FANUC电源模块故障维修10例.docx
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FANUC电源模块故障维修10例
FANUC电源模块故障维修10例
例31•浪涌吸收器引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUC6M的立式加工中心，在工件加工过程中，系统突然断电，机床
关机后，无法重新起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床电源输入单元的电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮。
根据本章4.1.1节分析可知，电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮的原因是系统电源模块存在报警。
测量系统电源模块（A14B-0061-B002），发现输出+5V、+15V、-15V、24V全部为0V,
且电源模块的输入熔断器F11、F12熔断，换上熔断器后，测量发现电源输入存在短路现象。
因此，初步判断开关电源的一次侧存在短路故障，必须根据原理图，找出短路原因，排除故
障后才能起动机床。
FANUC6电源模块A14B-0061-B002的原理框图如图4-10所示，图中各主要元器件的作
用如下：
F11、F12:
输入熔断器，主回路短路保护元件。
VSII:
浪涌吸收器，用于吸收交流输入侧的瞬间高压。
NFII:
输入滤波器，对输入交流电源进行滤波。
DSll:
单相全波整流桥，整流产生直流母线电压。
当输入电压为AC200V时，通过DSll整
流以及C12、C13的滤波稳压，可以在直流母线上获得DC210~230V左右的直流电压。
C12、C13（220疔/400V）:
直流母线滤波电容。
R11（2Q/20W）:
与RYll常开触点并联，作为起动电流限流电阻，开机瞬间由于RYll触点断开，R11串联接入直流母线主电路，限制开关主电路的冲击电流；+24V输出正常后，RYll
吸合，通过RYll常开触点短接限流电阻。
SHII:
调试、测量用短接设定端子，通过断开SHII可以使Q14、D24、Q15、D25与整流
电路分离。
Q14、Q15:
开关电源功率驱动管，作为开关电源主变压器输出驱动。
D24、D25:
续流二极管，在驱动管Q14、Q15关断时，对电源变压器进行续流。
M11、T11、D11、C17（330疔/25V）:
电源模块辅助电源控制及驱动环节。
主要由集成电
路PS01，以及辅助开关电源驱动部分的输出驱动、放大环节的Q24、Q25、C14、C15、
C16等元器件（图中未画出）组成，用于产生电源模块用的DCI0V基准电压与DCI5V辅助控
制电压。
M12、T12:
开关电源主回路PWM前级驱动。
主要由集成电路PS04，以及用于前级驱动
进行驱动、放大的Q11、Q12、Q13、D12、D13等器件（图中未画出）组成，作为开关电源主变压器输出驱动管Q14、Q15的开关控制信号输入。
T13、D27、R23（91Q）:
开关电源一次侧电流检测环节（实际线路中，还包括C63、ZDI9
等元器件，图中未画出）。
DSI2、CHII:
+24V电源整流、控制回路，CHII为整流输出平波电感。
实际线路中，还包
括R24、R25（200Q/2W）、C26（1000pF/1200V）等元件，图中未画出。
Q19:
用于+24VPWM输出电压的调节与控制。
实际线路中，还包括Q20、D30、D31、
D32、D44、ZDI5、C32、R38~R43等元器件，图中未画出。
CRI3、Q16、C26~C30（1000疔/35V）:
DC24V输出电压调节、滤波环节。
实际线路中，还包括Q17、Q18、D28、D29、ZDI3、ZDI4、C31、C27、R28~R37等，图中未画出。
R26（75mQ/5W）:
DC24V输出过电流检测。
实际线路中，还包括R27（200mQ/5W）等元
件，图中未画出。
RGII、CRII:
由HAI7815集成稳压器等组成的DCI5V稳压环节。
实际线路中，还包括。
D33、D34、D35、ZDI6、C33、C34、C61、R44、R51/R52（13Q/3W）等元器件，图中
未画出。
DSI3/14/15:
+5V电源整流回路。
实际线路中，还包括C40、C41、R46/R47（10Q/IW）
等元件，图中未画出。
CRI4、C43~C47（2200pF/10V）:
DC5V输出电压调节、滤波环节。
实际线路中，还包括
ZDI8、C42、R49等元器件，图中未画出。
R48（4mQ/20W）:
DC5V输出过电流检测。
实际线路中，还包括R48（20mQ/20W），图
中未画出。
R50（1Q/20W）、Q21:
+5V虚拟负载。
实际线路中，还包括R87、R88，图中未画出。
