KA3846 48v 6a充电器检测维修全过程

ID:104059 · 发表于 2016-1-22 04:17

求此电源的故障检测思路：

电源：
铝壳电源KA3846控制IC，低压侧单片机控制，48V6A，锂电池充电器。
上周日给电动车电池充电时，电源指示灯（红）充电指示灯（黄）都亮，平时充电开始5S内风扇开始转，
但这次没太在意，因为电池电耗的几乎没了，以为是预充电，电流小，不至于发热严重。
过了几个小时后发现红灯灭，铝壳烫手。
故障现象：
电源无输出；
处理过程：
1.拆开内部电路板，风扇散热至室温，元器件没哟明显损坏现象；
2.根据上次修复24V开关电源（TL494）的经验，用18V电源接电源输入端和输出端，均无短路现象；
（此处忘记了输出有继电器控制的，所以接输出端的时候实际上输出正极已被继电器隔开，不知道肖特基是否短路）；
3.第2步当时没发现短路，其它元器件也没有损坏迹象，我就直接通220V，只是听到很小的声音，红灯仍没有亮（不知道有没有闪一下），于是断开了电源；
4.确定没有发热的地方，再次通电，这回家里的电闸跳闸了，充电器的保险管完好。
5.这回想起来输出端是被继电器隔开的，重新用18V电源接入电源输入端和输出端，均短路；
进一步检查，2个输出肖特基和2个功率MOSFET均已经短路；
6.X宝买了几个同型号的替换，再测没短路（二极管当测2个功率MOSFET的几个脚之间，数值有差别导通和不导通，没管它），于是又通220V，跟第3步的现象一样，红灯闪了一下灭了。
断开电源检测，输出肖特基又短路了，功率MOSFET好像没事，吸取教训，如果我再次接220V肯定又跳闸了，没敢试。
7.把肖特基更换之后，输入端接24V，KA3846电源端接24V，此时输出有5点多伏的电压。
上图：这个图是新补充的2014-8-6

看了freesl的帖子求维修思路：我的48V6A电动车电源挂了
很是好奇，究竟是什么原因导致电源频繁烧肖特基。
让freesl转诊给我了，走的邮政快递。
四天的阴雨过后，去邮局把东西领了回来。
好大一包，还很有分量，封包很专业啊！

拿个模块电源对比下，顺便遮个羞。

心想，封的这么结实想要无损是不可能了，一通暴力撕扯后……

什么情况，还有一层？？？

再来……

终于看到真身了，还有不少赠品，再次感谢。
那金灿灿应该是高温胶带吧！口水一段时间了。

还有详细的图文说明，freesl真细心。

Uc3846这里确实坏了两个过孔，不过元件面并没有连线，暂且不管了。

这个神一般存在的保险管终于牺牲了。

测量mos发现短路，拆除……（又牺牲一个过孔，这回是有用的）。
Freesl看来是不怎么用松香啊！板子很干净。

检查肖特基击穿，拆除。
小心为上，用了些松香，仔细的拆，还是坏了两个焊盘。
发现确实难拆，倒不是因为无铅焊料，是因为焊盘开孔较大，吃锡太多，用通常的加热时间无法热透，导致焊锡融化不全，增加加热时间到15秒就好拆多了。不过一般元件耐热大多为10秒300度，好在温度还没到300。

在uc3846供电电容两端焊接电源线，外部供电。

供电电压16v，电流20ma，正常。

震荡电容脚波形，电压1.2-3.2v，正常，频率95k，合理

添加一个输出通道，波形正常

查看另一个输出通道，有些许过冲，倒也正常。

放大查看下，两桥死区时间有些不太一致，应当没有问题，可能是触发点的问题，毕竟有一路是存储下来的。

Freesl提供的备件，这应当是拆机件吧！
比我还会过，我一般只卖国产货。
大致分了下类，最下面一排是损坏的，上面一排跟原始mos型号一致，中间一排带后缀f
简单测量了下，剩下的都是好的

测试了下肖特基，发现只有一路损坏，于是截肢继续服役，降低成本。

焊上mos，肖特基位暂空，示波器测量点震荡电容脚和变压器次级线圈。

给uc3846供电，电压16v，电流30ma，焊上mos电流增大是正常的。

直接在高压电容两端加电，电压10v，电流10ma，正常

变压器次级输出振幅接近7，换算到300v振幅大约210v，算上峰值要360v了。
看充电器感觉应当使用了一段时间了，这里应该是测量误差，实际没有这么高。

更换测量点，只测量次级的一个绕组。

大致算了下两次级分压一直，只是这尖峰确实大了些。

换上两个残疾兵，增加一个输出电压测量点。

输出波形没有变化。

输出电压5.464，接近尖峰电压（减去肖特基压降0.5v）。

增加输出负载，5r1 3s 2p，合计7r2

直接连接到肖特基和滤波电感上。

初级电流增加到100ma

貌似有多余震荡，总体还算正常，看来尖峰的能量还是不小的，只下降了不到1v

输出电压变成平均电压，核算二次电流2.7/7r5=0.36，输出能量0.36*2.7=0.972。
一次供电能量10.1*0.1=1.01，效率还是不错的。

尝试增大驱动电压看能不能减弱输出过冲。

一次电流略有增加。

输出波形没有变化。

增大输出电流，负载5r1并5r1 3s

一次电流加倍

波形基本没有变化。

测量一次侧，mos输出波形

还是有震荡，而且出现了奇怪的尖峰

重接了下接地夹，波形好看多了

测量mos管g级波形，这一路是3846直接驱动的。

上升下降速度有点慢，还算可以。

测量3846输出波形。

还算规整，有些许杂波。

同时测量mos驱动信号和g极信号，接地点在d极。

可以很明显的看到驱动电阻前后的信号区别，驱动电阻好像有点大了。

另一路浮动驱动驱动部分，驱动电阻前后波形。

驱动信号过冲比较明显，但mos管g极信号差不多。

浮动驱动侧mos管输入输出波形。

Mos驱动上升下降斜率没有影响到开关速度，输出上升下降比较利落。

测量下隔直电容两端波形。

输出负载5r1 2p。

输入电压10.1v，电流0.28a。

上升下降比较对称没有偏磁现象。黄色通道为次级输出波形。

输出电压2.459，电压较空载下降不少，但比轻载下降不多，正常。
电容电压振幅约2v左右，对应1a输出，补偿量正常。

去掉初级接地，只测量次级输出。

意外发现多余震荡消失，看来接地环路干扰还是蛮明显的。

短接隔直电容，再测次级输出波形。

输出斜率消失，但出现了低频震荡，应当与输出电抗有关。

输出电压基本没变化。

断开输出负载。

一次电流基本归零。

输出电压回升。好像比短路隔直电容前空载电压下降不少。

死区消失，初级续流。

测量一次感应检流线圈输出波形。

很完美的矩形波，照正常电流检测来讲斜率基本可以忽略，一般应是三角波或是梯形

再来看一下电流反馈端波形。

带载状态下

空载状态下。
由此可以看出3846实际并没有工作在电流模式，而是工作在电压模式。
也就是说占空比主要是反馈电压控制，而不是一次电流控制。
这与之前理论分析不同，也就解释了为什么会存在隔直电容。

