Как отремонтировать импульсный блок питания

Импульсные источники питания (ИИП, ИБП) имеют множество преимуществ перед традиционными. Но за легкость и компактность надо платить усложненной схемотехникой и неизбежным снижением надежности. Если импульсник вышел из строя, его можно попытаться восстановить. Во многих случаях ремонт неработающего импульсного блока питания можно выполнить самостоятельно.

Коротко об устройстве

По сравнению с обычным БП, импульсник имеет достаточно сложную схемотехнику. Сетевое напряжение проходит через фильтр, выпрямляется и сглаживается. Постоянное напряжение поступает на инвертор, где из него транзисторными ключами «нарезаются» импульсы амплитудой около 300 вольт и частотой в несколько килогерц или десятков килогерц. Ключи управляются специальной схемой, выполненной в виде генератора.

Если источник нерегулируемый и нестабилизированный, то генератор просто формирует импульсы определенной частоты. Если нужна стабилизация и регулировка выходного напряжения, это делается способом широтно-импульсной модуляции (PWR, ШИМ). Импульсы следуют с постоянной частотой, а напряжение регулируется путем изменения их длины. Тем же способом можно ограничивать выходной ток, а также выполнить защиту от перегрузки или КЗ. С этой целью предусмотрены цепи регулировки (обратной связи) – постоянные или с возможностью оперативной настройки.

Преобразованные во вторичную обмотку импульсы выпрямляются обычным способом, проходят через сглаживающий фильтр и подаются потребителю. За счет высокой частоты преобразования, габариты импульсного трансформатора невелики. Также невелика емкость (и размеры) сглаживающих конденсаторов в выходном фильтре – за счет этого и получается выигрыш импульсника в массогабаритных показателях.

Более подробно здесь: Описание работы и устройство импульсного блока питания

С чего начать как найти нужную схему

Самый лучший вариант ремонта – если имеется схема на конкретный блок питания. На самом деле все несколько сложнее. Производители не прикладывают к документации на блоки питания принципиальных схем. Приходится их искать в интернете. Проблема в том, что даже известные изготовители не проявляют энтузиазма в выкладывании напоказ своих разработок, а небольшие фирмы из Юго-Восточной Азии вообще не имеют своих сайтов. Приходится собирать по всей сети то, что нашли и выложили энтузиасты. И если для компьютерных блоков питания схему найти относительно просто, то для импульсников, предназначенных, например, для питания LED-лент, дело обстоит сложнее.

Так, для блока питания SKS-320 при запросе схемы известная поисковая система выдает только одну адекватную картинку (явно нарисованную добровольцем из Китая). На примере этого устройства далее и будет описан алгоритм поиска неисправности.

Для других источников схемы может не найтись вовсе. В таком случае лучший выход – срисовать схему с платы самостоятельно. Это требует определенной квалификации – надо, как минимум, знать, как выглядят электронные компоненты, а также приблизительно представлять ожидаемый результат. Для этого надо знать, по какой схемотехнике выполняются блоки питания. В целях облегчения работы можно на плате пометить маркером дорожки питания и пронумеровать элементы (если они уже не пронумерованы).

Другой путь – найти подобную схему, которая может полностью и не совпасть с реальным блоком, но это лучше, чем ничего.

Читайте также

Импульсный блок питания – подборка схем для самостоятельного изготовления

Основные неисправности импульсного блока питания

Внешние проявления неисправности могут быть такими:

• посторонний шум, запах дыма, горелой изоляции при включении (на холостом ходу или под нагрузкой);
• импульсный блок питания при включении не запускается – нет индикации включения, отсутствует выходное напряжение (или все напряжения);
• отсутствует одно из выходных напряжений (если у БП есть несколько каналов);
• нестабильное выходное напряжение;
• повышенное или пониженное напряжение на выходе.

Отдельно надо выделить неисправность, когда не включается вентилятор у блока с принудительным охлаждением. Сама по себе проблема на работоспособность не влияет, но в ближайшем будущем это может привести к перегреву и поломке.

Если наблюдается первая по списку проблема, блок питания надо немедленно обесточить и до устранения неисправности в сеть 220 вольт не включать.

Как можно проверить ИБП

Если есть сомнения, можно проверить работу ИБП. Для этого его надо включить под нагрузкой – некоторые источники на холостом ходу просто не запускаются. В качестве эквивалента можно применить автомобильные лампочки, если блок рассчитан на выходное напряжение 12 вольт, или другие лампочки накаливания, соединяя их последовательно и параллельно для создания требуемой нагрузки. Если подходящих ламп нет, можно составить нагрузку из резисторов необходимого сопротивления и потребной мощности.

Для простой проверки работоспособности ток через лампы должен быть хотя бы 5..10% от номинала ИБП. Если источник с принудительным охлаждением, надо нагрузить его так, чтобы ток составил не менее половины максимально допустимого (а лучше – ближе к верхнему пределу). Это нужно, чтобы заставить сработать реле температуры для проверки включения вентилятора.

Методика ремонта блоков питания

Те, кто занимается восстановлением работоспособности электронной техники, знают, что 90+ процентов ремонта сводится к поиску неисправности. Замена найденного вышедшего из строя элемента в большинстве случаев занимает немного времени и не требует особых навыков.

Второй момент – у импульсников одного типа бывают конструктивные слабые места, ведущие к характерным проблемам, но в целом поиск неисправности – процесс творческий, и пошаговую в буквальном смысле инструкцию дать невозможно. Но привести общую методику поиска вполне реально, хотя надо понимать, что она ничего не стоит без достаточной квалификации и наличия приборов. Как минимум, потребуются мультиметр и осциллограф.

Визуально можно лишь определить вздувшиеся и потекшие оксидные конденсаторы. Даже если при осмотре видны обугленные элементы, их замена может ничего не дать – причиной выгорания могут быть другие комплектующие.

Поиск неисправности

Диагностирование неисправного устройства надо начать с анализа. Для первых прикидок достаточно знания структурной схемы БП и внешнего проявления неисправности.

Если при включении ИБП совсем не подает признаков жизни (не нагревается, нет индикации напряжения, не слышен едва уловимый писк, нет выходного напряжения) или его выходное напряжение меньше номинального, то первое, что надо проверить – исправность предохранителя (поз.1 на рисунке). Если он в порядке, надо проверить уровень напряжения на конденсаторе С5 (поз. 2, точка 1 на схеме). На нем должно быть около 300 вольт. Если напряжение отсутствует, можно предположить неисправность высоковольтного выпрямителя. Но сначала надо убедиться, что до него доходит ~220 вольт. Если нет – надо искать, где оно исчезает.

Дальше надо проверить работу ШИМ контроллера. В данном случае он реализован на микросхеме TL494 (поз.3). Функционал и нумерация ее выводов сведены в таблицу.

Осциллографом надо проверить, что на выходах 8,11 микросхемы присутствуют противофазные импульсы. Если их нет, надо проверить наличие напряжения питания на выводе 12 (поз.4) TL494.

При его отсутствии, надо найти причину потери. Если питание есть, а импульсов нет, надо проверить обвязку микросхемы.

При наличии генерации надо осциллографом убедиться в наличии импульсов на первичной обмотке трансформатора Т1 (точки 3,4 на рисунке). Их амплитуда должна быть около 150 вольт. Если нет – надо проверить исправность конденсаторов делителя С5, С6. Для этого очень полезен ESR-метр.

Если у одного или обоих конденсаторов низкое качество изоляции, их надо заменить. Если ESR-метра нет, можно замерить напряжение в точке 2. Там должно быть около 150 вольт – половина от напряжения в точке 1. Если оно значительно отличается, это тоже говорит о неисправности одной или двух емкостей. Если там все в порядке, проверяется исправность транзисторов Q4, Q5 (поз.5), трансформатора Т2 (поз.7), транзисторов Q1, Q2 (поз.6), а также всех диодов в схеме драйвера и выходного каскада инвертора.

Если все в порядке, и импульсы на первичной обмотке есть, а на вторичной отсутствуют, надо проверить трансформатор T1 (поз.8), вызвонив целостность всех обмоток.

Если на вторичной обмотке импульсы присутствуют, надо проверить элементы выпрямителя – сборку вторичного выпрямителя D3 (поз.9). Если она неисправна полностью, то выходного напряжения не будет. Если вышел из строя только один диод – на выходе будет меньшее напряжение.

Также причиной повышенного и пониженного напряжения может быть неисправность цепей обратной связи. На схеме ОС по напряжению выполнена на операционном усилителе U1. На плате нет ничего похожего на ОУ, следовательно, имеется небольшое несоответствие модификации блока питания и найденной схемы. К этому надо быть готовым, а справляться с такой ситуацией надо самостоятельно, разобравшись в особенностях схемотехники. ОС по току организована через дроссель L1 (поз.10) и шунт 680 Ом. Измерением температуры на этом дросселе организована автоматика включения вентилятора, датчик установлен в непосредственной близости к дросселю. Проверить включение кулера при отсутствии соответствующей нагрузки, можно нагревом датчика с помощью, например, фена. Если вентилятор не запускается, надо искать неисправность.

Читайте такжеСхема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

Если выходное напряжение нестабильно – пожалуй, это самый сложный случай. Это значит, что присутствует «мерцающая» неисправность, которую отловить нелегко. Можно попробовать следующие действия:

• осмотреть плату под увеличением на предмет плохих паек и микротрещин;
• пропаять все соединения заново;
• деревянной палочкой пошевелить поочередно все элементы, наблюдая за реакцией выходного напряжения;
• проверить конденсаторы выходного фильтра С15, С16 (поз.11).

Если все напряжения, кроме одного присутствуют, значит в целом ИБП исправен. Надо проверить детали вторичного выпрямителя соответствующего канала (диодную сборку, конденсаторы фильтра и т.д.). Если они исправны, надо вызвонить соответствующую обмотку импульсного трансформатора. У изучаемого блока выходное напряжение одно, но есть канал вспомогательного напряжения (для вентилятора и питания драйвера ключей). По нему также можно судить об исправности блока питания.

Для других ИБП указанный алгоритм поиска также применим с поправкой на конкретную схему. А вообще причиной неисправности может быть абсолютно любой элемент. Вопрос его нахождения лежит в сфере квалификации мастера, его опыта и немного в области удачи.

Устранение неисправности

Найденная неисправная деталь выпаивается и заменяется другой – точно такой же или аналогом. Если это силовой элемент, установленный на радиаторе, надо уделить внимание правильности крепления на теплоотводе — восстановить наличие теплопроводной пасты и, при необходимости, изолирующей пластины (слюдяной или из упругого материала).

Намоточные элементы выходят из строя нечасто, их лучше заменить аналогом из блока-донора. Если донора нет, неисправный узел можно попытаться починить:

• разобрать дроссель или трансформатор;
• последовательно смотать обмотки, считая витки;
• замерить толщину каждого провода штангенциркулем или другим инструментом;
• подобрать такой же провод по сечению (если взять больший диаметр, обмотка может не уместиться, если меньший – может перегреться при работе);
• намотать обмотку (или несколько) заново.

При намотке надо соблюдать аккуратность, мотать виток к витку, не допуская образования петель и узелков. Отдельное внимание надо уделить межобмоточной изоляции трансформатора.

Если штатные прокладки между обмотками аккуратно снять не удалось, их можно выполнить тонкой фторопластовой лентой. Проблемы могут быть при разборке сердечника. Обычно он склеен из двух половин, и аккуратно разобрать не всегда получается – феррит разлетается на несколько частей.

Ничего страшного – склеенный заново сердечник работает не хуже цельного. Не надо только накладывать толстый слой клея, чтобы избежать немагнитных зазоров и следить, чтобы при разборке не образовалось слишком мелких осколков, которые склеить не получится. Но в целом надо осознавать, что шансы на успешный ремонт импульсного трансформатора невысоки.

Когда лучше обратиться в сервис

Если нет минимально необходимого приборного парка, лучше обратиться в специализированную организацию, которая занимается ремонтом импульсных источников питания. Без минимума приборов затея в 99% случаев обречена на провал. Также не стоит надеяться отремонтировать устройство при отсутствии схемы (хоть в каком-либо виде) и при недостаточной квалификации. Нет большого смысла браться за ремонт (да и нести в сервис) и в ситуации, когда часть элементов выгорело. Их можно заменить, но вот изоляционные свойства участка платы, покрытого сажей, будут далеки от заявленных производителем, и новой неисправности долго ждать не придется.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

А в целом, ремонт импульсников — дело неблагодарное и не очень рентабельное. Не так они и дорого стоят, чтобы затевать кропотливый поиск неисправности. Но если другого выхода нет или сам процесс доставляет удовольствие, то материалы обзора окажутся полезными.