Spínané zdroje (SMPS, UPS) mají oproti tradičním mnoho výhod. Ale za lehkost a kompaktnost musíte zaplatit komplikovaným zapojením a nevyhnutelným poklesem spolehlivosti. Pokud je pulzátor mimo provoz, můžete se pokusit jej obnovit. V mnoha případech lze opravu poškozeného spínaného zdroje provést nezávisle.
Stručně o zařízení
Struktura pulzního napájecího zdroje.
Ve srovnání s konvenčním napájecím zdrojem má generátor pulsů poměrně složité obvody. Síťové napětí prochází filtrem, je usměrněno a vyhlazeno. Do měniče je přiváděno konstantní napětí, ze kterého jsou tranzistorovými klávesami „ořezávány“ impulsy s amplitudou asi 300 voltů a frekvencí několika kilohertzů nebo desítek kilohertzů. Klávesy jsou ovládány speciálním obvodem vyrobeným ve formě generátoru.
Pokud je zdroj neregulovaný a nestabilizovaný, pak generátor jednoduše generuje impulsy o určité frekvenci. Pokud potřebujete stabilizaci a regulaci výstupního napětí, provádí se to metodou pulzně-šířkové modulace (PWR, PWM). Impulzy následují konstantní frekvencí a napětí je regulováno změnou jejich délky. Stejným způsobem můžete omezit výstupní proud a také provést ochranu proti přetížení nebo zkratu. K tomuto účelu jsou poskytovány ovládací obvody (zpětná vazba) – trvalé nebo s možností on-line nastavení.
Impulzy převedené do sekundárního vinutí jsou usměrněny obvyklým způsobem, procházejí vyhlazovacím filtrem a jsou přiváděny ke spotřebiteli. Vzhledem k vysoké konverzní frekvenci jsou rozměry pulzního transformátoru malé. Kapacita (a velikost) vyhlazovacích kondenzátorů ve výstupním filtru je také malá – díky tomu se získá zesílení pulzního generátoru z hlediska hmotnosti a velikosti.
Kde začít, jak najít správné schéma
Nejlepší možností opravy je, pokud existuje schéma zapojení pro konkrétní napájecí zdroj. Ve skutečnosti je vše poněkud složitější. Výrobci do dokumentace napájecích zdrojů neuvádějí schémata zapojení. Musíte je hledat na internetu. Problém je v tom, že ani známí výrobci nejsou nadšení z předvádění svého vývoje a malé firmy z jihovýchodní Asie nemají své webové stránky vůbec. Musíme sbírat z celé sítě to, co nadšenci našli a zveřejnili. A pokud je poměrně snadné najít obvod pro počítačové zdroje, tak u pulzních generátorů určených např. k napájení LED pásků je situace složitější.
Takže u napájecího zdroje SKS-320 známý vyhledávač při požadavku na obvod poskytne pouze jeden adekvátní obrázek (zřejmě nakreslený dobrovolníkem z Číny). Pomocí tohoto zařízení jako příkladu bude níže popsán algoritmus odstraňování problémů.
Schematické schéma UPS SKS-320.
U jiných zdrojů nemusí být schéma vůbec nalezeno. V tomto případě je nejlepší cestou zkopírovat obvod z desky sami. To vyžaduje určitou zručnost – musíte alespoň vědět, jak elektronické součástky vypadají, a také přibližně reprezentovat očekávaný výsledek. K tomu potřebujete vědět, z jakých obvodů jsou napájecí zdroje vyrobeny. Pro usnadnění práce můžete na desce označit silové dráhy fixem a očíslovat prvky (pokud již nejsou očíslovány).
Dalším způsobem je najít podobný obvod, který nemusí úplně odpovídat skutečnému bloku, ale je to lepší než nic.
Hlavní poruchy spínaného zdroje
Vnější projevy poruchy mohou být následující:
- cizí hluk, zápach kouře, spálená izolace při zapnutí (při volnoběhu nebo při zatížení);
- spínaný zdroj se po zapnutí nespustí – není žádná indikace zapnutí, není žádné výstupní napětí (nebo všechna napětí);
- jedno z výstupních napětí chybí (pokud má zdroj několik kanálů);
- nestabilní výstupní napětí;
- přepětí nebo podpětí na výstupu.
Samostatně je nutné upozornit na poruchu, kdy se ventilátor v jednotce s nuceným chlazením nezapne. Samotný problém neovlivňuje výkon, ale v blízké budoucnosti může vést k přehřátí a poruše.
Pokud je pozorován první problém na seznamu, musí být napájecí zdroj okamžitě odpojen od napájení a nesmí být připojen k síti 220 V, dokud nebude problém odstraněn.
Jak mohu zkontrolovat UPS
V případě pochybností můžete zkontrolovat provoz UPS. K tomu musí být zapnutý pod zátěží – některé zdroje se prostě nespustí na volnoběh. Jako ekvivalent můžete použít autožárovky, pokud je jednotka navržena pro výstupní napětí 12 voltů, nebo jiné žárovky, které zapojíte do série a paralelně pro vytvoření požadované zátěže. Pokud neexistují žádné vhodné lampy, můžete zatížit odpory požadovaného odporu a požadovaného výkonu.
Žárovka jako zátěž napájecího zdroje.
Pro jednoduchou kontrolu výkonu by měl být proud procházející lampami alespoň 5 až 10 % jmenovité hodnoty UPS. Pokud je zdroj s nuceným chlazením, je nutné jej zatížit tak, aby proud byl alespoň poloviční maximální dovolené (nebo lépe blíže horní hranici). To je nezbytné pro aktivaci teplotního spínače, aby se zkontrolovalo, zda je ventilátor zapnutý.
Způsob opravy napájecího zdroje
Ti, kteří se zabývají obnovou pracovní kapacity elektronických zařízení, to vědí Více než 90 procent oprav spočívá v odstraňování problémů. Výměna nalezeného vadného prvku ve většině případů zabere trochu času a nevyžaduje speciální dovednosti.
Druhým bodem je, že impulsy stejného typu mají konstruktivní slabiny vedoucí k charakteristickým problémům, ale obecně platí, že řešení problémů je kreativní proces a není možné dávat doslova pokyny krok za krokem. Je však docela reálné uvést obecnou vyhledávací metodu, i když je třeba pochopit, že bez dostatečné kvalifikace a dostupnosti nástrojů to nestojí za nic. Minimálně budete potřebovat multimetr a osciloskop.
Vizuálně můžete určit pouze oteklé a netěsné oxidové kondenzátory. I když jsou při kontrole viditelné zuhelnatělé prvky, jejich výměna nemusí nic dát – jiné komponenty mohou být příčinou vyhoření.
Nabobtnalé oxidové kondenzátory se detekují vizuální kontrolou.
Odstraňování problémů
Diagnostika vadného zařízení musí začít analýzou. Pro první odhady stačí znalost blokového schématu napájení a vnějšího projevu poruchy.
Umístění hlavních prvků na desce SKS-320 SMPS.
Pokud UPS po zapnutí nevykazuje vůbec žádné známky života (nehřeje se, žádná indikace napětí, není slyšet žádné jemné skřípání, žádné výstupní napětí) nebo je její výstupní napětí nižší než jmenovité napětí, pak první věc zkontrolovat funkčnost pojistky (položka 1 na obrázku) . Pokud je v pořádku, je třeba zkontrolovat úroveň napětí na kondenzátoru C5 (položka 2, bod 1 ve schématu). Mělo by to být asi 300 voltů. Pokud není napětí, lze předpokládat poruchu vysokonapěťového usměrňovače. Nejprve se ale musíte ujistit, že k němu dosáhne ~220 voltů. Pokud ne, musíte hledat, kde mizí.
Dále je třeba zkontrolovat činnost regulátoru PWM. V tomto případě je implementován na čipu TL494 (poz. 3). Funkčnost a číslování jejích závěrů shrnuje tabulka.
Pomocí osciloskopu musíte zkontrolovat, zda jsou na výstupech 8,11 mikroobvodu přítomny protifázové impulsy. Pokud tam nejsou, je třeba zkontrolovat přítomnost napájecího napětí na pinu 12 (poz. 4) TL494.
Tvar impulsů na kolících 1 a 11 mikroobvodu.
Při jeho absenci je nutné najít příčinu ztráty. Pokud je napájení, ale nejsou žádné impulsy, musíte zkontrolovat zapojení mikroobvodu.
V případě generování je nutné se osciloskopem ujistit, že na primárním vinutí transformátoru T1 jsou impulsy (body 3,4 na obrázku). Jejich amplituda by měla být asi 150 voltů. Pokud ne, je nutné zkontrolovat provozuschopnost dělicích kondenzátorů C5, C6. K tomu je velmi užitečný ESR měřič.
Měření kondenzátoru ESR metrem.
Pokud má jeden nebo oba kondenzátory špatnou kvalitu izolace, je nutné je vyměnit. Pokud není k dispozici měřič ESR, můžete změřit napětí v bodě 2. Mělo by to být asi 150 voltů – polovina napětí v bodě 1. Pokud se výrazně liší, znamená to také poruchu jedné nebo dvou kapacit. Pokud je tam vše v pořádku, kontroluje se provozuschopnost tranzistorů. Q4, Q5 (poz.5), transformátor T2 (poz.7), tranzistory Q1, Q2 (poz.6), stejně jako všechny diody v budicím obvodu a koncovém stupni měniče.
Pokud je vše v pořádku a na primárním vinutí jsou impulsy, ale na sekundárním nejsou žádné impulsy, musíte zkontrolovat transformátor T1 (poz.8), vyvolávající integritu všech vinutí.
Pokud jsou na sekundárním vinutí impulsy, je nutné zkontrolovat prvky usměrňovače – montáž sekundárního usměrňovače D3 (poz. 9). Pokud je zcela vadný, pak nebude žádné výstupní napětí. Pokud selže pouze jedna dioda, výstup bude mít nižší napětí.
Příčinou přepětí a podpětí může být také porucha zpětnovazebních obvodů. V obvodu je zpětná vazba napětí provedena na operačním zesilovači U1. Na desce není nic podobného operačnímu zesilovači, proto existuje drobný rozpor mezi úpravou zdroje a nalezeným obvodem. Na to musíte být připraveni a musíte se s takovou situací vyrovnat sami, když jste pochopili vlastnosti obvodů. Aktuální zpětná vazba je organizována prostřednictvím tlumivky L1 (poz.10) a bočníkem 680 Ohm. Měřením teploty na této škrticí klapce se automaticky zapne ventilátor, snímač je instalován v těsné blízkosti škrticí klapky. Zda se chladič zapne při absenci odpovídajícího zatížení, můžete zkontrolovat nahřátím senzoru například pomocí fénu. Pokud se ventilátor nespustí, musíte hledat poruchu.
Pokud je výstupní napětí nestabilní – možná je to nejobtížnější případ. To znamená, že došlo k „blikající“ poruše, kterou není snadné zachytit. Můžete zkusit následující:
- zkontrolujte desku pod zvětšením, zda neobsahuje špatné pájené spoje a mikrotrhliny;
- znovu připájejte všechny spoje;
- použijte dřevěnou hůl k pohybu všech prvků jeden po druhém, sledujte reakci výstupního napětí;
- zkontrolujte výstupní filtrační kondenzátory С15, С16 (poz. 11).
Pokud jsou přítomna všechna napětí kromě jednoho, pak je UPS obecně v pořádku. Je nutné zkontrolovat detaily sekundárního usměrňovače odpovídajícího kanálu (sestava diod, filtrační kondenzátory atd.). Pokud jsou provozuschopné, je nutné zavolat odpovídající vinutí pulzního transformátoru. Zkoumaná jednotka má jedno výstupní napětí, ale je zde pomocný napěťový kanál (pro ventilátor a napájení klíčového ovladače). Může být také použit k posouzení stavu napájecího zdroje.
Pro ostatní UPS je také použitelný určený vyhledávací algoritmus, upravený pro konkrétní okruh. Obecně může být příčinou poruchy absolutně jakýkoli prvek. Otázka jeho umístění leží ve sféře kvalifikace mistra, jeho zkušeností a trochu i v oblasti štěstí.
Ladění
Nalezená vadná část je připájena a nahrazena jinou – přesně stejnou nebo analogovou. Pokud se jedná o silový prvek nainstalovaný na radiátoru, je třeba dbát na správné upevnění na chladiči – obnovit přítomnost teplovodivé pasty a případně izolační desky (slída nebo elastický materiál).
Vinutí prvky selhávají zřídka, je lepší je nahradit analogem z donorového bloku. Pokud neexistuje žádný dárce, můžete se pokusit opravit neúspěšný uzel:
- demontujte induktor nebo transformátor;
- vinutí vinutí v sérii, počítání závitů;
- změřte tloušťku každého drátu posuvným měřítkem nebo jiným nástrojem;
- vyzvednout stejný drát podle průřezu (pokud vezmete větší průměr, vinutí nemusí pasovat, pokud je menší, může se během provozu přehřát);
- vinutí (nebo několik) znovu naviňte.
Při navíjení je nutné dávat pozor, navíjet cívku na cívku, vyvarovat se vzniku smyček a uzlů. Zvláštní pozornost by měla být věnována izolaci vinutí transformátoru.
Transformátor s vinutým horním vinutím (viditelná izolační vrstva vinutí).
Pokud standardní těsnění mezi vinutími nelze opatrně odstranit, lze je vyrobit pomocí tenké fluoroplastové pásky. Problémy mohou být při demontáži jádra. Obvykle se lepí ze dvou polovin a ne vždy je možné jej opatrně rozebrat – ferit se roztříští na několik částí.
Feritové jádro rozbité na několik kusů.
Je to v pořádku – přelepené jádro nefunguje o nic hůř než pevné. Nejen, že je nutné nanést silnou vrstvu lepidla, aby se předešlo nemagnetickým mezerám a aby při demontáži nevznikaly příliš malé úlomky, které by se nedaly slepit. Ale obecně je třeba si uvědomit, že šance na úspěšnou opravu pulzního transformátoru jsou nízké.
Rám transformátoru připravený k navíjení.
Kdy je nejlepší zavolat servis?
Pokud neexistuje minimální potřebný přístrojový park, je lepší kontaktovat specializovanou organizaci, která opravuje spínané zdroje. Bez minima zařízení je nápad v 99 % případů odsouzen k neúspěchu. Také nedoufejte, že opravíte zařízení v nepřítomnosti obvodu (alespoň v nějaké formě) a s nedostatečnou kvalifikací. Nemá smysl provádět opravy (a dokonce je přenášet do servisu) i v situaci, kdy některé prvky vyhořely. Lze je vyměnit, ale izolační vlastnosti části desky pokryté sazemi budou daleko od těch, které deklaruje výrobce, a nová porucha na sebe nenechá dlouho čekat.
Pro přehlednost doporučujeme sérii tematických videí.
Ale obecně je oprava impulsů nevděčný úkol a nepříliš cenově výhodný. Nejsou tak drahé, aby začaly s pečlivým odstraňováním problémů. Ale pokud neexistuje žádná jiná cesta ven nebo samotný proces je potěšením, pak budou užitečné materiály pro recenze.
