Wskazówki dotyczące naprawy przełączania zasilaczy

Trochę o użytkowaniu i konstrukcji UPS

Artykuł został już opublikowany na stronie „Co to jest zasilacz impulsowy i czym różni się od konwencjonalnego analogu”który opisuje urządzenie UPS. Temat ten można uzupełnić krótką historią o naprawie. Skrót UPS jest często określany. bezprzerwowy zasilacz. Aby uniknąć rozbieżności, zgadzamy się, że w tym artykule jest to zasilacz impulsowy.

Prawie wszystkie zasilacze impulsowe stosowane w sprzęcie elektronicznym są zbudowane zgodnie z dwoma schematami funkcjonalnymi.

Ryc.1. Schematy funkcjonalne przełączania zasilaczy

Zgodnie ze schematem półmostkowym z reguły wykonuje się dość potężne zasilacze, na przykład komputerowe. Zgodnie ze schematem dwusuwowym produkowane są również zasilacze do pop-artu i spawarek UMZCH o dużej mocy.

Każdy, kto kiedykolwiek naprawiał wzmacniacze o mocy 400 lub więcej watów, doskonale wie, jaką mają wagę. Jest to oczywiście UMZCH z tradycyjnym zasilaczem transformatorowym. Telewizory UPS, monitory, odtwarzacze DVD są najczęściej produkowane zgodnie ze schematem z jednostopniowym stopniem wyjściowym.

Chociaż faktycznie istnieją inne typy stopni wyjściowych, które pokazano na ryc. 2.

Ryc. 2. Stopnie wyjściowe przełączania zasilaczy

Pokazane są tylko przełączniki mocy i uzwojenie pierwotne transformatora mocy.

Jeśli przyjrzysz się uważnie rysunkowi 1, łatwo zauważyć, że cały obwód można podzielić na dwie części - pierwotną i wtórną. Część pierwotna zawiera zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, prostownik napięcia sieciowego, przełączniki zasilania i transformator mocy. Ta część jest galwanicznie podłączona do sieci prądu przemiennego.

Oprócz transformatora mocy, zasilacze impulsowe wykorzystują również transformatory odsprzęgające, przez które impulsy sterujące kontrolera PWM są podawane do bramek (podstaw) tranzystorów mocy. W ten sposób zapewnia się izolację galwaniczną od sieci obwodów wtórnych. W bardziej nowoczesnych schematach izolacja ta odbywa się za pomocą transoptorów.

Obwody wtórne są galwanicznie odłączane od sieci za pomocą transformatora mocy: napięcie z uzwojeń wtórnych jest dostarczane do prostownika, a następnie do obciążenia. Obwody wtórne zasilają również obwody stabilizacji napięcia i ochrony.

Bardzo proste przełączanie zasilaczy

Są one wykonywane na podstawie oscylatora, gdy główny sterownik PWM jest nieobecny. Przykładem takiego UPS jest obwód transformatora elektronicznego Taschibra.

Ryc. 3. Transformator elektroniczny Taschibra

Podobne transformatory elektroniczne są produkowane przez inne firmy. Ich głównym celem jest moc lampy halogenowej. Charakterystyczną cechą takiego schematu jest prostota i niewielka liczba części. Wadą jest to, że bez obciążenia obwód ten po prostu się nie uruchamia, napięcie wyjściowe jest niestabilne i ma wysoki poziom tętnienia. Ale światła wciąż świecą! W takim przypadku obwód wtórny jest całkowicie odłączony od sieci.

Oczywiste jest, że naprawa takiego zasilacza sprowadza się do wymiany tranzystorów, rezystorów R4, R5, czasami mostek diodowy VDS1 i rezystor R1, działające jak bezpiecznik. W tym schemacie po prostu nie ma nic więcej do zrobienia. Po niskiej cenie za transformatory elektroniczne często kupują po prostu nowy, a naprawa jest wykonywana, jak mówią „z miłości do sztuki”.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Ponieważ istnieje tak bardzo nieprzyjemne sąsiedztwo obwodów pierwotnego i wtórnego, że podczas procesu naprawy musisz, nawet przypadkowo, dotknąć go rękami, powinieneś przypomnieć pewne środki ostrożności.

Możesz dotknąć włączonego źródła tylko jedną ręką, w żadnym przypadku nie jednocześnie jednocześnie.Jest to znane wszystkim, którzy pracują z instalacjami elektrycznymi. Ale lepiej nie dotykać wcale, lub dopiero po odłączeniu od sieci poprzez wyciągnięcie wtyczki z gniazdka. Ponadto nie należy lutować niczego na włączonym źródle ani po prostu przekręcać go śrubokrętem.

W celu zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego na płytkach zasilających „niebezpieczna” strona pierwotna płyty jest otoczona dość szerokim paskiem lub zacieniona cienkimi paskami farby, zwykle białym. To ostrzeżenie, że dotykanie tej części planszy jest niebezpieczne.

Nawet wyłączony zasilacz może zostać dotknięty rękami dopiero po pewnym czasie, co najmniej 2 ... 3 minuty po wyłączeniu: ładunek pozostaje na kondensatorach wysokiego napięcia przez długi czas, chociaż rezystory rozładowujące są instalowane równolegle z kondensatorami w dowolnym normalnym zasilaczu. Pamiętaj, jak szkoła zaoferowała sobie naładowany kondensator! Zabijanie oczywiście nie zabije, ale cios jest dość wrażliwy.

Ale najgorsze nie jest nawet to: cóż, pomyśl o tym, trochę poprawiłem. Jeśli natychmiast zadzwonisz na kondensatorze elektrolitycznym za pomocą multimetru, całkiem możliwe jest pójście do sklepu po nowy.

Kiedy spodziewany jest taki pomiar, kondensator musi zostać rozładowany, przynajmniej za pomocą pincety. Ale lepiej to zrobić za pomocą rezystora o rezystancji kilkudziesięciu kiloomów. W przeciwnym razie rozładowaniu towarzyszy wiązka iskier i dość głośne kliknięcie, a dla kondensatora takie zwarcie nie jest bardzo przydatne.

A jednak podczas naprawy musisz dotknąć włączonego zasilacza, przynajmniej dla niektórych pomiarów. W takim przypadku transformator izolacyjny pomoże w jak największym stopniu chronić ukochaną osobę przed porażeniem prądem, często nazywany transformatorem bezpieczeństwa. Jak to zrobić, możesz przeczytać w artykule „Jak zrobić transformator bezpieczeństwa”.

Krótko mówiąc, jest to transformator z dwoma uzwojeniami dla 220 V, moc 100 ... 200 W (zależy od mocy naprawianego zasilacza UPS), obwód elektryczny pokazano na rysunku 4.

Ryc. 4. Transformator bezpieczeństwa

Lewe uzwojenie zgodnie ze schematem jest podłączone do sieci, do prawego uzwojenia przez żarówkę, podłączony jest wadliwy zasilacz impulsowy. Najważniejsze w tym włączeniu jest to, że jedną ręką możesz bez obaw dotykać dowolnego końca uzwojenia wtórnego, a także wszystkich elementów obwodu pierwotnego zasilacza.

O roli żarówki i jej mocy

Najczęściej naprawa zasilacza impulsowego odbywa się bez transformatora izolującego, ale jako dodatkowy środek bezpieczeństwa, jednostka jest włączana za pomocą żarówki o mocy 60 ... 150 W. Zachowanie żarówki może na ogół oceniać status zasilacza. Oczywiście takie włączenie nie zapewni izolacji galwanicznej od sieci, nie zaleca się dotykania go rękami, ale może całkowicie chronić go przed dymem i wybuchami.

Jeśli po podłączeniu do sieci żarówka zapali się w pełnym cieple, należy poszukać usterki w obwodzie pierwotnym. Z reguły jest to przebity tranzystor mocy lub mostek prostowniczy. Podczas normalnej pracy zasilacza światło najpierw miga dość jasno (ładowanie kondensatora), a następnie włókno nadal słabo świeci.

Istnieje kilka opinii na temat tej żarówki. Ktoś mówi, że nie pomaga pozbyć się nieprzewidzianych sytuacji, a ktoś uważa, że ​​ryzyko spalenia nowo uszczelnionego tranzystora jest znacznie zmniejszone. Przestrzegamy tego punktu widzenia i używamy żarówki naprawczej.

O przypadkach składanych i nierozkładalnych

Najczęściej przełączanie zasilaczy odbywa się w obudowach. Wystarczy przywołać zasilacze komputerowe, różne przejściówki zawarte w gniazdku, ładowarki do laptopów, telefonów komórkowych itp.

W przypadku zasilaczy komputerowych wszystko jest dość proste. Kilka śrub jest wykręcanych z metalowej obudowy, metalowa pokrywa jest zdjęta, a cała tablica ze szczegółami jest już w zasięgu ręki.

Jeśli obudowa jest plastikowa, powinieneś spojrzeć na tylną stronę, w której znajduje się wtyczka, małe śruby. Potem wszystko jest proste i jasne, odwrócił się i zdjął pokrywę. W tym przypadku możemy powiedzieć, że miał po prostu szczęście.

Ale ostatnio wszystko stało na drodze do uproszczenia i zmniejszenia kosztów konstrukcji, a połówki plastikowej skrzynki po prostu trzymają się razem i dość mocno. Jeden z towarzyszy powiedział, jak przetransportował podobny blok do jakiegoś warsztatu. Zapytani, jak to rozłożyć, mistrzowie odpowiedzieli: „Nie jesteś Rosjaninem?” Następnie wzięli młotek i szybko podzielili skrzynkę na dwie połowy.

W rzeczywistości jest to jedyny sposób na demontaż przyklejonych plastikowych skrzynek. Trzeba tylko uderzać dokładnie i niezbyt fanatycznie: pod wpływem uderzeń w ciało tory prowadzące do masywnych części, na przykład transformatorów lub dławików, mogą się oderwać.

Nóż włożony w szew pomaga również i lekko stukając go tym samym młotem. To prawda, że ​​po montażu są ślady tej interwencji. Ale niech będą niewielkie ślady w sprawie, ale nie musisz kupować nowego bloku.

Jak znaleźć obwód

Jeśli we wcześniejszych czasach prawie wszystkie urządzenia domowe były zaopatrzone w schematy połączeń, współczesni zagraniczni producenci elektroniki nie chcą dzielić się swoimi sekretami. Cały sprzęt elektroniczny jest uzupełniony tylko instrukcją użytkownika, która pokazuje, które przyciski należy nacisnąć. Schematy nie są dołączone do instrukcji obsługi.

Zakłada się, że urządzenie będzie działać wiecznie lub naprawy zostaną przeprowadzone w autoryzowanych centrach serwisowych, w których znajdują się instrukcje napraw zwane instrukcjami serwisowymi. Centra serwisowe nie mają prawa udostępniać tej dokumentacji wszystkim, którzy tego chcą, ale pochwalić Internet, te instrukcje serwisowe można znaleźć na wielu urządzeniach. Czasami może się to zdarzyć za darmo, to znaczy na nic, a czasem niezbędne informacje można uzyskać za niewielką kwotę.

Ale nawet jeśli nie można znaleźć pożądanego obwodu, nie należy rozpaczać, szczególnie podczas naprawy zasilaczy. Prawie wszystko staje się jasne po starannym rozważeniu rady. Ten potężny tranzystor jest niczym więcej niż kluczem wyjściowym, ale ten układ jest kontrolerem PWM.

W niektórych kontrolerach potężny tranzystor wyjściowy jest „ukryty” w układzie. Jeśli te części są wystarczająco duże, mają pełne oznaczenie, zgodnie z którym można znaleźć dokumentację techniczną (arkusz danych) mikroukładu, tranzystora, diody lub diody Zenera. To właśnie te szczegóły stanowią podstawę przełączania zasilaczy.

Zestawy danych zawierają bardzo przydatne informacje. Jeśli jest to układ kontrolera PWM, możesz określić, gdzie są wnioski, które sygnały do ​​nich dochodzą. Tutaj można znaleźć wewnętrzne urządzenie kontrolera i typowy obwód przełączający, który bardzo pomaga poradzić sobie z konkretnym obwodem.

Nieco trudniej jest znaleźć arkusze danych dla małych elementów SMD. Pełne oznaczenie na małej skrzynce nie pasuje, zamiast tego na obudowie umieszcza się oznaczenie kodu składające się z kilku (trzech, czterech) liter i cyfr. Za pomocą tego kodu, tabel lub specjalnych programów uzyskanych ponownie w Internecie można, choć nie zawsze, znaleźć dane referencyjne dla nieznanego elementu.

Przyrządy i narzędzia pomiarowe

Do naprawy przełączających zasilaczy potrzebne jest narzędzie, które powinien posiadać każdy radioamator. Przede wszystkim jest to kilka śrubokrętów, bocznych szczypiec tnących, pincet, czasem szczypiec, a nawet młotek wspomniany powyżej. Służy do prac montażowych i montażowych.

Do prac lutowniczych potrzebna jest oczywiście lutownica, najlepiej kilka, o różnych pojemnościach i wymiarach. Zwykła lutownica o mocy 25 ... 40W jest całkiem odpowiednia, ale lepiej, jeśli jest to nowoczesna lutownica z regulatorem temperatury i stabilizacją temperatury.

Do lutowania części wielopinowych dobrze jest mieć pod ręką, jeśli nie bardzo drogie stacja lutownicza, a następnie co najmniej prosta niedroga lutownica do włosów.Umożliwi to lutowanie części wielopinowych bez większego wysiłku i niszczenia płytek drukowanych.

Do pomiaru napięć, rezystancji i nieco rzadziej prądów potrzebny będzie multimetr cyfrowy, nawet jeśli nie bardzo drogi, lub dobry stary tester wskaźników. Fakt, że jest zbyt wcześnie, aby odpisać urządzenie wskazujące, jakie dodatkowe funkcje, których nie ma w nowoczesnych multimetrach cyfrowych, można przeczytać w artykule „Multimetry strzałkowe i cyfrowe - zalety i wady”.

Nieoceniona pomoc w naprawie zasilaczy impulsowych może zapewnić oscyloskop. W tym przypadku całkiem możliwe jest użycie starego, nawet niezbyt szerokopasmowego oscyloskopu z wiązką elektronów. Jeśli oczywiście istnieje możliwość zakupu nowoczesnego oscyloskopu cyfrowego, jest to jeszcze lepsze. Ale, jak pokazuje praktyka, podczas naprawy przełączających zasilaczy można obejść się bez oscyloskopu.

W rzeczywistości podczas naprawy możliwe są dwa wyniki: albo naprawa, albo jeszcze gorzej. Należy przypomnieć tutaj prawo Hornera: „Doświadczenie rośnie wprost proporcjonalnie do liczby niesprawnych urządzeń”. I chociaż to prawo zawiera sporo humoru, tak właśnie jest w praktyce naprawy. Zwłaszcza na początku podróży.

Rozwiązywanie problemów

Przełączanie zasilaczy ulega awarii częściej niż w przypadku innych elementów elektronicznych. Przede wszystkim faktem jest, że występuje wysokie napięcie sieciowe, które po rektyfikacji i filtrowaniu staje się jeszcze wyższe. Dlatego przełączniki mocy i cała kaskada falownika działają w bardzo trudnym trybie, zarówno elektrycznym, jak i termicznym. Najczęściej usterki leżą w obwodzie pierwotnym.

Usterki można podzielić na dwa typy. W pierwszym przypadku awarii zasilacza przełączającego towarzyszą dymy, wybuchy, zniszczenie i karbonizacja części, czasem ścieżek płytki drukowanej.

Wydawałoby się, że opcja jest prosta, wystarczy zmienić spalone części, przywrócić ścieżki i wszystko działa. Ale kiedy próbujesz określić typ mikroukładu lub tranzystora, okazuje się, że wraz z obudową zniknęło również oznaczenie części. To, co się tu stało, bez schematu, który często nie jest dostępny, jest niemożliwe do ustalenia. Czasami naprawy na tym etapie również się kończą.

Drugi rodzaj awarii jest cichy, jak powiedział Lelik, bez hałasu i pyłu. Napięcia wyjściowe po prostu zniknęły bez śladu. Jeśli ten zasilacz impulsowy jest prostym adapterem sieciowym, takim jak ładowarka do komórki lub laptopa, przede wszystkim należy sprawdzić funkcjonalność przewodu wyjściowego.

Najczęściej przerwa występuje w pobliżu złącza wyjściowego lub na wyjściu z obudowy. Jeśli urządzenie jest podłączone do sieci za pomocą przewodu z wtyczką, najpierw upewnij się, że działa.

Po sprawdzeniu tych najprostszych łańcuchów możesz już wspiąć się w dzicz. Podczas tych dziczy bierzemy obwód zasilania 19-calowego monitora LG_flatron_L1919s. W rzeczywistości awaria była dość prosta: włączyła się wczoraj, a dziś się nie włącza.

Pomimo pozornej powagi urządzenia - w końcu monitora, obwód zasilania jest dość prosty i intuicyjny.

Opis programu i zalecenia dotyczące naprawy

Po otwarciu monitora na wyjściu zasilacza wykryto kilka rozdętych kondensatorów elektrolitycznych (C202, C206, C207). W takim przypadku lepiej jest wymienić wszystkie kondensatory na raz, tylko sześć sztuk. Koszt tych części jest tani, więc nie należy czekać, aż one również puchną. Po takiej wymianie monitor działał. Nawiasem mówiąc, taka awaria monitorów LG jest dość powszechna.

Rozszerzone kondensatory uruchomiły obwód ochronny, którego działanie zostanie omówione później. Jeśli zasilacz nie działa po wymianie kondensatorów, będziesz musiał poszukać innych powodów. Aby to zrobić, rozważ schemat bardziej szczegółowo.

Ryc. 5. Zasilanie monitora LG_flatron_L1919s (kliknij na zdjęcie, aby powiększyć)

Filtr liniowy i prostownik

Napięcie sieciowe przez złącze wejściowe SC101, bezpiecznik F101, filtr LF101 jest doprowadzany do mostka prostowniczego BD101.Napięcie wyprostowane przez termistor TH101 jest doprowadzane do kondensatora wygładzającego C101. Kondensator wytwarza stałe napięcie 310 V, które jest dostarczane do falownika.

Jeśli to napięcie jest nieobecne lub znacznie niższe niż podana wartość, sprawdź bezpiecznik sieciowy F101, filtr LF101, mostek prostowniczy BD101, kondensator C101 i termistor TH101. Wszystkie te części można łatwo sprawdzić za pomocą multimetru. Jeśli istnieje podejrzenie, że kondensator C101 jest lepszy, lepiej zmienić go na znanego dobry.

Nawiasem mówiąc, bezpiecznik sieciowy po prostu się nie pali. W większości przypadków jego wymiana nie przywraca normalnej pracy zasilacza impulsowego. Dlatego powinieneś poszukać innych przyczyn, które prowadzą do przepalenia bezpiecznika.

Bezpiecznik powinien być ustawiony na taki sam prąd jak wskazany na schemacie, aw żadnym wypadku „bezpiecznik” bezpiecznika. Może to prowadzić do jeszcze poważniejszych awarii.

Falownik

Falownik wykonany jest w obwodzie jednocyklowym. Jako główny oscylator stosuje się układ kontrolny PWM U101, do którego wyjścia podłączony jest tranzystor mocy Q101. Uzwojenie pierwotne transformatora T101 jest podłączone do drenu tego tranzystora przez cewkę indukcyjną FB101 (piny 3-5).

Dodatkowe uzwojenie 1-2 z prostownikiem R111, D102, C103 służy do zasilania sterownika PWM U101 w trybie pracy zasilacza w stanie ustalonym. Uruchamianie kontrolera PWM po włączeniu jest wykonywane przez rezystor R108.

Napięcie wyjściowe

Zasilacz wytwarza dwa napięcia: 12V / 2A do zasilania falownika podświetlenia i 5V / 2A do zasilania logicznej części monitora.

Z uzwojenia 10-7 transformatora T101, przez zespół diod D202 i filtr C204, L202, C205, uzyskuje się napięcie 5V / 2A.

W szeregu z uzwojeniem 10-7 połączone jest uzwojenie 8-6, z którego za pomocą zespołu diod D201 i filtra C203, L201, C202, C206, C207 uzyskuje się stałe napięcie 12V / 2A.

Zabezpieczenie przed przeciążeniem

Źródło tranzystora Q101 zawiera rezystor R109. Jest to czujnik prądu, który jest podłączony przez rezystor R104 do pinu 2 układu U101.

Podczas przeciążenia wyjścia wzrasta prąd w tranzystorze Q101, co prowadzi do spadku napięcia na rezystorze R109, który jest podawany przez rezystor R104 do styku 2CS / FB układu U101, a sterownik przestaje generować impulsy sterujące (styk 6OUT). Dlatego napięcie na wyjściu zasilacza zanika.

To właśnie ta ochrona została uruchomiona przez rozszerzone kondensatory elektrolityczne, o których wspomniano powyżej.

Poziom działania ochrony 0,9 V. Poziom ten jest ustawiany przez źródło przykładowego napięcia wewnątrz mikroukładu. Równolegle do rezystora R109 podłączona jest dioda Zenera ZD101 o napięciu stabilizującym 3,3 V, która chroni wejście 2CS / FB przed wysokim napięciem.

Do wyjścia 2CS / FB poprzez dzielnik R117, R118, R107 doprowadzane jest napięcie 310 V z kondensatora C101, co zapewnia działanie zabezpieczenia przed wzrostem napięcia sieciowego. Dopuszczalny zakres napięcia, przy którym monitor normalnie działa, mieści się w zakresie 90 ... 240 V.

Stabilizacja napięcia wyjściowego

Wykonany jest na regulowanej diodzie Zenera U201 typ A431. Napięcie wyjściowe 12V / 2A przez dzielnik R204, R206 (oba rezystory z tolerancją 1%) jest doprowadzane do wejścia sterującego R diody Zenera U201. Gdy tylko napięcie wyjściowe osiągnie 12 V, dioda Zenera otwiera się i dioda LED transoptora PC201 świeci.

W rezultacie tranzystor transoptora zostaje otwarty (piny 4, 3), a napięcie zasilania sterownika przez rezystor R102 jest doprowadzane do pinu 2CS / FB. Impulsy na pinie 6OUT znikają, a napięcie na wyjściu 12V / 2A zaczyna spadać.

Napięcie na wejściu sterującym R diody Zenera U201 spada poniżej napięcia odniesienia (2,5 V), dioda Zenera blokuje się i wyłącza transoptor PC201. Na wyjściu 6OUT pojawiają się impulsy, napięcie 12 V / 2 A zaczyna rosnąć, a cykl stabilizacji powtarza się ponownie. W podobny sposób obwód stabilizujący jest zbudowany w wielu zasilaczach przełączających, na przykład w komputerowych.

Okazuje się zatem, że trzy sygnały są podłączone bezpośrednio do wejścia 2CS / FB sterownika za pomocą przewodowego OR: zabezpieczenie przed przeciążeniem, zabezpieczenie przed przepięciem sieci i wyjście obwodu stabilizatora napięcia wyjściowego.

W tym miejscu dobrze jest przypomnieć, jak można sprawdzić działanie tej pętli stabilizacyjnej. Dosyć tego, kiedy WYŁĄCZONY !!! z sieci do zasilacza, przyłożyć napięcie do wyjścia 12V / 2A z regulowanego zasilacza.

Lepiej jest złapać na wyjściu transoptora PC201 za pomocą wskaźnika testera w trybie pomiaru rezystancji. Dopóki napięcie na wyjściu regulowanego źródła jest niższe niż 12 V, rezystancja na wyjściu transoptora będzie duża.

Teraz zwiększymy napięcie. Gdy tylko napięcie wzrośnie powyżej 12 V, strzałka urządzenia gwałtownie spadnie w kierunku malejącego oporu. Sugeruje to, że dioda Zenera U201 i transoptor PC201 działają. Dlatego stabilizacja napięcia wyjściowego powinna działać dobrze.

Dokładnie w ten sam sposób można sprawdzić działanie pętli stabilizacyjnej w zasilaczach komputerowych. Najważniejsze jest ustalenie, do jakiego napięcia podłączona jest dioda Zenera.

Jeśli wszystkie te testy zakończyły się powodzeniem, a zasilacz się nie uruchomi, należy sprawdzić tranzystor Q101, upuszczając go z płytki. Przy działającym tranzystorze winny jest układ U101 lub jego pakiet. Przede wszystkim jest to kondensator elektrolityczny C105, który najlepiej sprawdzić, wymieniając dobrze znany.

Boris Aladyshkin