测量次级整流前后波形。

空载状态。

输出加载5r1 2p

短路隔直电容。

对比下空载满载次级波形，能看到输出电抗在死区时续流锁定次级电压。

提高输入电压到30v，空载电流基本可忽略。

二级电压比例上升，尖峰还是比较大。

还是测量次级整流前后电压，短路隔直电容。

输出加载5r1 3s 2p

测量点不变。

输入电流电压。

输出波形。

对比下空载波形。

不知哪里冒了个火星。

初级被短路。

驱动电流增加。

重新上电。

就正常了。

波形也没有区别。

输出电压也正常。不知道碰到哪里了，看来没搞坏什么东西。

到目前为止只是感觉尖峰吸收有问题，于是先拆除一次侧吸收电容。

电容耐压1kv，容量680还是681看不清楚

测量下吸收电阻阻值。

应该是100r。

Freesl并没有画出这部分电路，补上。

在不焊接吸收电容的情况下通电，测点不变。

驱动电流正常。

空载一次电流有点变化，10ma可以忽略。

波形没看出什么变化。

跟拆除前存储的波形对比，错开一点，也没看出区别。

仔细对比了下电路，发现电路图刚刚标错了，吸收电阻连接的位置在高压负极没有直接连到线圈上。

再拆除二次侧吸收电容。

再次测量。

驱动电流正常。

初级电流正常。

输出波形……

没有一丝变化。

找了个最相近的代换。

好像有点区别，尖峰下降了一点。
如此看来原本的吸收电路没有什么作用，不过也没算失效。
看来低压测试是不会有什么结果了。

于是清楚神器，多次提醒freesl要用的东西，一个100w灯泡。

还是刚才的测点，整流前后波形，撤除初级供电，保留驱动供电。

这是什么情况，没起振？不可能啊！驱动部分独立供电的。

增大时基看看，发现有丢周期现象，而且正负半周不对称。

新时基下，对比下正常震荡输出波形。
那看来就是反馈环路的问题了。

反馈光耦端并接电位器，人工调整反馈量，看看输出变化

低压下调小到占空比50%

调小到占空比20%。
到此输出波形虽然走样，但还未丢周期。

再小就开始丢周期了。

然后就开始乱套了

增加一点负载20r 7s，再上高压

测量整流前后波形。

次级波形好难看啊！看来死负载有点小，输出电抗电流不连续，无法完全锁定次级电压。

降低驱动电压试试，看有没有反馈供电。

降低到13v，完全由反馈绕组供电。这个电压有点低，但也可以正常工作。

次级输出波形，整流后电压回零期间是电抗续流作用，而后电压回升是电抗电流归零。

因占空比被电位器控制，反馈环路没有起作用，所以电压低于正常电压。

此时灯泡微亮，属于正常现象。

因为灯泡分压，高压电容两端电压只有242.4v

去掉驱动电压，重新上电，捕捉到异常波形。

次级输出电压正负半周电压不等，负半周电压达到150v，正半周只有50v。

实际这种震荡还不连续。

大约以4hz的频率重复，时间大约50ms，明显启动失败，电源打嗝。

测量隔直电容电压。

直流58v

而且还在不断上升，上升到69.9v时，负半周肖特基电压就到达200v，由于有灯泡保护，肖特基并未完全击穿，灯泡点亮。

测量高压电容电压。

已经下降到81.3v

测量二次控制电压。

只有8.1v

测量一次驱动反馈电压

只有4.4v，明显不足以使3846正常工作

测量隔直电容电压

13.4v，明显是变压器偏磁或是偏载，低压时工作正常，所以怀疑反馈供电部分导致偏载。
用万用表检查一次和二次反馈供电部分没有发现短路现象。
因之前次级波形不规整，所以怀疑电抗失效，准备找一个替换下。

又牺牲了两个过孔

找来的一个电抗，48v2a（494）电源上的，体积略小主要是股数小一半。

一路测量二次控制反馈绕组

另一路测量一次主输出电压

绕组输出正常，主输出电压上升正常

测量3846震荡电压和供电电压

启动部分正常，为什么有两次电压上升，第二次电压上升后电压就开始下降

移动测点到脉冲输出和驱动供电两点，测量下在哪个电压是开始和结束脉冲输出

奇怪，有脉冲时电压应该上升啊！怎么一直下降呢？

查看下驱动电源滤波电容和反馈供电二级管后波形，也就是限流电阻两端。
发现电压居然后7v之多，看贴片电阻标记电阻是1r，明显不对啊，电流不可能有7a

于是拆掉，再次测量波形

可以看到驱动电压波形没有太大变化，说明反馈绕组未能给驱动电容充电

没有1r贴片，就找了个5r1的换上

顺利启动，驱动电压还是14v

电压差2v不到，驱动电压平稳

再次测量输出整流前后波形

正负半周对称，没有偏磁现象。
看来偏磁只存在于启动时，经检查一次反馈绕组与二次反馈绕组是同向的，也就是说启动时必然造成偏载。
如果启动顺利，主输出会逐渐平衡掉偏载。
如果启动不顺利那么偏载会在一次一次打嗝启动时累计，直至达到肖特基击穿电压。

撤掉输出负载

震荡再次回到混乱状态，开来这个电源在低占空比下稳定性不佳。一般电源在低占空比状态也就是空载状态下稳定性都不好，所以会用到假负载。

在接上负载5r1 9s+20r 7s

输出会归正常

逐渐调大电位器，使之逐渐退出反馈环路

输出电压稳定到54.2v，符合48v充电器指标

电位器调到最大使之不起作用

电压不再变化

输出波形稳定

输出负载换成820r 10w 碳膜电阻

波形没有太大变化

换回原电抗

波形再次失控

但此时输出电压仍然受控

手工绕制一个电抗替换

天煞的，忘记移除原电抗了，短路了电路板，变成倍压整流了，烧毁了肖特基，更换后继续测试。

新绕制的电抗，悬空焊接

输出波形比原装的好一些，但仍比替换用的那个差，电感还是偏小，造成实际占空比小。

换回原始的死负载，阻值4k7功率约2w

还是用新绕制的电抗，上电后两秒肖特基击穿。

到此，肖特基损坏原因基本弄清。
打嗝启动使得输出偏载，启动后主输出上的死负载逐渐消耗掉偏载。输出正常工作。
如果死负载偏小，则电感电流不连续导致输出电压上升，则占空比变小，直至间歇，导致电源再次启动。
多次启动造成的偏载逐渐累积，使隔直电容电压不断上升，偏载加剧。
最终导致肖特基击穿，肖特基击穿后次级短路，mos在下一次打嗝启动时因为电流不受控而击穿。而原本应当起作用的一次电流控制，因为控制比例过小而无效。

所以现在要解决的问题就是如何使空载状态下占空比恒定，也就是电源最小输出要小于死负载功耗。
这里测量原死负载为4k7，54v电压下电流10ma多点，但这个电流下原电抗不能保证电流连续，也就无法使电压恒定，导致占空比不连续，
现在怀疑电抗有问题，电感量不足，这好像是freesl第二个电抗有问题的电源，这要等我去买个电感表来定论了。
而今天有检测了下48v to 5v的电源，电抗也有硬伤，貌似freesl跟电感有渊源，以后没事多拜拜吧！

最后附上一张48v to 5v电源电感损坏的照片，这个电源维修贴估计要等一周了，最近小公主太闹没时间写备注。

老大真是厉害，学习了，顺便问一下，我60v电动车充电器，空载输出电压为69.7v，我在输出端接了一个72v转24v 3a的开关电源在24v输出哪里加了发热丝。充电器绿灯变红灯测量电压为73v这个正常吗。还有5块12v电瓶充满电应该在72v左右才正常吧，为啥充电器绿灯亮，我拔下充电器打开电动车电源开关，显示电压为66v左右啊。是不是电池有问题超威12v 20a，电瓶才换没多久生产日期才是2014年8月16号。这个是不是修复的电瓶啊，大大们求助啊。要是电池有问题我要去找那个换电瓶的。

答案：
12v电瓶空载电压为13.8v，以此计算5s端电压为5*13.8=69。
充电器空载电压肯定是要稍高于电瓶空载电压的，以便进行涓流浮充，所以69.7v正常。

充电器绿转红灯判断依据是电流，电流值为0.03c，20ah*0.03c=0.6a。
红灯转绿灯判断是在充电终止电压下电流下降到0.03c。
充电终止电压为单体14.2v，5s为5*14.2=71v。
不过一般充电器终止电压设定都比较高，见过最高的16v。
目的有两个，一是提高充电速度，现在充电器都在标榜充电速度，好像慢了就不是好充电器一样。
二是提高充电充入电量，一个品牌的充电器如果充入的电量比别人得多，那么自然用户就感觉充电器质量好。
但由此带来的副作用就是电瓶寿命的锐减。
长期高电压充电会使电瓶失水严重，导致电瓶夭折。
电瓶失水后充电器就不易转灯且发热严重，然后商家会告诉用户电瓶损坏，这时如果拆开电瓶会发现鼓鼓的，认为是电瓶确实损坏。
其实电瓶鼓胀原因是因为充电时高温和高压失水，是充电器造成的，并不是电瓶寿命终结的标志。

问：
感谢详细解答。你的意思就是充满电拔下充电器1-2小时每个单体12v电压在13.8v左右是正常的了。我可以这么理解吗

答：

是否可以这么理解：
首先，电池电压与充电器电压相等时，电流为0.
其次，实际上充电器电流到0.6A的时候绿灯亮，这时电流有可能变为0，或持续下降至0.
所以，充电器输出71V，但是随着充电，电池电压升到69V（或69.9V，假设某个电压）时，电流已经降到0.6A转绿灯了。

联想到前些日子，我的48V6A的充电器坏了，x宝上买了48V2A的锂电池充电器（卖家说的），
到手测电压好像是55.9V，但比之前的6A充电器输出电压高了些（54.6V=4.2*12串），计算55.9/13串=4.3V也觉着合理，
电池充满，即充电器转绿灯时，电流0.7A，单只电池电压在4.2V左右吧（通过保护板通讯电脑上显示的值）。
但，还是觉得不安全，怕过充，把输出电压调到54.7V。这回转绿灯时，单只电池电压才4.165V左右。
也不差这么点容量损失，现在就这么用着呢，懒得改回去了。

问：终于看完了，虽然少了点图，对我来说都是一样的，即使按康兄的测试顺序再测一遍也不知道是怎么回事，理论原理知道的甚少。
后面看到有54.2V输出（记得以前测过输出好像是54.6V=4.2V*13串锂电），心里踏实了，
也有点感想（给我自己的）：低压的DC-DC转换可以玩玩，这220V的以后得慎重了，这里面太多东西不了解，再怎么业余爱好电子，也得有个尺度，要自知自明，而且这还是220V电啊，还是玩单片机等电压低的，安全点。

不过问一下贴子里说的：”没有1r贴片，就找了个5r1的换上“
是1r那个坏了呢？还是什么原因？

（1.外包装箱是邮局的给套的，大的有点夸张，呵呵。2.用电烙铁确实很少用松香，要是焊不住的用点焊锡膏。）

答：
图少的可不是一点，是只剩下一点点。
今天先更新到这里吧，每次保存只能添加几张图片，多余10张就存不上，有时候还会丢几张。
我估计也是邮局给套的标准箱，方便他们装车。

你挺能钻研的，对比着图看，应该能理解，开关电源你多少应该也明白了吧。
高压其实也不怎么危险，先在低压测试下，没问题了点送高压，一般不会有什么危险。
1r贴片是给驱动电容充电限流的，可能是多次烧肖特基跳高压过载烧毁的，具体原因不详。

ID:103990 · 发表于 2016-2-9 20:09

好贴非常详细谢谢了！

ID:36359 · 发表于 2016-7-15 21:24

我去可下看完了，对于楼主的专研精神很是佩服，我没有这么专业设备（示波器）只有万用表，我也不可能修这么复杂的东西，看了就头疼，呵呵呵呵！真心的佩服楼主

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