Импульсные блоки питания; устройство и ремонт

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 сгорит 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.

Распиновка основного коннектора БП

Для проведения ремонта нам также понадобится знать распиновку главного штекера БП (main power connector), она показана ниже.

Штекеры БП: А – старого образца (20pin), В – нового (24pin)

Для запуска блока питания необходимо провод зеленого цвета (PS_ON#) соединить с любым нулевым черного цвета. Сделать это можно при помощи обычной перемычки. Заметим, что у некоторых устройств цветовая маркировка может отличаться от стандартной, как правило, этим грешат неизвестные производители из поднебесной.

Что делать, если нет выходного напряжения?

Ещё одна часто встречающаяся причина неисправности блока питания никак не связана с предохранителем. Речь идёт об отсутствии выходного напряжения при полностью исправном таком элементе.
Решение проблемы:

  1. Вздутый конденсатор – требуется выпаивание и замена.
  2. Вышедший из строя дроссель – необходимо вынуть элемент и поменять обмотку. Повреждённый провод разматывается. При этом ведётся подсчёт витков. Затем на это же количество оборотов наматывается новый провод подходящего сечения. Деталь возвращается на место.
  3. Деформированные диоды моста заменяются новыми.
  4. При необходимости детали проверяются тестером (если визуально не обнаружено повреждений).

Термовоздушную паяльную станцию вполне по силам соорудить самому. В качестве нагнетателя используется вентилятор, а нагревателя — спираль. Наиболее оптимальным вариантом регулятора температуры для паяльника является схема с тиристором.

Причины поломки:

  • плохая вентиляция.

Решение:

  • не закрывать вентиляционные отверстия;
  • обеспечить оптимальный температурный режим – охлаждение и вентиляцию.

Что необходимо запомнить:

  1. Первое подключение блока производится к лампе мощностью 25 Ватт. Особо важно это после замены диодов или транзистора! Если где-то допущена ошибка или не замечена неисправность, проходящий ток не повредит всё устройство в целом.
  2. Начиная работу, не стоит забывать, что на электролитических конденсаторах длительное время сохраняется остаточный разряд. Перед выпаиванием деталей необходимо закоротить выводы конденсатора. Напрямую этого делать нельзя. Следует произвести закорачивание через сопротивление номиналом выше 0,5 В.

Если весь ИБП тщательно проверен, но всё равно не работает, можно обратиться в ремонтную мастерскую. Возможно, ваш случай относится к сложной поломке всё-таки поддающейся исправлению.
По статистике около 5% поломок требуют замены блока. К счастью, это устройство всегда доступно. В магазинах можно обнаружить богатый ассортимент в разных ценовых категориях.

Ремонт импульсного преобразователя

Неисправен предохранитель

Если предохранитель неисправен, то, скорее всего, выгорел входной мост, конденсатор фильтра или силовой ключ. Осматриваем плату блока. Неисправность высоковольтного конденсатора фильтра обычно легко заметить визуально. При пробое он разрушается или вздувается. Также его можно выпаять и проверить тестером. Выпаять и проверить надо сразу и входной силовой мост (он может быть как монолитным, так и состоять из отдельно стоящих диодов), и конденсатор фильтра (такой большой электролитический конденсатор в высоковольтной части, а может быть, блок конденсаторов, соединенных параллельно или последовательно), и силовые ключи / один силовой ключ для однотактного варианта (это транзисторы или полевики, установленные на радиаторе). Все, что сгорело — меняем. Если проверять и менять по одной детали, то при каждой новой проверке может снова и снова выгорать вся силовая часть.

Детали на замену сейчас купить легко. Потратьте время, найдите продавца с минимальной ценой. Цены могут отличаться в три раза.

Заменяем предохранитель, аккуратно включаем. Должно заработать. Если не заработало, несем в мастерскую или просто покупаем новый блок.

Почему выгорают элементы высоковольтной части? Из-за скачков сетевого напряжения. В источниках питания должна быть предусмотрена схема защиты от таких скачков. Производители ее закладывают, иначе им не пройти сертификации, так что на плате есть под нее место и отверстия. Но в целях экономии ее не ставят. Наличие на плате в высоковольтной части места с незаполненными отверстиями и перемычкой поверх них говорит нам об этой проблеме. Чтобы избежать новых проблем, можно подобрать нужные элементы защиты и установить их, но это довольно сложно. Проще оставить все как есть, а устройство питать через хороший фильтр сетевого напряжения. Вообще, лучше все радиоэлектронные устройства дома питать через такие фильтры. Только фильтр должен быть действительно хорошим, в нем должны стоять защитные элементы, а не перемычки.

Предохранитель в целости, но выходного напряжения нет

Скорее всего, пробит выпрямительный диод, или сгорел дроссель фильтра в выходной, низковольтной части схемы. Могут быть еще пробиты электролитические конденсаторы. Пробой конденсаторов хорошо виден при визуальном осмотре по вздутию или деформации, сгоревший дроссель Вы тоже не пропустите. Диод придется выпаять и проверить тестером. Конденсаторы и диоды нужно заменить новыми. Дроссель можно перемотать. Для этого нужно его вынуть, разобрать, смотать обгоревший провод, считая витки. Намотать нужное количество витков новым проводом подходящего диаметра. Установить дроссель на место.

Такая неисправность возникает от того, что нарушается температурный режим работы блока. Например, он установлен в таком месте, где нет нормальной вентиляции, охлаждения. Устанавливайте свою аппаратуру так, чтобы она хорошо проветривалась и охлаждалась. Не закрывайте вентиляционных отверстий.

1 2

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Читайте также  Уголок для откосов

Добрый день! В драйвере от светодиодного прожектора на вход трансф-ора поступает 330в. На выходе — ничего. Выпаивал и проверял полевик, кондёры, диоды, мост — всё в норме. Так понимаю, что дело в трансе. Проблема в том, чем его заменить из, скажем, отечественных? Какой аналог подобрать (типоразмеры не критичны — можно вынести за плату)? Читать ответ.

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида.
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при.

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.

Бестрансформаторные источники питания, преобразователи напряжения без .
Расчет онлайн гасящего конденсатора бестрансформаторного источника питания.

Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения. Силовой ключ — би.
Как сконструировать инвертирующий импульсный источник питания. Как выбрать мощны.

Ремонт блока питания моноблока

Блок питания моноблока Lenovo ThinkCentre m71z.

Моноблок не включался, внешне повреждений не имел, однако блок питания не включается. После вскрытия оказалось, что у блока питания отсутствовало дежурное напряжение +5В на блоке питания.

И сразу же визуально выявляется обгоревший резистор, у которого явно не хватает 1 вывода. Черные следы на радиаторе. Фото сделано после его демонтажа.

Принцип работы ИБП

Большинство питающих устройств основаны на типовых схемах и имеют похожие неисправности. Если у человека есть хотя бы базовые знания в области электроники, то он может попытаться восстановить ИБП своими руками. Так как некоторые детали источника питания находятся под напряжением, даже при первичном осмотре необходимо быть осторожным.

В высоковольтных ИБП для преобразования переменного напряжения в постоянное используются диодные мосты. Также в конструкции блока питания предусмотрен сглаживающий конденсатор. Так как высокое напряжение преобразуется в импульсное с частотой от 10 до 100 кГц, то появилась возможность отказаться от использования крупногабаритных понижающих низкочастотных трансформаторов. Вместо них сейчас применяются импульсные устройства, отличающиеся небольшими размерами.

В низковольтных ИБП напряжение сначала снижается до необходимого значения, а затем выполняется его выпрямление, стабилизация и сглаживание. В результате удается получить тот показатель напряжения, который необходим для работы аппаратуры. Для повышения надежности устройств питания и получения стабильных параметров на выходе в их конструкции присутствуют различные управляющие схемотехнические решения.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Импульсные блоки питания в настоящее время используются в подавляющем большинстве устройств мощностью от долей ватта до единиц киловатт. Верхний предел ограничен параметрами выпускаемых на текущий момент транзисторов. Это ограничение можно обойти довольно просто, соединяя несколько идентичных маломощных блоков питания параллельно.

Для одинаковой и равномерной нагрузки отдельных составляющих, они объединяются по сигналам обратной связи. Постоянное совершенствование технологии разработки и конструирования полупроводниковых приборов, создание новых классов транзисторов (IGBT, MOSFET) стимулирует создание все более мощных импульсных устройств.

Даже большое число параллельно включенных устройств по массе и габаритам значительно меньше аналогичного по мощности понижающего трансформатора стандартной частоты 50 Гц, поэтому очень часто делают некоторый избыток блоков для того, чтобы при выходе одного из них он автоматически выключался и работа устройств не нарушалась.

Сам принцип работы обеспечивает широкий диапазон допустимого входного напряжения. Например импульсные блоки питания бытовых устройств при нормальном напряжении сети 220 В, способны работать вплоть до диапазона 80 — 250 В, то есть при таких напряжениях, когда обычный линейный стабилизатор выходит из границ стабильной работы.

Схемотехника блоков питания персональных компьютеров. Часть 1.

Один из самых важных блоков персонального компьютера — это, конечно, импульсный блок питания. Для более удобного изучения работы блока есть смысл рассматривать каждый его узел по отдельности, особенно, если учесть, что все узлы импульсных блоков питания различных фирм практически одинаковые и выполняют одни и те же функции. Все блоки питания рассчитаны на подключение к однофазной сети переменного тока 110/230 вольт и частотой 50 – 60 герц. Импортные блоки на частоту 60 герц прекрасно работают и в отечественных сетях.

Основной принцип работы импульсных блоков питания заключается в выпрямлении сетевого напряжения с последующим преобразованием его в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое понижается трансформатором до нужных значений, выпрямляется и фильтруется.

Таким образом, основную часть схемы любого компьютерного блока питания, можно разделить на несколько узлов, которые производят определённые электрические преобразования. Перечислим эти узлы:

Сетевой выпрямитель. Выпрямляет переменное напряжение электросети (110/230 вольт).

Высокочастотный преобразователь (Инвертор). Преобразует постоянное напряжение, полученное от выпрямителя в высокочастотное напряжение прямоугольной формы. К высокочастотному преобразователю отнесём и силовой понижающий импульсный трансформатор. Он понижает высокочастотное переменное напряжение от преобразователя до напряжений, требуемых для питания электронных узлов компьютера.

Узел управления. Является «мозгом» блока питания. Отвечает за генерацию импульсов управления мощным инвертором, а также контролирует правильную работу блока питания (стабилизация выходных напряжений, защита от короткого замыкания на выходе и пр.).

Промежуточный каскад усиления. Служит для усиления сигналов от микросхемы ШИМ-контроллера и подачи их на мощные ключевые транзисторы инвертора (высокочастотного преобразователя).

Выходные выпрямители. С помощью выпрямителя происходит выпрямление — преобразование переменного низковольного напряжения в постоянное. Здесь же происходит стабилизация и фильтрация выпрямленного напряжения.

Это основные части блока питания компьютера. Их можно найти в любом импульсном блоке питания, начиная от простейшего зарядника для сотового телефона и заканчивая мощными сварочными инверторами. Отличия заключаются лишь в элементной базе и схемотехнической реализации устройства.

Довольно упрощённо структуру и взаимосвязь электронных узлов компьютерного блока питания (формат AT) можно изобразить следующим образом.

О всех этих частях схемы будет рассказано в дальнейшем.

Рассмотрим принципиальную схему импульсного блока питания по отдельным узлам. Начнём с сетевого выпрямителя и фильтра.

Сетевой фильтр и выпрямитель.

Отсюда, собственно, и начинается блок питания. С сетевого шнура и вилки. Вилка используется, естественно, по «евростандарту» с третьим заземляющим контактом.

Следует обратить внимание, что многие недобросовестные производители в целях экономии не ставят конденсатор С2 и варистор R3, а иногда и дроссель фильтра L1. То есть посадочные места есть, и печатные дорожки тоже, а деталей нет. Ну, вот прям как здесь.

Как говорится: «No comment «.

Во время ремонта желательно довести фильтр до нужной кондиции. Резисторы R1, R4, R5 выполняют функцию разрядников для конденсаторов фильтра после того как блок отключен от сети. Термистор R2 ограничивает амплитуду тока заряда конденсаторов С4 и С5, а варистор R3 защищает блок питания от бросков сетевого напряжения.

Стоит особо рассказать о выключателе S1 («230/115»). При замыкании данного выключателя, блок питания способен работать от сети с напряжением 110. 127 вольт. В результате выпрямитель работает по схеме с удвоением напряжения и на его выходе напряжение вдвое больше сетевого.

Если необходимо, чтобы блок питания работал от сети 220. 230 вольт, то выключатель S1 размыкают. В таком случае выпрямитель работает по классической схеме диодный мост. При такой схеме включения удвоения напряжения не происходит, да это и не нужно, так как блок работает от сети 220 вольт.

Читайте также  Дизайн спальни 3 на 4

В некоторых блоках питания выключатель S1 отсутствует. В других же его располагают на тыльной стенке корпуса и помечают предупреждающей надписью. Нетрудно догадаться, что если замкнуть S1 и включить блок питания в сеть 220 вольт, то это кончится плачевно. За счёт удвоения напряжения на выходе оно достигнет величины около 500 вольт, что приведёт к выходу из строя элементов схемы инвертора.

Поэтому стоит внимательнее относиться к выключателю S1. Если предполагается использование блока питания только совместно с сетью 220 вольт, то его можно вообще выпаять из схемы.

Вообще все компьютеры поступают в нашу торговую сеть уже адаптированными на родные 220 вольт. Выключатель S1 либо отсутствует, либо переключен на работу в сети 220 вольт. Но если есть возможность и желание то лучше проверить. Выходное напряжение, подаваемое на следующий каскад составляет порядка 300 вольт.

Можно повысить надёжность блока питания небольшой модернизацией. Достаточно подключить варисторы параллельно резисторам R4 и R5. Варисторы стоит подобрать на классификационное напряжение 180. 220 вольт. Такое решение сможет уберечь блок питания при случайном замыкании выключателя S1 и включении блока в сеть 220 вольт. Дополнительные варисторы ограничат напряжение, а плакий предохранитель FU1 перегорит. При этом после несложного ремонта блок питания можно вернуть в строй.

Конденсаторы С1, С3 и двухобмоточный дроссель на ферритовом сердечнике L1 образуют фильтр способный защитить компьютер от помех, которые могут проникнуть по сети и одновременно этот фильтр защищает сеть от помех, создаваемых компьютером.

Возможные неисправности сетевого выпрямителя и фильтра.

Характерные неисправности выпрямителя, это выход из строя одного из диодов «моста» (редко), хотя бывают случаи, когда выгорает весь диодный мост, или утечка электролитических конденсаторов (гораздо чаще). Внешне это характеризуется вздутием корпуса и утечкой электролита. Подтёки очень хорошо заметны. При пробое хотя бы одного из диодов выпрямительного моста, как правило, перегорает плавкий предохранитель FU1.

При ремонте цепей сетевого выпрямителя и фильтра имейте в виду то, что эти цепи находятся под высоким напряжением, опасным для жизни ! Соблюдайте технику электробезопасности и не забывайте принудительно разряжать высоковольные электролитические конденсаторы фильтра перед проведением работ!

Что же выбрать? Преимущества и недостатки линейных и импульсных блоков питания.

К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:
• Высокий коэффициент стабилизации;
• Высокий коэффициент полезного действия;
• Более широкий диапазон входных напряжений;
• Более высокая мощность по сравнению с линейными устройствами.
• Отсутствие чувствительности к качеству электропитания и частоте входного напряжения;
• Небольшие габариты и достойная транспортабельность;
• Доступная цена.

К явным недостаткам импульсных источников питания стоит отнести:
• Наличие импульсных помех;
• Сложность схем, что негативно сказывается на надежности;
• Ремонт далеко не всегда удается произвести своими руками.

Трансформаторные блоки питания также имеют ряд плюсов, среди которых:
• Простота и надежность конструкции;
• Высокая ремонтопригодность и дешевизна запчастей;
• Отсутствие радиопомех;

Как вы понимаете, у трансформаторных блоков питания есть и недостатки, среди которых:
• Большой вес и габариты, что часто делает транспортировку очень неудобной;
• Обратная зависимость между КПД и стабильностью выходного напряжения;
• Металлоемкость конструкции.

Лабораторные блоки питания на сегодняшний день представлены огромным ассортиментом агрегатов. Спросом пользуются и импульсные, и трансформаторные блоки. Удачный выбор оборудования напрямую зависит от того, какие цели вы преследуете, приобретая блок питания. Если вы хотите всегда иметь под рукой надежный агрегат с отсутствием радиопомех, который редко ломается и легко поддается ремонту, тогда стоит обратить внимание на трансформаторные блоки питания. Если же для вас важна мощность и коэффициент полезного действия, тогда вам стоит подробнее изучить импульсные устройства.

Наиболее мощные лабораторный блоки питания представлены импульсными моделями: