Tipy pro opravu spínacích zdrojů

Trochu o použití a designu UPS

Na webu již byl publikován článek "Co je to spínaný zdroj napájení a jak se liší od konvenčního analogu"který popisuje zařízení UPS. Toto téma lze doplnit malým příběhem o opravě. Zkratka UPS je často označována. nepřerušitelný zdroj energie. Abychom se vyhnuli nesrovnalostem, souhlasíme s tím, že v tomto článku jde o Spínaný napájecí zdroj.

Téměř všechny spínací zdroje používané v elektronických zařízeních jsou postaveny podle dvou funkčních schémat.

Obr. Funkční schémata spínacích zdrojů

Podle schématu polo můstku se zpravidla provádějí poměrně silné zdroje energie, například počítačové. Podle schématu dvoudobého zdvihu se vyrábějí také napájecí zdroje pro vysoce výkonné pop artové a svařovací stroje UMZCH.

Každý, kdo někdy opravil zesilovače s kapacitou 400 nebo více wattů, dokonale ví, jakou váhu mají. Jedná se samozřejmě o UMZCH s tradičním napájením transformátorem. Televizory, monitory, DVD přehrávače UPS se nejčastěji vyrábějí podle schématu s jednostupňovým výstupním stupněm.

I když ve skutečnosti existují i ​​jiné typy výstupních stupňů, které jsou znázorněny na obrázku 2.

Obr. Výstupní fáze spínaných zdrojů napájení

Jsou zde zobrazeny pouze výkonové spínače a primární vinutí výkonového transformátoru.

Při pečlivém pohledu na obrázek 1 je snadné si všimnout, že celé schéma lze rozdělit na dvě části - primární a sekundární. Primární část obsahuje přepěťovou ochranu, usměrňovač síťového napětí, výkonové spínače a výkonový transformátor. Tato část je galvanicky připojena k síti AC.

Kromě výkonového transformátoru používají pulzní napájecí zdroje také odpojovací transformátory, kterými jsou řídicí impulzy regulátoru PWM přiváděny do bran (základen) výkonových tranzistorů. Tímto způsobem je zajištěno galvanické oddělení od sítě sekundárních obvodů. V modernějších schématech se tato izolace provádí pomocí optočlenů.

Sekundární obvody jsou galvanicky odpojeny od sítě pomocí výkonového transformátoru: napětí ze sekundárních vinutí je dodáváno do usměrňovače a poté do zátěže. Sekundární obvody také dodávají stabilizační napětí a ochranné obvody.

Velmi jednoduché spínací zdroje napájení

Jsou prováděny na základě oscilátoru, když chybí hlavní PWM regulátor. Příkladem takového UPS je obvod elektronického transformátoru Taschibra.

Obr. Elektronický transformátor Taschibra

Podobné elektronické transformátory vyrábějí jiné společnosti. Jejich hlavním účelem je napájení halogenové žárovky. Charakteristickým rysem takového schématu je jednoduchost a malý počet částí. Nevýhodou je, že bez zatížení se tento obvod jednoduše nespustí, výstupní napětí je nestabilní a má vysokou úroveň zvlnění. Ale světla stále svítí! V tomto případě je sekundární obvod zcela odpojen od sítě.

Je zřejmé, že oprava takového napájení je omezena na výměnu tranzistorů, rezistorů R4, R5, někdy diodový most VDS1 a rezistor R1, fungující jako pojistka. V tomto schématu prostě není nic jiného. Za nízkou cenu elektronických transformátorů často kupují jen nový a oprava se provádí, jak se říká, „z lásky k umění“.

Nejprve bezpečnost

Jakmile dojde k tak nepříjemnému sousedství primárního a sekundárního okruhu, že během opravného procesu se musíte, i když náhodou, dotknout rukama, měli byste si vzpomenout na některá bezpečnostní opatření.

Můžete se dotknout zapnutého zdroje pouze jednou rukou, v žádném případě ani oboje najednou.To je známo každému, kdo pracuje s elektrickými instalacemi. Je však lepší se nedotýkat vůbec, nebo pouze po odpojení od sítě tahem za zástrčku ze zásuvky. Také byste neměli pájet nic na zapnutém zdroji nebo jednoduše kroucení šroubovákem.

Aby byla zajištěna elektrická bezpečnost na napájecích deskách, je „nebezpečná“ primární strana desky obklopena poměrně širokým pruhem nebo zastíněna tenkými pruhy barvy, obvykle bílými. Toto je varování, že je nebezpečné dotknout se této části desky.

Dokonce i vypnutý vypínací zdroj napájení se může rukou dotknout pouze po chvíli, nejméně 2 ... 3 minuty po vypnutí: poplatek zůstává na vysokonapěťových kondenzátorech po dlouhou dobu, i když vybíjecí rezistory jsou instalovány paralelně s kondenzátory v jakémkoli normálním napájecím zdroji. Pamatujte, jak si škola navzájem nabídla nabitý kondenzátor! Zabíjení samozřejmě nezabije, ale rána je docela citlivá.

Ale to nejhorší není ani to: dobře, pomysli na to, trochu jsem se vyladil. Pokud okamžitě zazvoníte elektrolytickým kondenzátorem multimetrem, je docela možné jít do obchodu za nový.

Pokud se očekává takové měření, musí být kondenzátor vybit, alespoň pinzetou. Ale je lepší to udělat pomocí rezistoru s odporem několika desítek kOhm. Jinak je výboj doprovázen svazkem jisker a poměrně hlasitým cvaknutím, a pro kondenzátor není takový zkrat příliš užitečný.

A přesto se při opravě musíte alespoň u některých měření dotknout zapnutého napájení. V tomto případě izolační transformátor pomůže chránit vaše blízké před úrazem elektrickým proudem, které se často nazývá bezpečnostní transformátor. Jak to zvládnout, si můžete přečíst v článku "Jak vyrobit bezpečnostní transformátor".

Pokud je to v kostce, jedná se o transformátor se dvěma vinutími na 220 V, výkonem 100 ... 200W (závisí na výkonu opravovaného UPS), elektrický obvod je zobrazen na obrázku 4.

Obr. Bezpečnostní transformátor

Levé vinutí podle schématu je připojeno k síti, k pravému vinutí prostřednictvím žárovky je připojeno vadné spínací napájení. Nejdůležitější věc s tímto začleněním je, že se jednou rukou můžete dotknout jakéhokoli konce sekundárního vinutí beze strachu, stejně jako se všemi prvky primárního okruhu zdroje napájení.

K úloze žárovky a její síle

Oprava spínané napájecí jednotky se nejčastěji provádí bez izolačního transformátoru, ale jako další bezpečnostní opatření se jednotka zapíná prostřednictvím žárovky s výkonem 60 ... 150 W. Chování žárovky může obecně posoudit stav napájení. Takové zahrnutí samozřejmě nezajistí galvanické oddělení od sítě, nedoporučuje se jej dotýkat rukama, ale může jej zcela chránit před kouřem a výbuchem.

Pokud se po připojení k síti žárovka rozsvítí na plné teplo, měli byste hledat závadu v primárním okruhu. Zpravidla se jedná o propíchnutý výkonový tranzistor nebo usměrňovací můstek. Během normálního provozu napájecího zdroje světlo nejprve zcela jasně bliká (kondenzátorový náboj) a potom vlákno nadále matně září.

Na tuto žárovku existuje několik názorů. Někdo říká, že to nepomůže zbavit se nepředvídaných situací, a někdo věří, že riziko spálení nově zapečetěného tranzistoru je výrazně sníženo. V tomto ohledu se budeme držet a použijeme žárovku na opravu.

O skládacích a nerozebíratelných případech

Spínané napájecí zdroje se nejčastěji provádějí v krabicích. Stačí si vzpomenout na napájecí zdroje počítače, různé adaptéry obsažené v zásuvce, nabíječky pro notebooky, mobilní telefony atd.

V případě počítačového napájení je vše velmi jednoduché. Odšroubujte několik šroubů z kovového pouzdra, kovový kryt je odstraněn a prosím, celá deska s detaily je již v ruce.

Pokud je pouzdro plastové, měli byste se podívat na zadní stranu, kde je umístěna zástrčka, malé šrouby. Pak je vše jednoduché a jasné, odvrátil se a sejmul kryt. V tomto případě můžeme říci, že to bylo jen štěstí.

Ale v poslední době bylo vše na cestě ke zjednodušení a snížení nákladů na struktury a poloviny plastového pouzdra se jednoduše a pevně drží. Jeden soudruh řekl, jak přepravil podobný blok do nějaké dílny. Na otázku, jak ji rozebrat, mistři řekli: „Vy nejste Rus?“ Potom vzali kladivo a rychle rozdělili případ na dvě poloviny.

Ve skutečnosti je to jediný způsob, jak rozebrat plastové lepené pouzdra. Ale musíte jen bušit přesně a ne moc fanaticky: pod vlivem úderů na tělo se mohou stopy vedoucí k masivním částem, například transformátory nebo tlumivky, odlomit.

Nůž vložený do švu také pomáhá a lehce na něj poklepává stejným kladivem. Je pravda, že po shromáždění jsou stopy tohoto zásahu. Ale nechte na případu drobné stopy, ale nemusíte kupovat nový blok.

Jak najít obvod

Pokud v dřívějších dobách byla téměř všechna domácí zařízení vybavena schématy zapojení, moderní zahraniční výrobci elektroniky nechtějí sdílet svá tajemství. Veškerá elektronická zařízení jsou doplněna pouze uživatelskou příručkou, která ukazuje, která tlačítka se mají stisknout. Schémata nejsou připojena k uživatelské příručce.

Předpokládá se, že zařízení bude fungovat navždy nebo opravy budou provedeny v autorizovaných servisních střediscích, kde jsou k dispozici servisní příručky nazývané servisní příručky. Servisní střediska nemají právo sdílet tuto dokumentaci se všemi, kdo to chtějí, ale chválí internet, tyto servisní příručky najdete na mnoha zařízeních. Někdy se to může stát zdarma, to znamená, že za nic, a někdy je možné získat potřebné informace pro malé množství.

Ale i když požadovaný obvod nebyl nalezen, neměli byste zoufalství, zejména při opravě napájecích zdrojů. Téměř všechno se vyjasní po pečlivém zvážení rady. Tento výkonný tranzistor není ničím jiným než výstupním klíčem, ale tento čip je regulátorem PWM.

V některých řadičích je výkonný tranzistor „skrytý“ uvnitř čipu. Pokud jsou tyto části dostatečně velké, mají úplné označení, podle kterého najdete technickou dokumentaci (datový list) mikroobvodů, tranzistorů, diod nebo zenerových diod. Právě tyto detaily tvoří základ pro spínání napájecích zdrojů.

Datashits obsahuje velmi užitečné informace. Pokud se jedná o řídicí čip PWM, můžete určit, kde jsou závěry, jaké signály k nim přicházejí. Zde najdete vnitřní zařízení řídicí jednotky a typický spínací obvod, který hodně pomáhá při řešení konkrétního obvodu.

Je poněkud obtížnější najít datové listy pro malé SMD komponenty. Celé označení na malém pouzdru se nehodí, místo toho je na pouzdru umístěno kódové označení několika (tří, čtyř) písmen a čísel. Pomocí tohoto kódu, pomocí tabulek nebo speciálních programů získaných znovu na internetu je možné, i když ne vždy, najít referenční data pro neznámý prvek.

Měřicí přístroje a nástroje

K opravě spínacích zdrojů potřebujete nástroj, který by měl mít každý radioamatér. Především se jedná o několik šroubováků, boční štípací kleště, pinzety, někdy kleště a dokonce kladivo uvedené výše. Toto je pro montážní a instalační práce.

Pro pájecí práce samozřejmě potřebujete páječku, nejlépe několik, různých kapacit a rozměrů. Obvyklá páječka s výkonem 25 ... 40 W je docela vhodná, ale je lepší, pokud se jedná o moderní páječku s regulátorem teploty a stabilizací teploty.

Pro pájení vícekolíkových dílů je dobré mít po ruce, ne-li příliš drahé pájecí stanice, pak alespoň jednoduchý levný pájecí fén.To umožní pájení vícekolíkových dílů bez velkého úsilí a zničení desek plošných spojů.

K měření napětí, odporů a poněkud méně často proudů budete potřebovat digitální multimetr, i když není příliš drahý, nebo dobrý starý tester ukazatelů. Skutečnost, že je příliš brzy na odpis ukazatele, jaké další funkce nemá v moderních digitálních multimetrech, si můžete přečíst v článku „Šipky a digitální multimetry - výhody a nevýhody“.

Může poskytnout neocenitelnou pomoc při opravě spínaných zdrojů napájení osciloskop. Zde je také docela možné použít starý, i když ne velmi širokopásmový, elektronový osciloskop. Pokud samozřejmě existuje možnost zakoupit moderní digitální osciloskop, je to ještě lepší. Jak však ukazuje praxe, při opravě spínaných zdrojů napájení se můžete obejít bez osciloskopu.

Ve skutečnosti jsou během opravy možné dva výsledky: buď opravit, nebo ještě zhoršit. Je vhodné si zde připomenout Hornerův zákon: „Zkušenost roste v přímém poměru k počtu zařízení mimo provoz.“ A ačkoli tento zákon obsahuje slušné množství humoru, je tomu tak v praxi oprav. Zejména na začátku cesty.

Odstraňování problémů

Spínané napájecí zdroje selhávají častěji než jiné elektronické komponenty. Nejprve je faktem, že existuje vysoké síťové napětí, které se po rektifikaci a filtraci ještě zvýší. Proto výkonové spínače a celá kaskáda střídače pracují ve velmi obtížném režimu, jak elektrickém, tak tepelném. Poruchy jsou nejčastěji v primárním okruhu.

Poruchy lze rozdělit do dvou typů. V prvním případě je porucha napájení spínacího zdroje doprovázena kouřem, výbuchem, ničením a karbonizací částí, někdy stop desky plošných spojů.

Zdá se, že tato možnost je jednoduchá, stačí vyměnit spálené části, obnovit stopy a vše funguje. Když se však pokusíte určit typ mikroobvodu nebo tranzistoru, ukáže se, že spolu s pouzdrem zmizelo také označení součásti. To, co se tady stalo, bez schématu, které často není po ruce, nelze zjistit. Opravy v této fázi někdy také končí.

Druhý typ poruchy je tichý, jak řekl Lelik, bez hluku a prachu. Výstupní napětí jednoduše zmizelo beze stopy. Pokud je tento přepínací zdroj napájení jednoduchým síťovým adaptérem, jako je nabíječka pro buňku nebo notebook, měli byste nejprve zkontrolovat zdraví výstupního kabelu.

Nejčastěji dochází k přerušení buď v blízkosti výstupního konektoru nebo na výstupu z pouzdra. Pokud je jednotka připojena k síti pomocí kabelu se zástrčkou, nejprve se ujistěte, že funguje.

Po zkontrolování těchto nejjednodušších řetězců se již můžete vyšplhat do divočiny. Protože tyto divočiny, bereme napájecí obvod 19palcového monitoru LG_flatron_L1919s. Ve skutečnosti byla porucha celkem jednoduchá: zapnula se včera a dnes se nezapíná.

Navzdory zjevné závažnosti zařízení - konec konců monitoru, obvod napájení je docela jednoduchý a intuitivní.

Popis schématu a doporučení pro opravu

Po otevření monitoru bylo na výstupu napájecího zdroje detekováno několik nafouklých elektrolytických kondenzátorů (C202, C206, C207). V tomto případě je lepší vyměnit všechny kondenzátory najednou, pouze šest kusů. Náklady na tyto díly jsou levné, takže byste neměli čekat, kdy se také zvětší. Po takové výměně monitor fungoval. Mimochodem, taková porucha u LG monitorů je docela běžná.

Expandované kondenzátory spustily ochranný obvod, jehož fungování bude popsáno později. Pokud napájení po výměně kondenzátorů nefunguje, budete muset hledat jiné důvody. Chcete-li to provést, zvažte schéma podrobněji.

Obr. 5. Napájení monitoru LG_flatron_L1919s (pro zvětšení klikněte na obrázek)

Síťový filtr a usměrňovač

Síťové napětí přes vstupní konektor SC101, pojistka F101, filtr LF101 je vedeno do usměrňovacího můstku BD101.Usměrněné napětí přes termistor TH101 je přiváděno do vyhlazovacího kondenzátoru C101. Tento kondenzátor vytváří konstantní napětí 310 V, které je dodáváno do měniče.

Pokud toto napětí chybí nebo je mnohem menší než specifikovaná hodnota, zkontrolujte síťovou pojistku F101, filtr LF101, usměrňovací můstek BD101, kondenzátor C101 a termistor TH101. Všechny tyto části lze snadno zkontrolovat pomocí multimetru. Pokud existuje podezření na kondenzátor C101, je lepší jej změnit na známý dobře.

Mimochodem, síťová pojistka prostě nehoří. Jeho nahrazení ve většině případů neobnoví normální provoz spínacího zdroje. Proto byste měli hledat jiné příčiny, které vedou k spálené pojistce.

Pojistka by měla být nastavena na stejný proud, jak je uvedeno na obrázku, a v žádném případě by neměla být „pojistka“ pojistky. To může vést k ještě závažnějším poruchám.

Střídač

Střídač je vyroben v jednom cyklu. Jako hlavní oscilátor je použit řídicí čip U101 PWM, na jehož výstup je připojen výkonový tranzistor Q101. Primární vinutí transformátoru T101 je připojeno k odtoku tohoto tranzistoru induktorem FB101 (piny 3-5).

Dodatečné vinutí 1-2 s usměrňovačem R111, D102, C103 se používá k napájení PWM regulátoru U101 v ustáleném režimu provozu zdroje napájení. Spuštění regulátoru PWM při zapnutí se provádí rezistorem R108.

Výstupní napětí

Zdroj napájení produkuje dvě napětí: 12 V / 2 A pro napájení měniče podsvícení a 5 V / 2 A pro napájení logické části monitoru.

Z vinutí 10-7 transformátoru T101 diodovou sestavou D202 a filtrem C204, L202, C205 se získá napětí 5 V / 2A.

V sérii s vinutím 10-7 je připojeno vinutí 8-6, ze kterého se získává pomocí diodové sestavy D201 a filtru C203, L201, C202, C206, C207 konstantní napětí 12V / 2A.

Ochrana proti přetížení

Zdroj tranzistoru Q101 zahrnuje rezistor R109. Toto je proudový senzor, který je připojen přes rezistor R104 ke kolíku 2 čipu U101.

Při přetížení výstupu stoupá proud tranzistorem Q101, což vede k úbytku napětí přes odpor R109, který je přiváděn přes rezistor R104 na pin 2CS / FB čipu U101 a ovladač přestane generovat řídicí impulzy (pin 6OUT). Proto napětí na výstupu napájecího zdroje zmizí.

Právě tato ochrana byla spuštěna pomocí rozšířených elektrolytických kondenzátorů, které byly zmíněny výše.

Úroveň ochrany 0,9 V. Tato úroveň je nastavena zdrojem příkladného napětí uvnitř mikroobvodu. Paralelně s rezistorem R109 je připojena Zenerova dioda ZD101 se stabilizačním napětím 3,3 V, která chrání vstup 2CS / FB před vysokým napětím.

Na výstup 2CS / FB přes dělič R117, R118, R107 je z kondenzátoru C101 přiváděno napětí 310 V, což zajišťuje provoz ochrany proti zvýšenému síťovému napětí. Přípustný rozsah napětí, při kterém monitor normálně pracuje, je v rozsahu 90 ... 240 V.

Stabilizace výstupního napětí

Vyrábí se na nastavitelné zenerové diodě U201 typu A431. Výstupní napětí 12V / 2A přes dělič R204, R206 (oba rezistory s tolerancí 1%) se přivádí na řídicí vstup R zenerovy diody U201. Jakmile výstupní napětí dosáhne 12V, otevře se zenerova dioda a rozsvítí se LED diody optočlenu PC201.

V důsledku toho je optočlenový tranzistor otevřen (piny 4, 3) a napájecí napětí řídicí jednotky přes odpor R102 je přiváděno na pin 2CS / FB. Impulzy na pinu 6OUT zmizí a napětí na výstupu 12V / 2A začne klesat.

Napětí na řídícím vstupu R zenerovy diody U201 klesne pod referenční napětí (2,5 V), zenerova dioda se zablokuje a vypne optočlen PC201. Na výstupu 6OUT se objeví impulzy, napětí 12V / 2A se začne zvyšovat a stabilizační cyklus se opakuje znovu. Podobně je stabilizační obvod zabudován do mnoha spínacích zdrojů, například do počítačových.

Ukazuje se tedy, že tři signály jsou okamžitě připojeny ke vstupu 2CS / FB regulátoru pomocí kabelového NEBO: ochrana před přetížením, ochrana před přepětím sítě a výstup obvodu stabilizátoru výstupního napětí.

Zde je správné si vzpomenout, jak můžete zkontrolovat fungování této stabilizační smyčky. Dost na to, když je VYPNUTO !!! ze sítě k napájecí jednotce připojte napětí na výstup 12V / 2A z regulované napájecí jednotky.

Je lepší zachytit výstup optočlenu PC201 pomocí testeru ukazatele v režimu měření odporu. Pokud je napětí na výstupu regulovaného zdroje nižší než 12V, bude odpor na výstupu optočlenu velký.

Nyní zvýšíme napětí. Jakmile napětí klesne na více než 12 V, šipka zařízení prudce poklesne ve směru klesajícího odporu. To naznačuje, že Zenerova dioda U201 a optočlen PC201 jsou funkční. Proto by stabilizace výstupního napětí měla fungovat dobře.

Stejným způsobem můžete zkontrolovat činnost stabilizační smyčky v počítačích přepínajících zdroje napájení. Hlavní věcí je zjistit, na jaké napětí je zenerova dioda připojena.

Pokud byly všechny tyto kontroly úspěšné a napájení se nespustilo, měli byste zkontrolovat tranzistor Q101 jeho vyřazením z desky. S fungujícím tranzistorem je pravděpodobně na vině čip U101 nebo jeho svazek. Zaprvé se jedná o elektrolytický kondenzátor C105, který se nejlépe kontroluje výměnou známého za dobrý.

Boris Aladyshkin