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FLUKE 702电流源原理和故障修理思路

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发表于 2013-8-23 15:47:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
FLUKE 702是福禄克公司上世纪90年代初期开发的一款便携多功能过程校验仪,集中了源和测量功能,涵盖了热工所有需要的测量功能和源输出功能。技术架构先进,与著名的5500A多功能校正源同步开发的,差不多可以看成5500A精简版本,采用的PWM技术路线与5500A类似,许多器件也与5500A相同的,大量采用精密网络电阻,因此源部分具有极高的指标和长期稳定性,任意电压,电阻的输出都有万分之一的稳定性,实际这个指标也是非常保守的。合成电阻从0到11KΩ,线性度与电压输出的线性度不相上下,可以取代0.01级的电阻箱(这个是不多见的)。测量部分的内核就是移植的45表,但在信号的放大和处理部分优于45表,因为要测量的对象多数是极小的电平信号。有4线RTD测量功能,可以同时显示温度和电阻值,有4线测量电阻的手持表也是少见的吧。有数字键盘输入操作比较方便,多功能点阵屏显示的信息量大,直观,改白色LED背光后非常醒目。现在702已经被74*系列的取代,业余弄台玩玩非常不错,即可做表也可作源。
由于702接口多,英文标识,但是使用人员多数是工厂员工,误插误用的多,非常容易损害,我接触过几块702,都没有一个功能是完好的无损的。特别以电流测量和输出功能的损坏最常见,相当于万用表的电流端输入电压误用坏。702的电流输出比较特殊一点,与电压源不完全一样,是一种环路电流源,被测量系统实时修正误差的一种电流输出方式。其框图如下:

702框图.JPG

这是由2个闭环形成的系统,闭环中的任意环节出现问题,电流都不会正常输出。当我们键入需要输出的电流后,MPU按程序的初始值给出占空比数据流到精密PWM波形发生器U115,产生的PWM波形被开关电路和滤波网络取出精密的VREF电压,送到误差积分器U149,一个初始的控制信号送到环路功率输出级,有Q5-9及其周边元件组成,这时在输出端口接入负载,流动的电流在采样电阻2端就会有采样电压形成,这个采样电压一路到误差积分放大器,第一个环路就闭合了,保证输出电流稳定,但不一定非常精准于需要的值,相当于粗调。另一路采样电压经过精密差分放大器后,送到A/D转换的开关网络,然后按时序A/D转换,数据流进入MPU,比较运算后,形成新的PWM数据流,代表设置的精确电流值,再经过PWM电路形成新的VREF送到误差积分器,产生电流控制信号。这是第二个环路,有模拟和数字电路软件参与的。
这个环路如果开环,电流输出级就不会有输出,因为是受控的放大器。所以检修的关键是在这个环路的适当部位注入适当的信号。比较容易的方式,就是在采样电阻2端加入电流信号,使用外部的可调电流源当然方便,但是绝大多数人是没有多功能校正源的,可以选用万用表的电阻低阻档的电流源,这个电流源不一定是非常准确的1mA或者10mA,可以先用表测量这个值,然后记下来,加入采样电阻后,在702的键盘输出也键入这个实测值。这个时候,702就相当于闭环了,我们可以用示波器看PWM输出的波形是否有输出,同时应该观察到这个波形占空比会以3秒的周期变化,这是数字闭环的自动调整在动作。由此可以判断采样电路和差分放大器及其后面的软硬件电路都是正常的。重点检查功率输出级和误差积分电路。误差积分检查比较简单,将积分电容端短路,就成一个跟随放大器,输出电压应该严格与同相输入端电压一致,否则误差积分运放坏了。功率输出级在断电的情况下,对各个管子的PN节进行测量,比较容易发现问题的器件。
需要说明的是,差分放大器是容易被烧坏的,是重点检查的对象。这个放大器,在通电的情况下,在输入端加入0.1V电压,在输出端应该有0.25V的电压输出,基本认为工作正常。
以上分析都是基于电压供电正常的情况下,所以首先要检查供电情况,该机的DC-DC电路多复杂,要确认供电正常。本人在实际维修中,遇到差分放大器的坏一例,误差积分IC坏一例,输出级的L16烧断开路一例,共遇到类似故障的朋友参考。

发表于 2013-8-23 18:13:06 | 显示全部楼层
mark一下,跟着学
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发表于 2013-8-23 20:56:08 | 显示全部楼层
高手啊, 俺的702就是楼主帮修好的.
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发表于 2013-8-23 22:52:36 | 显示全部楼层
学习!
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发表于 2013-12-10 15:26:22 | 显示全部楼层
学习!
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发表于 2013-12-21 17:47:04 | 显示全部楼层
好贴,顶。
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发表于 2015-4-12 22:40:33 | 显示全部楼层
702与701有没有什么差别没有?
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发表于 2015-5-1 08:53:03 | 显示全部楼层
厉害,厉害。
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发表于 2015-5-4 00:11:37 | 显示全部楼层
学习!学习!
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发表于 2015-5-9 13:37:07 38hot手机频道 | 显示全部楼层
值得学习。
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