Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Блок питания ATX, устройство и принцип работы. Часть 1

Блок питания ATX, устройство и принцип работы. Часть 1.

Так как блок питания есть неотъемлемой частью ПК, то знать подробнее про него будет интересно каждому человеку связанным с электроникой и не только. От качества БП напрямую зависит работа ПК в целом.

И так, полагаю, что надо начать с самого простого, для каких целей предназначен блок питания:
— формирование напряжения питания компонентов ПК: +3,3 +5 +12 Вольт (дополнительно -12В и -5В);
— гальваническая развязка между 220 и ПК (чтобы не бился током, и не было утечек тока при сопряжении компонент).
гольваническая развязка

Простой пример гальванической развязки это трансформатор. Но для питания ПК нужна большая мощность, а соответственно и трансформатор больших размеров (комп был бы очень большим :), и переносили его бы вдвоем из за немалого веса, но нас это миновало :)).
Для построения компактных блоков используется повышенная частота тока питания трансформатора, с ростом частоты для того самого магнитного потока в трансформаторе нужно меньшее сечение магнитопровода и меньше витков. Создавать легкие и компактные БП позволяет завышенная в 1000 и больше раз частота питающего напряжения трансформатора.
Основной принцип работы БП заключается в следующем, преобразование переменного сетевого напряжения (50 Гц) в пер. напряжение высокой частоты прямоугольной формы (был бы осциллограф показал бы на примере), которое с помощью трансформатора понижается, дальше выпрямляется и фильтруется.

Блок-хема импульсного БП.


1. Блок
Преобразовывает переменные 220В в постоянные.
Состав такого блока: диодный мост для выпрямления переменного напряжения + фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. А также должен быть (в дешевых БП на них экономят не впаивая, но я сразу рекомендую при переделке или ремонте их ставить) фильтр напряжения сети от пульсаций импульсного генератора, а также термисторы сглаживают скачок тока при включении.

На картинке фильтр, на схеме обозначен пунктиром, его мы встретим почти в любой схеме БП (но не всегда на плате :)).
2. Блок
Этот блок генерирует импульсы определенной частоты, которыми питается первичная обмотка трансформатора. Частота генерирующих импульсов у различных фирм производителей БП находится, где то в 30-200кГц пределах.
3. Блок
На трансформатор положены такие функции:
— гальваническая развязка;
— понижение напряжения на вторичных обмотках до необходимого уровня.
4. Блок
Этот блок преобразует напряжение, полученное от блока 3, в постоянное. Он состоит из выпрямляющих напряжение диодов и фильтра пульсаций. Состав фильтра: дроссель и группа конденсаторов. Часто для экономии конденсаторы ставят малой емкости, а дроссели малой индуктивности.

Импульсный генератор подробнее.

Схема ВЧ преобразователя состоит с мощных транзисторов, которые работают в режиме ключа и импульсного трансформатора.
БП может собой представлять однотактный и двухтактный преобразователь:
— однотактный: открывается и закрывается один транзистор;
— двухтактный: поочередно открываются и закрываются два транзистора.
Смотрим рисунок.

Элементы схемы:
R1 — сопротивление, задающее смещение на ключах. Необходимое для более стабильного запуска процесса колебаний в преобразователе.
R2 – сопротивление, ограничивающее ток базы на транзисторах, необходимо для защиты транзисторов от выхода из строя.
ТР1 — Трансформатор имеющий три группы обмоток. Первая формирует выходное напряжение. Вторая служит нагрузкой для транзисторов. Третья формирует управляющее напряжение для транзисторов.
При включении первой схемы транзистор приоткрыт совсем немного, потому, что к базе приложено положительное напряжение через резистор R1. На приоткрытом транзисторе протекает ток, который протекает через II обмотку. Ток создает магнитное поле. Магнитное поле создает напряжение в остальных обмотках. На III обмотке создается положительное напряжение, которое открывает транзистор еще больше. Процесс до тех пор происходит, пока транзистор не попадет в режим насыщения. Режим насыщения характеризуется тем, что при увеличении приложенного управляющего тока к транзистору, неизменным остается выходной ток.
Только при изменении магнитного поля генерируется напряжение на обмотках, при отсутствии изменений на транзисторе так же исчезнет и ЭДС в обмотках II и III. Когда напряжение на обмотке III пропадет, тогда и уменьшится открытие транзистора, а следовательно уменьшиться выходной ток транзистора и магнитное поле, что приведет к появлению напряжения противоположной полярности. Отрицательное напряжение на III обмотке еще больше закроет транзистор. Процесс длится пока магнитное поле не исчезнет полностью. Когда поле исчезнет, исчезнет отрицательное напряжение и процесс пойдет по кругу снова.
Двухтактный преобразователь работает так же, но так как в нем два транзистора, работающих поочередно, то такое применение повышает КПД преобразователя и улучшает его характеристики. В основном применяют двухтактные, но если надо малая мощность и габариты, а также простота, то однотактные.
Рассмотренные выше преобразователи есть законченными устройствами, но их применение усложняется разбросом различных параметров таких как: загруженности выхода, напряжения питания, и температуры преобразователя.

Управление ключами ШИМ контролером (494).


Преобразователь состоит из трансформатора Т1 и транзистора VT1. Сетевое напряжение через сетевой фильтр (СФ) подается на сетевой выпрямитель (СВ) диодный мост, фильтруется конденсатором Сф и через обмотку W1 подается на коллектор транзистора VT1. При подаче на базу транзистора импульса прямоугольной формы, он открывается и через него течет ток Iк который нарастает. Этот же ток протекающий и через первичную обмотку трансформатора Т1, приводит к тому, что увеличивается магнитный поток в сердечнике трансформатора, и наводится ЭДС самоиндукции во вторичной обмотке W2. В итоге на диоде VD появиться положительное напряжение. Увеличивая длительность импульса на базе транзистора VT1, будет увеличиваться напряжение во вторичной цепи, а если уменьшать длительность, то напряжение будет уменьшаться. Изменяя длительность импульса на базе транзистора, мы меняем выходное напряжения на W1 обмотке Т1, и осуществляем стабилизацию выходных напряжений блока питания. Нужна схема формирования импульсов запуска и управления их длительностью (широтой). Такой схемой используется ШИМ (широтно – импульсная модуляция) контроллер. ШИМ контроллер состоит из:
— задающего импульсного генератора (определяющего частоту работы преобразователя);
— схемы контроля;
— логической схемы, которая и управляет длительностью импульса;
— схемы защиты.
Это тема другой статьи.
Чтобы стабилизировать выходные напряжения БП, схема ШИМ контроллера «должна знать» величину выходных напряжений. Для этого используется цепь обратной связи (или цепь слежения), выполненная на оптопаре U1 и резисторе R2. Увеличение напряжения во вторичной цепи трансформатора Т1 приведет к увеличению интенсивности излучения светодиода, а следовательно уменьшению сопротивления перехода фототранзистора (входящих в состав оптопары U1). Это приводит на резисторе R2 включенном последовательно фототранзистору к увеличению падения напряжения, и уменьшению напряжения на выводе 1 ШИМки. Уменьшение напряжения заставляет логическую схему, составляющую ШИМ, увеличивать длительность импульса, пока напряжение на 1-м выводе не будет соответствовать заданным параметрам. Процесс обратный, когда напряжение уменьшается.
Есть две реализации цепей обратной связи:
— «непосредственная» на схеме выше, обратная связь снимается непосредственно с вторичного выпрямителя;
— «косвенная» снимается непосредственно с дополнительной обмотки W3 (смотрите рисунок ниже);
Изменение напряжения на вторичной обмотке приведет к изменению его на обмотке W3, которое через R2 передается на 1 вывод ШИМки.

Читайте так же:
Что такое технологический режим

Ниже приведена реальная схема БП.

1. Блок
Выпрямляет и фильтрует переменное напряжение, а также здесь находится фильтр от помех которые создает сам БП.
2. Блок
Этот блок формирует +5VSB (дежурное напряжение), а также питает контролер ШИМ.
3. Блок
На третий блок (ШИМ — контролер 494) положены такие функции:
— управление транзисторными ключами;
— стабилизация выходных напряжений;
— защита от короткого замыкания.
4. Блок
В состав этого блока входят два трансформатора, и две группы транзисторных ключей.
Первый трансформатор формирует напряжение управления для выходных транзисторов.
1 группа транзисторов усиливает генерируемый сигнал TL494 и передает его первому трансформатору.
2 группа транзисторов нагружена на основной трансформатор, на котором формируются основные напряжения питания.
5. Блок
В состав этого блока входят диоды Шоттки для выпрямления выходного напряжения трансформатора, а также фильтр низких частот. В состав ФНЧ входят электролитические конденсаторы больших емкостей (зависит от производителя БП) и дросселей, а также резисторов для разрядки этих конденсаторов при выключенном БП.

Немного о дежурке.

Различиями между блоками стандарта АТХ от БП стандарта АТ в том, что БП АТХ стандарта имеют источник дежурного напряжения питания. На 9 контакте (20 контактного, фиолетовый провод) разъема вырабатывается напряжение +5VSB которое идет на мат плату для питания схемы управления БП. Эта схема осуществляет формирования сигнала «PS-ON» (14 контакт разъема, зеленый провод).

В данной схеме преобразователь работает на частоте, определяемой в основном параметрами трансформатора Т3 и номиналами элементов в базовой цепи ключевого транзистора Q5 — емкостью конденсатора С28 и сопротивлением резистора начального смещения R48 [1]. Положительная обратная связь на базу транзистора Q5 поступает с вспомогательной обмотки трансформатора Т2 через элементы С28 и R51. Отрицательное напряжение с этой же обмотки после выпрямителя на элементах D29 и С27, в случае если оно превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1 (в данном случае 16 В) также подается на базу Q5, запрещая работу преобразователя. Таким способом выполняется контроль за уровнем выходного напряжения. Напряжение питания с сетевого выпрямителя на преобразователь поступает через токоограничительный резистор R45, который при его выходе из строя можно заменить предохранителем на ток 500 мА, либо исключить совсем. В схеме на рис.1 резистор R56 номиналом 0.5 Ом, включенный в эмиттер транзистора Q5 является датчиком тока, при превышении тока транзистора Q5 выше допустимого напряжение с него через резистор R54 поступает на базу транзистора Q9 типа 2SC945 открывая его, и тем самым запрещая работу Q5. Подобным образом осуществляется дополнительная защита Q5 и первичной обмотки Т3. Цепочка R47C29 служит для защиты транзистора Q5 от выбросов напряжения. В качестве ключевого транзистора Q5 в указанной модели БП применяются транзисторы KSC5027.
В предыдущей моей статье БП был на аналогичных элементах (дежурка).

А теперь рассмотрим БП вживую.


1. Элементы фильтра сети от помех генерируемых БП.
2. Диодный мост, выпрямляющий переменные 220В.
3. Емкости фильтра сетевого напряжения.
4. Радиатор для выходных транзисторов преобразователя, а также транзистора преобразователя дежурки.
5. Основной трансформатор: развязка с сетью и формирование всех напряжений.
6. Трансформатор для формирования управляющего напряжения выходных транзисторов.
7. Трансформатор преобразователя, формирующий дежурное напряжение.
8. Радиатор для диодов Шоттки.
9. Микросхема ШИМ – контролера.
10. Фильтры выходных напряжений (электролитические конденсаторы).
11. Дроссели фильтра выходных напряжений.

На этом пока остановлюсь. Всем спасибо за столь долгое внимание.
Надеюсь хоть кому то принес пользу 🙂 Жду комментариев и предложений по дополнению.
Продолжение будет.

Ремонт компьютерного блока питания своими руками

Ремонт блока питания компьютера

Персональный компьютер состоит из множества компонентов, без которых его работа невозможна. Одним из них является источник питания. Блок питания компьютера (БП) за всю историю развития вычислительной техники оказался довольно консервативен.

На протяжении 30 лет только один раз поменялся его формат с АТ на АТХ, с добавлением в схемотехнику узла дежурного напряжения. Поэтому и неисправности, возникающие в БП типичны, и методика поиска неисправностей для разных моделей идентичная.

Основные компоненты и особенности работы

В последнее время все производители перешли на форм-фактор ATX. Такой переход был связан с изменением технических решений в производстве материнских плат, в частности, изменения системы её запуска. Используемая схемотехника требовала напряжения +3,3 вольта.

Стандарт ATX претерпел за всё время несколько ревизий, в первую очередь это было связано с выделением отдельных линий питания для процессоров и видеокарт. Самая первая модель имела стандартный 20-pin разъём, к которому в дальнейшем были добавлены четыре пина, подающие питание 12 вольт.

Из всех модификаций популярность получил формат EPS/EPS 12 В, состоящий из основного 24-pin штекера и дополнительного 8- pin для подачи 12 вольт.

Все необходимые для работы напряжения подаются через основной разъём, имеющий ключ, защищающий от неправильной установки. Для обеспечения автоматизации запуска применяются различные сигналы, позволяющие провести первичное тестирование БП перед запуском. Так, для включения БП используется сигнал PS-ON. А линия PW-OK, разрешает запуск устройства только после появления всех требуемых напряжений, выдаваемых устройством питания.

Перед тем как приступить к ремонту компьютера своими руками, следует понимать как он устроен и принцип его работы. К основным его блокам относят:

  • сетевой фильтр;
  • первичную цепь питания;
  • узел контроля сигнала PS-ON;
  • блок формирования сигнала PW-OK;
  • стабилизатор напряжения линии + 5 вольт;
  • блок формирования положительных напряжений: 3,3 В, +5 В, +12 В;
  • блок формирования отрицательных напряжений: 5 В, 12 В;
  • формирователь положительного стабильного сигнала 3,3 вольта;
  • фильтры на линиях сформированных напряжений;
  • блок защиты.

Принцип работы источника напряжения основан на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Напряжение из промышленной сети поступает на сетевой фильтр, а через него на выпрямительный блок и силовые ключи. Величина напряжения на его выходе составляет 310 вольт. Далее сигнал поступает на вторичные узлы прибора питания и дежурку.

Читайте так же:
Чем растворить резину в домашних условиях

Если напряжение присутствует на ключевых транзисторах, то происходит их открывание, и в первичной обмотке трансформатора возникает ток. Под действием электродвижущей силы ток появляется и во вторичной обмотке. Шим-контроллер, изменяя параметры импульса, управляет временем открытия транзисторов. Работа транзисторов происходит попарно: если один открыт, то другой закрыт.

Стабилизация выходного сигнала происходит путём применения обратной связи. При поднятии уровня сигнала на вторичной обмотке схема обратной связи корректирует значение напряжения на управляющей ноге микросхемы. При этом контроллер увеличивает длительность сигнала, поступающего на транзисторные ключи.

С импульсного трансформатора напряжение поступает на остальные узлы схемы, где и формируются требуемые величины напряжений. На каждой такой линии стоит фильтр, он предназначен для убирания из сигнала паразитных пульсаций. Обычно фильтр представляет собой электролитический конденсатор.

Во время своей работы ключевые элементы работают в тяжёлых режимах, поэтому они нуждаются в охлаждении. Для этого используется активно-пассивный метод. Сами элементы устанавливаются на радиаторы, а их поверхность обдувается вентилятором работающими от 12 вольт.

При соединении разъёмов БП с материнской платой на неё поступает напряжение равное +5 вольт. Основные напряжения на блоке питания в этот момент отсутствуют, кроме сформированного материнской платой дежурного сигнала +3,3 вольта. При нажатии кнопки включения ПК, замыкающей контакты PW-ON на материнской плате, величина PS-ON становится равной нулю, и даётся разрешение на формирование рабочих напряжений. После этого на материнскую плату поступает напряжение PW-OK, обозначающее, что питание в норме. Провода, выходящие из устройства, отвечают за подачу напряжения, величина которого соответствует их цвету:

    жёлтый, +12 вольт;
  • красный, +5 вольт;
  • белый, -5 вольт;
  • синий, -12 вольт;
  • оранжевый, + 3,3 вольта;
  • зелёный, для передачи сигнала PS ON;
  • серый, для передачи сигнала PW OK;
  • фиолетовый, дежурное питание;
  • чёрный, общий.

Когда при работе блока питания какой-то компонент неисправен (или на входе, или выходе), произошёл всплеск уровня напряжения, срабатывает схема защиты. Она останавливает работу путём снятия сигнала Power Good. Повторный запуск компьютерного БП возможен только после отключения его и обратного включения в электрическую сеть.

Этапы выявления неисправностей

Перед тем как перейти к ремонту импульсного блока питания своими руками, потребуется удостовериться, что проблема заключается именно в нём. Обычно первое подозрение возникает на него, когда системный блок отказывается запускаться. Проще всего проверить исправность БП путём его замены на заведомо исправный блок. Диагностику блоку питания компьютера удобно проводить поэтапно. Эти этапы в себя включают:

  1. Первичную диагностику. Она основана на нахождении признаков неисправностей. Сюда входят визуальный осмотр на наличие подозрительных мест, а также выявление запаха горевших деталей и элементов. Если происходит первичный запуск, стоит прислушаться к посторонним звукам.
  2. Выявление неисправных узлов. Для этого потребуется предположить неисправность в узле и выделить сгоревший элемент. Этот этап самый сложный, для его облегчения необходимо не только понимать процессы, проходящие в БП, но и иметь электрическую схему, которая просто необходима при поиске «плавающих» неисправностей.
  3. Используя измерительные приборы, проследить путь прохождение сигнала до неисправного элемента. Понять причину, почему возникла эта поломка. После замены сгоревшего элемента проверить другие радиодетали, непосредственно влияющие на его работу.
  4. По завершении ремонта осуществить безопасный тестовый старт. Для этого используется лампа накаливания, включённая в разрыв провода питания. Хорошим признаком будет её кратковременная вспышка, показывающая, что короткое замыкание отсутствует.
  5. При нормальном запуске понадобится измерить наличие выходных напряжений и, если есть осциллограф, посмотреть форму сигналов.
  6. На следующем этапе нужно нагрузить компьютерный блок на максимальную нагрузку и, контролируя выходные сигналы, оставить его работать в течение часа.
  7. На последнем этапе БП устанавливается в системный блок и производится его включение.

Необходимо отметить, что при ремонте импульсных блоков питания своими руками запуск и проверку, кроме последнего этапа, лучше проводить автономно от ПК. Для этого на 20 пиновом шлейфе (24 пиновом) замыкается зелёный провод PS-ON c чёрным Com. Такой запуск безопасен, так как в качестве нагрузки выступает кулер, но в случае подозрения на его неисправность желательно нагрузить основные линии нагрузкой, например, ненужным CDRom или HDD.

Проверка элементов и частые поломки

Чтобы починить БП понадобятся не только знания в электронике, но и наличие измерительного и рабочего инструментов. Из измерительных приборов используются: мультиметр, измеритель ёмкости, осциллограф. Хорошо также иметь и генератор. А из инструмента не обойтись без крестовых отвёрток и паяльных принадлежностей. Для 80% повреждений можно обойтись мультиметром, но исследовать микросхемы и формы сигналов можно будет только осциллографом.

Измерения параметров радиоэлементов

Компьютерный источник питания состоит как из пассивных, так и активных радиоэлементов. Измерение параметров радиодеталей необходимо проводить после выпаивания из платы, так как, находясь в схеме, их выводы, могут шунтироваться другими элементами. Для элементов с двумя выводами можно отрывать от платы только один из них.

Измерение резисторов проводится мультиметром, для этого сравнивается соответствие измеренного сопротивления со значением, соответствующим его маркировке. Диоды и стабилитроны проверяются на наличие пробоя в обе стороны, мультиметр ставится в режим прозвонки. Конденсаторы измеряются на соответствие их ёмкости и ёмкостного сопротивления, для этого используется ESR-метр. Биполярные транзисторы проверяются аналогично диодам в режиме прозвонки, а в случае полевых транзисторов проверка происходит на способность их открываться и закрываться.

Типовые отказы

Так как схемотехника компьютерных источников питания существенно не изменяется, существуют типовые неисправности и способы их решения. В первую очередь понадобится попробовать стартовать БП в автономном режиме. В случае неудачи — разобрать его и визуально осмотреть электролитические конденсаторы на вздутие и потёки. Около 70 процентов неисправностей связаны с выходом из строя конденсаторов, и отремонтировать БП получается путём простой их замены на исправные. Если решено ремонтировать БП самостоятельно, то можно воспользоваться следующей инструкцией:

  • Устройство не включается. Сгорает плавкий предохранитель F1, пробит диодный мост. Вышел из строя разделительный фильтр, терморезисторы находятся в обрыве. Высоковольтный конденсатор потерял свою ёмкость. Силовые транзисторы в обрыве или пробиты.
  • Устройство не хочет включаться, на высоковольтном конденсаторе присутствует напряжение 310 вольт. Неисправна схема дежурного питания, заменить микросхему ШИМ — контроллера. При отсутствии стабилизированных пяти вольт проверяется подтягивающий резистор 1 кОм. Неисправна цепь супервизора, ёмкости и резисторы в её цепи.
  • Стабилизированные напряжения занижены или завышены. Нарушения в работе стабилизирующей цепи, проверяются интегральные микросхемы. Неисправна микросхема ШИМ контроллера.
  • Уровни выходных сигналов занижены. Виновата цепь обратной связи. Нарушена работа ШИМ контролера, повреждены радиоэлементы в её обвязке.
  • При включении срабатывает защита. Повреждён узел дежурного питания. Сгорела микросхема супервизора, элементы обвязки её цепи. Присутствует короткое замыкание в выходных формирователях напряжения.
  • При работе выключается. Перегрев, очистить от пыли, смазать кулер, заменить термопасту.
  • Не крутит вентилятор. Отсутствует питающее напряжение 12 вольт. Обрыв терморезистора. Повреждён вентилятор.
Читайте так же:
Как отрегулировать бензопилу партнер 350 видео

Практический ремонт

Наиболее часто в БП перегорает предохранитель с хлопком и запахом сгоревших деталей. При его замене происходит повторное его сгорание. В первую очередь визуально осматривается плата, и меняются все подозрительные конденсаторы. Если элементы выпрямительного блока исправны, выпаиваются силовые ключи. Устройство включается, предохранитель не сгорел, впаиваются новые транзисторы, и блок запускается заново. Все действия по запуску БП проводятся с включённой в разрыв питания лампочкой. Ярко горящая лампа сигнализирует о коротком замыкании. Если запуска нет, и лампочка горит, то меняется ШИМ контроллер.

Бывает, что при запуске устройства питания слышен свист, он может возникнуть сразу или после прогрева устройства. В этом случае внимательно просматривается плата на «непропаи» элементов и микротрещины, особенно в районе дросселей.

Таким образом, выполняя пошаговый ремонт блока питания компьютера своими руками, можно отремонтировать практически любой БП. Научившись ремонтировать блоки питания персональных компьютеров, несложно будет восстанавливать их в ноутбуках. Устроен ноутбуковый адаптер питания практически так же, как и компьютерный. Отличия лишь в применении планарных радиоэлементов, для выпаивания которых потребуется паяльная станция.

Компьютерные блоки питания схемы принцип работы ремонт

Введение

Большой плюс компьютерного блока питания состоит в том, что он стабильно работает при изменении сетевого напряжения от 180 до 250 В, причем некоторые экземпляры работают и при большем разбросе напряжений. От блока мощностью 200 Вт реально получить полезный ток нагрузки 15-17 А, а в импульсном (кратковременном режиме повышенной нагрузки) — вплоть до 22 А. Компьютерные БП типового ряда, соответствующие стандарту АТХ12 и предназначенные для использования в ПК на базе процессоров Intel Pentium IV и ниже, чаще всего выполнены на микросхемах 2003, AT2005Z, SG6105, КА3511, LPG-899, DR-B2002, IW1688. Подобные устройства содержат меньшее количество дискретных элементов на плате, имеют меньшую стоимость, чем построенные на основе популярного ШИМ -микросхемы TL494. В данном материале мы рассмотрим несколько подходов по ремонту вышеупомянутых блоков питания и дадим несколько практических советов.

Блоки и схемы

Компьютерный блок питания можно применять не только по прямому назначению, но и в виде источников для широкого спектра электронных конструкций для дома, требующих для своей работы постоянного напряжения 5 и 12 В. Путем незначительной переделки, описанной ниже, сделать это совсем нетрудно. А приобрести БП можно отдельно как в магазине, так и бывший в употреблении на любом радиорынке (если не хватает собственных «закромов») за символическую цену. Этим блок питания компьютера выгодно отличается в перспективе применения в домашней лаборатории радиомастера от всех других промышленных вариантов. Для примера мы возьмем блоки JNC моделей LC-B250ATX и LC-B350ATX, а также InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20, которые используют в своей конструкции микросхему 2003 IFF LFS 0237Е. В некоторых других встречаются BAZ7822041H или 2003 BAY05370332H. Все эти микросхемы конструктивно отличаются друг от друга назначением выводов и «начинкой», но принцип работы у них одинаковый. Так микросхема 2003 IFF LFS 0237Е (далее будем называть ее 2003) -это ШИМ (широтно-импульсный модулятор сигналов) в корпусе DIP-16.
До недавнего времени большинство бюджетных компьютерных БП производства китайских фирм выполнялось на основе микросхемы ШИМ-контроллера TL494 фирмы Texas Instruments или ее аналогов других фирм-производителей, таких как Motorola, Fairchild, Samsung и прочих. Эта же микросхема имеют отечественный аналог КР1114ЕУ4 и КР1114ЕУЗ (цоколевка выводов в отечественном исполнении различная). Изучим для начала методы диагностики и тестирования неполадок.


Как изменить входное напряжение

Сигнал, уровень которого пропорционален мощности нагрузки преобразователя, снимается со средней точки первичной обмотки разделительного трансформатора ТЗ, далее через диод D11 и резистор R35 поступает на корректирующую цепочку R42R43R65C33, после которой подается на вывод PR микросхемы. Поэтому в данной схеме устанавливать приоритет защиты по какому-либо одному напряжению затруднительно. Здесь пришлось бы сильно изменить схему, что нерентабельно по затратам времени. В других схемах компьютерных БП, к примеру, в LPK-2-4 (300 Вт), напряжение с катода сдвоенного диода Шоттки типа S30D40C, выпрямителя выходного напряжения +5 В, поступает на вход UVac микросхемы U2 и используется для контроля входного напряжения Регулируемое выходное напряжение бывает полезно для домашней лаборатории. К примеру, для питания от компьютерного БП электронных устройств для легкового автомобиля, где напряжение в бортовой сети (при работающем двигателе) 12.5-14 В. Чем больше уровень напряжения, тем больше полезная мощность электронного устройства. Особенно это важно для радиостанций. Для примера рассмотрим адаптацию популярной радиостанции (трансивера) к нашему БП LC-B250ATX — повышение напряжения по шине 12 В до 13.5-13.8 В. Припаиваем подстроенный резистор, к примеру, СП5-28В (желательно с индексом «В» в обозначении — признак линейности характеристики) сопротивлением 18-22 кОм между выводом 6 микросхемы U2 и шиной +12 В. На выход +12 В устанавливаем автомобильную лампочку 5-12 Вт в качестве эквивалента нагрузки (можно подключить и постоянный резистор 5-10 Ом с мощностью рассеяния от 5 Вт и выше). После рассмотренной незначительной доработки БП вентилятор можно не подключать и саму плату в корпус не вставлять. Запускаем БП, к шине +12 В подключаем вольтметр и контролируем напряжение. Вращением движка переменного резистора устанавливаем выходное напряжение 13.8 В. Выключаем питание и замеряем омметром получившееся сопротивление подстроенного резистора. Теперь между шиной +12 В и выводом 6 микросхемы U2 припаиваем постоянный резистор соответствующего сопротивления. Таким же образом можно скорректировать напряжение по выходу +5 В. Сам же ограничительный резистор подключают к выводу 4 микросхемы 2003 IFF LFS 0237Е.


Принцип работы схемы 2003

Напряжение питания Vcc (вывод 1) на микросхему U2 поступает от источника дежурного напряжения +5V_SB. На отрицательный вход усилителя ошибки IN микросхемы (вывод 4) поступает сумма выходных напряжений ИП +3.3 В, +5 В и +12 В. Сумматор выполнен соответственно на резисторах R57, R60, R62. Управляемый стабилитрон микросхемы U2 используется в схеме оптронной обратной связи в источнике дежурного напряжения +5V_SB, второй стабилитрон используется в схеме стабилизации выходного напряжения +3.3V. Схема управления выходным полумостовым преобразователем БП выполнена по двухтактной схеме на транзисторах Q1, Q2 (обозначение на печатной плате) типа Е13009 и трансформаторе ТЗ типа EL33-ASH по стандартной схеме, применяемой в компьютерных блоках. Взаимозаменяемые транзисторы — MJE13005, MJE13007, Motorola MJE13009 выпускают многие зарубежные фирмы-производители, поэтому вместо аббревиатуры MJE в маркировке транзистора могут присутствовать символы ST, РНЕ, KSE, НА, MJF и другие. Для питания схемы используется отдельная обмотка трансформатора дежурного режима Т2 типа EE-19N. Чем большую мощность имеет трансформатор ТЗ (чем толще провод использован в обмотках), тем больше выходной ток самого блока питания. В некоторых печатных платах, которые мне приходилось ремонтировать, «раскачивающие» транзисторы имели наименование 2SC945 и Н945Р, 2SC3447, 2SC3451, 2SC3457, 2SC3460(61), 2SC3866, 2SC4706, 2SC4744, BUT11A, BUT12A, BUT18A, BUV46, MJE13005, а обозначение на плате было указано как Q5 и Q6. И при этом на плате было всего 3 транзистора! Сама же микросхема 2003 IFF LFS 0237Е была обозначена как U2, и при этом на плате нет ни одного обозначения U1 или U3. Однако оставим эту странность в обозначении элементов на печатных плата на совести китайского производителя. Сами обозначения не принципиальны. Главное отличие рассматриваемых блоков питания типа LC-B250ATX — наличие на плате одной микросхемы типа 2003 IFF LFS 0237Е и внешний вид платы, соответствующий рисунку.
В микросхеме применен управляемый стабилитрон (выводы 10,11), аналогичный TL431. Он используется для стабилизации цепи питания 3.3 В. Отмечу, что в моей практике ремонта блоков питания вышеупомянутая схема — самое слабое место в компьютерном БП. Однако прежде чем менять микросхему 2003, рекомендую сначала проверить саму цепь.

Читайте так же:
Деревянная стена для инструментов


Диагностика АТХ блоков питания на микросхеме 2003

Если блок питания не запускается, то нужно в первую очередь снять крышку корпуса и проверить оксидные конденсаторы и другие элементы на печатной плате внешним осмотром. Оксидные (электролитические) конденсаторы явно подлежат замене, если их корпуса вздуты и если они имеют сопротивление менее 100 кОм. Определяется это «прозвонкой» омметром, к примеру, моделью М830 в соответствующем режиме измерений. Одна из часто встречающихся неисправностей БП на основе микросхемы 2003 -отсутствие стабильного запуска. Запуск производится кнопкой Power на передней панели системного блока, при этом контакты кнопки замыкаются, причем вывод 9 микросхемы U2 (2003 и аналогичной) соединяется с «корпусом» общим проводом. В «косе» это, как правило, зеленый и черный провода. Для того чтобы быстро восстановить работоспособность устройства, достаточно отсоединить от печатной платы вывод 9 микросхемы U2. Теперь БП должен включаться стабильно путем нажатия на клавишу задней панели системного блока. Этот метод хорош тем, что позволяет и далее без ремонта, который не всегда выгоден материально, использовать морально устаревший компьютерный БП, или тогда, когда блок используется не по назначению, к примеру, для питания электронных конструкций в домашней радиолюбительской лаборатории. Если перед включением питания удерживать нажатой кнопку «reset» и отпускать через несколько секунд, то системой будет имитироваться увеличение задержки сигнала Power Good. Так можно проверить причины неисправности потери данных в CMOS (ведь не всегда «виновата» батарейка). Если данные, к примеру, время, периодически теряются, то следует проверить задержку при отключении. Для этого «reset» нажимается перед отключением питания и удерживается еще несколько секунд, имитируя ускорение снятия сигнала Power Good. Если при таком выключении данные сохраняются, дело в большой задержке при выключении.

Увеличение мощности

На печатной плате установлены два высоковольтных электролитических конденсатора емкостью 220 мкФ. Для улучшения фильтрации, ослабления импульсных помех и в итоге для обеспечения устойчивости компьютерного БП к максимальным нагрузкам эти конденсаторы заменяют на аналоги большей емкости, к примеру, 680 мкФ на рабочее напряжение 350 В. Пробой, потеря емкости или обрыв оксидного конденсатора в схеме БП уменьшает или сводит на нет фильтрацию питающего напряжения. Напряжение на обкладках оксидного конденсатора в устройствах БП порядка 200 В, а емкость находится в диапазоне 200-400 мкФ. Китайские производители (VITO, Feron и другие) устанавливает, как правило, самые дешевые пленочные конденсаторы, не сильно заботясь ни о температурном режиме, ни о надежности устройства. Оксидный конденсатор в данном случае применяется в устройстве БП в качестве высоковольтного фильтра питания, поэтому должен быть высокотемпературным (105 °С). Несмотря на рабочее напряжение, указанное на таком конденсаторе 250-400 В (с запасом, как и положено), он все равно «сдает» по причине своего низкого качества. Для замены рекомендую оксидные конденсаторы фирм КХ, СарХоп, а именно HCY CD11GH и ASH-ELB043 — это высоковольтные оксидные конденсаторы, специально разработанные для применения в электронных устройствах питания. Даже если внешний осмотр не позволил найти неисправные конденсаторы, мы следующим шагом все равно выпаиваем кондеры на шине +12 В и вместо них устанавливаем аналоги большей емкости: 4700 мкФ на рабочее напряжение 25 В. Сам участок печатной платы БП ПК с оксидными конденсаторами по питанию, подлежащими замене. Вентилятор мы аккуратно снимаем и устанавливаем наоборот — так, чтобы он дул внутрь, а не наружу. Такая модернизация улучшает охлаждение радиоэлементов и в итоге повышает надежность устройства при длительной эксплуатации. Капля машинного или бытового масла в механических деталях вентилятора (между крыльчаткой и осью электродвигателя) не помешает. По моему опыту, можно сказать, что значительно уменьшается шум нагнетателя при работе.


Замена диодных сборок на более мощные

На печатной плате блока питания диодные сборки установлены на радиаторах, и их вид, а также сам участок платы представлены на рисунке внизу. В центре установлена сборка UF1002G (по питанию 12 В), справа на этом радиаторе установлена диодная сборка D92-02, обеспечивающая питание -5 В. Если такое напряжение в домашней лаборатории не нужно, данную сборку типа можно безвозвратно выпаять, В целом D92-02 рассчитана на ток до 20 А и напряжение 200 В (в импульсном кратковременном режиме в разы больший), поэтому она вполне подходит для установки вместо UF1002G (ток до 10 А). На рис. 6 представлен внешний вид диодных сборок UF1002G и более мощной Fuji D92-02 в корпусе ТО-247. Диодную сборку Fuji D92-02 можно заменить, например, на S16C40C, S15D40C или S30D40C. Все они, в данном случае, для замены подходят. У диодов с барьером Шоттки меньше падение напряжения и, соответственно, нагрев. Особенность замены в том, что «штатная» диодная сборка по выходу (шина 12 В) UF1002G имеет полностью пластмассовый корпус из композита, поэтому крепится к общему радиатору или проводящей ток пластине с помощью термопасты. А диодная сборка Fuji D92-02 (и аналогичные) имеет металлическую пластину в корпусе, что предполагает особую осторожность при ее установке на радиатор, то есть через обязательную изолирующую прокладку и диэлектрическую шайбу под винт. Причина выхода из строя диодных сборок UF1002G состоит в выбросах напряжения на диодах с амплитудой, увеличивающейся при работе БП под нагрузкой. При малейшем превышении допустимого обратного напряжения диоды Шотки получают необратимый пробой, поэтому рекомендуемая замена на более мощные диодные сборки в случае перспективного использования БП с мощной нагрузкой вполне оправдана. Наконец, есть один совет, который позволит проверить работоспособность защитного механизма. Закоротим тонким проводом, к примеру, МГТФ-0.8, шину +12 В на корпус (общий провод). Так должно полностью пропасть напряжение. Чтобы оно восстановилось -выключим БП на пару минут для разряда высоковольтных конденсаторов, снимем шунт (перемычку), удалим эквивалент нагрузки и включим БП снова; он заработает в штатном режиме. Переделанные таким образом компьютерные блоки питания работают без проблем годами в режиме 24 часа с полной нагрузкой.

Читайте так же:
Линейка это инструмент для измерения

Импульсные блоки питания — устройство и ремонт

Сервисный центр Комплэйс выполняет ремонт импульсных блоков питания в самых разных устройствах.

Схема импульсного блока питания

Импульсные блоки питания используются в 90% электронных устройств. Но для ремонта импульсных блоков питания нужно знать основные принципы схемотехники. Поэтому приведем схему типичного импульсного блока питания.

Принципиальная схема импульсного блока питания

Работа импульсного блока питания

Первичная цепь импульсного блока питания

Первичная цепь схемы блока питания расположена до импульсного ферритового трансформатора.

На входе блока расположен предохранитель.

Затем стоит фильтр CLC. Катушка, кстати, используется для подавления синфазных помех. Вслед за фильтром располагается выпрямитель на основе диодного моста и электролитического конденсатора. Для защиты от коротких высоковольтных импульсов после предохранителя параллельно входному конденсатору устанавливают варистор. Сопротивление варистора резко падает при повышенном напряжении. Поэтому весь избыточный ток идет через него в предохранитель, который сгорает, выключая входную цепь.

Защитный диод D0 нужен для того, чтобы предохранить схему блока питания, если выйдет из строя диодный мост. Диод не даст пройти отрицательному напряжению в основную схему. Потому, что откроется и сгорит предохранитель.

За диодом стоит варистор на 4-5 ом для сглаживания резких скачков потребления тока в момент включения. А также для первоначальной зарядки конденсатора C1.

Активные элементы первичной цепи следующие. Коммутационный транзистор Q1 и с ШИМ (широтно импульсный модулятор) контроллер. Транзистор преобразует постоянное выпрямленное напряжение 310В в переменное. Оно преобразуется трансформатором Т1 на вторичной обмотке в пониженное выходное.

И еще — для питания ШИМ-регулятора используется выпрямленное напряжение, снятое с дополнительной обмотки трансформатора.

Работа вторичной цепи импульсного блока питания

Во выходной цепи после трансформатора стоит либо диодный мост, либо 1 диод и CLC фильтр. Он состоит из электролитических конденсаторов и дросселя.

Для стабилизации выходного напряжения используется оптическая обратная связь. Она позволяет развязать выходное и входное напряжение гальванически. В качестве исполнительных элементов обратной связи используется оптопара OC1 и интегральный стабилизатор TL431. Если выходное напряжение после выпрямления превышает напряжение стабилизатора TL431 включается фотодиод. Он включает фототранзистор, управляющий драйвером ШИМ. Регулятор TL431 снижает скважность импульсов или вообще останавливается. Пока напряжение не снизится до порогового.

Ремонт импульсных блоков питания

Неисправности импульсных блоков питания, ремонт

Исходя из схемы импульсного блока питания перейдем к ее ремонту. Возможные неисправности:

  1. Если сгорел варистор и предохранитель на входе или VCR1, то ищем дальше. Потому, что они так просто не горят.
  2. Сгорел диодный мост. Обычно это микросхема. Если есть защитный диод, то и он обычно горит. Нужна их замена.
  3. Испорчен конденсатор C1 на 400В. Редко, но бывает. Часто его неисправность можно выявить по внешнему виду. Но не всегда. Иногда внешне исправный конденсатор оказывается плохим. Например, по внутреннему сопротивлению.
  4. Если сгорел переключающий транзистор, то выпаиваем и проверяем его. При неисправности требуется замена.
  5. Если не работает ШИМ регулятор, то меняем его.
  6. Замыкание, а также обрыв обмоток трансформатора. Шансы на починку минимальны.
  7. Неисправность оптопары — крайне редкий случай.
  8. Неисправность стабилизатора TL431. Для диагностики замеряем сопротивление.
  9. Если КЗ в конденсаторах на выходе блока питания, то выпаиваем и диагностируем тестером.

Примеры ремонта импульсных блоков питания

Например, рассмотрим ремонт импульсного блока питания на несколько напряжений.

ремонт импульсного блока питания в блоке защиты и управления

Неисправность заключалась в в отсутствии на выходе блока выходных напряжений.

Например, в одном блоке питания оказались неисправны два конденсатора 1 и 2 в первичной цепи. Но они не были вздутыми.

На втором не работал ШИМ контроллер.

На вид все конденсаторы на снимке рабочие, но внутреннее сопротивление у них большое. Более того, внутреннее сопротивление ESR конденсатора 2 в кружке оказалось в несколько раз выше номинального. Этот конденсатор стоит в цепи обвязки ШИМ регулятора, поэтому регулятор не работал. Работоспособность блока питания восстановилась только после замены этого конденсатора. Потому что ШИМ заработал.

Ремонт компьютерных блоков питания

Пример ремонта блока питания компьютера. В ремонт поступил дорогой блок питания на 800 Вт. При его включении выбивало защитный автомат.

ремонт компьютерного блока питания

Выяснилось, что короткое замыкание вызывал сгоревший транзистор в первичной цепи питания. Цена ремонта составила 3000 руб.

Имеет смысл чинить только качественные дорогие компьютерные блоки питания. Потому что ремонт БП может оказаться дороже нового.

Цены на ремонт импульсных БП

Цены на ремонт импульсных блоков питания очень отличаются. Дело в том, что существует очень много электрических схем импульсных блоков питания. Особенно много отличий в схемах с PFC (Power Factor Correction, коэффициент коррекции мощности). ЗАС повышает КПД.

Но самое важное — есть ли схема на сгоревший блок питания. Если такая электрическая схема есть в доступе, то ремонт блока питания существенно упрощается.

Стоимость ремонта колеблется от 1000 рублей для простых блоков питания. Но достигает 10000 рублей для сложных дорогих БП. Цена определяется сложностью блока питания. А также сколько элементов в нем сгорело. Если все новые БП одинаковые, то все неисправности разные.

Например, в одном сложном блоке питания вылетело 10 элементов и 3 дорожки. Тем не менее его удалось восстановить, причем цена ремонта составила 8000 рублей. Кстати, сам прибор стоит порядка 1 000 000 рублей. Таких блоков питания в России не продают.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector