Tips voor het repareren van schakelvoedingen

Een beetje over het gebruik en het ontwerp van de UPS

Er is al een artikel op de site gepubliceerd "Wat is een schakelende voeding en hoe verschilt deze van een conventionele analoog"die het UPS-apparaat beschrijft. Dit onderwerp kan worden aangevuld met een kort verhaal over de reparatie. De afkorting UPS wordt vaak genoemd. ononderbroken stroomvoorziening. Om discrepanties te voorkomen, zijn we het erover eens dat het in dit artikel een schakelende voeding is.

Bijna alle schakelende voedingen die in elektronische apparatuur worden gebruikt, zijn volgens twee functionele schema's gebouwd.

Afb.1. Functionele diagrammen van schakelende voedingen

Volgens het halfbrugschema worden in de regel redelijk krachtige voedingen, bijvoorbeeld computer-voedingen, uitgevoerd. Volgens het tweetaktschema worden ook voedingen voor krachtige UMZCH-popart- en lasmachines vervaardigd.

Iedereen die ooit versterkers met een vermogen van 400 of meer watt heeft gerepareerd, weet perfect welk gewicht ze hebben. Dit is natuurlijk UMZCH met een traditionele transformatorvoeding. UPS-tv's, monitors, dvd-spelers worden meestal gemaakt volgens het schema met een eentrapsuitgangstrap.

Hoewel er eigenlijk andere typen uitgangstrappen zijn, die worden weergegeven in figuur 2.

Afb.2. Uitgangstrappen van schakelende voedingen

Alleen stroomschakelaars en de primaire wikkeling van de transformator worden hier getoond.

Als je goed kijkt naar figuur 1, is het gemakkelijk op te merken dat het hele schema in twee delen kan worden verdeeld - primair en secundair. Het primaire deel bevat een overspanningsbeveiliging, een netspanningsgelijkrichter, stroomschakelaars en een transformator. Dit onderdeel is galvanisch verbonden met het AC-netwerk.

Naast de vermogenstransformator worden schakeltransformatoren ook gebruikt in schakelende voedingen, waardoor de stuurpulsen van de PWM-regelaar naar de poorten (bases) van de vermogenstransistoren worden geleid. Op deze manier biedt galvanische isolatie van het netwerk van secundaire circuits. In modernere schema's wordt deze isolatie uitgevoerd met behulp van optocouplers.

Secundaire circuits worden galvanisch gescheiden van het netwerk met behulp van een transformator: spanning van de secundaire wikkelingen wordt geleverd aan de gelijkrichter en vervolgens aan de belasting. Secundaire circuits leveren ook spanningsstabilisatie- en beveiligingscircuits.

Zeer eenvoudige schakelvoedingen

Ze worden uitgevoerd op basis van de oscillator wanneer de master PWM-controller afwezig is. Een voorbeeld van een dergelijke UPS is het Taschibra elektronische transformatorcircuit.

Afb.3. Taschibra elektronische transformator

Soortgelijke elektronische transformatoren worden geproduceerd door andere bedrijven. Hun voornaamste doel is halogeenlamp vermogen. Een onderscheidend kenmerk van een dergelijk schema is eenvoud en een klein aantal onderdelen. Het nadeel is dat zonder belasting dit circuit eenvoudig niet start, de uitgangsspanning onstabiel is en een hoog rimpelniveau heeft. Maar de lichten schijnen nog steeds! In dit geval is het secundaire circuit volledig losgekoppeld van het lichtnet.

Het is duidelijk dat de reparatie van een dergelijke voeding wordt beperkt tot de vervanging van transistoren, weerstanden R4, R5, soms diodebrug VDS1 en weerstand R1, die dienst doen als een lont. Er is gewoon niets meer te branden in dit schema. Voor een lage prijs voor elektronische transformatoren kopen ze vaak gewoon een nieuwe, en reparatie wordt gedaan, zoals ze zeggen, "uit liefde voor kunst".

Veiligheid voorop

Zodra er een zo onaangename omgeving van de primaire en secundaire circuits is dat u tijdens het reparatieproces, zelfs als u deze per ongeluk moet aanraken, met uw handen moet aanraken, moet u enkele veiligheidsmaatregelen in acht nemen.

U kunt de ingeschakelde bron met slechts één hand aanraken, in geen geval met beide tegelijk.Dit is bekend bij iedereen die met elektrische installaties werkt. Maar het is beter om helemaal niet aan te raken, of alleen nadat u de verbinding met het netwerk hebt verbroken door de stekker uit het stopcontact te trekken. Ook moet u niets op de ingeschakelde bron solderen of gewoon met een schroevendraaier draaien.

Om de elektrische veiligheid op de borden van voedingen te waarborgen, is de 'gevaarlijke' primaire zijde van de plaat omgeven door een vrij brede strook of gearceerd met dunne stroken verf, meestal wit. Dit is een waarschuwing dat het gevaarlijk is om dit deel van het bord aan te raken.

Zelfs een uitgeschakelde schakelende voeding kan alleen na een tijdje, ten minste 2 ... 3 minuten na het uitschakelen met de handen worden aangeraakt: de lading blijft lange tijd op hoogspanningscondensatoren, hoewel ontladingsweerstanden parallel met condensatoren in elke normale voeding worden geïnstalleerd. Onthoud hoe de school elkaar een geladen condensator aanbood! Doden zal natuurlijk niet doden, maar de klap is behoorlijk gevoelig.

Maar het ergste is zelfs dat niet: denk er eens aan, ik heb een beetje aangepast. Als je de elektrolytische condensator meteen belt met een multimeter, is het heel goed mogelijk om naar de winkel te gaan voor een nieuwe.

Wanneer een dergelijke meting wordt verwacht, moet de condensator worden ontladen, althans met een pincet. Maar het is beter om dit te doen met behulp van een weerstand met een weerstand van enkele tientallen kOhm. Anders gaat de ontlading gepaard met een aantal vonken en een tamelijk luide klik, en voor een condensator is zo'n kortsluiting niet erg handig.

En toch moet u bij het repareren de ingeschakelde stroomvoorziening aanraken, althans voor sommige metingen. In dit geval zal een scheidingstransformator helpen om uw geliefde zoveel mogelijk tegen elektrische schokken te beschermen, vaak een veiligheidstransformator genoemd. Hoe het te maken, lees je in het artikel “Hoe maak je een veiligheidstransformator”.

Als het in een notendop is, dan is dit een transformator met twee wikkelingen voor 220V, vermogen 100 ... 200W (afhankelijk van het vermogen van de UPS die wordt gerepareerd), het elektrische circuit wordt getoond in figuur 4.

Afb.4. Veiligheidstransformator

De linkerwikkeling volgens het schema is verbonden met het netwerk, de rechterwikkeling via een gloeilamp, een defecte schakelende voeding is aangesloten. Het belangrijkste met deze opname is dat u met één hand elk uiteinde van de secundaire wikkeling zonder angst kunt aanraken, evenals met alle elementen van het primaire circuit van de voeding.

Over de rol van de lamp en zijn kracht

Meestal wordt de reparatie van een schakelende voedingseenheid uitgevoerd zonder een scheidingstransformator, maar als extra veiligheidsmaatregel wordt de eenheid ingeschakeld via een gloeilamp met een vermogen van 60 ... 150W. Het gedrag van de gloeilamp kan in het algemeen de status van de voeding beoordelen. Natuurlijk biedt een dergelijke opname geen galvanische isolatie van het netwerk, het wordt niet aanbevolen om het met uw handen aan te raken, maar het kan het volledig beschermen tegen rook en explosies.

Als de lamp, wanneer aangesloten op het lichtnet, op volle hitte oplicht, zoek dan naar een storing in het primaire circuit. In de regel is dit een doorboorde vermogenstransistor of gelijkrichtbrug. Tijdens normaal gebruik van de voeding knippert het licht eerst behoorlijk fel (condensator lading), en dan blijft de gloeidraad zwak gloeien.

Er zijn verschillende meningen over deze gloeilamp. Iemand zegt dat het niet helpt om zich te ontdoen van onvoorziene situaties, en iemand gelooft dat het risico op het verbranden van een nieuw verzegelde transistor veel is verminderd. We zullen ons aan dit standpunt houden en de reparatie-lamp gebruiken.

Over opvouwbare en niet-opvouwbare koffers

Meestal worden schakelende voedingen uitgevoerd in behuizingen. Het is voldoende om computervoedingen, verschillende adapters in het stopcontact, opladers voor laptops, mobiele telefoons, etc. op te roepen

In het geval van computervoedingen is alles vrij eenvoudig. Verschillende schroeven worden losgeschroefd van de metalen behuizing, de metalen afdekking is verwijderd en alsjeblieft, het hele bord met de details is al in de hand.

Als de behuizing van plastic is, moet u kijken naar de achterkant, waar de stekker zich bevindt, kleine schroeven. Dan is alles eenvoudig en duidelijk, hij wendde zich af en verwijderde het deksel. In dit geval kunnen we zeggen dat het gewoon geluk heeft gehad.

Maar onlangs is alles in de richting van vereenvoudiging en verlaging van de kosten van structuren gegaan, en de helften van de plastic behuizing blijven gewoon aan elkaar hangen en behoorlijk stevig. Een kameraad vertelde hoe hij een soortgelijk blok naar een werkplaats vervoerde. Op de vraag hoe het te demonteren, zeiden de meesters: "Ben je niet Russisch?" Daarna namen ze een hamer en deelden de kast snel in twee helften.

Dit is eigenlijk de enige manier om plastic gelijmde kisten te demonteren. Het is alleen nodig om nauwkeurig en niet erg fanatiek te beuken: onder invloed van slagen op het lichaam kunnen sporen die leiden tot massieve delen, bijvoorbeeld transformatoren of smoorspoelen, afbreken.

Een mes dat in de naad wordt gestoken, helpt ook en er licht op tikken met dezelfde hamer. Toegegeven, na montage zijn er sporen van deze interventie. Maar laat er kleine sporen van de zaak zijn, maar je hoeft geen nieuw blok te kopen.

Hoe een circuit te vinden

Als in het verleden bijna alle huishoudelijke apparaten met schakelschema's werden geleverd, willen moderne buitenlandse elektronicafabrikanten hun geheimen niet delen. Alle elektronische apparatuur wordt alleen aangevuld met een gebruikershandleiding, die laat zien op welke knoppen u moet drukken. Schematische diagrammen zijn niet bij de gebruikershandleiding gevoegd.

Er wordt van uitgegaan dat het apparaat voor altijd zal werken of dat reparaties zullen worden uitgevoerd in geautoriseerde servicecentra, waar reparatiehandleidingen worden genoemd. Servicecentra hebben niet het recht om deze documentatie te delen met iedereen die het wil, maar prijs het internet, deze servicehandleidingen zijn op veel apparaten te vinden. Soms kan dit gratis gebeuren, dat wil zeggen voor niets, en soms kan de benodigde informatie voor een kleine hoeveelheid worden verkregen.

Maar zelfs als het gewenste circuit niet kan worden gevonden, moet u niet wanhopen, vooral bij het repareren van voedingen. Bijna alles wordt duidelijk na zorgvuldige overweging van het bord. Deze krachtige transistor is niets meer dan een uitvoersleutel, maar deze chip is een PWM-controller.

In sommige controllers is een krachtige uitgangstransistor 'verborgen' in de chip. Als deze onderdelen voldoende groot zijn, hebben ze een volledige markering, volgens welke u de technische documentatie (gegevensblad) van de microschakeling, transistor, diode of zenerdiode kunt vinden. Het zijn deze details die de basis vormen voor schakelende voedingen.

Datashits bevatten zeer nuttige informatie. Als dit een PWM-controllerchip is, kunt u bepalen waar welke conclusies, welke signalen naar hen komen. Hier vindt u het interne apparaat van de controller en een typisch schakelcircuit, dat veel helpt om met een specifiek circuit om te gaan.

Het is iets moeilijker om datasheets te vinden voor kleine SMD-componenten. Volledige markering op een kleine behuizing past niet; in plaats daarvan wordt een codeaanduiding van meerdere (drie, vier) letters en cijfers op de behuizing geplaatst. Met behulp van deze code, met behulp van tabellen of speciale programma's die opnieuw op internet zijn verkregen, is het mogelijk, maar niet altijd, om referentiegegevens voor een onbekend element te vinden.

Meetinstrumenten en hulpmiddelen

Om schakelvoedingen te repareren, hebt u het gereedschap nodig dat elke radioamateur zou moeten hebben. Allereerst zijn dit verschillende schroevendraaiers, zijsnijtangen, pincetten, soms tangen en zelfs de hierboven genoemde hamer. Dit is voor montage- en installatiewerk.

Voor soldeerwerkzaamheden hebt u natuurlijk een soldeerbout nodig, bij voorkeur meerdere, met verschillende capaciteiten en afmetingen. Een gewone soldeerbout met een vermogen van 25 ... 40W is heel geschikt, maar het is beter als het een moderne soldeerbout is met een temperatuurregelaar en temperatuurstabilisatie.

Om onderdelen met meerdere pinnen te solderen, is het goed om ze bij de hand te hebben, zo niet super duur soldeerstation, dan op zijn minst een eenvoudige goedkope soldeer föhn.Dit maakt het mogelijk om multi-pin onderdelen zonder veel moeite te solderen en de printplaten te vernietigen.

Om spanningen, weerstanden en iets minder stromen te meten, hebt u een digitale multimeter nodig, zelfs als deze niet erg duur is, of een goede oude pointertester. Het feit dat het te vroeg is om het aanwijsapparaat af te schrijven, welke extra functies het niet heeft in moderne digitale multimeters, is te lezen in het artikel “Pijl en digitale multimeters - voor- en nadelen”.

Een onschatbare hulp bij het repareren van schakelende voedingen oscilloscoop. Hier is het ook heel goed mogelijk om een ​​oude, zelfs niet erg breedband, elektronenstraaloscilloscoop te gebruiken. Als er natuurlijk de mogelijkheid is om een ​​moderne digitale oscilloscoop te kopen, is dit nog beter. Maar, zoals de praktijk laat zien, kunt u bij het repareren van schakelende voedingen zonder een oscilloscoop.

Tijdens de reparatie zijn twee uitkomsten mogelijk: repareren of het nog erger maken. Het is gepast om de wet van Horner hier in herinnering te brengen: "De ervaring groeit recht evenredig met het aantal niet-gebruikte apparatuur." En hoewel deze wet behoorlijk wat humor bevat, is dit precies het geval in de praktijk van reparatie. Vooral aan het begin van de reis.

het oplossen van problemen

Schakelvoedingen falen vaker dan andere elektronische componenten. Allereerst is het feit dat er een hoge netspanning is, die na rectificatie en filtering nog hoger wordt. Daarom werken de stroomschakelaars en de gehele omvormercascade in een zeer moeilijke modus, zowel elektrisch als thermisch. Meestal liggen fouten in het primaire circuit.

Storingen kunnen in twee typen worden verdeeld. In het eerste geval gaat het uitvallen van de stroomvoorziening gepaard met rook, explosies, vernietiging en carbonisatie van onderdelen, soms sporen van de printplaat.

Het lijkt erop dat de optie eenvoudig is, gewoon de gebrande delen wijzigen, de tracks herstellen en alles werkt. Maar wanneer u probeert het type microschakeling of transistor te bepalen, blijkt dat samen met de behuizing ook de markering van het onderdeel is verdwenen. Wat hier is gebeurd, zonder een schema, dat vaak niet bij de hand is, is onmogelijk te achterhalen. Soms eindigen ook reparaties in dit stadium.

Het tweede type storing is stil, zoals Lelik zei, zonder lawaai en stof. De uitgangsspanningen verdwenen eenvoudig spoorloos. Als deze schakelende voeding een eenvoudige netwerkadapter is, zoals een oplader voor een cel of laptop, moet u eerst de werking van het uitvoersnoer controleren.

Meestal treedt een breuk op bij de uitgangsconnector of bij de uitgang van de behuizing. Als het apparaat via een kabel met een stekker op het netwerk is aangesloten, controleer dan eerst of het werkt.

Na het controleren van deze eenvoudigste ketens, kun je al in de wildernis klimmen. Zoals deze wildernis, nemen we het stroomcircuit van de 19-inch monitor LG_flatron_L1919s. De storing was eigenlijk vrij eenvoudig: het werd gisteren ingeschakeld en vandaag wordt het niet ingeschakeld.

Ondanks de schijnbare ernst van het apparaat - tenslotte een monitor, is het voedingscircuit vrij eenvoudig en intuïtief.

Beschrijving van het schema en reparatie-aanbevelingen

Na het openen van de monitor werden verschillende opgeblazen elektrolytische condensatoren (C202, C206, C207) gedetecteerd aan de uitgang van de voeding. In dit geval is het beter om alle condensatoren in één keer te vervangen, slechts zes stuks. De kosten van deze onderdelen zijn goedkoop, dus u moet niet wachten wanneer ze ook zullen zwellen. Na een dergelijke vervanging werkte de monitor. Een dergelijke storing in LG-monitoren komt trouwens vrij vaak voor.

Uitgebreide condensatoren hebben een beveiligingsschakeling geactiveerd, waarvan de werking later zal worden besproken. Als de voeding niet werkt na het vervangen van de condensatoren, moet u om andere redenen zoeken. Om dit te doen, overweeg het schema in meer detail.

Fig. 5. Voeding van de monitor LG_flatron_L1919s (klik op de afbeelding om te vergroten)

Lijnfilter en gelijkrichter

Netspanning via ingangsconnector SC101, zekering F101, filter LF101 wordt geleverd aan gelijkrichterbrug BD101.De gelijkgerichte spanning door de thermistor TH101 wordt geleverd aan de afvlakcondensator C101. Deze condensator produceert een constante spanning van 310 V, die aan de omvormer wordt geleverd.

Als deze spanning ontbreekt of veel lager is dan de opgegeven waarde, controleer dan de netzekering F101, filter LF101, gelijkrichterbrug BD101, condensator C101 en thermistor TH101. Al deze onderdelen zijn eenvoudig te controleren met een multimeter. Als er een vermoeden bestaat van een C101-condensator, is het beter om deze te veranderen in een bekende goede.

Trouwens, de hoofdzekering brandt gewoon niet. In de meeste gevallen herstelt het vervangen ervan niet de normale werking van de stroomvoorziening. Daarom moet u zoeken naar andere oorzaken die leiden tot een doorgebrande lont.

De zekering moet worden ingesteld op dezelfde stroom als aangegeven in het diagram en mag in geen geval de zekering "inschakelen". Dit kan leiden tot nog ernstigere storingen.

inverter

De omvormer is gemaakt in een circuit met één cyclus. Als een masteroscillator wordt een PWM-controllerchip U101 gebruikt op de uitgang waarvan een vermogenstransistor Q101 is aangesloten. De primaire wikkeling van transformator T101 is verbonden met de afvoer van deze transistor via een inductor FB101 (pennen 3-5).

Een extra wikkeling 1-2 met een gelijkrichter R111, D102, C103 wordt gebruikt om de PWM-controller U101 van stroom te voorzien in de steady-state bedrijfsmodus van de voeding. Het starten van de PWM-controller wanneer ingeschakeld, wordt uitgevoerd door de weerstand R108.

Uitgangsspanning

De voeding levert twee spanningen: 12V / 2A om de omvormer van de achtergrondverlichting van stroom te voorzien en 5V / 2A om het logische deel van de monitor te voeden.

Uit de wikkeling 10-7 van de transformator T101 door het diodesamenstel D202 en het filter C204, L202, C205, wordt een spanning van 5V / 2A verkregen.

In serie met wikkeling 10-7 wordt wikkeling 8-6 aangesloten, waaruit met behulp van een diodesamenstel D201 en een filter C203, L201, C202, C206, C207 een constante spanning van 12V / 2A wordt verkregen.

Bescherming tegen overbelasting

De bron van de transistor Q101 omvat een weerstand R109. Dit is een stroomsensor, die via de weerstand R104 is verbonden met pin 2 van de U101-chip.

Bij het overbelasten van de uitgang neemt de stroom door de transistor Q101 toe, wat leidt tot een spanningsval over de weerstand R109, die door de weerstand R104 wordt gevoerd naar de 2CS / FB-pin van de U101-chip en de controller stopt met het genereren van stuurpulsen (pin 6OUT). Daarom verdwijnt de spanning aan de uitgang van de voeding.

Het was deze bescherming die werd veroorzaakt door de uitgebreide elektrolytische condensatoren, die hierboven werden genoemd.

Beveiligingsniveau 0,9V. Dit niveau wordt ingesteld door de bron van een voorbeeldige spanning in de microschakeling. Parallel aan weerstand R109 is een ZD101-zenerdiode met een stabilisatiespanning van 3,3 V aangesloten, die de 2CS / FB-ingang beschermt tegen hoge spanning.

Aan de uitgang 2CS / FB via de verdeler R117, R118, R107 wordt een spanning van 310 V geleverd door de condensator C101, die de werking van de beveiliging tegen verhoogde netspanning verzekert. Het toegestane spanningsbereik waarop de monitor normaal werkt, ligt in het bereik van 90 ... 240V.

Uitgangsspanningsstabilisatie

Het is gemaakt op een instelbare zenerdiode U201 type A431. De uitgangsspanning 12V / 2A via de verdeler R204, R206 (beide weerstanden met een tolerantie van 1%) wordt geleverd aan de stuuringang R van de zenerdiode U201. Zodra de uitgangsspanning 12V wordt, wordt de zenerdiode geopend en gaat de LED van de PC201-optocoupler branden.

Als resultaat opent de optocoupler-transistor (pennen 4, 3) en wordt de voedingsspanning van de controller via de weerstand R102 geleverd aan pin 2CS / FB. De pulsen op pin 6OUT verdwijnen en de spanning op de 12V / 2A-uitgang begint te dalen.

De spanning op de stuuringang R van de zenerdiode U201 daalt onder de referentiespanning (2,5 V), de zenerdiode vergrendelt en schakelt de PC201 optocoupler uit. Aan de uitgang 6OUT verschijnen pulsen, de spanning van 12V / 2A begint toe te nemen en de stabilisatiecyclus wordt opnieuw herhaald. Evenzo is het stabilisatiecircuit ingebouwd in veel schakelende voedingen, bijvoorbeeld in computer-voedingen.

Het blijkt dus dat drie signalen onmiddellijk worden aangesloten op de ingang 2CS / FB van de controller met behulp van een bedrade OF: bescherming tegen overbelasting, bescherming tegen overspanning van het netwerk en de uitgang van het uitgangsspanningsstabilisatorcircuit.

Hier is het goed om u eraan te herinneren hoe u de werking van deze stabilisatielus kunt controleren. Genoeg hiervoor als UIT !!! van het netwerk naar de voedingseenheid, breng spanning aan op de 12V / 2A-uitgang van de gereguleerde voedingseenheid.

Het is beter om de output van de PC201 optocoupler vast te leggen met een pointer tester in de weerstandsmeetmodus. Zolang de spanning aan de uitgang van de gereguleerde bron lager is dan 12V, zal de weerstand aan de uitgang van de optocoupler groot zijn.

Nu zullen we de spanning verhogen. Zodra de spanning meer dan 12V wordt, zal de pijl van het apparaat scherp dalen in de richting van afnemende weerstand. Dit suggereert dat de Zener-diode U201 en de optocoupler PC201 operationeel zijn. Daarom zou de stabilisatie van de uitgangsspanning goed moeten werken.

Op precies dezelfde manier kunt u de werking van de stabilisatielus controleren in computervoeding. Het belangrijkste is om erachter te komen op welke spanning de zenerdiode is aangesloten.

Als al deze controles zijn geslaagd en de voeding niet start, moet u de Q101-transistor controleren door deze van de kaart te laten vallen. Met een werkende transistor is de kans het grootst dat de U101-chip of zijn bundel de schuld krijgt. Allereerst is dit een elektrolytische condensator C105, die het beste kan worden gecontroleerd door een bekende te vervangen.

Boris Aladyshkin