CHI2、D36、C36（470疔/50V）:
-15V电源整流回路。
实际线路中，还包括C37，图中未
画出。
CRI2、RGI2:
DC-15V由HAI7815集成稳压器等组成的DC-15V稳压环节。
实际线路中，
还包括D37、D38、ZDI7、C38、C39、C62、R45等元器件，图中未画出。
M13:
基准电压调整、开关主电源PWM控制、DC5V、DC24V电压调整与电源单元监控
环节。
主要由集成电路HAI6630G、R68/C97组成的PWM基准160kHz三角波生成环节等元器件组成。
VRII:
DCI0V基准电压调整。
，
VRI2、R72、R73、R75、R76.DC5V电压调整环节。
M14、S1~S8、D41:
电压监控环节。
主要由集成电路VC02、电压检测撤消”设定端子
S1~S7组成。
当S1~S7全部插入（通常情况）时，全部电压监控功能生效；取下相应的设定端子，该电压监控功能取消。
Q22•电源单元准备好信号（EN）输出驱动，在电源单元全部输出电压、辅助电压正常时，
EN输出为1”（TTL高电平）：
当电源单元任何一路输出电压出现故障或外部报警信号（ALA、
ALB触点闭合）输入时，EN输出为0”（TTL低电平）。
实际线路中，还包括D43、R79~R82等元器件，图中未画出。
Q23:
电源单元OFF信号（*PF）输出驱动，当电源单元正常工作时，*PF输出为1”（TTL高
电平）。
实际线路中，还包括R83~R86等元件，图中未画出。
RYI2:
电源单元报警输出继电器，当任何一路输出电压出现故障或外部报警信号时，继电
器接通，它一般作为输入单元的互锁”信号。
它与电源单元的进线熔断器F11、F12的辅助
触点并联后，在插头CP34-5/6脚输出电源故障信号
（触点）；在系统中，一般都作为输入单元的报警输入信号。
ALA、ALB:
外部报警触点输入，在外部出现报警时，通过触点闭合ALA、ALB。
电源模块主要元器件的型号见表4-2。
表4-2电源模块主要元器件一览表
图上代号
M11
集成电路
PS01
M12
集成电路
PS04
M13
集成电路
HAI6630G
M14
集成电路
VC02
RGII、RGI2
集成稳压电路
HAI7815PB或：
mPC14315HA
VSII
浪涌吸收器
ENB4010-14Z
DSII
单相全波整流桥
ESAC06-06S5VB60
DSI2
整流桥
ESAD33-02CV
DSI3、14、
15
整流桥
ESAD01—004S30SC4
D39〜43、
27、29、
二极管
IS953
图中未全画岀
D11、D32
二极管
V09C
图中未画岀
D30、D31
二极管
V19G
图中未画岀
D20~25
二极管
U19E
图中未全画岀
D28、34、
35、37、38
二极管
V06C
图中未画岀
D36
二极管
ERD33-02
图中未画岀
D12~19
二极管
ER061-004
图中未全画岀
D33、45
二极管
U05C
图中未画岀
D44
二极管
1SSI22H
图中未画岀
ZDI4
稳压管
2.7EB
图中未画岀
ZDI5
稳压管
3.9EB
图中未画岀
ZDI8、19
稳压管
6.2EBI
图中未画岀
ZDI6、17
稳压管
16EB3
图中未画岀
ZDI3
稳压管
30EB2
图中未画岀
ZDII
稳压管
75EB
图中未画岀
Q18、22、
23
晶体管
2SAII52
图中未全画岀
Q11、16、
25
晶体管
2SCI983
图中未全画岀
Q13
晶体管
2SCI983-O
图中未画岀
Q12
晶体管
2SCI983-R
图中未画岀
Q14、15
晶体管
2SC3046
Q19
晶体管
2SC2333
Q24
晶体管
2SCI247AF-B
图中未画岀
Q17、20
晶体管
2SC639S
图中未画岀
Q21
晶体管
2SDI027
CRII-CRI4
晶闸管
CSM5B2
VRII、VRI2
电位器
5kQ
RYII
继电器
NC2D-P-DC24V
RYI2
继电器
LADI-DCI2
根据以上原理图可以判定：
F11、F12间存在短路的原因可能是由于VSII或NFII、DSII损
坏而发生短路。
经检查，本例中为VSII短路，更换后，机床恢复正常（当维修过程中，若无备件，以先取消
VSII，临时使用）。
例32•整流桥不良引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUC6M的立式加工中心，由工厂自发电供电，工件加工过程中，系
统突然断电，显示消失，机床停机后无法重新起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床电源输入单元的电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮，表
明电源模块存在故障。
检查输入熔断器F11熔断，换上熔断器后测量，发现电源输入存在
短路现象。
故障分析过程同上例，对照原理图检查发现VSII短路，DSII整流桥损坏，更换后机床恢复
正常。
例33•功率管不良引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUC6M的立式加工中心，在加工过程中，车间突然断电，恢复供电
后，无法重新起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床电源输入单元的电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮，表
明电源模块存在故障。
检查电源模块输入熔断器F11、F12熔断，测量电源输入存在短路。
故障分析过程同例31，对照原理图检查各元器件，确认VSII、NFII、DSII均正常，因此判
定故障发生在开关电源的一次侧驱动部分。
断开SHII后，测量驱动输出Q14、Q15、D24、D25，发现Q14的CE极短路，更换
Q14（2SC3046）后，短路消失，开机后机床恢复正常。
例34•续流二极管不良引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUC6M的立式加工中心，在加工过程中，机床突然断电，再次开机，
无法重新起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床电源输入单元的电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮，表
明电源模块存在故障。
检查电源模块输入熔断器F11、F12熔断，测量电源输入存在短路。
故障分析过程同例31，对照原理图检查，发现VSII、NFII、DSII均正常，因此判定故障发
生在开关电源的一次侧驱动部分。
断开SHII后，测量驱动输出Q14、Q15、D24、D25,
发现Q15的CE极短路。
取下Q15测量，发现Q15正常，线路中的短路仍然存在，由此确认短路是由续流二极管
D25故障引起的，更换D25（U19E）后，短路消失，开机后机床恢复正常。
例35•过电流检测电阻不良引起的故障维修故障现象：
某配套FANUC6M的立式加工中心，在加工过程中，机床突然断电，再次开机,
无法重新起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床电源输入单元的电源指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮，表
明电源模块存在故障。
检查电源模块输入熔断器F11、F12正常。
对照原理图检查各元器件，
发现VSII、NFll、DSII、Q14、Q15、D24、D25均正常，电源模块一次侧无短路，判定故
障发生在开关电源的二次侧。
为了迅速判断故障部位，维修时依次取下短接设定端S1、S2、S4、S5，当取下S5后，故
障消失，由此判定故障发生在DC24V电源回路。
进一步检查发现，线路中的DC24V电流检测电阻R26不良，引起了24V过电流保护回路
动作。
更换R26后，机床恢复正常。
维修体会与维修要点：
1）根据个人的维修经验，在FANUC系统中，电源单元故障的原因多发生在电网供电不良的
地区。
由于加工过程中的外部突然断电或在工厂自发电供电的情况下工作，是引起电源单元
故障的主要原因。
2）在一般情况下，电源单元的故障以进线的浪涌吸收器（VSII）的故障居多。
当VSII故障，但
维修现场无器件时，为了保证机床的正常生产，通常的做法是暂时取消VSII，确保机床的使
用，待备件到位后，再予以更换。
3）在电网电压波动太大（特别是自发电的场合），偶然也有整流桥、开关管、续流管损坏的情
况。
对于以上器件，在无备件时，一般可以直接利用其他同规格的整流桥、开关管、续流管
进行替代。
在安装尺寸不同时，有时也可以将整流桥安装到电源单元的外部。
4）FANUC不同的系统中，电源模块的型号有所不同，常见的电源单元有如下规格:
①FANUC10
系统用电源单元:
A16B-1210-0510;
②FANUCII
系统用电源单元:
A16B-1210-0560;
③FANUCl2
系统用电源单元:
A20B-1000-0770;
④FANUC0
系统用电源单元
A:
A16B-1211-0850
⑤FANUC0
系统用电源单元
B:
A16B-1212-0110
⑥FANUC0系统用电源单元AI:
A16B-1212-0100（常用）。
以上电源单元的基本组成与工作原理与FANUC6系统相似，不再赘述，发生故障的情况亦
基本类似，为了便于维修人员参考，附录B中提供了以上常用电源单元的原理框图，可以
供维修时参考。
例36~例38.外部24V短路的故障维修
例36.故障现象：
某配套FANUCOTD的数控车床，开机时系统出现报警ALM950:
FUSEBREAK（+24E,F14）。
分析及处理过程：
该机床配套的电源单元是FANUCAI型电源单元，报警提示非常明确，
指示了机床故障的原因是由于系统电源单元的熔断器F14熔断。
根据系统提示，直接检查F14，确认已熔断。
进一步检查，确认系统24E与0V以及地之间
未发现短路，直接更换F14（5A）后，机床恢复正常。
例37.故障现象：
某配套FANUC0TD的数控车床，开机时系统出现报警ALM950:
FUSEBREAK（+24E,F14）。
F14已经熔断。
进
分析及处理过程：
同上分析，根据系统提示检查系统电源单元的熔断器一步检查发现，+24E与0V及地之间存在短路。
由于+24E是系统提供给外部的24V电源，
因此，可以初步判定故障在机床侧。
在该机床上，+24E被用于操作面板上的按钮、指示灯，机床上的开关输入，以及电柜内的
触点输入等多种场合。
为了确定短路的大致范围，维修时逐一取下了系统I/O信号连接插头
M1、M2、M18、M19、M20进行检查。
检查发现当取下M1或M18后，短路消失，从
而确认短路发生在M1或M18上。
由系统的连接手册可知，M1为系统+24E的总输出端
（M1的29-32脚），在M1连接、M18取下时短路消失，可以判定短路发生在M18的输入
信号上。
取下M18后，对其输入信号进行逐一测量，最后找到短路原因是由于车床尾架压力继电器
对地短路引起的，更换压力继电器后，机床恢复正常。
例38.故障现象：
某配套FANUC0TE的数控车床，在工件装卸过程中，机床突然断电，再次开机，无法重新
起动机床。
分析及处理过程：
经检查，该机床配套的电源单元为FANUCAI,检查电源输入单元的电源
指示（PIL）与报警（ALM）灯同时亮，表明电源单元存在故障，检查系统电源单元的熔断器F14
已经熔断。
对照AI电源单元原理图检查，发现系统提供给外部的+24E与地之间存在短路。
由于+24E
是系统提供给PMC外部输入/输出信号的24V电源，可以初步判定故障在机床侧。
通过上例同样的分析检查，对其输入信号进行逐一测量，最后找到短路原因是由于车床脚踏
开关对地短路引起的，重新连接后，机床恢复正常。
本例故障的实质与上例相同，但由于早期的FANUC系统无ALM950报警显示，因此必须
通过检查指示灯状态以确定故障部位。
例39.保护二极管接反引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUC0T的数控车床，由于PMC输出中间继电器损坏，使得机床的
尾架向前动作无法进行，经电工更换后，重新起动机床，工作正常。
但在操作尾架向前后，
机床突然断电，系统无法正常启动。
电工检查后发现系统电源单元的熔断器F14已经熔断，经测量，外部的+24E与0V之，间
未短路，电工重新换上其他机床的熔断器F14后，再次操作尾架向前后，机床又断电，电
源单元的熔断器F14再次熔断。
分析及处理过程：
现场检查，测量外部的+24E与0V之间确实未短路，经了解该机床在更换中间继电器前，F14未熔断，故障发生是由于更换了中间继电器后引起的，因此，首先检查了中间继电器的连接。
经检查发现，该机床在更换中间继电器时，将继电器线圈两侧并联的保护二极管方向接反，
当尾架向前信号输出，PMC内部晶体管导通后，引起+24E与0V之间通过保护二极管短路，
使F14熔断。
例40.操作面板不良引起的故障维修
故障现象：
某配套FANUCOTD的数控车床，在机床操作过程中，机床突然断电，再次开机，系统显示报警ALM950。
分析及处理过程：
本例中的报警同例36，但经过彻底检查，确认系统的全部输入、输出无
短路，换上FUI4后，机床恢复正常；但几天后，故障又重复出现。
现场检查，仍然未发现故障部位。
但由于故障重复出现，经询问操作人员，了解到故障都是
在程序试运行，并在改变进给倍率时出现，因此初步确定故障与倍率开关有关。
检查发现该机床配套的操作面板为机床生产厂家自制，在用力转动时，面板上的波段开关存
在松动，且连接线存在对地短路的可能性。
对波段开关进行重新连接，并加绝缘处理后，故
障不再发生。
维修体会与维修要点：
1）FANUC电源单元的+24E熔断器熔断，是数控机床维修过程中经常遇到的问题之一，这
一故障引起的原因一般与系统本身无关，属于系统外部故障。
2）+24E为系统提供外部（机床侧）输入、输出信号使用的电源，F14熔断器熔断，一般是由
机床侧的输入、输出信号对地短路引起的。
3）为了确定短路的大致范围，维修时可以通过逐一取下系统I/O信号连接插头M1、M2、
M18、M19、M20等，进行检查，以缩小故障范围。
4）一般来说，机床侧的可动部位的接线（如：
车床的脚踏开关、操作面板上的波段开关），液
压、冷却系统的输入、输出信号是容易引起短路的场合，维修时可进行重点检查。
5）继电器线圈两侧并联的保护二极管方向，必须引起维修人员的特别注意，更换时必须十分
仔细，防止出错。
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