Depanarea surselor de alimentare în modul comutatorului
Introducere
Sursele de alimentare cu comutare (SMPS) sunt acum standard pentru majoritatea aparatelor noastre casnice. Sursele de alimentare liniare de modă veche bazate pe transformatoare de frecvență de rețea dispar, în principal din cauza costului lor, a dimensiunii și greutății lor mari. Luăm aici despre surse de alimentare cu tensiune de rețea (să zicem 120 V sau 230 V c.a.) cu o putere de la câțiva wați la câteva sute de wați.
Sursele de alimentare cu comutare sunt peste tot; iată câteva imagini cu curajul lor. Componentele mari de mare putere și micile radiatoare sunt tipice pentru SMPS.
Aceste dispozitive sunt incredibil de fiabile, dar fiind foarte des lăsate alimentate tot timpul (chiar și atunci când încărcarea lor este oprită), ele sunt încă veriga slabă. Componentele sunt alimentate cu tensiune ridicată, se încălzesc, îmbătrânesc rapid din cauza funcționării cu normă întreagă și atunci când există o supratensiune, SMPS este prima etapă în cauză. Multe probleme cu aparatele noastre electrocasnice se datorează defecțiunilor SMPS.
Din păcate, SMPS-urile sunt cam greu de reparat și de multe ori mi se solicită sfaturi. Așadar, am rezumat în această pagină ideile de bază și trucurile pe care le folosesc cel mai mult.
Aici, presupun că aveți un circuit perfect conceput, care a funcționat perfect și a eșuat brusc. Dacă încercați să vă depanați propriul design, încă se aplică câteva dintre aceste trucuri, dar probabil veți avea nevoie de mult mai mult decât doar acest articol.
Structura SMPS
În primul rând, să aruncăm o privire la diagrama bloc generică a unui SMPS. Puterea de rețea intră în circuite printr-un filtru de linie, este rectificată și netezită pentru a obține o tensiune DC ridicată (câteva sute de volți). Unele redresoare au un comutator care le face să fie un dublor de tensiune atunci când funcționează cu rețea de 120 V c.a. . Această tensiune DC ridicată este comutată de unul sau mai multe tranzistoare (sau MOSFET-uri) pentru a acționa primarul unui transformator de ferită. Pe partea secundară, tensiunea este rectificată și filtrată. Tranzistoarele de comutare sunt acționate de un circuit de control care detectează tensiunea de ieșire (și curentul de intrare) și reglează corespunzător. Acest circuit de control este foarte des pe partea primară și este alimentat adesea de o înfășurare suplimentară pe transformator. Un eșantion de tensiune de ieșire este readus printr-un opto-cuplaj. În unele cazuri, circuitul de comandă este situat pe partea secundară și acționează tranzistorul (transistorii) printr-un transformator suplimentar mic. Toate configurațiile au un circuit suplimentar pentru a permite controlerului să înceapă la pornire.
Structura unui SMPS.
Există întotdeauna o separare foarte clară între laturile de înaltă și joasă tensiune (laturile primare și secundare). Îl puteți observa pe partea de jos (cupru) a PCB-ului ca o distanță mai mare în șenile. Uneori, lacul pentru masca de lipit este îndepărtat în această zonă sau există găuri și fante pentru a crește izolațiile. Pe imaginile din această pagină, această separare este adesea marcată cu o linie roșie punctată.
Acest SMPS utilizează componente în stil clasic (prin gaură). Partea de înaltă tensiune este în stânga liniei roșii punctate.
Acest SMPS utilizează componente moderne de montare pe suprafață (SMD). Aici, controlerul utilizează tehnologia SMD și este montat pe partea inferioară. Dioda mare SMD este redresorul de joasă tensiune. Partea de înaltă tensiune este deasupra liniei roșii punctate.
Latura primară și secundară sunt complet izolate în curent continuu de către transformator. Foarte des, dacă pământul ieșirii nu este conectat la pământ, un condensator mic de înaltă tensiune conectează aceste două pământuri la frecvență înaltă.
Condensatorul de culoare albastru deschis din această imagine este condensatorul de înaltă tensiune care leagă masa de joasă tensiune de masa. Desigur, există izolație DC.
Mai întâi siguranța
Înainte de a începe, vreau doar să reamintesc că SMPS sunt circuite periculoase: jumătate din componente sunt conectate direct la tensiunea de rețea. Un condensator mare de stocare este încărcat la tensiune înaltă și poate fi periculos chiar și atunci când alimentarea de la rețea este deconectată. Nu toate SMPS-urile includ rezistențe de sângerare (sau ar putea fi rupte), astfel încât condensatoarele să poată rămâne încărcate mult timp. Asigurați-vă întotdeauna că toate condensatoarele sunt complet descărcate înainte de a atinge circuitul. Pentru a descărca condensatorii, nu le scurtați cu șurubelnița, utilizați în schimb un rezistor adecvat (câțiva kΩ și câțiva wați) conectat la două sonde izolate, precum cea a unui multimetru. Apoi, măsurați tensiunea și asigurați-vă că este zero înainte de a continua. Rețineți, de asemenea, că dissipatoarele de căldură foarte des nu sunt împământate și pot fi foarte bine la tensiunea rețelei. Aveți grijă să luați măsuri cu un osciloscop: osciloscoapele sunt împământate la rețeaua de alimentare (și este o idee proastă să le flotați) și puteți face un scurtcircuit cu cablul de la sol (acest lucru ar fi periculos și pentru osciloscopul dvs.). Pe scurt, repararea SMPS este pentru tehnicieni experimentați și calificați; dacă nu știi exact ce faci, stai departe de SMPS-uri.
Acest SMPS nu are rezistor de purjare pe condensatorul filtrului de înaltă tensiune. Vă rugăm să remarcați rezistența de 330 kΩ lipită pe partea inferioară a PCB-ului în timpul operației de reparații pentru a descărca automat condensatorul într-un timp rezonabil și pentru a evita șocurile potențiale. Partea de înaltă tensiune se află în dreapta liniei roșii întrerupte.
Inspectie vizuala
De obicei încep cu o inspecție vizuală pentru a-mi face o idee. Desigur, mai întâi deconectez SMPS și mă asigur că sunt descărcate toate condensatoarele. Multe condensatoare electrolitice defecte, atunci când nu sunt explodate, pot fi ușor detectate deoarece se "umflă" și partea lor superioară (sau inferioară) devine în formă de cupolă (vezi mai jos). Rezistența arsă poate fi, de asemenea, reperată de culoarea lor neagră și de mirosul urât. O privire asupra transformatorului de ferită este foarte importantă: dacă pare ars și miroase urât, în general renunț pentru că este posibil să aibă curbe scurte și este un coșmar să repari sau să găsești o piesă de schimb. Dacă transformatorul este defect, prefer să înlocuiesc întregul SMPS și să economisesc mult timp. Unele componente sunt calde și, pe măsură ce trece timpul, tind să devină puțin maronii (același lucru este valabil și pentru placa de lângă ele): aceasta nu este neapărat o problemă; puțin maro este ok, negru și mirositor nu.
Dacă SMPS-ul dvs. are un circuit regulator IC, încercați să găsiți fișa tehnică pe internet: multe SMPS au o diagramă schematică foarte similară cu exemplele raportate în fișele tehnice. Dacă da, veți economisi mult timp.
Începeți prin a privi siguranța de rețea SMPS (aceasta este bună).
Începeți prin a privi siguranța de rețea: aceasta vă va oferi indicii bune despre originea eșecului. O siguranță arsă înseamnă de obicei multe semiconductoare defecte; unul sănătos este probabil doar o singură componentă.