Consejos para reparar fuentes de alimentación conmutadas

Un poco sobre el uso y el diseño del UPS

Ya se ha publicado un artículo en el sitio. "Qué es una fuente de alimentación conmutada y en qué se diferencia de un análogo convencional"que describe el dispositivo UPS. Este tema puede complementarse con una pequeña historia sobre la reparación. A menudo se hace referencia a la abreviatura UPS. fuente de alimentación ininterrumpida. Para evitar discrepancias, aceptamos que en este artículo se trata de una fuente de alimentación conmutada.

Casi todas las fuentes de alimentación conmutadas utilizadas en equipos electrónicos se construyen de acuerdo con dos esquemas funcionales.

Fig.1. Diagramas funcionales de fuentes de alimentación conmutadas

Según el esquema de medio puente, como regla, se realizan fuentes de alimentación bastante potentes, por ejemplo, computadoras. De acuerdo con el esquema de dos tiempos, también se fabrican fuentes de alimentación para máquinas de soldadura y arte pop UMZCH de alta potencia.

Cualquiera que haya reparado amplificadores con una capacidad de 400 o más vatios sabe perfectamente qué peso tienen. Esto es, por supuesto, UMZCH con una fuente de alimentación de transformador tradicional. Los televisores UPS, monitores, reproductores de DVD se fabrican con mayor frecuencia de acuerdo con el esquema con una etapa de salida de una sola etapa.

Aunque en realidad hay otros tipos de etapas de salida, que se muestran en la Figura 2.

Fig.2. Etapas de salida de fuentes de alimentación conmutadas

Aquí solo se muestran los interruptores de potencia y el devanado primario del transformador de potencia.

Si observa cuidadosamente la Figura 1, es fácil notar que todo el esquema se puede dividir en dos partes: primaria y secundaria. La parte principal contiene un protector contra sobretensiones, un rectificador de tensión de red, interruptores de potencia y un transformador de potencia. Esta parte está conectada galvánicamente a la red de CA.

Además del transformador de potencia, las fuentes de alimentación por pulsos también usan transformadores de desacoplamiento, a través de los cuales los pulsos de control del controlador PWM se alimentan a las puertas (bases) de los transistores de potencia. De esta forma se proporciona aislamiento galvánico de la red de circuitos secundarios. En esquemas más modernos, este aislamiento se lleva a cabo utilizando optoacopladores.

Los circuitos secundarios se desconectan galvánicamente de la red mediante un transformador de potencia: el voltaje de los devanados secundarios se suministra al rectificador y luego a la carga. Los circuitos secundarios también suministran estabilización de voltaje y circuitos de protección.

Fuentes de alimentación de conmutación muy simples.

Se realizan sobre la base del oscilador cuando el controlador maestro PWM está ausente. Un ejemplo de tal UPS es el circuito del transformador electrónico Taschibra.

Fig.3. Transformador Electrónico Taschibra

Transformadores electrónicos similares son producidos por otras compañías. Su objetivo principal es potencia de la lámpara halógena. Una característica distintiva de tal esquema es la simplicidad y un pequeño número de partes. La desventaja es que sin carga este circuito simplemente no se inicia, el voltaje de salida es inestable y tiene un alto nivel de ondulación. ¡Pero las luces aún brillan! En este caso, el circuito secundario está completamente desconectado de la red eléctrica.

Es obvio que la reparación de dicha fuente de alimentación se reduce al reemplazo de transistores, resistencias R4, R5, a veces puente de diodos VDS1 y resistencia R1, actuando como fusible. Simplemente no hay nada más que quemar en este esquema. A un bajo precio para los transformadores electrónicos, a menudo solo compran uno nuevo, y la reparación se realiza, como dicen, "por amor al arte".

Seguridad primero

Tan pronto como haya una vecindad tan desagradable de los circuitos primarios y secundarios que durante el proceso de reparación debe, incluso por accidente, tener que tocarlo con las manos, debe recordar algunas precauciones de seguridad.

Puede tocar la fuente encendida con una sola mano, en ningún caso con ambas a la vez.Esto es conocido por todos los que trabajan con instalaciones eléctricas. Pero es mejor no tocar en absoluto, o solo después de desconectarse de la red tirando del enchufe. Además, no debe soldar nada en la fuente encendida o simplemente girarlo con un destornillador.

Para garantizar la seguridad eléctrica en las placas de la fuente de alimentación, el lado primario "peligroso" de la placa está rodeado por una franja bastante ancha o sombreada con delgadas tiras de pintura, generalmente de color blanco. Esta es una advertencia de que es peligroso tocar esta parte del tablero.

Incluso una fuente de alimentación desconectada se puede tocar con las manos solo después de un tiempo, al menos 2 ... 3 minutos después de la desconexión: la carga permanece en los condensadores de alto voltaje durante mucho tiempo, aunque las resistencias de descarga se instalan en paralelo con los condensadores en cualquier fuente de alimentación normal. ¡Recuerde cómo la escuela se ofreció mutuamente un condensador cargado! Matar, por supuesto, no matará, pero el golpe es bastante sensible.

Pero lo peor ni siquiera es eso: bueno, piénselo, pellizqué un poco. Si inmediatamente toca el condensador electrolítico con un multímetro, es muy posible ir a la tienda por uno nuevo.

Cuando se espera tal medición, el condensador debe descargarse, al menos con pinzas. Pero es mejor hacer esto usando una resistencia con una resistencia de varias decenas de kOhm. De lo contrario, la descarga va acompañada de un montón de chispas y un clic bastante fuerte, y para un condensador, este cortocircuito no es muy útil.

Y, sin embargo, al reparar, debe tocar la fuente de alimentación conmutada encendida, al menos para algunas mediciones. En este caso, un transformador de aislamiento ayudará a proteger a su ser querido de una descarga eléctrica tanto como sea posible, a menudo llamado transformador de seguridad. Cómo hacerlo, puedes leer en el artículo "Cómo hacer un transformador de seguridad".

En pocas palabras, entonces este es un transformador con dos devanados para 220 V, potencia 100 ... 200 W (depende de la potencia del UPS que se está reparando), el circuito eléctrico se muestra en la Figura 4.

Fig.4. Transformador de seguridad

El devanado izquierdo según el esquema está conectado a la red, al devanado derecho a través de una bombilla, se conecta una fuente de alimentación de conmutación defectuosa. Lo más importante con esta inclusión es que con una mano puede tocar cualquier extremo del devanado secundario sin temor, así como con todos los elementos del circuito primario de la fuente de alimentación.

Sobre el papel de la bombilla y su poder

La mayoría de las veces, la reparación de una fuente de alimentación conmutada se realiza sin un transformador de aislamiento, pero como medida de seguridad adicional, la unidad se enciende a través de una bombilla con una potencia de 60 ... 150W. El comportamiento de la bombilla puede, en general, juzgar el estado de la fuente de alimentación. Por supuesto, tal inclusión no proporcionará aislamiento galvánico de la red, no se recomienda tocarlo con las manos, pero puede protegerlo completamente del humo y las explosiones.

Si, cuando está conectado a la red eléctrica, la bombilla se enciende a pleno calor, entonces debe buscar un mal funcionamiento en el circuito primario. Como regla general, este es un transistor de potencia perforado o un puente rectificador. Durante el funcionamiento normal de la fuente de alimentación, la luz primero parpadea bastante brillante (carga del condensador), y luego el filamento continúa brillando tenuemente.

Hay varias opiniones sobre esta bombilla. Alguien dice que no ayuda a deshacerse de situaciones imprevistas, y alguien cree que el riesgo de quemar un transistor recién sellado se reduce mucho. Nos adheriremos a este punto de vista y utilizaremos la bombilla de reparación.

Sobre casos plegables y no plegables

Muy a menudo, las fuentes de alimentación conmutadas se realizan en gabinetes. Es suficiente con recuperar las fuentes de alimentación de la computadora, varios adaptadores incluidos en el tomacorriente, cargadores para computadoras portátiles, teléfonos móviles, etc.

En el caso de las fuentes de alimentación de la computadora, todo es bastante simple. Se desenroscan varios tornillos de la carcasa de metal, se retira la cubierta de metal y, por favor, toda la placa con los detalles ya está disponible.

Si la caja es de plástico, debe mirar la parte posterior, donde se encuentra el enchufe de alimentación, tornillos pequeños. Entonces todo es simple y claro, se dio la vuelta y quitó la tapa. En este caso, podemos decir que fue una suerte.

Pero recientemente, todo se ha encaminado a simplificar y reducir el costo de las estructuras, y las mitades de la caja de plástico simplemente se unen, y con bastante firmeza. Un compañero contó cómo transportó un bloque similar a algún taller. Cuando se les preguntó cómo desmontarlo, los maestros dijeron: "¿No eres ruso?" Luego tomaron un martillo y rápidamente dividieron la caja en dos mitades.

De hecho, esta es la única forma de desmontar cajas pegadas de plástico. Solo es necesario golpear con precisión y no muy fanáticamente: bajo la influencia de golpes en el cuerpo, las pistas que conducen a partes masivas, por ejemplo, transformadores o estranguladores, pueden romperse.

Un cuchillo insertado en la costura también ayuda, y golpeándolo ligeramente con el mismo martillo. Es cierto que después del montaje hay rastros de esta intervención. Pero deje que haya rastros menores en el caso, pero no tiene que comprar un nuevo bloque.

Como encontrar un circuito

Si en épocas anteriores casi todos los dispositivos domésticos recibían diagramas de circuitos, los modernos fabricantes extranjeros de electrónica no quieren compartir sus secretos. Todo el equipo electrónico se completa solo con un manual de usuario, que muestra qué botones presionar. Los diagramas esquemáticos no se adjuntan al manual del usuario.

Se supone que el dispositivo funcionará para siempre o las reparaciones se realizarán en centros de servicio autorizados donde hay manuales de reparación llamados manuales de servicio. Los centros de servicio no tienen derecho a compartir esta documentación con todos los que la deseen, pero alabado sea Internet, estos manuales de servicio se pueden encontrar en muchos dispositivos. A veces esto puede suceder de forma gratuita, es decir, por nada, y a veces se puede obtener la información necesaria por una pequeña cantidad.

Pero incluso si no se puede encontrar el circuito deseado, no debe desesperarse, especialmente al reparar fuentes de alimentación. Casi todo se aclara al considerar cuidadosamente el tablero. Este potente transistor no es más que una clave de salida, pero este chip es un controlador PWM.

En algunos controladores, un potente transistor de salida está "oculto" dentro del chip. Si estas partes son lo suficientemente grandes, entonces tienen una marca completa, según la cual puede encontrar la documentación técnica (hoja de datos) del microcircuito, transistor, diodo o diodo zener. Son estos detalles los que forman la base del cambio de las fuentes de alimentación.

Los datos contienen información muy útil. Si se trata de un chip controlador PWM, puede determinar dónde están las conclusiones, qué señales les llegan. Aquí puede encontrar el dispositivo interno del controlador y un circuito de conmutación típico, que ayuda mucho a lidiar con un circuito específico.

Es algo más difícil encontrar hojas de datos para componentes SMD de pequeño tamaño. El marcado completo en una caja pequeña no cabe; en su lugar, se coloca una designación de código de varias (tres, cuatro) letras y números en la caja. Usando este código, usando tablas o programas especiales obtenidos nuevamente en Internet, es posible, aunque no siempre, encontrar datos de referencia para un elemento desconocido.

Instrumentos y herramientas de medida

Para reparar las fuentes de alimentación conmutadas, necesitará la herramienta que debe tener todo radioaficionado. En primer lugar, estos son varios destornilladores, alicates de corte lateral, pinzas, a veces alicates e incluso el martillo mencionado anteriormente. Esto es para trabajos de montaje e instalación.

Para trabajos de soldadura, por supuesto, necesita un soldador, preferiblemente varios, de varias capacidades y dimensiones. Un soldador ordinario con una potencia de 25 ... 40W es bastante adecuado, pero es mejor si es un soldador moderno con un regulador de temperatura y estabilización de temperatura.

Para soldar piezas de múltiples clavijas, es bueno tener a mano si no es súper costoso estación de soldadura, luego al menos un secador de cabello para soldar económico y simple.Esto permitirá soldar piezas de múltiples clavijas sin mucho esfuerzo y destrucción de placas de circuito impreso.

Para medir voltajes, resistencias y corrientes algo menos frecuentes, necesitará un multímetro digital, aunque no sea muy costoso, o un buen viejo probador de punteros. El hecho de que es demasiado pronto para descartar el dispositivo puntero, qué características adicionales no tiene en los multímetros digitales modernos se pueden leer en el artículo "Flecha y multímetros digitales: ventajas y desventajas".

Una asistencia invaluable en la reparación de fuentes de alimentación conmutadas puede proporcionar osciloscopio. Aquí, también es bastante posible utilizar un osciloscopio de haz de electrones antiguo, aunque no de banda muy ancha. Si, por supuesto, existe la oportunidad de comprar un osciloscopio digital moderno, entonces esto es aún mejor. Pero, como muestra la práctica, al reparar fuentes de alimentación conmutadas, puede prescindir de un osciloscopio.

De hecho, durante la reparación, son posibles dos resultados: reparar o empeorarlo aún más. Es apropiado recordar la ley de Horner aquí: "La experiencia crece en proporción directa a la cantidad de equipos fuera de servicio". Y aunque esta ley contiene bastante humor, este es exactamente el caso en la práctica de reparación. Especialmente al comienzo del viaje.

Solución de problemas

Las fuentes de alimentación conmutadas fallan con más frecuencia que otros componentes electrónicos. En primer lugar, el hecho es que hay un alto voltaje de red, que después de la rectificación y el filtrado se vuelve aún más alto. Por lo tanto, los interruptores de alimentación y toda la cascada del inversor funcionan en un modo muy difícil, tanto eléctrico como térmico. Muy a menudo, las fallas se encuentran en el circuito primario.

Las fallas se pueden dividir en dos tipos. En el primer caso, el fallo de la fuente de alimentación conmutada va acompañado de humo, explosiones, destrucción y carbonización de piezas, a veces huellas de la placa de circuito impreso.

Parece que la opción es simple, solo cambia las partes quemadas, restaura las pistas y todo funciona. Pero cuando intenta determinar el tipo de microcircuito o transistor, resulta que, junto con el caso, la marca de la parte también ha desaparecido. Lo que sucedió aquí, sin un esquema, que a menudo no está disponible, es imposible de descubrir. A veces las reparaciones en esta etapa también terminan.

El segundo tipo de mal funcionamiento es silencioso, como dijo Lelik, sin ruido ni polvo. Los voltajes de salida simplemente desaparecieron sin dejar rastro. Si esta fuente de alimentación conmutada es un adaptador de red simple, como un cargador para una celda o computadora portátil, primero debe verificar el estado del cable de salida.

Muy a menudo, se produce una ruptura cerca del conector de salida o en la salida de la carcasa. Si la unidad está conectada a la red utilizando un cable con un enchufe, primero que nada, asegúrese de que esté funcionando.

Después de comprobar estas cadenas más simples, ya puedes subir a la naturaleza. Como estos comodines, tomamos el circuito de alimentación del monitor de 19 pulgadas LG_flatron_L1919s. En realidad, el mal funcionamiento fue bastante simple: se encendió ayer y hoy no se enciende.

A pesar de la aparente seriedad del dispositivo, después de todo, un monitor, el circuito de alimentación es bastante simple e intuitivo.

Descripción del esquema y recomendaciones de reparación.

Después de abrir el monitor, se detectaron varios condensadores electrolíticos hinchados (C202, C206, C207) en la salida de la fuente de alimentación. En este caso, es mejor cambiar todos los condensadores a la vez, solo seis piezas. El costo de estas piezas es barato, por lo que no debe esperar cuando también se hincharán. Después de tal reemplazo, el monitor funcionó. Por cierto, este mal funcionamiento en los monitores LG es bastante común.

Los condensadores expandidos activaron un circuito de protección, cuya operación se discutirá más adelante. Si la fuente de alimentación no funciona después de reemplazar los condensadores, deberá buscar otras razones. Para hacer esto, considere el esquema con más detalle.

Fig. 5. Fuente de alimentación del monitor LG_flatron_L1919s (haga clic en la imagen para ampliarla)

Filtro de línea y rectificador

Tensión de red a través del conector de entrada SC101, fusible F101, el filtro LF101 se alimenta al puente rectificador BD101.El voltaje rectificado a través del termistor TH101 se suministra al condensador de suavizado C101. Este condensador produce un voltaje constante de 310V, que se suministra al inversor.

Si este voltaje está ausente o es mucho menor que el valor especificado, compruebe el fusible de red F101, el filtro LF101, el puente rectificador BD101, el condensador C101 y el termistor TH101. Todas estas partes son fáciles de verificar con un multímetro. Si hay una sospecha de un condensador C101, entonces es mejor cambiarlo a uno que sea conocido.

Por cierto, el fusible principal no se quema. En la mayoría de los casos, reemplazarlo no restablece el funcionamiento normal de la fuente de alimentación conmutada. Por lo tanto, debe buscar otras causas que conducen a un fusible quemado.

El fusible debe estar configurado con la misma corriente que se indica en el diagrama, y ​​en ningún caso el "fusible" del fusible. Esto puede conducir a un mal funcionamiento aún más grave.

Inversor

El inversor está hecho en un circuito de ciclo único. Como un oscilador maestro, se utiliza un chip controlador PWM U101 a la salida del cual se conecta un transistor de potencia Q101. El devanado primario del transformador T101 está conectado al drenaje de este transistor a través de un inductor FB101 (pines 3-5).

Se utiliza un devanado adicional 1-2 con un rectificador R111, D102, C103 para alimentar el controlador PWM U101 en el modo de funcionamiento de estado estable de la fuente de alimentación. La resistencia R108 inicia el controlador PWM cuando está encendido.

Voltaje de salida

La fuente de alimentación produce dos voltajes: 12V / 2A para alimentar el inversor de la luz de fondo y 5V / 2A para alimentar la parte lógica del monitor.

Desde el devanado 10-7 del transformador T101 a través del conjunto de diodos D202 y el filtro C204, L202, C205, se obtiene un voltaje de 5V / 2A.

En serie con el devanado 10-7, se conecta el devanado 8-6, del cual, utilizando un conjunto de diodos D201 y un filtro C203, L201, C202, C206, C207, se obtiene un voltaje constante de 12V / 2A.

Protección contra sobrecarga

La fuente del transistor Q101 incluye una resistencia R109. Este es un sensor de corriente, que está conectado a través de la resistencia R104 al pin 2 del chip U101.

Con sobrecarga en la salida, la corriente a través del transistor Q101 aumenta, lo que conduce a una caída de voltaje a través de la resistencia R109, que se alimenta a través de la resistencia R104 al pin 2CS / FB del chip U101 y el controlador deja de generar pulsos de control (pin 6OUT). Por lo tanto, el voltaje en la salida de la fuente de alimentación desaparece.

Fue esta protección la que fue activada por los condensadores electrolíticos expandidos, que se mencionaron anteriormente.

Nivel de operación de protección 0.9V. Este nivel lo establece la fuente de voltaje ejemplar dentro del microcircuito. Paralelo a la resistencia R109, se conecta un diodo zener ZD101 con un voltaje de estabilización de 3.3V, que protege la entrada 2CS / FB del alto voltaje.

A la salida 2CS / FB a través del divisor R117, R118, R107, se suministra una tensión de 310 V desde el condensador C101, lo que garantiza la operación de protección contra el aumento de la tensión de red. El rango de voltaje permisible en el que normalmente funciona el monitor está en el rango de 90 ... 240V.

Estabilización de voltaje de salida

Está hecho en un diodo zener ajustable U201 tipo A431. La tensión de salida 12V / 2A a través del divisor R204, R206 (ambas resistencias con una tolerancia del 1%) se suministra a la entrada de control R del diodo zener U201. Tan pronto como el voltaje de salida se convierte en 12V, el diodo zener se abre y el LED del optoacoplador PC201 se enciende.

Como resultado, el transistor del optoacoplador se abre (pines 4, 3) y el voltaje de la fuente de alimentación del controlador a través de la resistencia R102 se suministra al pin 2CS / FB. Los pulsos en el pin 6OUT desaparecen, y el voltaje en la salida de 12V / 2A comienza a caer.

El voltaje en la entrada de control R del diodo zener U201 cae por debajo del voltaje de referencia (2.5 V), el diodo zener bloquea y apaga el optoacoplador PC201. Los pulsos aparecen en la salida 6OUT, el voltaje de 12V / 2A comienza a aumentar y el ciclo de estabilización se repite nuevamente. De manera similar, el circuito de estabilización está integrado en muchas fuentes de alimentación conmutadas, por ejemplo, en computadoras.

Por lo tanto, resulta que tres señales se conectan inmediatamente a la entrada 2CS / FB del controlador utilizando un OR cableado: protección contra sobrecargas, protección contra sobretensiones de la red y la salida del circuito estabilizador de voltaje de salida.

Aquí es justo recordar cómo puede verificar el funcionamiento de este ciclo de estabilización. Suficiente para esto cuando está apagado! desde la red a la unidad de fuente de alimentación, aplique voltaje a la salida de 12V / 2A de la unidad de fuente de alimentación regulada.

Es mejor captar la salida del optoacoplador PC201 con un probador de puntero en el modo de medición de resistencia. Mientras el voltaje en la salida de la fuente regulada sea inferior a 12V, la resistencia en la salida del optoacoplador será grande.

Ahora aumentaremos el voltaje. Tan pronto como el voltaje llegue a más de 12V, la flecha del dispositivo caerá bruscamente en la dirección de disminución de la resistencia. Esto sugiere que el diodo Zener U201 y el optoacoplador PC201 están operativos. Por lo tanto, la estabilización del voltaje de salida debería funcionar bien.

Exactamente de la misma manera, puede verificar el funcionamiento del bucle de estabilización en las fuentes de alimentación conmutadas de la computadora. Lo principal es averiguar a qué voltaje está conectado el diodo zener.

Si todas estas comprobaciones han sido exitosas y la fuente de alimentación no se inicia, entonces debe verificar el transistor Q101 soltándolo de la placa. Con un transistor en funcionamiento, el chip U101 o su paquete tienen más probabilidades de culpar. En primer lugar, se trata de un condensador electrolítico C105, que se verifica mejor reemplazando uno que sea bueno.

Boris Aladyshkin