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Suggerimenti per la riparazione degli alimentatori a commutazione
Un po 'sull'uso e il design dell'UPS
Un articolo è già stato pubblicato sul sito "Che cos'è un alimentatore switching e in che cosa differisce da un analogo convenzionale"che descrive il dispositivo UPS. Questo argomento può essere integrato con una piccola storia sulla riparazione. L'abbreviazione UPS viene spesso citata. gruppo di continuità. Al fine di evitare discrepanze, concordiamo che in questo articolo si tratta di un alimentatore a commutazione.
Quasi tutti gli alimentatori a commutazione utilizzati nelle apparecchiature elettroniche sono costruiti secondo due schemi funzionali.
Fig. 1 Schemi funzionali degli alimentatori a commutazione
Secondo lo schema a mezzo ponte, di norma vengono effettuati alimentatori abbastanza potenti, ad esempio quelli per computer. Secondo lo schema a due tempi, vengono prodotti anche alimentatori per pop-up e saldatrici UMZCH ad alta potenza.
Chiunque abbia mai riparato amplificatori con una capacità di 400 o più watt sa perfettamente quale peso hanno. Questo è, ovviamente, UMZCH con un alimentatore tradizionale per trasformatore. TV, monitor, lettori DVD UPS sono spesso realizzati secondo lo schema con uno stadio di uscita a stadio singolo.
Sebbene in realtà ci siano altri tipi di stadi di uscita, che sono mostrati nella Figura 2.
Fig.2 Stadi di uscita degli alimentatori a commutazione
Qui sono mostrati solo gli interruttori di alimentazione e l'avvolgimento primario del trasformatore di potenza.
Se osservi attentamente la Figura 1, è facile vedere che l'intero circuito può essere diviso in due parti: primaria e secondaria. La parte principale contiene un limitatore di sovratensione, un raddrizzatore di tensione di rete, interruttori di alimentazione e un trasformatore di potenza. Questa parte è collegata galvanicamente alla rete CA.
Oltre al trasformatore di potenza, gli alimentatori a impulsi utilizzano anche trasformatori di disaccoppiamento, attraverso i quali gli impulsi di controllo del controller PWM vengono alimentati alle porte (basi) dei transistor di potenza. In questo modo fornisce l'isolamento galvanico dalla rete di circuiti secondari. In schemi più moderni, questo isolamento viene effettuato utilizzando accoppiatori ottici.
I circuiti secondari vengono scollegati galvanicamente dalla rete mediante un trasformatore di potenza: la tensione proveniente dagli avvolgimenti secondari viene fornita al raddrizzatore e quindi al carico. I circuiti secondari forniscono anche circuiti di stabilizzazione e protezione della tensione.
Alimentatori switching molto semplici
Esse vengono eseguite sulla base dell'oscillatore quando il controller PWM master è assente. Un esempio di tale UPS è il circuito del trasformatore elettronico Taschibra.
Fig. 3 Trasformatore elettronico Taschibra
Trasformatori elettronici simili sono prodotti da altre società. Il loro scopo principale è potenza della lampada alogena. Una caratteristica distintiva di tale schema è la semplicità e un piccolo numero di parti. Lo svantaggio è che senza carico questo circuito semplicemente non si avvia, la tensione di uscita è instabile e ha un alto livello di ondulazione. Ma le luci brillano ancora! In questo caso, il circuito secondario è completamente scollegato dalla rete.
È ovvio che la riparazione di un tale alimentatore è ridotta alla sostituzione di transistor, resistori R4, R5, a volte ponte a diodi VDS1 e resistenza R1, fungendo da fusibile. Semplicemente non c'è altro da bruciare in questo schema. A basso prezzo per i trasformatori elettronici, spesso ne acquistano uno nuovo e la riparazione viene eseguita, come si suol dire, "per amore per l'arte".
La sicurezza prima di tutto
Poiché esiste un quartiere così spiacevole dei circuiti primario e secondario che durante il processo di riparazione è necessario toccarlo, anche se per caso, con le mani, è necessario ricordare alcune precauzioni di sicurezza.
È possibile toccare la sorgente accesa con una sola mano, in nessun caso con entrambi contemporaneamente.Questo è noto a tutti coloro che lavorano con installazioni elettriche. Ma è meglio non toccare affatto, o, solo dopo aver disconnesso dalla rete tirando la spina dalla presa. Inoltre, non dovresti saldare nulla sulla fonte accesa o semplicemente ruotarlo con un cacciavite.
Al fine di garantire la sicurezza elettrica sulle schede di alimentazione, il lato primario "pericoloso" della scheda è circondato da una striscia abbastanza ampia o ombreggiato da sottili strisce di vernice, di solito bianche. Questo è un avvertimento che è pericoloso toccare questa parte del tabellone.
Anche un alimentatore a commutazione disattivato può essere toccato a mano solo dopo un po 'di tempo, almeno 2 ... 3 minuti dopo lo spegnimento: la carica rimane sui condensatori ad alta tensione per lungo tempo, sebbene i resistori di scarica siano installati in parallelo con i condensatori in qualsiasi normale alimentatore. Ricorda come la scuola si è offerta l'un l'altro un condensatore carico! Uccidere, ovviamente, non ucciderà, ma il colpo è abbastanza sensibile.
Ma la cosa peggiore non è nemmeno quella: beh, pensaci, ho modificato un po '. Se suoni immediatamente il condensatore elettrolitico con un multimetro, è possibile andare al negozio per acquistarne uno nuovo.
Quando è prevista una tale misurazione, il condensatore deve essere scaricato, almeno con una pinzetta. Ma è meglio farlo usando un resistore con una resistenza di diverse decine di kOhm. Altrimenti, la scarica è accompagnata da un mucchio di scintille e da un clic abbastanza forte, e per un condensatore un tale corto circuito non è molto utile.
Eppure, durante la riparazione, è necessario toccare l'alimentatore acceso, almeno per alcune misurazioni. In questo caso, un trasformatore di isolamento contribuirà a proteggere il più possibile la persona amata dalle scosse elettriche, spesso chiamato trasformatore di sicurezza. Come farlo, puoi leggere l'articolo "Come realizzare un trasformatore di sicurezza".
In poche parole, è un trasformatore con due avvolgimenti da 220 V, potenza da 100 a 200 W (dipende dalla potenza dell'UPS da riparare), il circuito elettrico è mostrato in Figura 4.
Fig. 4 Trasformatore di sicurezza
L'avvolgimento sinistro secondo lo schema è collegato alla rete, l'avvolgimento destro attraverso una lampadina, è collegata un'alimentazione di commutazione difettosa. La cosa più importante con questa inclusione è che con una mano puoi toccare qualsiasi estremità dell'avvolgimento secondario senza paura, così come con tutti gli elementi del circuito primario dell'alimentatore.
Sul ruolo della lampadina e del suo potere
Molto spesso, la riparazione di un alimentatore a commutazione viene eseguita senza un trasformatore di isolamento, ma come ulteriore misura di sicurezza, l'unità viene accesa tramite una lampadina con una potenza di 60 ... 150 W. Il comportamento della lampadina può, in generale, giudicare lo stato dell'alimentazione. Naturalmente, tale inclusione non fornirà isolamento galvanico dalla rete, non è consigliabile toccarlo con le mani, ma può proteggerlo completamente da fumo ed esplosioni.
Se, quando collegato alla rete elettrica, la lampadina si accende a pieno calore, allora si dovrebbe cercare un malfunzionamento nel circuito primario. Di norma, si tratta di un transistor di potenza forato o di un ponte raddrizzatore. Durante il normale funzionamento dell'alimentatore, la luce prima lampeggia in modo abbastanza luminoso (carica del condensatore), quindi il filamento continua a brillare debolmente.
Ci sono diverse opinioni su questa lampadina. Qualcuno afferma che non aiuta a sbarazzarsi di situazioni impreviste e qualcuno ritiene che il rischio di bruciare un transistor sigillato di recente sia molto ridotto. Aderiremo a questo punto di vista e utilizzeremo la lampadina di riparazione.
Informazioni sui casi pieghevoli e non pieghevoli
Molto spesso, gli alimentatori a commutazione vengono eseguiti in custodie. Basta ricordare alimentatori per computer, vari adattatori inclusi nella presa, caricabatterie per laptop, telefoni cellulari, ecc.
Nel caso degli alimentatori per computer, tutto è abbastanza semplice. Diverse viti vengono svitate dalla custodia in metallo, il coperchio in metallo viene rimosso e, per favore, l'intera scheda con i dettagli è già in mano.
Se la custodia è di plastica, dovresti guardare il retro, dove si trova la spina di alimentazione, piccole viti. Quindi tutto è semplice e chiaro, si voltò e rimosse la copertina. In questo caso, possiamo dire che è stato solo fortunato.
Ma recentemente, tutto è stato sulla strada della semplificazione e della riduzione del costo delle strutture, e le metà della custodia in plastica si sono semplicemente unite e abbastanza resistenti. Un compagno ha raccontato di come ha trasportato un blocco simile in qualche officina. Alla domanda su come smontarlo, i maestri hanno detto: "Non sei russo?" Quindi hanno preso un martello e hanno rapidamente diviso la custodia in due metà.
In realtà, questo è l'unico modo per smontare le custodie in plastica incollate. È solo necessario battere con precisione e non in modo molto fanatico: sotto l'influenza di colpi sul corpo, le tracce che portano a parti massicce, ad esempio trasformatori o strozzatori, possono rompersi.
Anche un coltello inserito nella cucitura aiuta e picchietta leggermente con lo stesso martello. È vero, dopo il montaggio ci sono tracce di questo intervento. Ma lascia che ci siano piccole tracce sul caso, ma non è necessario acquistare un nuovo blocco.
Come trovare un circuito
Se in passato quasi tutti i dispositivi domestici erano dotati di schemi circuitali, i moderni produttori stranieri di elettronica non vogliono condividere i loro segreti. Tutte le apparecchiature elettroniche sono completate solo con un manuale utente, che mostra quali pulsanti premere. I diagrammi schematici non sono allegati al manuale dell'utente.
Si presume che il dispositivo funzionerà per sempre o che le riparazioni verranno eseguite in centri di assistenza autorizzati dove sono presenti manuali di riparazione chiamati manuali di servizio. I centri di assistenza non hanno il diritto di condividere questa documentazione con tutti coloro che la desiderano, ma elogiano Internet, questi manuali di assistenza sono disponibili su molti dispositivi. A volte questo può accadere gratuitamente, cioè per nulla, e talvolta le informazioni necessarie possono essere ottenute per una piccola quantità.
Ma anche se non fosse possibile trovare il circuito desiderato, non dovresti disperare, specialmente quando ripari gli alimentatori. Quasi tutto diventa chiaro dopo un'attenta considerazione della lavagna. Questo potente transistor non è altro che una chiave di uscita, ma questo chip è un controller PWM.
In alcuni controller, un potente transistor di uscita è "nascosto" all'interno del chip. Se queste parti sono sufficientemente grandi, hanno una marcatura completa, in base alla quale è possibile trovare la documentazione tecnica (scheda tecnica) del microcircuito, transistor, diodo o diodo zener. Sono questi dettagli che formano la base della commutazione degli alimentatori.
I datashit contengono informazioni molto utili. Se si tratta di un chip controller PWM, è possibile determinare dove sono quali conclusioni, quali segnali arrivano. Qui puoi trovare il dispositivo interno del controller e un tipico circuito di commutazione, che aiuta molto a gestire un circuito specifico.
È in qualche modo più difficile trovare fogli di dati per componenti SMD di piccole dimensioni. La marcatura completa su una custodia piccola non si adatta; invece, sulla custodia viene posta una designazione di codice di più (tre, quattro) lettere e numeri. Utilizzando questo codice, utilizzando tabelle o programmi speciali ottenuti nuovamente su Internet, è possibile, sebbene non sempre, trovare dati di riferimento per un elemento sconosciuto.
Strumenti e strumenti di misura
Per riparare gli alimentatori a commutazione, avrai bisogno dello strumento che ogni radioamatore dovrebbe avere. Prima di tutto, si tratta di diversi cacciaviti, pinze da taglio laterali, pinzette, a volte pinze e persino il martello di cui sopra. Questo è per lavori di montaggio e installazione.
Per i lavori di saldatura, ovviamente, è necessario un saldatore, preferibilmente più, di varie capacità e dimensioni. Un normale saldatore con una potenza di 25 ... 40 W è abbastanza adatto, ma è meglio se è un moderno saldatore con un regolatore di temperatura e stabilizzazione della temperatura.
Per saldare parti multi-pin, è bene avere a portata di mano se non super costoso stazione di saldatura, quindi almeno un semplice asciugacapelli per saldare economico.Ciò consentirà di saldare parti multi-pin senza molto sforzo e distruzione dei circuiti stampati.
Per misurare tensioni, resistenze e correnti un po 'meno frequenti, avrai bisogno di un multimetro digitale, anche se non molto costoso, o di un buon vecchio tester per puntatori. Il fatto che sia troppo presto per cancellare il dispositivo puntatore, quali funzioni aggiuntive non ha nei moderni multimetri digitali può essere letto nell'articolo "Freccia e multimetri digitali: vantaggi e svantaggi".
Può fornire assistenza inestimabile nella riparazione di alimentatori a commutazione oscilloscopio. Qui, è anche del tutto possibile utilizzare un vecchio oscilloscopio a fascio di elettroni, anche se non molto a banda larga. Se ovviamente c'è la possibilità di acquistare un moderno oscilloscopio digitale, allora è ancora meglio. Ma, come dimostra la pratica, quando si riparano gli alimentatori a commutazione, è possibile fare a meno di un oscilloscopio.
In effetti, durante la riparazione, sono possibili due risultati: o la riparazione o la peggiora. È opportuno ricordare qui la legge di Horner: "L'esperienza cresce in proporzione diretta al numero di apparecchiature fuori servizio". E sebbene questa legge contenga una buona dose di umorismo, questo è esattamente il caso della pratica della riparazione. Soprattutto all'inizio del viaggio.
la risoluzione dei problemi
Gli alimentatori a commutazione si guastano più spesso di altri componenti elettronici. Prima di tutto, il fatto è che esiste un'alta tensione di rete, che dopo la rettifica e il filtraggio diventa ancora più elevata. Pertanto, gli interruttori di alimentazione e l'intera cascata dell'inverter funzionano in una modalità molto difficile, sia elettrica che termica. Molto spesso, i guasti si trovano nel circuito primario.
I guasti possono essere divisi in due tipi. Nel primo caso, l'interruzione dell'alimentazione di commutazione è accompagnata da fumo, esplosioni, distruzione e carbonizzazione di parti, a volte tracce del circuito stampato.
Sembrerebbe che l'opzione sia semplice, basta cambiare le parti bruciate, ripristinare le tracce e tutto funziona. Ma quando provi a determinare il tipo di microcircuito o transistor, si scopre che insieme al caso, anche la marcatura della parte è scomparsa. Quello che è successo qui, senza uno schema, che spesso non è a portata di mano, è impossibile da scoprire. A volte anche le riparazioni in questa fase terminano.
Il secondo tipo di malfunzionamento è silenzioso, come diceva Lelik, senza rumore e polvere. Le tensioni di uscita sono semplicemente scomparse senza lasciare traccia. Se questo alimentatore a commutazione è un semplice adattatore di rete come un caricabatterie per un cellulare o un laptop, prima di tutto dovresti controllare l'operabilità del cavo di uscita.
Molto spesso, si verifica un'interruzione vicino al connettore di uscita o all'uscita dell'alloggiamento. Se l'unità è collegata alla rete utilizzando un cavo con una spina, quindi prima di tutto assicurarsi che funzioni.
Dopo aver controllato queste catene più semplici, puoi già arrampicarti nelle terre selvagge. Dato che questi jolly, prendiamo il circuito di alimentazione del monitor da 19 pollici LG_flatron_L1919s. In realtà, il malfunzionamento era abbastanza semplice: si è acceso ieri e oggi non si accende.
Nonostante l'apparente serietà del dispositivo - dopo tutto, un monitor, il circuito di alimentazione è abbastanza semplice e intuitivo.
Descrizione dello schema e raccomandazioni di riparazione
Dopo aver aperto il monitor, all'uscita dell'alimentatore sono stati rilevati diversi condensatori elettrolitici gonfiati (C202, C206, C207). In questo caso, è meglio cambiare tutti i condensatori contemporaneamente, solo sei pezzi. Il costo di queste parti è economico, quindi non dovresti aspettare quando si gonfieranno. Dopo tale sostituzione, il monitor ha funzionato. A proposito, un tale malfunzionamento nei monitor LG è abbastanza comune.
I condensatori espansi hanno attivato un circuito di protezione, il cui funzionamento verrà discusso in seguito. Se l'alimentatore non funziona dopo aver sostituito i condensatori, dovrai cercare altri motivi. Per fare questo, considera lo schema in modo più dettagliato.
Fig. 5. Alimentazione del monitor LG_flatron_L1919s (fare clic sull'immagine per ingrandirla)
Filtro di linea e raddrizzatore
La tensione di rete attraverso il connettore di ingresso SC101, il fusibile F101, il filtro LF101 viene inviato al ponte raddrizzatore BD101.La tensione rettificata attraverso il termistore TH101 viene fornita al condensatore di livellamento C101. Questo condensatore produce una tensione costante di 310 V, che viene fornita all'inverter.
Se questa tensione è assente o molto inferiore al valore specificato, controllare il fusibile di rete F101, il filtro LF101, il ponte raddrizzatore BD101, il condensatore C101 e il termistore TH101. Tutte queste parti sono facili da controllare con un multimetro. Se c'è il sospetto di un condensatore C101, è meglio cambiarlo in uno noto.
A proposito, il fusibile di rete non si brucia. Nella maggior parte dei casi, la sua sostituzione non ripristina il normale funzionamento dell'alimentazione di commutazione. Pertanto, dovresti cercare altre cause che portano a una miccia accesa.
Il fusibile deve essere impostato sulla stessa corrente indicata sul diagramma e in nessun caso il "fusibile" del fusibile. Ciò può portare a malfunzionamenti ancora più gravi.
inverter
L'inverter è realizzato in un circuito a ciclo singolo. Come oscillatore principale, un chip controller PWM U101 viene utilizzato all'uscita a cui è collegato un transistor di potenza Q101. L'avvolgimento primario del trasformatore T101 è collegato allo scarico di questo transistor attraverso un induttore FB101 (pin 3-5).
Un avvolgimento aggiuntivo 1-2 con un raddrizzatore R111, D102, C103 viene utilizzato per alimentare il controller PWM U101 nella modalità di funzionamento in regime stazionario dell'alimentatore. L'avvio del controller PWM all'accensione viene eseguito dal resistore R108.
Tensione di uscita
L'alimentatore produce due tensioni: 12V / 2A per alimentare l'inverter della retroilluminazione e 5V / 2A per alimentare la parte logica del monitor.
Dall'avvolgimento 10-7 del trasformatore T101 attraverso il gruppo diodo D202 e il filtro C204, L202, C205, si ottiene una tensione di 5 V / 2 A.
In serie con l'avvolgimento 10-7, è collegato l'avvolgimento 8-6, dal quale, utilizzando un gruppo diodo D201 e un filtro C203, L201, C202, C206, C207, si ottiene una tensione costante di 12V / 2A.
Protezione da sovraccarico
La sorgente del transistor Q101 include un resistore R109. Questo è un sensore di corrente, che è collegato attraverso il resistore R104 al pin 2 del chip U101.
Quando si sovraccarica l'uscita, la corrente attraverso il transistor Q101 aumenta, il che porta a una caduta di tensione attraverso il resistore R109, che viene alimentato attraverso il resistore R104 al pin 2CS / FB del chip U101 e il controller smette di generare impulsi di controllo (pin 6OUT). Pertanto, la tensione all'uscita dell'alimentatore scompare.
Fu questa protezione che fu innescata dai condensatori elettrolitici espansi, che sono stati menzionati sopra.
Livello operativo di protezione 0,9 V. Questo livello è impostato dalla sorgente di tensione esemplare all'interno del microcircuito. Parallelamente al resistore R109, è collegato un diodo zener ZD101 con una tensione di stabilizzazione di 3,3 V, che protegge l'ingresso 2CS / FB dall'alta tensione.
All'uscita 2CS / FB attraverso il divisore R117, R118, R107, viene fornita una tensione di 310 V dal condensatore C101, che garantisce il funzionamento della protezione contro l'aumento della tensione di rete. L'intervallo di tensione consentito a cui normalmente funziona il monitor è compreso nell'intervallo 90 ... 240 V.
Stabilizzazione della tensione di uscita
È realizzato su un diodo zener regolabile U201 tipo A431. La tensione di uscita 12V / 2A attraverso il divisore R204, R206 (entrambi i resistori con una tolleranza dell'1%) viene fornita all'ingresso di controllo R del diodo zener U201. Non appena la tensione di uscita diventa 12V, il diodo zener si apre e il LED dell'accoppiatore ottico PC201 si accende.
Di conseguenza, il transistor accoppiatore ottico si apre (pin 4, 3) e la tensione di alimentazione del controller attraverso il resistore R102 viene fornita al pin 2CS / FB. Gli impulsi sul pin 6OUT scompaiono e la tensione sull'uscita 12V / 2A inizia a scendere.
La tensione all'ingresso di controllo R del diodo zener U201 scende al di sotto della tensione di riferimento (2,5 V), il diodo zener si blocca e disattiva il fotoaccoppiatore PC201. Gli impulsi compaiono all'uscita 6OUT, la tensione 12V / 2A inizia ad aumentare e il ciclo di stabilizzazione viene ripetuto di nuovo. Allo stesso modo, il circuito di stabilizzazione è incorporato in molti alimentatori a commutazione, ad esempio in quelli per computer.
Pertanto, risulta che tre segnali sono collegati direttamente all'ingresso 2CS / FB del controller utilizzando un OR cablato: protezione da sovraccarichi, protezione da sovratensione della rete e uscita del circuito stabilizzatore della tensione di uscita.
Qui è giusto ricordare come è possibile verificare il funzionamento di questo circuito di stabilizzazione. Abbastanza per questo quando OFF !!! dalla rete all'alimentatore, applicare tensione all'uscita 12V / 2A dell'alimentatore regolato.
È meglio catturare l'output dell'accoppiatore ottico PC201 con un tester di puntatore nella modalità di misurazione della resistenza. Finché la tensione all'uscita della sorgente regolata è inferiore a 12V, la resistenza all'uscita dell'accoppiatore ottico sarà grande.
Ora aumenteremo la tensione. Non appena la tensione diventa superiore a 12V, la freccia del dispositivo scenderà bruscamente nella direzione della resistenza decrescente. Ciò suggerisce che il diodo Zener U201 e il fotoaccoppiatore PC201 siano operativi. Pertanto, la stabilizzazione della tensione di uscita dovrebbe funzionare correttamente.
Allo stesso modo, è possibile verificare il funzionamento del circuito di stabilizzazione negli alimentatori a commutazione per computer. La cosa principale è capire a quale tensione è collegato il diodo zener.
Se tutti questi controlli hanno avuto esito positivo e l'alimentazione non si avvia, è necessario controllare il transistor Q101 facendolo cadere dalla scheda. Con un transistor funzionante, è molto probabile che sia il chip U101 o il suo bundle. Prima di tutto, si tratta di un condensatore elettrolitico C105, che è meglio verificare sostituendo uno noto.
Boris Aladyshkin
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