Как проверить импульсный блок питания мультиметром

Как мультиметром проверить импульсный трансформатор

Основным элементом источника питания цифровых приборов является устройство преобразования тока и напряжения. Поэтому при поломке оборудования часто подозрение падает именно на него. Проще всего проверить импульсный трансформатор мультиметром. Существуют несколько способов измерений. Какой выбрать — зависит от ситуации и предполагаемых повреждений. При этом самостоятельно выполнить проверку любым из них совсем несложно.

Конструкция преобразователя

Перед тем как приступить непосредственно к проверке импульсного трансформатора (ИТ), желательно знать, как он устроен, понимать принцип действия и различать существующие виды. Такое импульсное устройство используется не только как часть блока питания, его задействуют при построении защиты от короткого замыкания в режиме холостого хода и в качестве стабилизирующего элемента.

Импульсный трансформатор используется для преобразования величины тока и напряжения без изменения их формы. То есть он может изменить амплитуду и полярность различного рода импульса, согласовать между собой различные электронные каскады, создать надёжную и устойчивую обратную связь. Поэтому главным требованием, предъявляемым к нему, является сохранение формы импульса.

Добиваются этого снижением паразитных величин, таких как межвитковая ёмкость и индуктивность, путём использования небольших сердечников, расположением витков, уменьшением числа обмоток. Основными характеристиками трансформатора являются: мощность и рабочее напряжение. Конструктивно устройство может быть выполнено в следующем виде:

• стержневом — магнитопровод такого трансформатора выполняется из П-образных пластин, обхваченных обмотками;
• броневом — используются Ш-образные пластины, а обмотки располагаются в катушках, образуя своеобразную броню;
• тороидальном — его вид напоминает геометрическую фигуру тор, при этом он не имеет катушек, а обмотка наматывается на сердечник;
• смешанном (бронестержневом) — собирается из четырёх катушек и магнитопровода совмещённого типа.

Магнитопровод в трансформаторе выполняется из пластин электротехнической стали, кроме тороидальной формы, в которой он сделан из рулонного или ферромагнитного материала. Каркасы катушек размещаются на изоляторах, а провода используются только медные. Толщина пластин подбирается в зависимости от частоты.

Расположение обмоток может быть выполнено спиральным, коническим и цилиндрическим видом. Особенностью первого типа является использование не проволоки, а широкой тонкой фольгированной ленты. Второго — выполняются с различной толщиной изоляции, влияющей на напряжение между первичной и вторичной обмотки. Третьего же типа представляют собой конструкции с намотанной проволокой на стержень по спирали.

Принцип работы устройства

Принцип действия ИТ основан на возникновении электромагнитной индукции. Так, если на первичную обмотку подать напряжение, то по ней начнёт протекать переменный ток. Его появление приведёт к возникновению непостоянного по своей величине магнитного потока. Таким образом, эта катушка является своего рода источником магнитного поля. Этот поток по короткозамкнутому сердечнику передаётся на вторичную обмотку, индуцируя на ней электродвижущую силу (ЭДС).

Величина напряжения на выходе зависит от отношения числа витков между первичной обмоткой и вторичной, а от сечения используемого провода зависит максимальная сила тока. При подключении к выходу мощной нагрузки увеличивается потребление тока, что при малом сечении проволоки приводит трансформатор к перегреву, повреждению изоляции и перегоранию.

Работа ИТ зависит также от частоты сигнала, который подаётся на первичную обмотку. Чем выше будет эта частота, тем меньшие потери будут происходить при трансформации энергии. Поэтому при высокой скорости подаваемых импульсов размеры устройства могут быть меньшими. Достигается это работой магнитопровода в режиме насыщения, а для снижения остаточной индукции используется небольшой воздушный зазор. Этот принцип и используется при построении ИТ, на который подаётся сигнал с длительностью всего в несколько микросекунд.

Подготовка и проверка

Для проверки на работоспособность импульсного трансформатора можно использовать как аналоговый мультиметр, так и цифровой. Применение второго предпочтительней из-за удобства его использования. Суть подготовки цифрового тестера сводится к проверке элемента питания и измерительных проводов. В то же время прибор стрелочного типа в дополнение к этому ещё дополнительно подстраивается.

Настройка аналогового прибора происходит путём переключения режима работы в область измерения минимально возможного сопротивления. После в гнёзда тестера вставляются два провода и перемыкаются накоротко. Специальной построечной ручкой положение стрелки устанавливается напротив нуля. Если же стрелку выставить в ноль не удаётся, то это свидетельствует о разрядившихся элементах питания, которые необходимо будет заменить.

С цифровым мультиметром проще. В его конструкции используется анализатор, который следит за состоянием батареи и при ухудшении её параметров выводит на экран тестера сообщение о необходимой её замене.

При проверке параметров трансформатора используется два принципиально разных подхода. Первый заключается в оценке исправности непосредственно в схеме, а второй — автономно от неё. Но важно понимать, что если ИТ не выпаять из схемы, или хотя бы не отсоединить ряд выводов, то погрешность измерения может быть очень большой. Связано это с другими радиоэлементами, шунтирующими вход и выход устройства.

Порядок выявления дефектов

Важным этапом проверки трансформатора мультиметром является определение обмоток. При этом их направление существенной роли не играет. Сделать это можно по маркировке, нанесённой на устройство. Обычно на трансформаторе указывается определённый код.

В отдельных случаях на ИТ может быть нанесена схема расположения обмоток или даже подписаны их выводы. Если же трансформатор установлен в прибор, то в нахождении распиновки поможет принципиальная электрическая схема или спецификация. Также часто обозначения обмоток, а именно напряжения и общий вывод, подписываются на самом текстолите платы возле разъёмов, к которым подключается устройство.

После того как выводы определены, можно приступать непосредственно к проверке трансформатора. Перечень неисправностей, которые могут возникнуть в устройстве, ограничен четырьмя пунктами:

• повреждение сердечника;
• отгоревший контакт;
• пробой изоляции, приводящий к межвитковому или корпусному замыканию;
• разрыв проволоки.

Последовательность проверки сводится к первоначальному внешнему осмотру трансформатора. Он внимательно проверяется на почернения, сколы, а также запах. Если явных повреждений не выявлено, то переходят к измерению мультиметром.

Исследование на обрыв и КЗ

Для проверки целостности обмоток лучше всего использовать цифровой тестер, но можно исследовать их и с помощью стрелочного. В первом случае используется режим прозвонки диодов, обозначенный на мультиметре символом -|>| —))). Для определения обрыва к цифровому прибору подключаются измерительные провода. Один вставляется в разъёмы, обозначенные V/Ω, а второй — в COM. Галетный переключатель переводится в область прозвонки. Измерительными щупами последовательно дотрагиваются до каждой обмотки, красным — к одному её выводу, а чёрным — к другому. При её целостности мультиметр запищит.

Аналоговым тестером проверка выполняется в режиме замера сопротивлений. Для этого на тестере выбирается наименьший диапазон измерения сопротивлений. Это может быть реализовано через кнопки или переключатель. Щупами прибора, так же как и в случае с цифровым мультиметром, дотрагиваются до начала и конца обмотки. При её повреждении стрелка останется на месте и не отклонится.

Таким же образом происходит проверка на короткое замыкание. Возникнуть КЗ может из-за пробоя изоляции. В результате сопротивление обмотки уменьшится, что приведёт к перераспределению в устройстве магнитного потока. Для проведения тестирования мультиметр переключается в режим проверки сопротивления. Дотрагиваясь щупами до обмоток, смотрят результат на цифровом дисплее или на шкале (отклонение стрелки). Этот результат не должен быть менее 10 Ом.

Чтобы убедиться в отсутствии КЗ на магнитопровод, одним щупом прикасаются к «железу» трансформатора, а вторым — последовательно к каждой обмотке. Отклонения стрелки или появления звукового сигнала быть не должно. Стоит отметить, что прозвонить тестером межвитковое замыкание можно только в приближённом виде, так как погрешность прибора довольно высока.

Измерения напряжения и тока

При подозрении на неисправность трансформатора тестирование можно провести, и не отключая его полностью от схемы. Такой метод проверки называется прямым, но связан с риском получить удар электрическим током. Суть действий в измерении тока заключается в выполнении следующих этапов:

• из схемы выпаивается одна из ножек вторичной обмотки;
• провод чёрного цвета вставляется в гнездо мультиметра COM, а красного — подключается к разъёму, обозначенному буквой А;
• переключатель устройства переводится в положение, соответствующее зоне ACA.
• щупом, подключённым к красному проводу, касаются свободной ножки, а к чёрному — места, к которому она была припаяна.

При подаче напряжения, если трансформатор работоспособный, через него начнёт протекать ток, значение которого и можно будет увидеть на экране тестера. Если ИТ имеет несколько вторичных обмоток, то сила тока проверяется на каждой из них.

Измерение же напряжения заключается в следующем. Схема с установленным трансформатором подключается к источнику питания, а затем тестер переключается на область ACV (переменный сигнал). Штекеры проводов вставляются в гнёзда V/Ω и COM и прикасаются к началу и концу обмотки. Если ИТ исправен, то на экране отобразится результат.

Снятие характеристики

Чтобы иметь возможность проверить трансформатор мультиметром таким методом, необходима его вольт-амперная характеристика. Этот график отображает зависимость между разностью потенциалов на выводах вторичных обмоток и силы тока, приводящей к их намагничиванию.

Суть метода лежит в следующем: трансформатор извлекается из схемы, на его вторичную обмотку с помощью генератора подаются импульсы разной величины. Подводимой на катушку мощности должно быть достаточно для насыщения магнитопровода. Каждый раз при изменении импульса измеряется сила тока в катушке и напряжение на выходе источника, а магнитопровод размагничивается. Для этого после снятия напряжения ток в обмотке увеличивается за несколько подходов, после чего снижается до нуля.

По мере снятия ВАХ её реальная характеристика сравнивается с эталонной. Снижение её крутизны свидетельствует o появление в трансформаторе межвиткового замыкания. Важно отметить, что для построения вольт-амперной характеристики необходимо использовать мультиметр с электродинамической головкой (стрелочный).

Таким образом, используя обычный мультиметр, можно с большой долей вероятности определить работоспособность ИТ, но для этого лучше всего выполнить комплекс измерений. Хотя для правильной интерпретации результата, следует понимать принцип работы устройства и представлять, какие процессы происходят в нём, но в принципе для успешного измерения достаточно лишь уметь переключать прибор в разные режимы.

Как проверить блок питания

Блоки питания (БП) – достаточно сложные технически устройства, используемые в настоящее время повсеместно для питания различной сложной электроники. Чаще всего БП служат для преобразования переменного тока в постоянный с изменением при этом величины выходного напряжения относительно входного напряжения сети. Блоки питания могут иметь встроенные защиты, регулировку уровня выходного напряжения или несколько линий с разным выходным напряжением. В быту блоки питания можно встретить в виде отдельных отключаемых адаптеров питания для различных гаджетов (например, бритвы, роутера, телефона, ноутбука).

Также они могут являться неотъемлемыми компонентами в конструктиве электронных устройств — телевизора, монитора, системного блока ПК. Однако проверка встроенных блоков питания рассматриваться не будет, так как в этом случае для выполнения работ своими руками необходимы более глубокие знания специфики диагностики электроники.

Именно в тот момент, когда наше устройство перестает функционировать, мы начинаем искать «виновника» и, конечно же, обращаем внимание на блок питания. Но как проверить исправность блока питания?

Имея выносной и отключаемый блок питания проверка работоспособности его, в целом, не очень сложная задача. Самый простой, безусловно, быстрый способ заключается в использовании аналогичных, заведомо исправных блоков питания и сменных кабелей. Если устройство при замене заработало, появилась зарядка или загорелись соответствующие световые индикаторы, то тут и говорить нечего – проблема в устройстве питания. Но если блок питания в единичном экземпляре? В таких случаях проверка блока питания мультиметром будет самым оптимальным вариантом. Предварительно необходимо произвести внешний осмотр проводов, разъемов и корпуса блока питания. Не должно быть оплавлений, трещин, замятий, повреждения изоляции.
Рассмотрим технологию проверки на примере блока питания ноутбука. На самом корпусе необходимо найти надпись OUTPUT, обозначающую параметры выходного напряжения и тока, а также обозначение полярности контактов разъема.

Для выполнения измерений включаем мультиметр, переводим переключатель на измерения постоянного напряжения и выставляем на значение большее, чем паспортное выходное напряжение блока. То есть, если у БП выходное 12 В, то на мультиметре выставляем минимум 20 В. Затем красный щуп прикладываем к плюсовому контакту разъема, а черный к минусовому и фиксируем показания прибора. Они должны быть равными или чуть больше 12 В. Если на табло отображается «0» или значение меньше 12 В, то это повод задуматься о его неисправности. Этот способ показывает, как проверить блок питания мультиметром на холостом ходу, но оценку все-таки нельзя считать точной диагностикой. А на самом деле, как показывает практика, проблемы могут возникать при работе БП под нагрузкой, когда напряжение в рабочем режиме может значительно снижаться. Для такой проверки необходимо подобрать нагрузочный резистор с подходящим сопротивлением, которое обеспечит ток нагрузки, указанный на блоке питания. Могут понадобиться еще небольшие кусочки проводов, ответная часть разъема с контактами и швейная игла, если понадобится проколоть изоляцию или прикоснуться точечно к контактам с плохим доступом. Нагрузочный резистор необходимо подключить или припаять к контактам запасного разъема, соединить разъем со штекером, подать питание и повторить проверку величины напряжения мультиметром в доступных для контроля местах собранной схемы. Отклонение напряжения при измерениях под нагрузкой должно быть в пределах ±5%.

В лучшем случае неисправность может быть связана с перебитыми жилами провода от разъема до блока питания, которая часто возникает из-за интенсивной эксплуатации и перегибах при переноске. В таком случае, скорее всего, придется блок питания разбирать, чтобы добраться до концов жил и прозвонить их.

Ну и, естественно, не стоит забывать, что проверка блока питания любого электронного устройства, при отсутствии измерительных приборов, необходимых комплектующих и подходящих навыков, может быть выполнена силами специалистов специализированных сервисов.

Ремонт ИБП

ИБП предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 Вольт в напряжения необходимые для стабильной работы подключенных к нему потребителей. Также PSU обеспечивает стабилизацию выходных напряжений, осуществляет защиту от коротких замыканий, выдает необходимую мощность, в зависимости от присоединенной нагрузки.

Данный материал подготовлен преподавателями Bgacenter, в рамках курса – ремонт импульсных блоков питания.

Содержание скрыть

Импульсный блок питания

Для обеспечения нагрузки электронных устройств применяются ИБП различной мощности. В данном материале подробно рассматривается блок питания применяемый для разных моделей асиков.

В конструкцию ИБП APW7 входит:

• корпус – из экранированной металлической коробки
• печатная плата ИБП имеет установленные радиотехнические компоненты
• система охлаждения состоит из принудительного вентилятора
• провода необходимые для подключения нагрузки

Основную функцию выполняет плата с расположенными на ней элементами.

Элементы расположенные на печатной плате ИБП:

1. FUSE предохранитель
2. Варистор
3. Конденсатор сетевого фильтра
4. Два дросселя
5. Блокировочные конденсаторы
6. Конденсатор сглаживающий
7. Фильтрующие конденсаторы
8. Силовые транзисторы
9. Разъем для подключения вентилятора
10. Сглаживающие конденсаторы синхронного выпрямителя
11. Выходной трансформатор
12. Диод
13. PFC транзистор
14. Терморезисторы NTC
15. Реле
16. Дроссель схемы PFC
17. Диодный мост

Как работает ИБП

Итак, импульсный блок питания APW7 работает по следующему принципу:

1. Схема защиты от превышения напряжения и короткого замыкания. Схема состоит из варистора и предохранителя в термоусадочной трубке. При превышении напряжения свыше 350 V срабатывает варистор (пробивается), предохранитель перегорает, защищая плату ИБП от повышенного напряжения. В таком случае, ремонт состоит из замены предохранителя.
2. Следующий блок – это схема сетевого фильтра. В нее входит конденсатор два дросселя, еще один конденсатор и ряд блокировочных конденсаторов предназначенных для устранения сетевых помех и выбросов помех от блока питания в сеть. При незначительных скачках напряжения дроссель старается увеличить свое магнитное поле, в результате этого все повышенное напряжение поступающее из сети скачкообразно гасится на нем. Конденсаторы сглаживают выбросы от работы импульсного преобразователя и препятствуют проникновению в сеть.
3. После сетевого фильтра стоят терморезисторы с отрицательным сопротивлением (NTC), которые работают на уменьшение сопротивления при нагреве. Это необходимо для ограничения сигнала тока через диодный мост в первоначальный момент зарядки конденсаторов сглаживающего фильтра, стоящих после диодного моста.
4. Затем идет выпрямительный диодный мост, на нем получаем из переменного постоянное напряжение. Это напряжение на начальном этапе сглаживается фильтрующими конденсаторами большой емкости 470 мкФ на 450 V каждый. В этот момент времени на конденсаторах появляется напряжение порядка 315 V.
5. Так как у ИБП кроме активной мощности существует реактивная, что отрицательно сказывается для работы. Конструктивно это устраняется за счет схемы PFC (Power Factor Correction) – Коррекция фактора мощности. В данном ИБП она сконструирована на задающей микросхеме импульсов и полевого транзистора. Перед транзистором установлен мощный дроссель высокой индуктивности. В результате работы данной схемы, напряжение на конденсаторах фильтра возрастает до 390 Вольт и оно теперь является основным для питания схем преобразователя постоянного тока.
6. Для работы ШИМ контроллера необходимо использовать постоянное напряжение +12 Вольт. Это напряжение формируется на вспомогательном трансформаторе и выпрямляется диодами. Также данное напряжение необходимо для питания системы охлаждения (вентилятора).
7. От 12 Вольт вспомогательного источника питается схема ШИМ-контроллера, которая формирует импульсы для преобразователя постоянного тока, состоящего из силового трансформатора и двух полевых транзисторов. Импульсы подаются от ШИМ контроллера на задающий генератор. А уже с задающего генератора импульсы поступают на затворы транзисторов которые управляют силовым трансформатором.
8. Импульсное напряжение полученное на вторичной обмотке трансформатора , за счет работы однотактного прямого преобразователя, поступает на схему синхронного выпрямителя. Где напряжение сглаживается синхронным фильтром построенным на конденсаторах и поступает на выходные клеммы для питания хешплат. Обратная связь и стабилизация напряжения осуществляется через схему ШИМ контроллера.
9. Синхронный выпрямитель управляется от схемы формирователя постоянного тока.

Неисправности ИБП

Для импульсных блоков питания характерны следующие неисправности:

• выход из строя диодного моста
• поломка PFC транзистора
• пробой силовых транзисторов
• короткозамкнутые витки силового трансформатора или его обрыв
• перегорание синхронного выпрямителя
• изменение номинала емкости фильтра синхронного выпрямителя
• отсутствие запускающих импульсов в ШИМ-контроллерах, вспомогательного источника 12V и основного
• неисправность реле (слышны щелчки, но ИБП не включается)
• выгорание контактов клемм присоединяемой нагрузки
• не держит нагрузку
• не работает система охлаждения при исправном вспомогательном источнике 12 V
• обрыв SMD резисторов питающих микросхемы ШИМ
• неисправность SMD транзисторов в каскадах согласования

Диагностика ИБП

Ремонт блока питания APW7 начинается с внешнего осмотра. Следует обратить внимание на наличие механических повреждений и ранее выполнявшиеся ремонты. По отсутствию герметика и не отмытому флюсу, можно предположить, что ранее проводился ремонт – плату паяли. Диагностику платы начинаем с нахождения конденсаторов фильтра питания. Как правило они имеют большой размер. Смотрим номиналы его, как видим из надписи на конденсаторе он имеет параметры 450V 470 мкФ каждый.

Для дальнейшего ремонта необходимо произвести его разряд, независимо от времени его нахождения в нерабочем состоянии. Тестером в режиме измерения постоянного напряжения убеждаемся в отсутствие напряжения на выводах конденсаторов. Для этого подключаем прибор со стороны печатной платы. Если есть напряжение, разряжаем конденсатор при помощи лампы накаливания мощностью 60W и проверяем заново тестером на отсутствие напряжения.

Только после этой процедуры можно выполнять дальнейший ремонт. Для облегчения поиска неисправности убеждаемся косвенно в отсутствие КЗ по цепи основного питания синхронного выпрямителя по основной цепи +12V.

Для этого черный щуп прикладываем к выводу расположенному внизу, а красный к выводу расположенному вверху, мы должны увидеть исправные полевые транзисторы (показания мультиметра MS-319 (стрелочный), должно быть порядка 20 Ом).

Меняем местами щупы, происходит заряд конденсаторов и сопротивление увеличилось, это говорит о исправности выпрямителя.

Продолжаем ремонт, приступаем к диагностике силовой части. Тестером от разъема питания сети в режиме прозвонки проверяем вход одного провода до диодного моста (вход переменного обозначения). Тестер должен показывать 0 (или издать своеобразный звуковой сигнал), что сразу говорит о исправности одной цепи фильтра индуктивности и целостности печатного проводника и предохранителя.

Аналогично проверяем второй провод, но на другой вывод диодного моста. Это говорит о исправности второго проводника.

Ремонт необходим, если мультиметр показал отличные от нуля значения. В таком случае ищем обрыв, устраняем его. В данном случае все исправно.

Далее проверяем сопротивление между двумя сетевыми контрольными точками входа. Оно должно быть высоким (тестер в режиме МОм). Измерение показало в данном случае высокое сопротивление. Это говорит об отсутствии КЗ на входе и исправности варистора. Убедившись в исправности входного блока проверяем диодный мост.

Методика проверки диодного моста стандартная, режим диодной прозвонки. Убедившись в его исправности исследуем блок PFC и его цепи. Проверяем MOSFET (полевой транзистор). Ставим щупы между затвором и истоком, потом затвором и стоком – сопротивление должно быть высоким и тестер нам ничего не показывает. Это правильно.

Далее проверяем Сток-Исток. При приложении к истоку красного щупа, а к стоку черного, мы увидим падение напряжения на диоде порядка 0.470 mV. В обратном приложении щупов мы не увидим никаких падений. Делаем вывод о исправности транзистора.

Для измерения импульсов управления на затворе данного транзистора необходимо применить осциллограф. Если импульсы есть делаем вывод о исправности микросхемы и подачи импульса на затвор полевого транзистора.

Далее проверяем цепь вспомогательного источника питания +12V, собранного на микросхеме ICE2QR4765 указанной по схеме принципиальной. Для этого в режиме диодной прозвонки ставим один щуп на + высоковольтного конденсатора, а второй на вывод 4 данной микросхемы ШИМ, убеждаемся в целостности обмотки трансформатора вспомогательного источника.

Ремонт необходимо проводить при разряженном высоковольтном конденсаторе и отключенным ИБП от сети!

После этого проверяем работу основного ШИМ и цепей его питания согласно схемы электрической принципиальной. Далее проверяем полу мостовую схему на транзисторах MOSFET. Проверяются они при помощи мультиметра в режиме диодной прозвонки. Первоначально для каждого транзистора проверяем переход Затвор-Исток, мультиметр должен показать OL, это говорит о исправности перехода (он не пробит).

Следующий шаг, в режиме измерения сопротивления проверяем Затвор-Исток. Одновременно проверяем сопротивление согласующего драйвера. Сопротивление исправного выхода должно быть от 10 до 20 Ом.

Как видно из измерений, это косвенно говорит о исправности транзисторов. В случае сомнения в исправности транзисторов, их необходимо выпаять, проверить отдельно. Для проверки транзисторов применяется цифровой измеритель LCR-T4.

Затем проверяем переход Сток-Исток на предмет короткого замыкания. Для этого устанавливаем красный щуп мультиметра на Исток, а черный подсоединяем к Стоку. Падение напряжения в режиме диодной прозвонки должно быть 0,434 V. Это говорит о исправности полевого транзистора.

При приложении щупов в обратном направлении мультиметр показывает OL.

Как проверить блок питания

После успешного определения неисправностей и ремонта поврежденных элементов, блок необходимо протестировать. Для этого ИБП подключают через развязывающий трансформатор к питанию сети. Затем к PSU подключают электронную нагрузку необходимой мощности, для проверки на работоспособность. Тестирование выполняется на протяжении 1-2 часа. Для исключения повторного ремонта, не рекомендуется включать ИБП без подключенной нагрузки.

Пайка блоков питания

Во время ремонта ИБП возникает необходимость проверки элементов. Для этого необходимо выпаять соответствующий элемент с печатной платы. Пайку важно производить аккуратно, используя паяльник требуемой мощности:

• от 80 Ватт – для ремонта силовых элементов: трансформатор, силовые транзисторы, выходные диоды, диодный мост, сглаживающие конденсаторы;
• до 60 Ватт (или термовоздушную паяльную станцию) – для ремонта компонентов малой и средней мощности.

Если ИБП работал с нарушением температурных режимов (перегревался), то при удалении компаунда возможен отрыв SMD компонентов с печатной платы. Важно помнить про это, а при дальнейшем ремонте восстановить обвязку на плату.

При ремонте ИБП используется сплав Розе, для уменьшения температуры заводского припоя и исключения повреждения подводящих проводников.

При монтаже необходимо припаивать на:

• паяльную пасту с температурой плавления 183 градуса Цельсия – элементы малой мощности
• ПОС 61-63 (Pb 61-63/ Sn 40) – силовые электронные компоненты.

После ремонта, перед проведением измерений на транзисторах, важно понизить температуру ИБП, так как в нагретом состоянии, ключи открыты.

Перед пайкой вновь устанавливаемых компонентов (транзисторов) их выводы нужно зачистить и залудить.

После пайки, необходимо отмыть спиртом или другим очистителем те места где выполнялась пайка.

Оборудование для ремонта ИБП

Используемое во время ремонта ИБП оборудование, расходные материалы:

• набор отверток
• бокорезы
• пассатижи
• разрядная лампа
• мультиметр
• осциллограф
• LCR-T4
• SMD-tester 3910
• паяльник от 80 Ватт
• фен термовоздушной станции Quick 857DW+
• микроскоп СМ0745
• бор-машинка
• оловоотсос электрический
• пинцет
• зонд стоматологический (зубочистки деревянные)
• флюс паяльный
• паста BGA
• очиститель платы Falcon 530
• зубная щетка
• оплетка медная шириной 1,5 и 3,0 мм
• сплав Розе
• ацетон для смывания лака

Выводы:

• ИБП – сложное электронное устройство. Ремонт импульсного блока питания в случае возникновения неисправности, необходимо выполнять зная принцип его узлов и элементной базы
• Для определения неисправности ИБП важно соблюдать технику безопасности, так как имеются опасные напряжения от 300 до 400 V, в зависимости от конструкции блока (без PFC 300V с PFC 390V)
• Ремонт иногда осложняется наличием трудно удаляемого влагозащитного покрытия. В своей конструкции ИБП имеет мощные выводы силового трансформатора. Для его выпаивания требуется паяльник с большей мощностью. При ремонте необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить токопроводящие дорожки
• ИБП для проверки, после выполненного ремонта, обязательно включается под нагрузку. С отключенной нагрузкой могут выйти из строя силовые ключи
• Для того чтобы научиться ремонту импульсных блоков питания, приглашаем вас на соответствующий курс в Bgacenter

Советы по ремонту импульсных блоков питания

На сайте уже была опубликована статья «Что такое импульсный блок питания и чем он отличается от обычного аналогового», в которой рассказано об устройстве ИБП. Эту тему можно несколько дополнить небольшим рассказом о ремонте. Под аббревиатурой ИБП достаточно часто упоминается источник бесперебойного питания. Чтобы не было разночтений, условимся, что в данной статье это Импульсный Блок Питания.

Практически все импульсные блоки питания, применяющиеся в электронной аппаратуре построены по двум функциональным схемам.

Рис.1. Функциональные схемы импульсных блоков питания

По полумостовой схеме выполняются, как правило, достаточно мощные блоки питания, например компьютерные. По двухтактной схеме изготавливаются также блоки питания мощных эстрадных УМЗЧ и сварочных аппаратов.

Кому доводилось ремонтировать усилители мощностью 400 и более ватт, прекрасно знает, какой у них вес. Речь идет, естественно, об УМЗЧ с традиционным трансформаторным блоком питания. ИБП телевизоров, мониторов, DVD-проигрывателей чаще всего делаются по схеме с однотактным выходным каскадом.

Хотя реально существуют и другие разновидности выходных каскадов, которые показаны на рисунке 2.

Рис.2. Выходные каскады импульсных блоков питания

Здесь показаны только силовые ключи и первичная обмотка силового трансформатора.

Если внимательно посмотреть на рисунок 1, нетрудно заметить, что всю схему можно разделить на две части — первичную и вторичную. Первичная часть содержит сетевой фильтр, выпрямитель напряжения сети, силовые ключи и силовой трансформатор. Эта часть гальванически связана с сетью переменного тока.

Кроме силового трансформатора в импульсных блоках питания применяются еще развязывающие трансформаторы, через которые управляющие импульсы ШИМ – контроллера подаются на затворы (базы) силовых транзисторов. Таким способом обеспечивается гальваническая развязка от сети вторичных цепей. В более современных схемах эта развязка осуществляется при помощи оптронов.

Вторичные цепи гальванически отвязаны от сети при помощи силового трансформатора: напряжение с вторичных обмоток подается на выпрямитель, и далее в нагрузку. От вторичных цепей питаются также схемы стабилизации напряжения и защиты.

Очень простые импульсные блоки питания

Выполняются на базе автогенератора, когда задающий ШИМ контроллер отсутствует. В качестве примера такого ИБП можно привести схему электронного трансформатора Taschibra.

Рис.3. Электронный трансформатор Taschibra

Подобные электронные трансформаторы выпускаются и другими фирмами. Их основное назначение — питание галогенных ламп. Отличительная особенность подобной схемы — простота и малое количество деталей. Недостатком можно считать то, что без нагрузки эта схема просто не запускается, выходное напряжение нестабильно и имеет высокий уровень пульсаций. Но лампочки все-таки светят! При этом вторичная цепь полностью отвязана от питающей сети.

Совершенно очевидно, что ремонт такого блока питания сводится к замене транзисторов, резисторов R4, R5, иногда диодного моста VDS1 и резистора R1, выполняющего роль предохранителя. Просто нечему больше в этой схеме сгореть. При небольшой цене электронных трансформаторов чаще просто покупается новый, а ремонт делается, что называется, «из любви к искусству».

Сначала техника безопасности

Коль скоро имеется такое весьма неприятное соседство первичной и вторичной цепей, которые в процессе ремонта обязательно, пусть, даже случайно, придется пощупать руками, то следует напомнить некоторые правила техники безопасности.

Прикасаться к включенному источнику можно только одной рукой, ни в коем случае не сразу обеими. Это известно каждому, кто работает с электрическими установками. Но лучше не касаться вовсе, или, только после отключения от сети путем выдергивания вилки из розетки. Также не следует на включенном источнике что-то паять или просто крутить отверткой.

В целях обеспечения электробезопасности на платах блоков питания «опасная» первичная сторона платы обводится достаточно широкой полосой или заштриховывается тонкими полосками краски, чаще белого цвета. Это предупреждение о том, что трогать руками эту часть платы опасно.

Даже выключенный импульсный блок питания можно касаться руками только через некоторое время, не менее 2…3 минут после выключения: на высоковольтных конденсаторах заряд сохраняется достаточно долго, хотя в любом нормальном блоке питания параллельно конденсаторам установлены разрядные резисторы. Помните, как в школе предлагали друг другу заряженный конденсатор! Убить, конечно, не убьет, но удар получается достаточно чувствительный.

Но самое страшное даже не в этом: ну, подумаешь, чуть щипнуло. Если сразу после выключения прозвонить электролитический конденсатор мультиметром, то вполне возможно пойти в магазин за новым.

Когда такое измерение предвидится, конденсатор нужно разрядить, хотя бы пинцетом. Но лучше это сделать с помощью резистора сопротивлением в несколько десятков КОм. В противном случае разряд сопровождается кучей искр и достаточно громким щелчком, да и для конденсатора такое КЗ не очень полезно.

И все же, при ремонте приходится касаться включенного импульсного блока питания, хотя бы для проведения каких-то измерений. В этом случае максимально обезопасить себя любимого от поражения электричеством поможет развязывающий трансформатор, часто его называют трансформатор безопасности. Как его изготовить, можно прочитать в статье «Как изготовить трансформатор безопасности».

Если же в двух словах, то это трансформатор с двумя обмотками на 220В, мощностью 100…200Вт (зависит от мощности ремонтируемого ИБП), электрическая схема показана на рисунке 4.

Рис.4. Трансформатор безопасности

Левая по схеме обмотка включается в сеть, к правой обмотке через лампочку подключается неисправный импульсный блок питания. Самое главное при таком включении это то, что ОДНОЙ рукой прикасаться к любому концу вторичной обмотки можно безбоязненно, равно как и ко всем элементом первичной цепи блока питания.

О роли лампочки и ее мощности

Чаще всего ремонт импульсного блока питания выполняется без развязывающего трансформатора, но в качестве дополнительной меры безопасности включение блока производится через лампочку мощностью 60…150Вт. По поведению лампочки можно, в общем, судить о состоянии блока питания. Конечно, такое включение не обеспечит гальванической развязки от сети, трогать руками не рекомендуется, но от дыма и взрывов вполне может защитить.

Если при включении в сеть лампочка зажигается в полный накал, то следует искать неисправность в первичной цепи. Как правило, это пробитый силовой транзистор или выпрямительный мост. При нормальной работе блока питания лампочка сначала вспыхивает достаточно ярко (заряд конденсаторов), а потом нить накала продолжает слабо светиться.

Насчет этой лампочки существует несколько мнений. Кто-то говорит, что она не помогает избавиться от непредвиденных ситуаций, а кто-то считает, что намного снижается риск спалить только что запаянный транзистор. Будем придерживаться этой точки зрения, и лампочку для ремонта использовать.

О разборных и неразборных корпусах

Чаще всего импульсные блоки питания выполняются в корпусах. Достаточно вспомнить компьютерные блоки питания, различные адаптеры, включаемые в розетку, зарядные устройства для ноутбуков, мобильных телефонов и т.п.

В случае компьютерных блоков питания все достаточно просто. Из металлического корпуса выкручиваются несколько винтиков, снимается металлическая же крышка и, пожалуйста, вся плата с деталями уже в руках.

Если корпус пластмассовый, то следует поискать на обратной стороне, где находится сетевая вилка, маленькие шурупчики. Тогда все просто и понятно, отвернул и снял крышку. В этом случае можно сказать, что просто повезло.

Но в последнее время все идет по пути упрощения и удешевления конструкций, и половинки пластмассового корпуса просто склеиваются, причем достаточно прочно. Один товарищ рассказывал, как возил в какую-то мастерскую подобный блок. На вопрос, как же его разобрать мастера сказали: «Ты, что не русский?». После чего взяли молоток и быстренько раскололи корпус на две половинки.

На самом деле это единственный способ для разборки пластиковых клееных корпусов. Вот только колотить надо аккуратно и не очень фанатично: под действием ударов по корпусу могут оборваться дорожки, ведущие к массивным деталям, например, трансформаторам или дросселям.

Помогает также вставленный в шов нож, и легкое постукивание по нему все тем же молотком. Правда, после сборки остаются следы этого вмешательства. Но пусть уж будут незначительные следы на корпусе, зато не придется покупать новый блок.

Как найти схему

Если в прежние времена практически ко всем устройствам отечественного производства прилагались принципиальные электрические схемы, то современные иностранные производители электроники делиться своими секретами не хотят. Вся электронная техника комплектуется лишь руководством пользователя, где показывается, какие надо нажимать кнопки. Принципиальные схемы к пользовательскому руководству не прилагаются.

Предполагается, что устройство будет работать вечно или ремонт будет производиться в авторизованных сервисных центрах, где имеются руководства по ремонту, именуемые сервис мануалами (service manual). Сервисные центры не имеют права делиться со всеми желающими этой документацией, но, хвала интернету, на многие устройства эти сервис мануалы находить удается. Иногда это может получиться безвозмездно, то есть, даром, а иногда нужные сведения можно получить за незначительную сумму.

Но даже если нужную схему найти не удалось, отчаиваться не стоит, тем более при ремонте блоков питания. Практически все становится понятно при внимательном рассмотрении платы. Вот этот мощный транзистор — не что иное как выходной ключ, а эта микросхема — ШИМ контроллер.

В некоторых контроллерах мощный выходной транзистор «спрятан» внутри микросхемы. Если эти детали достаточно габаритные, то на них имеется полная маркировка, по которой можно найти техническую документацию (data sheet) микросхемы, транзистора, диода или стабилитрона. Именно эти детали составляют основу импульсных блоков питания.

Даташиты содержат весьма полезную информацию. Если это микросхема ШИМ контроллера, то можно определить, где какие выводы, какие на них приходят сигналы. Тут же можно найти внутреннее устройство контроллера и типовую схему включения, что очень помогает разобраться с конкретной схемой.

Несколько сложнее найти даташиты на малогабаритные компоненты SMD. Полная маркировка на маленьком корпусе не помещается, вместо нее на корпусе ставится кодовое обозначение из нескольких (три, четыре) букв и цифр. По этому коду с помощью таблиц или специальных программ, добытых опять-таки в интернете, удается, правда не всегда, найти справочные данные неведомого элемента.

Измерительные приборы и инструмент

Для ремонта импульсных блоков питания потребуется тот инструмент, который должен быть у каждого радиолюбителя. В первую очередь это несколько отверток, кусачки-бокорезы, пинцет, иногда пассатижи и даже упомянутый выше молоток. Это для слесарно-монтажных работ.

Для паяльных работ, конечно же, понадобится паяльник, лучше несколько, различной мощности и габаритов. Вполне подойдет обычный паяльник мощностью 25…40Вт, но лучше, если это будет современный паяльник с терморегулятором и стабилизацией температуры.

Для отпаивания многовыводных деталей хорошо иметь под руками если не супердорогую паяльную станцию, то хотя бы простенький недорогой паяльный фен. Это позволит без особых усилий и разрушения печатных плат выпаивать многовыводные детали.

Для измерения напряжений, сопротивлений и несколько реже токов понадобится цифровой мультиметр, пусть даже не очень дорогой, или старый добрый стрелочный тестер. О том, что стрелочный прибор еще рано списывать со счетов, какие он дает дополнительные возможности, которых нет у современных цифровых мультиметров, можно прочитать в статье «Стрелочные и цифровые мультиметры — достоинства и недостатки».

Неоценимую помощь в ремонте импульсных блоков питания может оказать осциллограф. Тут тоже вполне возможно воспользоваться стареньким, даже не очень широкополосным электронно-лучевым осциллографом. Если конечно есть возможность приобрести современный цифровой осциллограф, то это еще лучше. Но, как показывает практика, при ремонте импульсных блоков питания можно обойтись и без осциллографа.

Собственно при ремонте возможны два исхода: либо отремонтировать, либо сделать еще хуже. Тут уместно вспомнить закон Хорнера: «Опыт растет прямо пропорционально числу выведенной из строя аппаратуры». И хотя закон этот содержит изрядную долю юмора, в практике ремонта дела обстоят именно таким образом. Особенно в начале пути.

Поиск неисправностей

Импульсные блоки питания выходят из строя намного чаще, чем другие узлы электронной аппаратуры. В первую очередь сказывается то, что присутствует высокое сетевое напряжение, которое после выпрямления и фильтрации становится еще выше. Поэтому силовые ключи и весь инверторный каскад работают в очень тяжелом режиме, как электрическом, так и тепловом. Чаще всего неисправности кроются именно в первичной цепи.

Неисправности можно разделить на два типа. В первом случае отказ импульсного блока питания сопровождается дымом, взрывами, разрушением и обугливанием деталей, иногда дорожек печатной платы.

Казалось бы, что вариант простейший, достаточно только поменять сгоревшие детали, восстановить дорожки, и все заработает. Но при попытке определить тип микросхемы или транзистора выясняется, что вместе с корпусом улетучилась и маркировка детали. Что тут было, без схемы, которой чаще под рукой нет, узнать невозможно. Иногда ремонт на этой стадии и заканчивается.

Второй тип неисправности тихий, как говорил Лёлик, без шума и пыли. Просто бесследно пропали выходные напряжения. Если этот импульсный блок питания представляет собой простой сетевой адаптер вроде зарядника для сотового или ноутбука, то в первую очередь следует проверить исправность выходного шнура.

Чаще всего происходит обрыв либо около выходного разъема, либо у выхода из корпуса. Если блок включается в сеть при помощи шнура с вилкой, то в первую очередь следует убедиться в его исправности.

После проверки этих простейших цепей уже можно лезть в дебри. В качестве этих дебрей возьмем схему блока питания 19-дюймового монитора LG_flatron_L1919s. Собственно неисправность была достаточно простой: вчера включался, а сегодня не включается.

При кажущейся серьезности устройства — как-никак монитор, схема блока питания достаточно проста и наглядна.

Описание схемы и рекомендации по ремонту

После вскрытия монитора было обнаружено несколько вздутых электролитических конденсаторов (C202, C206, C207) на выходе блока питания. В таком случае лучше поменять сразу все конденсаторы, всего шесть штук. Стоимость этих деталей копеечная, поэтому не стоит ждать, когда они тоже вспучатся. После такой замены монитор заработал. Кстати, такая неисправность у мониторов LG достаточно частая.

Вспученные конденсаторы вызывали срабатывание схемы защиты, о работе которой будет рассказано чуть позже. Если после замены конденсаторов блок питания не заработал, придется искать другие причины. Для этого рассмотрим схему более подробно.

Рис 5. Блок питания монитора LG_flatron_L1919s (для увеличения нажмите на рисунок)

Сетевой фильтр и выпрямитель

Сетевое напряжение через входной разъем SC101, предохранитель F101, фильтр LF101 поступает на выпрямительный мост BD101. Выпрямленное напряжение через термистор TH101 поступает на сглаживающий конденсатор C101. На этом конденсаторе получается постоянное напряжение 310В, которое поступает на инвертор.

Если это напряжение отсутствует или намного меньше указанной величины, то следует проверить сетевой предохранитель F101, фильтр LF101, выпрямительный мост BD101, конденсатор C101, и термистор TH101. Все указанные детали легко проверить с помощью мультиметра. Если возникает подозрение на конденсатор C101, то лучше поменять его на заведомо исправный.

Кстати, сетевой предохранитель просто так не сгорает. В большинстве случаев его замена не приводит к восстановлению нормальной работы импульсного блока питания. Поэтому следует искать другие причины, приводящие к перегоранию предохранителя.

Предохранитель следует ставить на тот же ток, который указан на схеме, и ни в коем случае не «умощнять» предохранитель. Это может привести к еще более серьезным неисправностя.

Инвертор

Инвертор выполнен по однотактной схеме. В качестве задающего генератора используется микросхема ШИМ-контроллера U101 к выходу которой подключен силовой транзистор Q101. К стоку этого транзистора через дроссель FB101 подключена первичная обмотка трансформатора T101 (выводы 3-5).

Дополнительная обмотка 1-2 с выпрямителем R111, D102, C103 используется для питания ШИМ контроллера U101 в установившемся режиме работы блока питания. Запуск ШИМ контроллера при включении производится резистором R108.

Выходные напряжения

Блок питания вырабатывает два напряжения: 12В/2А для питания инвертора ламп подсветки и 5В/2А для питания логической части монитора.

От обмотки 10-7 трансформатора T101 через диодную сборку D202 и фильтр C204, L202, C205 получается напряжение 5В/2А.

Последовательно с обмоткой 10-7 соединена обмотка 8-6, от которой с помощью диодной сборки D201 и фильтра C203, L201, C202, C206, C207 получается постоянное напряжение 12В/2А.

Защита от перегрузок

В исток транзистора Q101 включен резистор R109. Это датчик тока, который через резистор R104 подключен к выводу 2 микросхемы U101.

При перегрузке на выходе ток через транзистор Q101 увеличивается, что приводит к падению напряжения на резисторе R109, которое через резистор R104 подается на вывод 2CS/FB микросхемы U101 и контроллер перестает вырабатывать управляющие импульсы (вывод 6OUT). Поэтому напряжения на выходе блока питания пропадают.

Именно эта защита и срабатывала при вспученных электролитических конденсаторах, о которых было упомянуто выше.

Уровень срабатывания защиты 0,9В. Этот уровень задается источником образцового напряжения внутри микросхемы. Параллельно резистору R109 подключен стабилитрон ZD101 с напряжением стабилизации 3,3В, что обеспечивает защиту входа 2CS/FB от повышенного напряжения.

К выводу 2CS/FB через делитель R117, R118, R107 подается напряжение 310В с конденсатора С101, что обеспечивает срабатывание защиты от повышенного напряжения сети. Допустимый диапазон сетевого напряжения, при котором монитор нормально работает находится в диапазоне 90…240В.

Стабилизация выходных напряжений

Выполнена на регулируемом стабилитроне U201 типа A431. Выходное напряжение 12В/2А через делитель R204, R206 (оба резистора с допуском 1%) подается на управляющий вход R стабилитрона U201. Как только выходное напряжение становится равным 12В, стабилитрон открывается и засвечивается светодиод оптрона PC201.

В результате открывается транзистор оптрона, (выводы 4, 3) и напряжение питания контроллера через резистор R102 подается на вывод 2CS/FB. Импульсы на выводе 6OUT пропадают, и напряжение на выходе 12В/2А начинает падать.

Напряжение на управляющем входе R стабилитрона U201 падает ниже опорного напряжения (2,5В), стабилитрон запирается и выключает оптрон PC201. На выходе 6OUT появляются импульсы, напряжение 12В/2А начинает возрастать и цикл стабилизации повторяется снова. Подобным образом цепь стабилизации построена во многих импульсных блоков питания, например, в компьютерных.

Таким образом, получается, что на вход 2CS/FB контроллера с помощью проводного ИЛИ подключены сразу три сигнала: защита от перегрузок, защита от превышения напряжения сети и выход схемы стабилизатора выходных напряжений.

Вот тут как раз уместно вспомнить, как можно проверить работу этой петли стабилизации. Для этого достаточно при ВЫКЛЮЧЕННОМ. из сети блоке питания подать на выход 12В/2А напряжение от регулируемого блока питания.

На выход оптрона PC201 зацепиться лучше стрелочным тестером в режиме измерения сопротивлений. Пока напряжение на выходе регулируемого источника ниже 12В, сопротивление на выходе оптрона будет большим.

Теперь будем увеличивать напряжение. Как только напряжение станет больше 12В, стрелка прибора резко упадет в сторону уменьшения сопротивления. Это говорит о том, что стабилитрон U201 и оптопара PC201 исправны. Следовательно, стабилизация выходных напряжений должна работать нормально.

В точности так же можно проверить работу петли стабилизации у компьютерных импульсных блоков питания. Главное разобраться в том, к какому напряжению подключен стабилитрон.

Если все указанные проверки прошли удачно, а блок питания не запускается, то следует проверить транзистор Q101, выпаяв его из платы. При исправном транзисторе виновата, скорей всего, микросхема U101 или ее обвязка. В первую очередь это электролитический конденсатор C105, который лучше всего проверить заменой на заведомо исправный.

• Виды транзисторов и их применение
• DC-DC преобразователи
• Стрелочные и цифровые мультиметры — достоинства и недостатки

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день

Поделитесь этой статьей с друзьями: