Как отключить защиту в блоке питания компьютера своими руками
Обновлено: 06.07.2024
Теоретически, работа датчиков токовой защиты блока питания могла бы состоять в измерении падения напряжения на резисторах, включенных последовательно с нагрузкой. Такой прямолинейный подход в проектировании цепей, способных обеспечивать токи в десятки ампер, привел бы к большим потерям. Очевидный трюк, уже много лет использумемый разработчиками импульсных блоков питания для персональных компьютеров, — замерять падение напряжения на индуктивностях в цепи LC-фильтра выходных напряжений +12V, +5V, +3.3V.
Давайте рассмотрим, как реализована защита блока питания от превышения потребляемого тока на примере использования одного из лучших управляющих контроллеров WT7527 от Weltrend Semiconductor. Этот чип с успехом применяется в серии Prime блоков питания Seasonic, пользующихся заслуженным уважением самых взыскательных пользователей.
Рис 1. Фрагмент принципиальной схемы подключения управляющего контроллера Weltrend Semiconductor WT7527
Как следует из заводской документации, контроллер WT7527 обеспечивает четыре линии токовой защиты: две для линий +12V, и по одной для +3.3V и +5V. В связи с тем, что основной отбор мощности современные системные платы и высокоуровневые видео адаптеры выполняет по двенадцативольтовой шине, остановимся на тонкостях реализации OCP (Over Current Protection) именно для нее.
Ограничения по току
Если вы думаете, что в цепях питания персонального компьютера возможен любой произвол, с этой мыслью можно распрощаться. Международный стандарт IEC 60950-1, логотип которого вынесен в заголовок статьи, декларирует предел мощности — не более 240VA по каждой шине. Физический смысл такого ограничения — предотвратить ситуацию, при которой аварийная мощность, потребляемая в случае короткого замыкания, может быть воспринята схемой токовой защиты как допустимая (потребляемая нагрузкой), что может привести к разрушению элементов устройства и даже возгоранию.
В случае с постоянным током можно говорить о 240 Ваттах, что устанавливает для 12-вольтовой линии лимит в 20 А. Обойти это ограничение очень просто: достаточно развести напряжения по разным шинам, как это делает, например, Chieftec в блоках питания APS-500C:
Как следует из информации на самом блоке питания по каждой их линий +12V1 и +12V2 подается ток 18А. Обычно, одна из них делегируется для питания процессора, другая используется для накопителей и сопутствующей периферии. Каждая из них обслуживается своей схемой токовой защиты: и овцы целы требования IEC 60950-1 соблюдены, и питание в норме.
Современные тенденции в архитектуре блоков питания
Разделение нагрузки на примерно равные части является не более, чем трюком, которым удачно воспользовались разработчики — питание неделимой нагрузки, потребляющей более 20 ампер по линии +12 вольт невозможно без нарушения норм безопасности. Очевидно, соблюдение этих норм зависит не только от разделения каналов в блоке питания, но и разводки силовых цепей в нагрузке.
Если требуется питать неразделимую нагрузку большим током, соединение линий из недостатка превращается в преимущество — при раздельных каналах встречаются варианты, когда ток, обеспечиваемый блоком питания по линии дополнительного питания видео карты, недостаточен, хотя он и меньше суммарного тока всех каналов. При одной 100A линии потребитель застрахован от данного типа несовместимости.
Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП , о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.
Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)
Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:
| Выход | Минимум | Обычно | Максимум |
| +12 V | 13.4 V | 15.0 V | 15.6 V |
| +5 V | 5.74 V | 6.3 V | 7.0 V |
| +3.3 V | 3.76 V | 4.2 V | 4.3 V |
Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.
Такой блок питания будет длительное время выдавать , допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.
С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% - по линии +5В.
Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.
Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223, которая используется в некоторых блоках питания, которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:
| Выход | Минимум | Обычно | Максимум |
| +12 V | 13.1 V | 13.8 V | 14.5 V |
| +5 V | 5.7 V | 6.1 V | 6.5 V |
| +3.3 V | 3.7 V | 3.9 V | 4.1 V |
| Выход | Минимум | Обычно | Максимум |
| +12 V | 8.5 V | 9.0 V | 9.5 V |
| +5 V | 3.3 V | 3.5 V | 3.7 V |
| +3.3 V | 2.0 V | 2.2 V | 2.4 V |
Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.
И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.
В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP - Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.
Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А , а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.
Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).
Различные типы шунтов для измерения силы тока.
Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.
Как следует из её названия (OTP - Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.
В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.
В качестве англоязычного названия встречаются аббревиатуры OPP - Over Power Protection или OLP - Over Load Protection )Это опциональный вид защиты, реализуемый при помощи PWM-контроллера или микросхемы мониторинга, а на БП с активным PFC – контроллером PFC. В любом случае, мониторингу подвергается количество тока, который БП потребляет из электрической сети. Если его величина превосходит определённое значение, БП отключается.
Защита от короткого замыкания (SCP - Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.
Короткое замыкание (и перегрузка, как частный случай), являются самой опасной аварийной ситуацией при эксплуатации блока питания. И дело не только в повышенной вероятности выхода из строя элементов силовой цепи БП. Термическое действие многократно выросшего тока может привести к возгоранию изоляции проводников и дальнейшему развитию пожара.
У мощных БП также могут возникнуть значительные динамические усилия в токоведущих элементах, исходом которых будет смещение проводников и их механическое повреждение. Поэтому защита от КЗ для источников питания – не роскошь, а насущная необходимость.
Принцип работы защиты от короткого замыкания
Большинство схем представляют собой отдельный узел, который можно применить в любом устройству (с поправкой на номинальный ток). Его можно встроить в уже имеющийся блок питания или собрать в отдельном корпусе.
Короткое замыкание сопровождается двумя явлениями:
- увеличение тока;
- снижение напряжения (чем ближе к месту КЗ, тем больше снижение, а в месте короткого замыкания оно равно нулю).
Большинство устройств защиты используют первый признак. Датчиком тока обычно служит резистор с номиналом от нескольких сотых до единиц Ом. Проходящий ток создает пропорциональное падение напряжение на шунте – чем больше ток, тем больше напряжение. Схема сравнения сравнивает это напряжение с заданным уровнем, и, при достижении порога, дает сигнал на размыкание ключевого элемента, ток прерывается. Узел индикации подает световой или звуковой сигнал о срабатывании защиты. Недостаток такого решения – КЗ может произойти до места установки измерительного шунта, и тогда защита не сработает.
В импульсных блоках питания с ШИМ-регулированием защита может быть построена несколько по-другому.
Ток измеряется непосредственно в цепи импульсного трансформатора. Напряжение так же сравнивается с заданным значением, при превышении происходит воздействие на ШИМ-регулятор. Генерация либо прекращается полностью, либо напряжение снижается до безопасного уровня. Минусом является ограниченная область (только БП с PWR-регулированием) и привязка к конкретной схемотехнике БП. Зато сверхток контролируется на всех участках силовой цепи.
Примеры схем и их описание
Схемы защиты блока питания от замыкания на выходе или перегрузки строятся на разной элементной базе. Их можно разделить по типу применяемого в качестве ключа элемента.
На биполярном транзисторе
Несложную защиту от КЗ можно собрать на биполярном транзисторе. В качестве измерительного шунта применено сопротивление на 0,5 Ом.
В исходном положении транзистор T1 открыт (через резистор R1). Транзистор T2 закрыт. При увеличении тока через шунт и достижения на нем напряжения, достаточного для открывания транзистора T2, на базе T1 напряжение падает почти до нуля, он закрывается, прерывая ток. При этом загорается светодиод, сигнализируя о КЗ. При уменьшении тока ниже предела, схема возвращается в исходное положение.
При напряжении БП выше 25 и ниже 8 вольт, возможно, придется подобрать резистор R1 так, чтобы ключевой транзистор был надежно открыт. Резистор R3 можно применить готовый керамический или сделать из нихрома.
Ток срабатывания устанавливается подбором сопротивления шунта – чем оно выше, тем при меньшем токе сработает защита. Также на ток срабатывания влияет сопротивление резистора R2 и коэффициент усиления транзистора T2, в качестве которого может быть применен любой маломощный прибор структуры n-p-n. Рабочий ток ограничен наибольшим током коллектора ключа, в качестве которого может быть применен мощный транзистор n-p-n.
| Тип транзистора | Максимальный ток коллектора, А |
|---|---|
| КТ819 | 10 |
| КТ729А(Б) | 30(20) |
| 2N5490 | 7 |
| 2N6129 | 7 |
| 2N6288 | 7 |
| BD291 | 6 |
| BD709 | 6 |
Врожденный недостаток подобного схемотехнического решения – через ключ течет полный ток нагрузки (и ток КЗ до момента закрывания транзистора). Поэтому ключевой элемент надо устанавливать на радиатор соответствующих размеров.
На полевом транзисторе
Этот недостаток можно несколько сгладить применением в качестве ключа полевого транзистора. Его сопротивление в открытом состоянии заметно ниже, значит, и рассеиваемая на нем мощность также меньше. Да и ток нагрузки ограничивается в меньшей степени.
Здесь ключ находится в отрицательной шине выходного напряжения. В исходном положении полевой транзистор открыт напряжением, поступающим через светодиод. Ток в этой цепи очень мал, светодиод не светится. Транзистор Т2 закрыт. При увеличении тока потребления напряжение на шунте R1 начинает расти, когда оно увеличится до уровня открывания Т2, ключ T1 закроется, а ток через светодиод увеличится, индицируя об активации защиты. Уровень срабатывания регулируется выбором сопротивления шунта.
Ток защиты можно настраивать и изменением сопротивления R4. Если вместо него установить потенциометр, можно сделать регулируемую защиту по току. Использовать в качестве R1 переменный или подстроечный элемент нельзя.
Транзистор T2 любой маломощный. Т1 должен быть рассчитан на полный ток нагрузки. Можно применить транзисторы из таблицы или другие подходящие по току и напряжению.
| Тип транзистора | Максимальный ток стока, А |
|---|---|
| IRFZ40 | 50 |
| IRFZ44 | 41-55 (в зависимости от исполнения) |
| IRFZ46 | 46-55 (в зависимости от исполнения) |
| IRFZ48 | 61-72 (в зависимости от исполнения) |
Если рабочий ток превышает 8..10 ампер, ключ надо установить на радиатор.
На тиристоре
Если нет мощного транзистора, защиту можно собрать и на тиристоре. Особенности данной схемы:
- используется второй признак короткого замыкания – снижение напряжения;
- защита работает в цепи выпрямленного (пульсирующего) напряжения (без сглаживающих конденсаторов).
Вторая особенность обусловлена тем, что тиристор выключается во время очередного снижения напряжения до нуля в конце полупериода. При постоянном напряжении он не закроется, пока не будет отключена нагрузка (или не выключится блок питания). Поэтому сфера применения этой схемы ограничена трансформаторными зарядными устройствами (аккумуляторам сглаживание напряжения не нужно).
Во время работы схемы, в начале каждого полупериода напряжение на делителе P1R4 возрастает, транзистор Т1 открывается, подавая напряжение на управляющий электрод тиристора. VS1 тоже открывается, пропуская полуволну синусоиды в нагрузку. Когда напряжение спадает, транзистор закрывается. Закрывается и тиристор, ведь в момент перехода через ноль ток через него падает до уровня, меньшего тока удержания. В новом полупериоде все повторяется снова. Если в результате КЗ напряжение на выходе снизится, транзистор не сможет открыться, не откроется и тиристор. Когда ток упадет номинального уровня, напряжение на выходе восстановится, и тиристор вновь откроется. Ток (точнее, напряжение) срабатывания устанавливается потенциометром Р1.
К недостаткам схемы можно отнести низкое быстродействие – если замыкание произойдет в начале полупериода, до отключения придется ждать его окончания – это 0,01 секунды (плюс время срабатывания тиристора), что достаточно много. Другая проблема – если замыкание произойдет в электрически удаленной точке и мощность источника будет высокой, необходимого снижения напряжения может и не произойти. Кроме того, снижение напряжения может произойти и не по причине сверхтока, и произойдет ложное срабатывание.
На реле
Несложную защиту моно выполнить на одном электромагнитном реле. Ее особенность в том, что реле является измерительным органом, пороговой схемой и ключевым элементом одновременно.
В исходном положении контакты реле находятся в положении, указанном на схеме. Положительная шина разомкнута, напряжения на выходе нет. При нажатии на кнопку S1 реле срабатывает, перекидной контакт переключается и обмотка реле самоблокируется во включенном положении. Загорится зеленый светодиод.
При возникновении короткого замыкания или перегрузки, достаточной для просадки выходного напряжения, напряжение снизится до уровня ниже напряжения удержания реле (оно всегда ниже напряжения срабатывания), реле отпустит, напряжение на потребителе исчезнет, зеленый светодиод погаснет, а красный загорится. Схема вернется в исходное положение, а для подачи напряжения на выход потребуется вновь нажать кнопку.
Кроме недостатков, характерных для всех схем, отслеживающих падение напряжение в результате сверхтока, данное решение имеет свои минусы. Ток срабатывания невозможно настроить - только подбором реле. Для выбора надо иметь запас элементов. Второе – точность настройки уровня отключения будет низкой. Ток срабатывания зависит от состояния механической части реле – упругости пружины, трения в поворотном механизме якоря и т.п. А оно может меняться при воздействии окружающей среды или просто со временем. Также следует учитывать механический износ и подгорание контактов реле при многократных срабатываниях.
Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.
Приведенные схемы не являются исчерпывающими. В литературе и интернете можно найти и другие узлы, но рассмотренные принципы построения являются базовыми, и понимание их работы позволит разобраться и в работе других, более сложных схем.
Если блок питания вашего компьютера вышел из строя, не спешите расстраиваться, как показывает практика, в большинстве случаев ремонт может быть выполнен своими силами. Прежде чем перейти непосредственно к методике, рассмотрим структурную схему БП и приведем перечень возможных неисправностей, это существенно упростит задачу.
Структурная схема
На рисунке показано изображение структурной схемы типичной для импульсных БП системных блоков.
Устройство импульсного БП ATX
Указанные обозначения:
- А – блок сетевого фильтра;
- В – выпрямитель низкочастотного типа со сглаживающим фильтром;
- С – каскад вспомогательного преобразователя;
- D – выпрямитель;
- E – блок управления;
- F – ШИМ-контроллер;
- G – каскад основного преобразователя;
- H – выпрямитель высокочастотного типа, снабженный сглаживающим фильтром;
- J – система охлаждения БП (вентилятор);
- L – блок контроля выходных напряжений;
- К – защита от перегрузки.
- +5_SB – дежурный режим питания;
- P.G. – информационный сигнал, иногда обозначается как PWR_OK (необходим для старта материнской платы);
- PS_On – сигнал управляющий запуском БП.
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)
Нагрузка на БП
Необходимо предупредить, что включение импульсных БП без нагрузки существенно сокращает их срок службы и даже может стать причиной поломки. Поэтому мы рекомендуем собрать простой блок нагрузок, его схема показана на рисунке.
Схема блока нагрузки
Схему желательно собирать на резисторах марки ПЭВ-10, их номиналы: R1 – 10 Ом, R2 и R3 – 3,3 Ом, R4 и R5 – 1,2 Ом. Охлаждение для сопротивлений можно выполнить из алюминиевого швеллера.
Перечень возможных неисправностей
Перечислим наиболее распространенные неисправности, характерные для импульсных БП системных блоков:
- перегорает сетевой предохранитель;
- +5_SB (дежурное напряжение) отсутствует, а также больше или меньше допустимого;
- напряжения на выходе блока питания (+12 В, +5 В, 3,3 В) не соответствуют норме или отсутствуют;
- нет сигнала P.G. (PW_OK);
- БП не включается дистанционно;
- не вращается вентилятор охлаждения.
Методика проверки (инструкция)
После того, как блок питания снят с системного блока и разобран, в первую очередь, необходимо произвести осмотр на предмет обнаружения поврежденный элементов (потемнение, изменившийся цвет, нарушение целостности). Заметим, что в большинстве случаев замена сгоревшей детали не решит проблему, потребуется проверка обвязки.
Если таковы не обнаружены, переходим к следующему алгоритму действий:
- проверяем предохранитель. Не стоит доверять визуальному осмотру, а лучше использовать мультиметр в режиме прозвонки. Причиной, по которой выгорел предохранитель, может быть пробой диодного моста, ключевого транзистора или неисправность блока, отвечающего за дежурный режим;
- проверка дискового термистора. Его сопротивление не должно превышать 10Ом, если он неисправен, ставить вместо него перемычку крайне не советуем. Импульсный ток, возникающий в процессе заряда конденсаторов, установленных на входе, может стать причиной пробоя диодного моста;
- тестируем диоды или диодный мост на выходном выпрямителе, в них не должно быть обрыва и КЗ. При обнаружении неисправности следует подвергнуть проверке установленные на входе конденсаторы и ключевые транзисторы. Поступившее на них в результате пробоя моста переменное напряжение , с большой вероятностью, вывело эти радиодетали из строя;
- проверка входных конденсаторов электролитического типа начинается с осмотра. Геометрия корпуса этих деталей не должна быть нарушена. После этого измеряется емкость. Нормальным считается, если она не меньше заявленной, а расхождение между двумя конденсаторами в пределах 5%. Также проверке должны быть подвергнуты запаянные параллельно входным электролитам варисторы и выравнивающие сопротивления;
- тестирование ключевых (силовых) транзисторов. При помощи мультиметра проверяем переходы база-эмиттер и база-коллектор (методика такая же, как при проверке диодов).
Если найден неисправный транзистор, то прежде, чем впаивать новый, необходимо протестировать всю его обвязку, состоящую из диодов, низкоомных сопротивлений и электролитических конденсаторов. Последние рекомендуем поменять на новые, у которых большая емкость. Хороший результат дает шунтирование электролитов при помощи керамических конденсаторов 0,1 мкФ;
- Проверка выходных диодных сборок (диоды шоттки) при помощи мультиметра, как показывает практика, наиболее характерная для них неисправность – КЗ;
- проверка выходных конденсаторов электролитического типа. Как правило, их неисправность может быть обнаружена путем визуального осмотра. Она проявляется в виде изменения геометрии корпуса радиодетали, а также следов от протекания электролита.
Не редки случаи, когда внешне нормальный конденсатор при проверке оказывается негодным. Поэтому лучше их протестировать мультиметром, у которого есть функция измерения емкости, или использовать для этого специальный прибор.
Заметим, что нерабочие выходные конденсаторы – самая распространенная неисправность в компьютерных блоках питания. В 80% случаев после их замены работоспособность БП восстанавливается;
- проводится измерение сопротивления между выходами и нулем, для +5, +12, -5 и -12 вольт этот показатель должен быть в пределах, от 100 до 250 Ом, а для +3,3 В в диапазоне 5-15 Ом.
Доработка БП
В заключение дадим несколько советов по доработке БП, что позволит сделать его работу более стабильной:
- во многих недорогих блоках производители устанавливают выпрямительные диоды на два ампера, их следует заменить более мощными (4-8 ампер);
- диоды шоттки на каналах +5 и +3,3 вольт также можно поставить помощнее, но при этом у них должно быть допустимое напряжение, такое же или большее;
- выходные электролитические конденсаторы желательно поменять на новые с емкостью 2200-3300 мкФ и номинальным напряжением не менее 25 вольт;
- бывает, что на канал +12 вольт вместо диодной сборки устанавливаются спаянные между собой диоды, их желательно заменить на диод шоттки MBR20100 или аналогичный;
- если в обвязке ключевых транзисторов установлены емкости 1 мкФ, замените их на 4,7-10 мкФ, рассчитанные под напряжение 50 вольт.
Такая незначительная доработка позволит существенно продлить срок службы компьютерного блока питания.
Рассмотрев структурную схему блока питания типа AT, её можно разделить на несколько основных частей:
- Высоковольтная (первичная) цепь;
- Схема ШИМ управления;
- Вторичная цепь (выходная или низковольтная) цепь.
Если рассмотреть структурную схему блока питания типа ATХ, то тут добавляется ещё один узел — это преобразователь для напряжения +5VSB (дежурка).
Что желательно иметь для ремонта и проверки Блока Питания?
а. — любой тестер (мультиметр).
б. — лампочки: 220 вольт 60 — 100 ватт и 6.3 вольта 0.3 ампера.
в. — паяльник, осциллограф, отсос для припоя.
г. — увеличительное стекло, зубочистки, ватные палочки, технический спирт.
Схема типа АТ блока питания
Схема типа АТХ блока питания
Наиболее безопасно и удобно включать ремонтируемый блок в сеть через разделительный трансформатор 220v — 220v.
Такой трансформатор просто изготовить из 2-х ТАН55 или ТС-180 (от ламповых ч/б телевизоров). Просто соответствующим образом соединяются анодные вторичные обмотки, не надо ничего перематывать. Оставшиеся накальные обмотки можно использовать для построения регулируемого БП.
Мощность такого источника вполне достаточна для отладки и первоначального тестирования и дает массу удобств:
— электробезопасность
— возможность соединять земли горячей и холодной части блока единым проводом, что удобно для снятия осциллограмм.
— ставим галетный переключатель — получаем возможность ступенчатого изменения напряжения.
Также для удобства можно зашунтировать цепи +310В резистором 75K-100K мощностью 2 — 4Вт — при выключении быстрее разряжаются входные конденсаторы.
Если плата вынута из блока, проверьте, нет ли под ней металлических предметов любого рода. Ни в коем случае НЕ ЛЕЗЬТЕ РУКАМИ в плату и НЕ ДОТРАГИВАЙТЕСЬ до радиаторов во время работы блока, а после выключения подождите около минуты, пока конденсаторы разрядятся.
На радиаторе силовых транзисторов может быть 300 и более вольт, он не всегда изолирован от схемы блока!
Принципы измерения напряжений внутри блока.
Проверка резисторов.
Если номинал (цветные полоски) еще читается — заменяем на новые с отклонением не хуже оригинала (для большинства — 5%, для низкоомных в цепях датчика тока может быть и 0.25%). Если же покрытие с маркировкой потемнело или осыпалось от перегрева — измеряем сопротивление мультиметром. Если сопротивление равно нулю или бесконечности — вероятнее всего резистор неисправен и для определения его номинала потребуется принципиальная схема блока питания либо изучение типовых схем включения.
Проверка диодов.
Если мультиметр имеет режим измерения падения напряжения на диоде — можно проверять, не выпаивая. Падение должно быть от 0,02 до 0,7 В (в зависимости от тока, протекаемого через него). Если падение — ноль или около того (до 0,005) – выпаиваем сборку и проверяем. Если те же показания – диод пробит. Если же прибор не имеет такой функции, установите прибор на измерение сопротивления (обычно предел в 20 кОм). Тогда в прямом направлении исправный диод Шотки будет иметь сопротивление порядка одного — двух килоом, а обычный кремниевый — порядка трех — шести. В обратном направлении сопротивление равно бесконечности.
Для проверки БП можно и нужно собрать нагрузку.
Распиновка разъема ATX 24 pin, с проводниками ООС по основным каналам — +3,3V; +5V; +12V.
Проверка блока:
Можно предварительно включить БП в сеть, чтобы определиться с диагнозом: нет дежурки (проблема с дежуркой, либо КЗ в силовой части), есть дежурка, но нет запуска (проблема с раскачкой или ШИМ), БП уходит в защиту (чаще всего — проблема в выходных цепях либо конденсаторах), завышенное напряжение дежурки (90% — вспухшие конденсаторы, и часто как результат — умерший ШИМ).
Начальная проверка блока
Снимаем крышку и начинаем проверку, особое внимание обращая на поврежденные, изменившие цвет, потемневшие или сгоревшие детали.
Предохранитель. Как правило, перегорание хорошо заметно визуально, но иногда он обтянут термоусадочным кембриком – тогда проверяем сопротивление омметром. Перегорание предохранителя может свидетельствовать, например, о неисправности диодов входного выпрямителя, ключевых транзисторов или схемы дежурного режима.
Дисковый термистор. Выходит из строя крайне редко. Проверяем сопротивление — должно быть не более 10 Ом. В случае неисправности заменять его перемычкой нежелательно — при включении блока резко возрастет импульсный ток заряда входных конденсаторов, что может привести к пробою диодов входного выпрямителя.
Диоды или диодная сборка входного выпрямителя. Проверяем мультиметром (в режиме измерения падения напряжения) на обрыв и короткое замыкание каждый диод, можно не выпаивать их из платы. При обнаружении замыкания хотя бы у одного диода рекомендуется также проверить входные электролитические конденсаторы, на которые подавалось переменное напряжение, а также силовые транзисторы, т.к. очень велика вероятность их пробоя. В зависимости от мощности БП диоды должны быть рассчитаны на ток не менее 4…8 ампер. Двухамперные диоды, часто встречающиеся в дешевых блоках, сразу меняем на более мощные.
Выходные диодные сборки. Проверяем их мультиметром, наиболее частая неисправность — короткое замыкание. Замену лучше ставить в корпусе ТО-247. В ТО-220 чаще помирают… Обычно для 300-350 Вт блоков диодных сборок типа MBR3045 или аналогичных на 30А — с головой.
Выходные электролитические конденсаторы. Неисправность проявляется в виде вздутия, следов коричневого пуха или потеков на плате (при выделении электролита). Меняем на конденсаторы нормальной емкости, от 1500 мкФ до 2200…3300 мкФ, рабочая температура — 105° С. Желательно использовать серии LowESR.
Также измеряем выходное сопротивление между общим проводом и выходами блока. По +5В и +12В вольтам — обычно в районе 100-250 ом (то же для -5В и -12В), +3.3В — около 5…15 Ом.
Проверка высоковольтной части блока на короткое замыкание.
Проверка схемы дежурного режима (дежурки).
Проверка микросхемы ШИМ TL494 и аналогичных (КА7500).
Про остальные ШИМ будет написано дополнительно.
- Включаем блок в сеть. На 12 ноге должно быть порядка 12-30V.
- Если нет — проверяйте дежурку. Если есть — проверяем напряжение на 14 ноге — должно быть +5В (+-5%).
- Если нет — меняем микросхему. Если есть — проверяем поведение 4 ноги при замыкании PS-ON на землю. До замыкания должно быть порядка 3…5В, после — около 0.
- Устанавливаем перемычку с 16 ноги (токовая защита) на землю (если не используется — уже сидит на земле). Таким образом временно отключаем защиту МС по току.
- Замыкаем PS-ON на землю и наблюдаем импульсы на 8 и 11 ногах ШИМ и далее на базах ключевых транзисторов.
- Если нет импульсов на 8 или 11 ногах или ШИМ греется – меняем микросхему. Желательно использовать микросхемы от известных производителей (Texas Instruments, Fairchild Semiconductor и т.д.).
- Если картинка красивая – ШИМ и каскад раскачки можно считать живым.
- Если нет импульсов на ключевых транзисторах — проверяем промежуточный каскад (раскачку) – обычно 2 штуки C945 с коллекторами на трансе раскачки, два 1N4148 и емкости 1…10мкф на 50В, диоды в их обвязке, сами ключевые транзисторы, пайку ног силового трансформатора и разделительного конденсатора.
Проверка БП под нагрузкой:
Измеряем напряжение дежурного источника, нагруженного вначале на лампочку, а потом — током до двух ампер. Если напряжение дежурки не просаживается — включаем БП, замыкая PS-ON (зеленый) на землю, измеряем напряжения на всех выходах БП и на силовых конденсаторах при 30-50% нагрузке кратковременно. Если все напряжения в допуске, собираем блок в корпус и проверяем БП при полной нагрузке. Смотрим пульсации. На выходе PG (серый) при нормальной работе блока должно быть от +3,5 до +5В.
Эпилог и рекомендации по доработке:
Рецепты ремонта от ezhik97:
Опишу полную процедуру, как я ремонтирую и проверяю блоки.
Все! Блок 99% запустится и будет отлично работать!
- Все выключаем. Отсосом отпаиваем три ноги переходного транса с холодной стороны. Далее пальцем берем транс и просто перекашиваем его, подняв холодную сторону над платой, т.е. вытянув ноги из платы. Горячую сторону вообще не трогаем! ВСЕ! 2-3 минуты.
- Все включаем. Берем проводок. Соединяем накоротко площадку, где была средняя точка холодной обмотки разделительного транса с одним из крайних выводов этой самой обмотки и на этом же проводе смотрим импульсы, как я писал выше. И на втором плече так же. 1 минута.
- По результатам делаем вывод, где неисправность. Часто бывает что картинка идеальная, но амплитуда вольт 5-6 всего (должно быть под 15-20). Тогда уже либо транзистор в этом плече дохлый, либо диод с его коллектора на эмиттер. Когда удостоверишься, что импульсы в таком режиме красивые, ровные, и с большой амплитудой, запаивай переходной транс обратно и посмотри осцилографом на крайние ноги еще раз. Сигналы будут уже не квадратными, но они должны быть идентичными. Если они не идентичны, а слегка отличаются — это косяк 100%.
Может оно и будет работать, только вот надежности это не добавит, а уж про всякие непонятные глюки, могущие вылезти, я промолчу.
Я все время добиваюсь идентичности импульсов. И никакого разброса параметров там ни в чем быть не может (там же одинаковые плечи раскачки), кроме как в полудохлых C945 или их защитных диодах. Вот сейчас делал блок — всю первичку восстановил, а вот импульсы на эквиваленте переходного трансформатора слегка отличались амплитудой. На одном плече 10,5В, на другом 9В. Блок работал. После замены С945 в плече с амплитудой 9В все стало нормально — оба плеча 10,5В. И такое часто бывает, в основном после пробоя силовых ключей с КЗ на базу.
Похоже утечка сильная К-Э у 945 в связи с частичным пробоем (или что там у них получается) кристалла. Что в совокупности с резистором, включенным последовательно с трансом раскачки, и приводит к снижению амплитуды импульсов.
Если импульсы правильные — ищем косяк с горячей стороны инвертора. Если нет — с холодной, в цепях раскачки. Если импульсов вообще нет — копаем ШИМ.
Вот и все. По моей практике это самый быстрый из надежных способов проверки.
Некоторые после ремонта сразу подают 220В. Я от этого отказался.
Читайте также: