,但在电容器上并不产生功耗,因为如果电容是一个理想电容,则流过电容的电流为虚部电流,它所作的功为无功功率。
阻容降压电路虽然简单易用,但也有缺点:
(1)不隔离,整个电路都是带电的;(2)提供的电流小,一般在100MA以下;(3)功率因数极低,不过考虑到本身功率很小;(4)使用寿命短,比如稳压管烧坏、降压电容容量降低造成供电不足、滤波电容损坏后造成整个电路烧坏。
a. 稳压管为什么容易击穿?我们知道220V交流电峰值电压是311V,在峰值电压下,流过稳压管的电流就会比平均值大1.4倍,而且是通电时如果刚好是接近峰值电压值,降压电容C1电压为0,等于是短路状态,此时瞬间电压加在稳压管和滤波电容上,虽然电容电压不能突变,可是电容也是有电阻值的,瞬间电流会比较大,电容上产生的瞬间电压就会比较高,超过稳压管稳压值时,稳压管必然会流过相对较大的电流,稳压管有瞬间击穿的风险。稳压管击穿是最常见的损坏现象。
b. 滤波电解电容的老化,上面提到电压在峰值时,电流会是平均电流的1.4倍,那么电解电容上的电流变化是比较大的,长期的大纹波电流流过电解电容,就会造成电解电容的老化,容量下降,而容量下降后,纹波电流变得更大,会加速老化过程。
c. 由于降压电容采用CBB电容CBB电容寿命短,容量容易下降。为减少稳压管损坏风险,电路设计时采用的CBB电容容量值刚好够用,在使用一段时间(如1年)后,容量下降,造成电路供电不足,后级电路就无法正常工作。
5. 整理电路图
了解了电源电路的工作原理后,再回头来整理前面画的电路草图。
首先通过几个核心的元器件来确认电路的类型:这个电路中共有两个直流管,且正负极是串接的;一个稳压管,一个大的电解电容(470微法),还有个体积比较大电阻(R1)。据此,可判断出此例中电源电路就是一个阻容半波整流电路,依靠稳压管对控制电路提供稳定的直流电压。与4中的资料基本一致。这时,如果你是个熟手,就可以调整电路图了,但如果是个菜鸟,给出一个比较实用的建议:在网上找类似电路,以元器件为参照查找,元器件越接近越有用。
不幸,本人就是个菜鸟,画了半天,画出了下面的图:
可惜,上图还是不便于分析。于是又在网上找到如下材料:
抗冲击输入电阻R1:一般采用几欧~几十欧,可以在通电瞬间减少冲击电流,另外在后面电路短路时起到保险电阻作用。
上图是半波阻容降压电路。经过电容的电流和电容阻抗的乘积就是电容的压降。经过电容降压的电源,有半个波经过ZD1被消耗掉。另一半波,经D1流过负载被使用,ZD1稳定负载的电压。电阻R1为阻燃的线绕电阻,在有保险丝时可省掉。
符号 | 元器件名称 | 型号 | 备注 |
F1 | 保险管 | 1.25A250VAC | 一般控制板都选用此规格,太小容易烧断.选择R1电阻时,可以不用保险丝。 |
C1 | X2电容 | 0.1UF 275VAC | 容量的大小由负载的特性决定。优选0.1,0.22,0.33,0.47,0.68UF |
R1 | 线绕电阻 | 30R/3W | 此电阻应为阻燃的线绕电阻,根据电流的大小优选30,47,51。在有保险丝时可省掉。 |
ZNR1 | 压敏电阻 | 10D561 | 根据电源电压优选:220V选 10D561; |
120V 选10D431 | |||
根据吸收能量的不同优选7D,10D,14D. | |||
R2 | 碳膜电阻 | 470K(120V) 1M(230V) | 由电源电压决定,不能用单个贴片电阻 |
D1 | 二极管 | 1N4007或SMA4007(贴片) | |
ZD1 | 稳压二极管 | 5V6/1W | 具体采用型号由电压和功率决定,优选3.3V,5.1V,5.6V,12V,24V |
C2 | 电解电容 | 220UF/16V | 具体采用型号由电压和功率决定,容值可采用下例公式计算:RLC>(3~5)T/2 |
C3 | 瓷片(贴片)电容 | 100N | 消除高频谐波。 |
CX | 薄膜电容或X2电容 | 1UF/275AC | 容值由电流决定:Xc=1 /(2πf C) |
Ic = (U-Vcc) / Xc/2 |
参考:https://www.sohu.com/a/279257290_800625 (典型的阻容降压电路)
参考电路。主要是参照上面的晶闸管电路部分
于是参照上面的资料,进一步完善电路图:
上述电路基本接近于标准电源电路了。
6. 再次电路分析
到了这一步,电路就很清晰了,EC1两端就是输出电压给到控制电路。ZD是稳压二极管(4.7V)。简单分析如下:
根据故障现象分析是负载两端电压过低导致控制电路不能启动。通过电路分析,怀疑是EC1电容抗变小,两端电压下降。找一个同样的电容换上,果然,故障排除!EC1用的时间久了,容抗变小,两端电压就降低,达不到后续控制电路的启动电压(4.7V),所以就出现了上述故障。
至此,此次家电维修历程结束!
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