Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 219.937
Comentaris sobre l'article: 5
Consells per reparar fonts d'alimentació en commutació
Una mica sobre l’ús i el disseny dels SAI
Ja s'ha publicat un article al lloc "Què és una font d'alimentació de commutació i en què es diferencia d'un analògic convencional"que descriu el dispositiu UPS. Aquest tema es pot complementar amb una petita història sobre la reparació. Sovint es fa referència a l’abreviació UPS. font d'alimentació ininterrompuda. Per tal d’evitar discrepàncies, estem d’acord que en aquest article es tracta d’una font d’alimentació de commutació.
Gairebé totes les fonts d’alimentació de commutació utilitzades en equips electrònics es construeixen segons dos esquemes funcionals.
Fig. 1. Diagrames funcionals de les fonts d'alimentació de commutació
Segons l’esquema de mig pont, per regla general es duen a terme fonts d’alimentació força potents, per exemple les d’ordinador. Segons l’esquema de dos temps, també es fabriquen fonts d’alimentació per a màquines de soldadura d’art pop UMZCH d’alta potència i soldadures.
Qualsevol que hagi reparat amplificadors amb una capacitat de 400 watts o més, sap perfectament quin pes tenen. Es tracta, naturalment, de UMZCH amb una font d’alimentació del transformador tradicional. Els televisors UPS, monitors i reproductors de DVD es fan més sovint segons l'esquema amb una fase de sortida d'una sola etapa.
Tot i que en realitat hi ha altres tipus d’etapes de sortida, que es mostren a la figura 2.
Fig. 2. Etapes de sortida de les fonts d'alimentació de commutació
Aquí només es mostren els commutadors d’alimentació i el bobinat primari del transformador de potència.
Si observeu detingudament la figura 1, és fàcil notar que tot l’esquema es pot dividir en dues parts: primària i secundària. La part principal conté un protector de sobretensió, un rectificador de tensió de xarxa, interruptors d’alimentació i un transformador d’alimentació. Aquesta part està connectada galvànicament a la xarxa de corrent alterna.
A més del transformador de potència, les fonts d’alimentació polsada també utilitzen transformadors de desacoblament, a través dels quals els polsos de control del controlador PWM s’alimenten a les portes (bases) dels transistors d’energia. D’aquesta manera es proporciona un aïllament galvànic de la xarxa de circuits secundaris. En esquemes més moderns, aquest aïllament es realitza mitjançant optoparells.
Els circuits secundaris es desconnecten galvànicament de la xarxa mitjançant un transformador de potència: la tensió dels enrotllaments secundaris se subministra al rectificador, i després a la càrrega. Els circuits secundaris també subministren circuits d’estabilització i protecció de tensió.
Fonts de commutació molt senzilles
Es realitzen sobre la base de l'oscil·lador quan el controlador PWM principal està absent. Un exemple d'aquest tipus de SAI és el circuit de transformadors electrònics de Taschibra.
Fig. 3. Taschibra Electronic Transformer
Altres transformadors electrònics són produïts per altres empreses. El seu objectiu principal és potència de la llum halògena. Una característica distintiva d’un esquema d’aquest tipus és la simplicitat i un nombre reduït de parts. L’inconvenient és que, sense càrrega, aquest circuit simplement no s’inicia, la tensió de sortida és inestable i té un nivell d’ondulació elevat. Però les llums encara brillen! En aquest cas, el circuit secundari es desconnecta completament de la xarxa.
És obvi que la reparació d'una font d'alimentació es redueix a la substitució de transistors, resistències R4, R5, de vegades pont de díodes VDS1 i la resistència R1, que actuen com a fusible. Simplement, no hi ha res més a cremar en aquest esquema. A un preu baix per als transformadors electrònics, solen comprar-ne un de nou i es fa una reparació, segons diuen, “per amor a l’art”.
Seguretat primer
Tan aviat com hi hagi un barri tan desagradable dels circuits primaris i secundaris que, durant el procés de reparació, haureu de tocar-lo, encara que per accident, amb les mans, heu de recordar algunes precaucions de seguretat.
Podeu tocar la font d'encesa amb una sola mà, en cap cas amb les dues alhora.Això ho sap tothom que treballa amb instal·lacions elèctriques. Però és millor no tocar-ne res o, només després de desconnectar de la xarxa, tirant el connector de la presa de sortida. A més, no heu de soldar res a la font encès o simplement torçar-lo amb un tornavís.
Per tal de garantir la seguretat elèctrica a les plaques d’alimentació, el costat primari “perillós” del tauler està envoltat d’una franja bastant ampla o ombrejada amb tires fines de pintura, generalment de color blanc. Això és un avís que és perillós tocar aquesta part del tauler.
Fins i tot una font d’alimentació de commutació apagada només es pot tocar amb les mans només al cap d’un temps, almenys 2 ... 3 minuts després d’apagar: la càrrega roman en condensadors d’alta tensió durant molt de temps, tot i que les resistències de descàrrega s’instal·len en paral·lel amb condensadors en qualsevol font d’alimentació normal. Recordeu com l’escola s’oferia mútuament un condensador carregat! Matar, per descomptat, no matarà, però el cop és força sensible.
Però el pitjor no és ni tan sols: bé, penseu-hi, he tocat una mica. Si sueleu immediatament el condensador electrolític amb un multímetre, és molt possible anar a la botiga per obtenir-ne un de nou.
Quan s'espera una mesura d'aquest tipus, el condensador s'ha de descarregar, almenys amb pinces. Però és millor fer-ho amb un resistor amb una resistència de diverses desenes de kOhm. En cas contrari, la descàrrega s’acompanya d’un munt d’espurnes i un clic força fort, i per a un condensador un curtcircuit no és gaire útil.
I, tot i així, a l’hora de reparar, heu de tocar l’alimentació de commutació, com a mínim per a algunes mesures. En aquest cas, el transformador d’aïllament ajudarà a protegir el teu ésser estimat de les descàrregues elèctriques tant com sigui possible, sovint anomenat transformador de seguretat. Com fer-ho, podeu llegir a l'article "Com fer un transformador de seguretat".
Si en poques paraules, es tracta d’un transformador amb dos enrotllaments per a 220 V, potència 100 ... 200W (depèn de la potència del SAI que s’està reparant), el circuit elèctric es mostra a la figura 4.
Fig.4. Transformador de seguretat
L’enrotllament esquerre segons l’esquema està connectat a la xarxa, al bobinat dret a través de la bombeta, hi ha connectada una font d’alimentació de commutació defectuosa. El més important amb aquesta inclusió és que amb una mà es pot tocar qualsevol extrem de l’enrotllament secundari sense por, així com amb tots els elements del circuit primari de l’alimentació.
Sobre el paper de la bombeta i la seva potència
Molt sovint, la reparació d’una unitat d’alimentació de commutació es realitza sense un transformador d’aïllament, però com a mesura de seguretat addicional, la unitat s’encén a través d’una bombeta amb una potència de 60 ... 150W. El comportament de la bombeta pot, en general, jutjar l'estat de la font d'alimentació. Per descomptat, aquesta inclusió no proporcionarà un aïllament galvànic de la xarxa, no es recomana tocar-la amb les mans, però pot protegir-la del fum i les explosions.
Si, quan esteu connectats a la xarxa elèctrica, la bombeta s’encén a ple foc, haureu de buscar un mal funcionament al circuit primari. Per regla general, es tracta d’un pont transistor o rectificador de potència punxada. Durant el funcionament normal de l'alimentació, la llum parpelleja de manera intensa (càrrega del condensador) i, a continuació, el filament continua brillant tènue.
Hi ha diverses opinions sobre aquesta bombeta. Algú diu que no ajuda a desfer-se de situacions imprevistes i algú creu que es redueix molt el risc de cremar un transistor tancat recentment. Ens adherim a aquest punt de vista i utilitzarem la bombeta de reparació.
Quant a casos col·lapsables i no col·lapsables
Molt sovint, les fonts d'alimentació de commutació es realitzen en tancaments. N’hi ha prou amb recordar fonts d’alimentació informàtica, diversos adaptadors inclosos a la presa de sortida, carregadors per a portàtils, telèfons mòbils, etc.
En el cas de les fonts d'alimentació informàtica, tot és força senzill. S'han desenroscat diversos cargols de la caixa metàl·lica, es retira la coberta metàl·lica i, si us plau, tota la junta amb els detalls ja està a la mà.
Si el cas és de plàstic, heu de mirar la part posterior, on es troba el connector d'alimentació, petits cargols. Llavors tot és senzill i clar, es va apartar i va treure la coberta. En aquest cas, podem dir que només va tenir sort.
Però recentment, tot s'ha anat cap a simplificar i reduir el cost de les estructures i les meitats de la caixa de plàstic simplement s'uneixen i són força fermes. Un camarada va explicar com transportava un bloc similar a algun taller. Quan se li va preguntar com desmuntar-lo, els amos van dir: "No sou rus?" Després van agafar un martell i van dividir ràpidament el estoig en dues meitats.
De fet, aquesta és l’única manera de desmuntar els estoigs encolats de plàstic. Només cal batre amb precisió i no gaire fanàticament: sota la influència de cops del cos, es poden trencar pistes que porten a parts massives, com per exemple, transformadors o aixecaments.
També hi ajuda un ganivet inserit a la costura i colpejar-lo lleugerament amb el mateix martell. És cert que, després del muntatge, hi ha rastres d’aquesta intervenció. Però deixem rastres menors sobre el cas, però no hauràs de comprar un bloc nou.
Com es troba un circuit
Si antigament gairebé tots els dispositius domèstics es subministraven amb esquemes de circuit, els fabricants d’electrònics moderns no volen compartir els seus secrets. Tot l’equip electrònic només es completa amb un manual d’usuari, que mostra quins botons cal prémer. Els esquemes esquemàtics no s’adjunten al manual de l’usuari.
Se suposa que el dispositiu funcionarà per sempre o que es faran reparacions en centres de servei autoritzats, on hi ha manuals de reparació anomenats manuals de servei. Els centres de serveis no tenen dret a compartir aquesta documentació amb tothom qui ho desitgi, però lloen Internet, aquests manuals de servei es poden trobar en molts dispositius. De vegades això pot passar de forma gratuïta, és a dir, per res, i de vegades es pot obtenir la informació necessària per una petita quantitat.
Però, fins i tot si no s'ha trobat el circuit desitjat, no s'ha de desesperar, sobretot quan es reparen fonts d'alimentació. Gairebé tot queda clar quan es considera una acurada consideració del consell. Aquest potent transistor no és més que una clau de sortida, però aquest xip és un controlador PWM.
En alguns controladors, un transistor de sortida potent està "amagat" dins del xip. Si aquestes parts són prou grans, tenen una marca completa segons la qual podeu trobar la documentació tècnica (fitxa de dades) del microcircuit, transistor, díode o díode zener. Són aquests detalls els que constitueixen la base de les fonts d'alimentació de commutació.
Els datashits contenen informació molt útil. Si es tracta d’un xip del controlador PWM, aleshores podeu determinar on són les conclusions, quins senyals arriben. Aquí podeu trobar el dispositiu intern del controlador i un típic circuit de commutació, que ajuda molt a afrontar un circuit específic.
És una mica més difícil trobar fulls de dades per a components SMD de mida petita. No s'adapta la marca completa d'un petit cas, sinó que es posa una designació de codi de diverses (tres, quatre) lletres i números. Amb aquest codi, mitjançant taules o programes especials obtinguts de nou a Internet, és possible, encara que no sempre, trobar dades de referència per a un element desconegut.
Instruments i eines de mesura
Per reparar les fonts d’alimentació de commutació, necessitareu l’eina que hauria de tenir qualsevol radioamator. En primer lloc, es tracta de diversos tornavisos, pinces de tall lateral, pinces, de vegades alicates i fins i tot el martell esmentat anteriorment. Això serveix per a treballs de muntatge i instal·lació.
Per a treballs de soldadura, per descomptat, es necessita una soldadura, preferentment vàries, de diverses capacitats i dimensions. Una soldadura ordinària amb una potència de 25 ... 40W és força adequada, però és millor si es tracta d'una soldadura moderna amb regulador de temperatura i estabilització de temperatura.
Per a soldar peces de diversos perfils, és bo tenir a mà, si no és molt car estació de soldadura, i com a mínim un simple assecador de pèl de soldadura barat.Això permetrà soldar peces multi-pin sense gaire esforç i destrucció de les plaques de circuit imprès.
Per mesurar tensions, resistències i corrents una mica menys freqüents, necessitareu un multímetre digital, encara que no sigui molt car, o un bon testador de punter antic. El fet que sigui massa aviat per escriure el dispositiu punter, quines funcions addicionals no té en els moderns multímetres digitals es poden llegir a l'article "Fletxa i multímetres digitals: avantatges i desavantatges".
Es pot proporcionar una inestimable assistència en la reparació de fonts d'alimentació de commutació osciloscopi. Aquí, també és molt possible fer servir un osciloscopi de feix d’electrons, antic, fins i tot no gaire ampli. Si, per descomptat, hi ha l’oportunitat de comprar un osciloscopi digital modern, llavors encara és millor. Però, com demostra la pràctica, quan es poden reparar fonts d'alimentació de commutació, es pot prescindir d'un osciloscopi.
De fet, durant la reparació, són possibles dos resultats: reparar o empitjorar encara més. És oportú recordar la llei de Horner aquí: “L’experiència creix en proporció directa amb el nombre d’equips fora de comanda”. I encara que aquesta llei conté una bona quantitat d’humor, aquest és exactament el cas de la pràctica de la reparació. Sobretot al principi del viatge.
Resolució de problemes
Les fonts d’alimentació de commutació fallen més sovint que altres components electrònics. En primer lloc, el fet és que hi ha una tensió de corrent elevada, que després de rectificar i filtrar es fa encara més elevada. Per tant, els interruptors d’alimentació i tota la cascada del convertidor funcionen de manera molt difícil, tant elèctrica com tèrmica. Sovint, les falles es troben en el circuit primari.
Les falles es poden dividir en dos tipus. En el primer cas, la fallada de l'alimentació de commutació va acompanyada de fum, explosions, destrucció i carbonització de peces, de vegades pistes de la placa de circuit imprès.
Sembla que l’opció és senzilla, només cal canviar les peces cremades, restaurar les pistes i tot funciona. Però quan intenteu determinar el tipus de microcircuit o transistor, resulta que juntament amb el cas, la marca de la peça també ha desaparegut. El que va passar aquí, sense un esquema, que sovint no té a l’abast, és impossible esbrinar. De vegades també s’acaben les reparacions en aquesta etapa.
El segon tipus de mal funcionament és tranquil, com deia Lelik, sense sorolls ni pols. Les tensions de sortida simplement desaparegueren sense deixar rastre. Si aquesta font d’alimentació de commutació és un simple adaptador de xarxa com ara un carregador per a una cel·la o portàtil, primer hauríeu de comprovar la salut del cable de sortida.
Molt sovint, es produeix un trencament a prop del connector de sortida o a la sortida de la carcassa. Si la unitat està connectada a la xarxa mitjançant un cable amb endoll, aleshores primer, assegureu-vos que funciona.
Després de comprovar aquestes cadenes més senzilles, ja podeu pujar a la natura. Com a salvatges, agafem el circuit d’alimentació del monitor de 19 polzades LG_flatron_L1919s. En realitat, el mal funcionament era força senzill: es va activar ahir i avui no s’encén.
Malgrat l’aparent serietat del dispositiu, al cap i a la fi, un monitor, el circuit d’alimentació és força senzill i intuïtiu.
Descripció de l'esquema i recomanacions de reparació
Després d’obrir el monitor, es van detectar diversos condensadors electrolítics inflables (C202, C206, C207) a la sortida de l’alimentació. En aquest cas, és millor canviar tots els condensadors alhora, només sis peces. El cost d’aquestes parts és econòmic, per la qual cosa no s’ha d’esperar quan també s’inflaran. Després d'un reemplaçament, el monitor va funcionar. Per cert, un mal funcionament en els monitors LG és força comú.
Els condensadors ampliats van desencadenar un circuit de protecció, del qual es parlarà més endavant. Si l’alimentació no funciona després de substituir els condensadors, haureu de buscar altres motius. Per fer-ho, tingueu en compte l’esquema amb més detall.
Fig. 5. Alimentació del monitor LG_flatron_L1919s (feu clic a la imatge per ampliar-la)
Filtre i rectificador de línia
Tensió de xarxa a través del connector d’entrada SC101, el fusible F101, el filtre LF101 s’alimenta al pont rectificador BD101.El voltatge rectificat mitjançant el termistor TH101 es subministra al condensador de suavització C101. Aquest condensador produeix una tensió constant de 310V, que es subministra a l'inversor.
Si aquesta tensió està absent o molt inferior al valor especificat, comproveu el fusible de xarxa F101, el filtre LF101, el pont rectificador BD101, el condensador C101 i el termistor TH101. Totes aquestes parts són fàcils de comprovar amb un multímetre. Si hi ha una sospita de condensador C101, és millor canviar-la per una de coneguda.
Per cert, el fusible de la xarxa només no es crema. En la majoria dels casos, substituir-lo no restableix el funcionament normal de l'alimentació de commutació. Per tant, heu de buscar altres causes que generin un fusible bufat.
El fusible s’ha d’ajustar al mateix corrent que s’indica al diagrama i, en cap cas, s’hauria de fer el “fusible” del fusible. Això pot provocar disfuncions encara més greus.
Inversor
L’inversor es realitza en un circuit d’un sol cicle. Com a oscil·lador principal, s'utilitza un xip de control PWM U101 a la sortida del qual està connectat un transistor de potència Q101. El bobinat primari del transformador T101 es connecta al desguàs d’aquest transistor mitjançant un inductor FB101 (pins 3-5).
Un bobinatge addicional 1-2 amb un rectificador R111, D102, C103 s'utilitza per alimentar el controlador PWM U101 en mode de funcionament en estat constant de l'alimentació. La resistència R108 la posa en marxa el controlador PWM engegat.
Tensió de sortida
L’alimentació produeix dos voltatges: 12V / 2A per alimentar l’inversor del contrallum i 5V / 2A per alimentar la part lògica del monitor.
A partir del bobinat 10-7 del transformador T101 a través del conjunt de díodes D202 i del filtre C204, L202, C205, s’obté una tensió de 5V / 2A.
En sèrie amb bobinatge 10-7, es connecta el bobinat 8-6, a partir del qual s’utilitza un conjunt de díodes D201 i un filtre C203, L201, C202, C206, C207, una tensió constant de 12V / 2A.
Protecció de sobrecàrregues
La font del transistor Q101 inclou una resistència R109. Es tracta d’un sensor de corrent, que es connecta a través de la resistència R104 al pin 2 del xip U101.
Amb la sobrecàrrega a la sortida, el corrent a través del transistor Q101 augmenta, el que condueix a una caiguda de tensió a través de la resistència R109, que s’alimenta a través de la resistència R104 al pin 2CS / FB del xip U101 i el controlador deixa de generar impulsos de control (pin 6OUT). Per tant, desapareix la tensió a la sortida de l'alimentació.
Aquesta protecció va ser la que va desencadenar els condensadors electrolítics expandits, que es van esmentar anteriorment.
Protecció nivell 0,9V. Aquest nivell està establert per la font de tensió exemplar dins del microcircuit. Paral·lelament a la resistència R109, es connecta un díode zener ZD101 amb un voltatge d’estabilització de 3,3 V, que protegeix l’entrada 2CS / FB d’alta tensió.
A la sortida 2CS / FB a través del divisor R117, R118, R107, es proporciona una tensió de 310 V del condensador C101, que garanteix el funcionament de la protecció contra l’augment de la tensió de xarxa. El rang de tensió admissible en què funciona normalment el monitor està en el rang de 90 ... 240V.
Estabilització de tensió de sortida
Està fet amb un díode zener regulable tipus U201 tipus A431. La tensió de sortida 12V / 2A a través del divisor R204, R206 (ambdues resistències amb una tolerància de l’1%) es subministra a l’entrada de control R del díode zener U201. Tan aviat com la tensió de sortida es converteix en 12V, el diode zener s’obre i el LED de l’optopplicador PC201 s’encén.
Com a resultat, s’obre el transistor d’optoupler (pins 4, 3) i la tensió d’alimentació del controlador mitjançant la resistència R102 es subministra al pin 2CS / FB. Els polsos al pin 6OUT desapareixen i la tensió a la sortida 12V / 2A comença a caure.
La tensió a l’entrada de control R del díode zener U201 baixa per sota de la tensió de referència (2,5 V), el díode zener es bloqueja i desactiva l’optopplicador PC201. A la sortida 6OUT apareixen pulsacions, la tensió de 12V / 2A comença a augmentar i es torna a repetir el cicle d’estabilització. De manera similar, el circuit d’estabilització està integrat en moltes fonts d’alimentació de commutació, per exemple, en ordinadors.
Així, resulta que tres senyals estan connectats directament a l’entrada 2CS / FB del controlador mitjançant un OR cablejat: protecció contra sobrecàrregues, protecció contra sobretensions de la xarxa i la sortida del circuit estabilitzador de tensió de sortida.
Aquí és correcte recordar com podeu comprovar el funcionament d’aquest bucle d’estabilització. Ja n'hi ha prou amb OFF !!! de la xarxa a la unitat d'alimentació, aplica tensió a la sortida 12V / 2A de la unitat d'alimentació regulada.
És millor agafar la sortida de l’optopplicador PC201 amb un testador de punter al mode de mesura de resistència. Sempre que la tensió a la sortida de la font regulada sigui inferior a 12V, la resistència a la sortida de l’optopplicador serà gran.
Ara augmentarem la tensió. Tan aviat com el voltatge superi els 12V, la fletxa del dispositiu baixarà bruscament en el sentit de disminuir la resistència. Això suggereix que el díode Zener U201 i l’optopplicador PC201 estan operatius. Per tant, l'estabilització de la tensió de sortida hauria de funcionar bé.
De la mateixa manera, podeu comprovar el funcionament del bucle d’estabilització en les fonts d’alimentació de commutació de l’ordinador. El més important és esbrinar a quina tensió està connectat el díode zener.
Si totes aquestes comprovacions han tingut èxit i l’alimentació no s’inicia, hauríeu de comprovar el transistor Q101 deixant-lo caure del tauler. Amb un transistor de treball, és probable que es pugui culpar el xip U101 o el seu paquet. En primer lloc, es tracta d’un condensador electrolític C105, que es comprova millor substituint un conegut.
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: