kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 219 937
Komentáre k článku: 5
Tipy na opravu prepínania napájacích zdrojov
Trochu o použití a dizajne UPS
Na webe už bol uverejnený článok „Čo je to spínaný zdroj napájania a ako sa líši od konvenčného analógu“ktorý popisuje zariadenie UPS. Túto tému je možné doplniť malým príbehom o oprave. Skratka UPS sa často označuje. neprerušiteľný zdroj energie, Aby sme sa vyhli nezrovnalostiam, súhlasíme s tým, že v tomto článku ide o Spínaný napájací zdroj.
Takmer všetky spínacie zdroje používané v elektronických zariadeniach sú skonštruované podľa dvoch funkčných schém.
Obr. Funkčné schémy spínaných zdrojov energie
Podľa schémy dvojitého mosta sa spravidla vykonávajú pomerne silné zdroje energie, napríklad počítačové. Podľa dvojtaktnej schémy sa vyrábajú aj napájacie zdroje pre vysokovýkonné pop-artové a zváracie stroje UMZCH.
Každý, kto niekedy opravil zosilňovače s kapacitou 400 alebo viac wattov, dokonale vie, akú váhu majú. Toto je, samozrejme, UMZCH s tradičným napájaním transformátora. Televízory, monitory, DVD prehrávače UPS sa najčastejšie vyrábajú podľa schémy s jednostupňovým výstupným stupňom.
Aj keď v skutočnosti existujú aj iné typy výstupných stupňov, ktoré sú znázornené na obrázku 2.
Obr. Výstupné stupne spínaných zdrojov energie
Tu sú zobrazené iba vypínače a primárne vinutie výkonového transformátora.
Ak sa pozriete pozorne na obrázok 1, je ľahké vidieť, že celý obvod možno rozdeliť na dve časti - primárnu a sekundárnu. Primárna časť obsahuje prepäťovú ochranu, usmerňovač sieťového napätia, výkonové spínače a výkonový transformátor. Táto časť je galvanicky spojená so sieťou striedavého prúdu.
Okrem výkonového transformátora používajú pulzné zdroje energie aj odpojovacie transformátory, cez ktoré sa riadiace impulzy regulátora PWM privádzajú do hradiel (báz) výkonových tranzistorov. Tento spôsob poskytuje galvanické oddelenie od siete sekundárnych obvodov. V modernejších schémach sa táto izolácia uskutočňuje pomocou optočlenov.
Sekundárne obvody sú galvanicky odpojené od siete pomocou výkonového transformátora: napätie zo sekundárnych vinutí sa dodáva do usmerňovača a potom do záťaže. Sekundárne obvody napájajú aj stabilizačné a ochranné obvody.
Veľmi jednoduché spínané napájacie zdroje
Vykonávajú sa na základe oscilátora, keď hlavný regulátor PWM chýba. Príkladom takéhoto UPS je obvod elektronického transformátora Taschibra.
Obr. Elektronický transformátor Taschibra
Podobné elektronické transformátory vyrábajú aj iné spoločnosti. Ich hlavným účelom je výkon halogénovej žiarovky, Charakteristickým rysom takejto schémy je jednoduchosť a malý počet častí. Nevýhodou je, že bez zaťaženia sa tento obvod jednoducho nespustí, výstupné napätie je nestabilné a má vysokú úroveň zvlnenia. Ale svetlá stále svietia! V tomto prípade je sekundárny obvod úplne odpojený od siete.
Je zrejmé, že oprava takého napájacieho zdroja je obmedzená na výmenu tranzistorov, rezistorov R4, R5, niekedy diódový most VDS1 a rezistor R1, pôsobiace ako poistka. V tejto schéme jednoducho nie je nič horieť. Za nízku cenu elektronických transformátorov často kupujú iba nový a oprava sa vykonáva, ako sa hovorí, „z lásky k umeniu“.
Bezpečnosť na prvom mieste
Akonáhle dôjde k tak nepríjemnému susedstvu primárnych a sekundárnych okruhov, že počas procesu opravy musíte naň prísť rukou, mali by ste si spomenúť na určité bezpečnostné opatrenia.
Zapnutého zdroja sa môžete dotknúť iba jednou rukou, v žiadnom prípade nie oboma súčasne.Toto je známe každému, kto pracuje s elektrickými inštaláciami. Je však lepšie sa nedotýkať vôbec alebo iba po odpojení od siete vytiahnutím zástrčky zo zásuvky. Taktiež by ste na zapnutom zdroji nemali nič spájať ani ho jednoducho krútiť skrutkovačom.
Na zaistenie elektrickej bezpečnosti na doskách napájania je „nebezpečná“ primárna strana dosky obklopená pomerne širokým pásom alebo tieňovaná tenkými prúžkami farby, obvykle bielymi. Toto je varovanie, že je nebezpečné dotknúť sa tejto časti dosky.
Rukou sa dotknú ruky aj po vypnutom napájacom zdroji až po určitej dobe, najmenej 2 ... 3 minúty po vypnutí: náboj zostáva na vysokonapäťových kondenzátoroch dlhý čas, aj keď sú vybíjacie odpory nainštalované paralelne s kondenzátormi v akomkoľvek normálnom napájacom zdroji. Pamätajte, ako si škola ponúkala nabitý kondenzátor! Zabíjanie samozrejme nezabije, ale úder je celkom citlivý.
Ale to najhoršie nie je ani to: dobre, pomyslite na to, trochu som sa vyladil. Ak elektrolytický kondenzátor okamžite zazvoníte multimetrom, potom je celkom možné ísť do obchodu za nový.
Ak sa takéto meranie očakáva, kondenzátor musí byť vybitý, prinajmenšom pinzetou. Je však lepšie to urobiť pomocou odporu s odporom niekoľkých desiatok kOhm. V opačnom prípade je výboj sprevádzaný zväzkom iskier a pomerne silným cvaknutím a pre kondenzátor nie je taký skrat príliš užitočný.
A napriek tomu sa pri oprave musíte aspoň pri niektorých meraniach dotknúť zapnutého napájacieho zdroja. V takom prípade izolačný transformátor pomôže chrániť milovaného človeka pred úrazom elektrickým prúdom, ktorý sa často nazýva bezpečnostný transformátor. Ako to dosiahnuť, si môžete prečítať v článku „Ako vyrobiť bezpečnostný transformátor“.
Ak je to v skratke, potom je to transformátor s dvoma vinutiami na 220 V, výkon 100 ... 200 W (v závislosti od výkonu opravovaného UPS), elektrický obvod je znázornený na obrázku 4.
Obr. Bezpečnostný transformátor
Ľavé vinutie podľa schémy je pripojené k sieti, k pravému vinutiu prostredníctvom žiarovky je pripojený chybný napájací zdroj. Najdôležitejšie pri tomto začlenení je to, že jednou rukou sa môžete bez obáv dotknúť ktoréhokoľvek konca sekundárneho vinutia, ako aj všetkých prvkov primárneho okruhu napájacieho zdroja.
O úlohe žiarovky a jej sile
Oprava spínacieho zdroja sa najčastejšie vykonáva bez izolačného transformátora, ale ako ďalšie bezpečnostné opatrenie sa jednotka zapína pomocou žiarovky s výkonom 60 ... 150 W. Správanie sa žiarovky môže vo všeobecnosti posúdiť stav napájania. Takéto začlenenie samozrejme nezabezpečí galvanické oddelenie od siete, neodporúča sa dotýkať sa ho rukami, ale môže ho úplne chrániť pred dymom a výbuchmi.
Ak sa po pripojení k sieti žiarovka rozsvieti na plné teplo, mali by ste vyhľadať poruchu v primárnom okruhu. Spravidla sa jedná o prepichnutý výkonový tranzistor alebo usmerňovací mostík. Počas normálnej prevádzky napájacieho zdroja svetlo najskôr celkom jasne bliká (kondenzátorový náboj), a potom vlákno naďalej slabo žiari.
O tejto žiarovke je niekoľko názorov. Niekto hovorí, že to nepomôže zbaviť sa nepredvídaných situácií, a niekto verí, že riziko spálenia novo zapečateného tranzistora je oveľa menšie. Budeme sa držať tohto hľadiska a použijeme žiarovku na opravu.
O skladacích a nezložiteľných prípadoch
Spínané napájacie zdroje sa najčastejšie vykonávajú v skriniach. Stačí si len spomenúť na počítačové napájacie zdroje, rôzne adaptéry obsiahnuté v zásuvke, nabíjačky pre notebooky, mobilné telefóny atď.
V prípade napájacích zdrojov počítača je všetko celkom jednoduché. Z kovového puzdra je odskrutkovaných niekoľko skrutiek, kovový kryt je odstránený a prosím, celá doska s podrobnosťami je už v ruke.
Ak je puzdro z plastu, mali by ste sa pozrieť na zadnú stranu, kde je umiestnená zástrčka, malé skrutky. Potom je všetko jednoduché a jasné, odvrátil sa a odstránil kryt. V tomto prípade môžeme povedať, že to bolo len šťastie.
Nedávno sa však všetko smerovalo k zjednodušeniu a zníženiu nákladov na štruktúry a polovice plastového puzdra sa jednoducho a pevne držia spolu. Jeden súdruh povedal, ako prepravil podobný blok do nejakej dielne. Na otázku, ako ju rozobrať, majstri povedali: „Nie ste Rus?“ Potom vzali kladivo a prípad rýchlo rozdelili na dve polovice.
V skutočnosti je to jediný spôsob, ako rozobrať plastové lepené obaly. Je potrebné len búšiť presne a nie príliš fanaticky: pod vplyvom úderov na telo sa môžu stopy, ktoré vedú k masívnym častiam, napríklad transformátory alebo tlmivky, odlomiť.
Nôž vložený do švu tiež pomáha a jemne na ňu klepa rovnakým kladivom. Je pravda, že po zhromaždení sú stopy tohto zásahu. V prípade však môžu byť malé stopy, nemusíte si však kupovať nový blok.
Ako nájsť obvod
Ak boli za starých čias takmer všetky domáce zariadenia dodávané so schémami zapojenia, moderní zahraniční výrobcovia elektroniky nechcú zdieľať svoje tajomstvá. Všetky elektronické zariadenia sú doplnené iba pomocou používateľskej príručky, ktorá ukazuje, ktoré tlačidlá sa majú stlačiť. Schematické schémy nie sú priložené k používateľskej príručke.
Predpokladá sa, že zariadenie bude fungovať naveky alebo opravy budú vykonané v autorizovaných servisných strediskách, kde sú k dispozícii príručky na opravu nazývané servisné príručky. Servisné strediská nemajú právo zdieľať túto dokumentáciu so všetkými, ktorí ju chcú, ale chvália internet, tieto servisné príručky nájdete na mnohých zariadeniach. Niekedy sa to môže stať zadarmo, to znamená za nič, a niekedy je možné získať potrebné informácie za malé množstvo.
Ale aj keď požadovaný obvod nebol nájdený, nemali by ste zúfať, najmä pri oprave napájacích zdrojov. Takmer všetko sa vyjasní po starostlivom zvážení rady. Tento výkonný tranzistor nie je ničím iným ako výstupným kľúčom, ale tento čip je regulátorom PWM.
V niektorých kontrolóroch je výkonný výstupný tranzistor „skrytý“ vo vnútri čipu. Ak sú tieto časti dostatočne veľké, majú úplné označenie, podľa ktorého nájdete technickú dokumentáciu (údajový list) mikroobvodu, tranzistora, diódy alebo zenerovej diódy. Práve tieto detaily tvoria základ pre prepínanie napájacích zdrojov.
Dátové listy obsahujú veľmi užitočné informácie. Pokiaľ ide o kontrolný čip PWM, môžete určiť, kde sú závery, ktoré signály k nim prichádzajú. Tu nájdete vnútorné zariadenie regulátora a typický spínací obvod, ktorý veľa pomáha pri riešení konkrétneho obvodu.
Je o niečo ťažšie nájsť katalógové listy pre malé komponenty SMD. Úplné označenie na malom obale sa nehodí, namiesto toho sa na obale umiestni kódové označenie niekoľkých (troch, štyroch) písmen a číslic. Pomocou tohto kódu, pomocou tabuliek alebo špeciálnych programov získaných znova na internete je možné, aj keď nie vždy, nájsť referenčné údaje pre neznámy prvok.
Meracie prístroje a nástroje
Na opravu spínaného napájacieho zdroja budete potrebovať nástroj, ktorý by mal mať každý rádioamatér. V prvom rade ide o niekoľko skrutkovačov, kliešte na bočné rezanie, pinzetu, niekedy kliešte a dokonca kladivo uvedené vyššie. Slúži na montážne a inštalačné práce.
Na spájkovaciu prácu samozrejme potrebujete spájkovaciu pájku, pokiaľ možno niekoľko, s rôznymi kapacitami a rozmermi. Bežná spájkovačka s výkonom 25 ... 40 W je celkom vhodná, ale je lepšie, ak je to moderná spájkovačka s regulátorom teploty a stabilizáciou teploty.
Na spájkovanie viackolíkových súčiastok je dobré mať poruke, ak nie príliš drahé spájkovacia stanica, potom aspoň jednoduchý lacný spájkovací fén.To umožní spájkovanie súčiastok s viacerými kolíkmi bez veľkého úsilia a zničenia dosiek s plošnými spojmi.
Na meranie napätia, odporov a trochu menej často prúdov budete potrebovať digitálny multimeter, aj keď nie príliš drahý, alebo dobrý starý tester ukazovateľov. Skutočnosť, že je príliš skoro na odpisovanie ukazovacieho zariadenia, aké ďalšie funkcie, ktoré nemá v moderných digitálnych multimetroch, možno prečítať v článku „Šípky a digitálne multimetre - výhody a nevýhody“.
Môže poskytnúť neoceniteľnú pomoc pri oprave spínaných zdrojov napájania osciloskop, Tu je tiež celkom možné použiť starý, aj keď nie veľmi širokopásmový, osciloskop elektrónového lúča. Ak samozrejme existuje možnosť kúpiť si moderný digitálny osciloskop, je to ešte lepšie. Ako však ukazuje prax, pri oprave spínaných zdrojov napájania sa môžete obísť bez osciloskopu.
V skutočnosti sú počas opravy možné dva výsledky: buď oprava, alebo ešte horšie. Tu je vhodné pripomenúť Hornerov zákon: „Skúsenosti rastú priamo v pomere k počtu zariadení, ktoré boli deaktivované.“ A hoci tento zákon obsahuje slušné množstvo humoru, presne to platí v prípade opravy. Najmä na začiatku cesty.
riešenie problémov
Spínané napájacie zdroje zlyhávajú častejšie ako iné elektronické komponenty. Po prvé, faktom je, že existuje vysoké sieťové napätie, ktoré sa po usmernení a filtrácii ešte zvýši. Preto výkonové spínače a celá kaskáda invertorov pracujú vo veľmi ťažkom režime, elektrickom aj tepelnom. Poruchy sú väčšinou v primárnom okruhu.
Poruchy možno rozdeliť na dva typy. V prvom prípade je porucha napájacieho napätia sprevádzaná dymom, explóziou, deštrukciou a karbonizáciou častí, niekedy aj stôp dosky plošných spojov.
Zdá sa, že táto možnosť je jednoduchá, stačí zmeniť vypálené časti, obnoviť stopy a všetko funguje. Ale keď sa pokúsite určiť typ mikroobvodu alebo tranzistora, ukázalo sa, že spolu s prípadom aj označenie súčiastky zmizlo. To, čo sa tu stalo, bez schémy, ktorá často nie je po ruke, nie je možné zistiť. Opravy v tejto fáze niekedy tiež končia.
Ako povedal Lelik, druhý typ poruchy je tichý, bez hluku a prachu. Výstupné napätie jednoducho zmizlo bez stopy. Ak je toto prepínanie napájania jednoduchým sieťovým adaptérom, ako je nabíjačka pre bunku alebo laptop, mali by ste skontrolovať predovšetkým stav výstupného kábla.
Najčastejšie k zlomu dôjde buď v blízkosti výstupného konektora alebo na výstupe z krytu. Ak je jednotka pripojená k sieti pomocou kábla so zástrčkou, potom najprv skontrolujte, či funguje.
Po kontrole týchto najjednoduchších reťazí sa už môžete vyšplhať do divočiny. Ako tieto divočiny, berieme obvod napájania 19-palcového monitora LG_flatron_L1919s. V skutočnosti bola porucha pomerne jednoduchá: zapla sa včera a dnes sa nezapne.
Napriek zjavnej závažnosti zariadenia - koniec koncov, monitor, napájací obvod je pomerne jednoduchý a intuitívny.
Opis schémy a odporúčania na opravu
Po otvorení monitora bolo na výstupe napájacieho zdroja detegovaných niekoľko nafúknutých elektrolytických kondenzátorov (C202, C206, C207). V takom prípade je lepšie vymeniť všetky kondenzátory naraz, iba šesť kusov. Náklady na tieto súčasti sú lacné, takže by ste nemali čakať, kedy dôjde k napučaniu. Po takejto výmene monitor pracoval. Mimochodom, takáto porucha monitorov LG je celkom bežná.
Rozšírené kondenzátory spustili ochranný obvod, ktorého fungovanie sa bude diskutovať neskôr. Ak napájací zdroj po výmene kondenzátorov nebude fungovať, budete musieť hľadať iné dôvody. Aby ste to dosiahli, zvážte podrobnejšie schému.
Obr. 5. Napájanie monitora LG_flatron_L1919s (kliknutím na obrázok ho zväčšíte)
Sieťový filter a usmerňovač
Sieťové napätie cez vstupný konektor SC101, poistka F101, filter LF101 sa privádza do usmerňovacieho mostíka BD101.Usmernené napätie cez termistor TH101 sa privádza do vyhladzovacieho kondenzátora C101. Tento kondenzátor vytvára konštantné napätie 310 V, ktoré sa dodáva do meniča.
Ak toto napätie chýba alebo je oveľa menšie ako špecifikovaná hodnota, skontrolujte sieťovú poistku F101, filter LF101, usmerňovací mostík BD101, kondenzátor C101 a termistor TH101. Všetky tieto časti sa dajú ľahko skontrolovať pomocou multimetra. Ak existuje podozrenie na kondenzátor C101, je lepšie zmeniť ho na dobre známy.
Mimochodom, sieťová poistka jednoducho nespáli. Jeho nahradenie vo väčšine prípadov neobnoví normálnu prevádzku spínaného zdroja energie. Preto by ste mali hľadať ďalšie príčiny, ktoré vedú k spálenej poistke.
Poistka by mala byť nastavená na rovnaký prúd, ako je to znázornené na diagrame, a v žiadnom prípade by nemala byť „poistkou“ poistky. To môže viesť k ešte vážnejším poruchám.
menič
Striedač je vyrobený v jednom cykle. Ako hlavný oscilátor sa používa riadiaci čip PWM U101, na ktorého výstup je pripojený výkonový tranzistor Q101. Primárne vinutie transformátora T101 je pripojené k odtoku tohto tranzistora cez induktor FB101 (kolíky 3-5).
Dodatočné vinutie 1 až 2 s usmerňovačom R111, D102, C103 sa používa na napájanie PWM regulátora U101 v ustálenom režime prevádzky napájacieho zdroja. Spustenie PWM regulátora po zapnutí sa vykonáva rezistorom R108.
Výstupné napätie
Zdroj napájania vytvára dve napätia: 12 V / 2 A na napájanie meniča podsvietenia a 5 V / 2 A na napájanie logickej časti monitora.
Z vinutia 10-7 transformátora T101 cez zostavu diódy D202 a filter C204, L202, C205 sa získa napätie 5V / 2A.
V sérii s vinutím 10-7 je pripojené vinutie 8-6, z ktorého sa získa pomocou zostavy D201 s diódami a filtra C203, L201, C202, C206, C207 konštantné napätie 12V / 2A.
Ochrana proti preťaženiu
Zdroj tranzistora Q101 obsahuje odpor R109. Toto je prúdový senzor, ktorý je pripojený cez rezistor R104 na pin 2 čipu U101.
Pri preťažení výstupu stúpa prúd cez tranzistor Q101, čo vedie k úbytku napätia cez odpor R109, ktorý je privádzaný cez rezistor R104 na pin 2CS / FB čipu U101 a ovládač prestane generovať riadiace impulzy (kolík 6OUT). Preto napätie na výstupe napájacieho zdroja zmizne.
Túto ochranu vyvolali rozšírené elektrolytické kondenzátory, ktoré boli uvedené vyššie.
Úroveň ochrany 0,9 V. Táto úroveň sa nastavuje pomocou zdroja referenčného napätia vo vnútri mikroobvodu. Paralelne s odporom R109 je pripojená Zenerova dióda ZD101 so stabilizačným napätím 3,3 V, ktorá chráni vstup 2CS / FB pred vysokým napätím.
Na výstup 2CS / FB cez delič R117, R118, R107 je z kondenzátora C101 napájané napätie 310 V, ktoré zaisťuje činnosť ochrany proti zvýšenému sieťovému napätiu. Prípustný rozsah napätia, pri ktorom monitor normálne pracuje, je v rozsahu 90 ... 240 V.
Stabilizácia výstupného napätia
Vyrába sa na nastaviteľnej zenerovej dióde U201 typu A431. Výstupné napätie 12V / 2A cez delič R204, R206 (oba odpory s toleranciou 1%) sa privádza na riadiaci vstup R zenerovej diódy U201. Hneď ako sa výstupné napätie zvýši na 12V, otvorí sa zenerova dióda a svieti LED dióda optočlenu PC201.
V dôsledku toho je optočlenový tranzistor otvorený (piny 4, 3) a napájacie napätie regulátora cez odpor R102 je privádzané na pin 2CS / FB. Impulzy na kolíku 6OUT zmiznú a napätie na výstupe 12V / 2A začne klesať.
Napätie na riadiacom vstupe R zenerovej diódy U201 klesne pod referenčné napätie (2,5 V), zenerova dióda sa zablokuje a vypne optočlen PC201. Na výstupe 6OUT sa objavia impulzy, napätie 12V / 2A sa začne zvyšovať a stabilizačný cyklus sa opakuje znova. Podobne je stabilizačný obvod zabudovaný do mnohých spínacích zdrojov, napríklad do počítačových.
Ukazuje sa teda, že tri signály sú priamo spojené so vstupom 2CS / FB regulátora pomocou káblového OR: ochrana proti preťaženiu, ochrana pred prepätím siete a výstup obvodu stabilizátora výstupného napätia.
Tu je správne pripomenúť si, ako môžete skontrolovať fungovanie tejto stabilizačnej slučky. Dosť na to, keď je VYPNUTÉ !!! zo siete k napájacej jednotke pripojte napätie na výstup 12V / 2A z regulovanej napájacej jednotky.
V režime merania odporu je lepšie zachytiť výstup optočlenu PC201 ukazovacím testerom. Pokiaľ je napätie na výstupe regulovaného zdroja nižšie ako 12V, odpor na výstupe optočlenu bude vysoký.
Teraz zvýšime napätie. Akonáhle je napätie vyššie ako 12V, šípka zariadenia prudko klesne smerom k znižujúcemu sa odporu. To naznačuje, že Zenerova dióda U201 a optočlen PC201 sú funkčné. Preto by stabilizácia výstupného napätia mala fungovať dobre.
Rovnakým spôsobom môžete skontrolovať činnosť stabilizačnej slučky pri prepínaní napájacích zdrojov počítača. Hlavná vec je zistiť, na aké napätie je Zenerova dióda pripojená.
Ak boli všetky tieto kontroly úspešné a napájanie sa nespustí, mali by ste skontrolovať tranzistor Q101 jeho vypadnutím z dosky. Pri fungujúcom tranzistore je najpravdepodobnejšie na vine čip U101 alebo jeho zväzok. V prvom rade ide o elektrolytický kondenzátor C105, ktorý sa najlepšie kontroluje výmenou za dobre známy.
Boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: