Dicas para reparar fontes de alimentação comutadas

Um pouco sobre o uso e design do no-break

Um artigo já foi publicado no site "O que é uma fonte de alimentação comutada e como ela difere de um analógico convencional"que descreve o dispositivo UPS. Este tópico pode ser complementado com uma pequena história sobre o reparo. A abreviação UPS é frequentemente referida. fonte de alimentação ininterrupta. Para evitar discrepâncias, concordamos que, neste artigo, seja uma fonte de alimentação comutada.

Quase todas as fontes de alimentação comutadas usadas em equipamentos eletrônicos são construídas de acordo com dois esquemas funcionais.

Fig. 1. Diagramas funcionais das fontes de alimentação comutadas

De acordo com o esquema de meia ponte, como regra, são executadas fontes de alimentação bastante poderosas, por exemplo, computadores. De acordo com o esquema de dois tempos, também são fabricadas fontes de alimentação para pop art UMZCH de alta potência e máquinas de solda.

Quem já reparou amplificadores com capacidade de 400 ou mais watts sabe muito bem qual o peso que tem. Obviamente, este é o UMZCH com uma fonte de alimentação de transformador tradicional. As TVs, monitores e DVD players da UPS geralmente são fabricados de acordo com o esquema, com um estágio de saída de estágio único.

Embora existam outros tipos de estágios de saída, mostrados na Figura 2.

Fig. 2. Estágios de saída das fontes de alimentação comutadas

Somente interruptores e o enrolamento primário do transformador são mostrados aqui.

Se você observar atentamente a Figura 1, é fácil perceber que todo o esquema pode ser dividido em duas partes - primária e secundária. A parte principal contém um filtro de linha, um retificador de tensão, interruptores e um transformador. Esta parte é conectada galvanicamente à rede CA.

Além do transformador de potência, as fontes de alimentação pulsadas também usam transformadores de desacoplamento, através dos quais os pulsos de controle do controlador PWM são alimentados às portas (bases) dos transistores de potência. Desta forma, fornece isolamento galvânico da rede de circuitos secundários. Em esquemas mais modernos, esse isolamento é realizado usando acopladores ópticos.

Os circuitos secundários são galvanicamente desconectados da rede usando um transformador de potência: a tensão dos enrolamentos secundários é fornecida ao retificador e depois à carga. Os circuitos secundários também fornecem estabilização de tensão e circuitos de proteção.

Fontes de alimentação chaveadas muito simples

Eles são executados com base no oscilador quando o controlador PWM principal está ausente. Um exemplo desse no-break é o circuito do transformador eletrônico Taschibra.

Fig. 3. Transformador eletrônico Taschibra

Transformadores eletrônicos semelhantes são produzidos por outras empresas. Seu principal objetivo é potência da lâmpada halógena. Uma característica distintiva desse esquema é a simplicidade e um pequeno número de partes. A desvantagem é que, sem carga, este circuito simplesmente não inicia, a tensão de saída é instável e possui um alto nível de ondulação. Mas as luzes ainda brilham! Nesse caso, o circuito secundário está completamente desconectado da rede elétrica.

É óbvio que o reparo dessa fonte de alimentação é reduzido à substituição de transistores, resistores R4, R5, às vezes ponte de diodo VDS1 e resistor R1, atuando como um fusível. Simplesmente não há mais nada a queimar nesse esquema. A um preço baixo para os transformadores eletrônicos, eles geralmente compram um novo e o reparo é feito, como se costuma dizer, "por amor à arte".

Segurança em primeiro lugar

Assim que houver uma vizinhança muito desagradável dos circuitos primário e secundário, durante o processo de reparo, você deve, mesmo que por acidente, tocá-lo com as mãos, e lembre-se de algumas regras de segurança.

Você pode tocar na fonte ligada com apenas uma mão, em nenhum caso com as duas ao mesmo tempo.Isso é conhecido por todos que trabalham com instalações elétricas. Mas é melhor não tocar em nada ou apenas após desconectar-se da rede, puxando o plugue da tomada. Além disso, você não deve soldar nada na fonte ligada ou simplesmente torcer com uma chave de fenda.

Para garantir a segurança elétrica nas placas de fonte de alimentação, o lado primário “perigoso” da placa é cercado por uma faixa bastante larga ou sombreada com tiras finas de tinta, geralmente brancas. Este é um aviso de que é perigoso tocar nessa parte do quadro.

Mesmo uma fonte de alimentação de comutação desligada pode ser tocada pelas mãos apenas depois de um tempo, pelo menos 2 ... 3 minutos após o desligamento: a carga permanece nos capacitores de alta tensão por um longo tempo, embora os resistores de descarga sejam instalados em paralelo com os capacitores em qualquer fonte de alimentação normal. Lembre-se de como a escola se ofereceu um capacitor carregado! Matar, é claro, não mata, mas o golpe é bastante sensível.

Mas a pior coisa nem é isso: bem, pense bem, eu agitei um pouco. Se você ligar imediatamente o capacitor eletrolítico com um multímetro, é bem possível ir à loja para comprar um novo.

Quando tal medida é esperada, o capacitor deve ser descarregado, pelo menos com uma pinça. Mas é melhor fazer isso usando um resistor com uma resistência de várias dezenas de kOhm. Caso contrário, a descarga é acompanhada por um monte de faíscas e um clique bastante alto, e para um capacitor esse curto-circuito não é muito útil.

No entanto, ao reparar, você deve tocar na fonte de alimentação ligada, pelo menos para algumas medições. Nesse caso, um transformador de isolamento ajudará a proteger o seu ente querido de choques elétricos, tanto quanto possível, geralmente chamado de transformador de segurança. Como fazer isso, você pode ler no artigo "Como fazer um transformador de segurança".

Em poucas palavras, este é um transformador com dois enrolamentos para 220V, potência 100 ... 200W (depende da potência do no-break que está sendo reparado), o circuito elétrico é mostrado na Figura 4.

Fig. 4. Transformador de segurança

O enrolamento esquerdo, de acordo com o esquema, é conectado à rede; ao enrolamento direito, através de uma lâmpada, uma fonte de alimentação com defeito está conectada. O mais importante com essa inclusão é que, com uma mão, você pode tocar qualquer extremidade do enrolamento secundário sem medo, bem como com todos os elementos do circuito primário da fonte de alimentação.

Sobre o papel da lâmpada e seu poder

Na maioria das vezes, o reparo de uma fonte de alimentação comutada é realizado sem um transformador de isolamento, mas como medida de segurança adicional, a unidade é ligada através de uma lâmpada com uma potência de 60 ... 150W. O comportamento da lâmpada pode, em geral, julgar o status da fonte de alimentação. Obviamente, essa inclusão não fornecerá isolamento galvânico da rede; não é recomendável tocá-lo com as mãos, mas pode protegê-lo completamente da fumaça e das explosões.

Se, quando conectada à rede elétrica, a lâmpada acender com o calor máximo, procure um defeito no circuito primário. Como regra, este é um transistor de potência perfurado ou ponte retificadora. Durante a operação normal da fonte de alimentação, a luz pisca primeiro com bastante brilho (carga do capacitor) e, em seguida, o filamento continua a brilhar vagamente.

Existem várias opiniões sobre esta lâmpada. Alguém diz que isso não ajuda a se livrar de situações imprevistas e alguém acredita que o risco de queimar um transistor recém-selado é muito reduzido. Vamos aderir a esse ponto de vista e usar a lâmpada de reparo.

Sobre casos recolhíveis e não recolhíveis

Na maioria das vezes, as fontes de alimentação comutadas são realizadas em gabinetes. Basta lembrar as fontes de alimentação do computador, vários adaptadores incluídos na tomada, carregadores para laptops, telefones celulares etc.

No caso de fontes de alimentação de computadores, tudo é bem simples. Vários parafusos são desaparafusados ​​da caixa de metal, a tampa de metal é removida e, por favor, toda a placa com os detalhes já está na mão.

Se a caixa for de plástico, você deverá olhar para a parte traseira, onde estão localizados o plugue, pequenos parafusos. Então tudo é simples e claro, ele se virou e retirou a tampa. Nesse caso, podemos dizer que foi apenas uma sorte.

Mas, recentemente, tudo está no caminho de simplificar e reduzir o custo das estruturas, e as metades da caixa de plástico simplesmente se unem e com firmeza. Um camarada contou como transportou um quarteirão semelhante para alguma oficina. Quando perguntados sobre como desmontá-lo, os mestres disseram: "Você não é russo?" Depois pegaram um martelo e rapidamente dividiram o estojo em duas metades.

De fato, esta é a única maneira de desmontar caixas coladas de plástico. Só é necessário bater com precisão e não muito fanaticamente: sob a influência de golpes no corpo, as faixas que levam a peças maciças, por exemplo, transformadores ou bobinas, podem se romper.

Uma faca inserida na costura também ajuda e bate levemente nela com o mesmo martelo. É verdade que, após a montagem, há vestígios dessa intervenção. Mas deixe rastros menores no caso, mas você não precisa comprar um novo bloco.

Como encontrar um circuito

Se em épocas anteriores quase todos os dispositivos domésticos eram fornecidos com diagramas de circuitos, os modernos fabricantes de eletrônicos estrangeiros não querem compartilhar seus segredos. Todos os equipamentos eletrônicos são concluídos apenas com um manual do usuário, que mostra quais botões pressionar. Diagramas esquemáticos não estão anexados ao manual do usuário.

Supõe-se que o dispositivo funcione para sempre ou que os reparos sejam realizados em centros de serviço autorizados, onde existem manuais de reparo chamados manuais de serviço. Os centros de serviço não têm o direito de compartilhar esta documentação com todos que a desejarem, mas, elogiando a Internet, esses manuais de serviço podem ser encontrados em muitos dispositivos. Às vezes, isso pode acontecer de graça, ou seja, por nada, e às vezes as informações necessárias podem ser obtidas por uma pequena quantia.

Mas mesmo que o circuito desejado não possa ser encontrado, você não deve se desesperar, principalmente ao reparar fontes de alimentação. Quase tudo fica claro após uma análise cuidadosa do conselho. Esse potente transistor nada mais é do que uma chave de saída, mas esse chip é um controlador PWM.

Em alguns controladores, um potente transistor de saída é "escondido" dentro do chip. Se essas peças forem suficientemente grandes, elas terão uma marcação completa, de acordo com a qual você pode encontrar a documentação técnica (folha de dados) do microcircuito, transistor, diodo ou diodo zener. São esses detalhes que formam a base da troca de fontes de alimentação.

Datashits contêm informações muito úteis. Se este é um chip controlador PWM, você pode determinar onde estão quais conclusões, quais sinais estão chegando a eles. Aqui você encontra o dispositivo interno do controlador e um circuito de comutação típico, o que ajuda muito a lidar com um circuito específico.

É um pouco mais difícil encontrar planilhas de dados para componentes SMD de tamanho pequeno. A marcação completa em uma caixa pequena não se encaixa; em vez disso, uma designação de código de várias (três, quatro) letras e números é colocada na caixa. Usando esse código, usando tabelas ou programas especiais obtidos novamente na Internet, é possível, embora nem sempre, encontrar dados de referência para um elemento desconhecido.

Instrumentos e ferramentas de medição

Para reparar fontes de alimentação chaveadas, você precisará da ferramenta que todo radioamador deve ter. Antes de tudo, são várias as chaves de fenda, alicates de corte lateral, pinças, às vezes alicates e até o martelo mencionado acima. Isto é para trabalhos de montagem e instalação.

Para o trabalho de solda, é claro, você precisa de um ferro de solda, de preferência vários, de várias capacidades e dimensões. Um ferro de solda comum com uma potência de 25 ... 40W é bastante adequado, mas é melhor se for um ferro de soldar moderno com um regulador de temperatura e estabilização de temperatura.

Para soldar peças com pinos múltiplos, é bom ter em mãos, se não for muito caro estação de solda, pelo menos um secador de cabelo de solda simples e barato.Isso permitirá a soldagem de peças de vários pinos sem muito esforço e destruição de placas de circuito impresso.

Para medir tensões, resistências e correntes um pouco menos frequentes, você precisará de um multímetro digital, mesmo que não seja muito caro, ou de um bom e antigo testador de ponteiro. O fato de ser muito cedo para cancelar o dispositivo apontador, que recursos adicionais ele não possui nos multímetros digitais modernos pode ser lido no artigo “Multímetros digitais e de flecha - vantagens e desvantagens”.

A assistência inestimável na reparação de fontes de alimentação comutadas pode fornecer osciloscópio. Aqui, também é possível usar um osciloscópio de feixe de elétrons antigo, mesmo que não de banda larga. Se é claro que existe a oportunidade de comprar um osciloscópio digital moderno, isso é ainda melhor. Mas, como mostra a prática, ao reparar fontes de alimentação comutadas, você pode ficar sem um osciloscópio.

De fato, durante o reparo, dois resultados são possíveis: reparar ou torná-lo ainda pior. É apropriado lembrar a lei de Horner aqui: "A experiência cresce em proporção direta ao número de equipamentos fora de serviço". E, embora essa lei contenha uma quantidade razoável de humor, é exatamente esse o caso na prática de reparo. Especialmente no início da jornada.

Solução de problemas

As fontes de alimentação comutadas falham com mais frequência do que outros componentes eletrônicos. Antes de tudo, o fato é que existe uma tensão de rede alta, que após retificação e filtragem se torna ainda mais alta. Portanto, os interruptores de energia e toda a cascata do inversor operam em um modo muito difícil, tanto elétrico quanto térmico. Na maioria das vezes, as falhas estão no circuito primário.

As falhas podem ser divididas em dois tipos. No primeiro caso, a falha na fonte de alimentação de comutação é acompanhada de fumaça, explosões, destruição e carbonização de peças, às vezes faixas da placa de circuito impresso.

Parece que a opção é simples, basta alterar as partes queimadas, restaurar as faixas e tudo funciona. Mas quando você tenta determinar o tipo de microcircuito ou transistor, verifica-se que, juntamente com o gabinete, a marcação da peça também desapareceu. O que aconteceu aqui, sem um esquema, que muitas vezes não está à mão, é impossível descobrir. Às vezes, os reparos nesta fase também terminam.

O segundo tipo de mau funcionamento é silencioso, como disse Lelik, sem ruído e poeira. As tensões de saída simplesmente desapareceram sem deixar vestígios. Se esta fonte de alimentação de comutação for um adaptador de rede simples, como o carregador de uma célula ou laptop, verifique primeiro a integridade do cabo de saída.

Na maioria das vezes, ocorre uma interrupção perto do conector de saída ou na saída do alojamento. Se a unidade estiver conectada à rede usando um cabo com um plugue, verifique se está funcionando.

Depois de verificar essas cadeias mais simples, você já pode subir na natureza. Como essas fontes, tomamos o circuito de fonte de alimentação do monitor de 19 polegadas LG_flatron_L1919s. Na verdade, o mau funcionamento foi bastante simples: ligou ontem e hoje não liga.

Apesar da aparente seriedade do dispositivo - afinal, um monitor, o circuito da fonte de alimentação é bastante simples e intuitivo.

Descrição do esquema e recomendações de reparo

Após abrir o monitor, vários capacitores eletrolíticos inchados (C202, C206, C207) foram detectados na saída da fonte de alimentação. Nesse caso, é melhor trocar todos os capacitores de uma só vez, apenas seis peças. O custo dessas peças é barato; portanto, não deve esperar quando elas também aumentarão. Após essa substituição, o monitor funcionou. A propósito, esse mau funcionamento nos monitores LG é bastante comum.

Os capacitores expandidos acionaram um circuito de proteção, cuja operação será discutida mais adiante. Se a fonte de alimentação não funcionar após a substituição dos capacitores, você deverá procurar outros motivos. Para fazer isso, considere o esquema em mais detalhes.

Fig. 5. Fonte de alimentação do monitor LG_flatron_L1919s (clique na imagem para ampliar)

Filtro e retificador de linha

A tensão da rede elétrica através do conector de entrada SC101, fusível F101, filtro LF101 é alimentada na ponte retificadora BD101.A tensão retificada através do termistor TH101 é fornecida ao capacitor de suavização C101. Este capacitor produz uma tensão constante de 310V, que é fornecida ao inversor.

Se esta tensão estiver ausente ou muito abaixo do valor especificado, verifique o fusível principal F101, o filtro LF101, a ponte retificadora BD101, o capacitor C101 e o termistor TH101. Todas essas peças são fáceis de verificar com um multímetro. Se houver suspeita de um capacitor C101, é melhor trocá-lo por um conhecido.

A propósito, o fusível da rede elétrica simplesmente não queima. Na maioria dos casos, substituí-lo não restaura a operação normal da fonte de alimentação comutada. Portanto, você deve procurar outras causas que levam a um fusível queimado.

O fusível deve estar na mesma corrente indicada no diagrama e, em nenhum caso, o "fusível" do fusível. Isso pode levar a falhas ainda mais graves.

Inversor

O inversor é feito em um circuito de ciclo único. Como oscilador principal, um chip controlador PWM U101 é usado na saída à qual um transistor de potência Q101 está conectado. O enrolamento primário do transformador T101 é conectado ao dreno deste transistor através de um indutor FB101 (pinos 3-5).

Um enrolamento adicional 1-2 com um retificador R111, D102, C103 é usado para alimentar o controlador PWM U101 no modo de operação em estado estacionário da fonte de alimentação. A partida do controlador PWM quando ligada é realizada pelo resistor R108.

Tensão de saída

A fonte de alimentação produz duas tensões: 12V / 2A para alimentar o inversor da luz de fundo e 5V / 2A para alimentar a parte lógica do monitor.

A partir do enrolamento 10-7 do transformador T101, através do conjunto de diodos D202 e do filtro C204, L202, C205, é obtida uma tensão de 5V / 2A.

Em série com o enrolamento 10-7, é conectado o enrolamento 8-6, a partir do qual, utilizando um conjunto de diodos D201 e um filtro C203, L201, C202, C206, C207, é obtida uma tensão constante de 12V / 2A.

Proteção contra sobrecarga

A fonte do transistor Q101 inclui um resistor R109. Este é um sensor de corrente, conectado ao resistor R104 ao pino 2 do chip U101.

Com sobrecarga na saída, a corrente através do transistor Q101 aumenta, o que leva a uma queda de tensão no resistor R109, que é alimentado através do resistor R104 para o pino 2CS / FB do chip U101 e o controlador para de gerar pulsos de controle (pino 6OUT). Portanto, a tensão na saída da fonte de alimentação desaparece.

Foi essa proteção que foi acionada pelos capacitores eletrolíticos expandidos, mencionados acima.

Nível de operação de proteção 0.9V. Este nível é definido pela fonte de tensão exemplar dentro do microcircuito. Paralelamente ao resistor R109, é conectado um diodo zener ZD101 com uma tensão de estabilização de 3,3V, que protege a entrada 2CS / FB da alta tensão.

Para a saída 2CS / FB através do divisor R117, R118, R107, uma tensão de 310 V é fornecida pelo capacitor C101, o que garante a operação de proteção contra o aumento da tensão da rede. A faixa de tensão permitida na qual o monitor normalmente trabalha está na faixa de 90 a 240V.

Estabilização de tensão de saída

É fabricado em um diodo zener ajustável U201 tipo A431. A tensão de saída 12V / 2A através do divisor R204, R206 (ambos os resistores com uma tolerância de 1%) é fornecida à entrada de controle R do diodo zener U201. Assim que a tensão de saída atingir 12V, o diodo zener se abre e o LED do acoplador óptico PC201 acende.

Como resultado, o transistor do acoplador óptico é aberto (pinos 4, 3) e a tensão de alimentação do controlador através do resistor R102 é fornecida ao pino 2CS / FB. Os pulsos no pino 6OUT desaparecem e a tensão na saída de 12V / 2A começa a cair.

A tensão na entrada de controle R do diodo zener U201 cai abaixo da tensão de referência (2,5 V), o diodo zener trava e desliga o acoplador óptico PC201. Os pulsos aparecem na saída 6OUT, a tensão de 12V / 2A começa a aumentar e o ciclo de estabilização é repetido novamente. De maneira semelhante, o circuito de estabilização é construído em muitas fontes de alimentação comutadas, por exemplo, em fontes de computador.

Assim, verifica-se que três sinais são imediatamente conectados à entrada 2CS / FB do controlador usando um OR com fio: proteção contra sobrecargas, proteção contra sobretensão da rede e saída do circuito estabilizador de tensão de saída.

Aqui é justo lembrar como você pode verificar a operação desse loop de estabilização. O suficiente para isso quando desligado !!! da rede à unidade de fonte de alimentação, aplique tensão à saída de 12V / 2A da unidade de fonte de alimentação regulada.

É melhor capturar a saída do acoplador óptico PC201 com um testador de ponteiro no modo de medição de resistência. Enquanto a tensão na saída da fonte regulada estiver abaixo de 12V, a resistência na saída do acoplador óptico será grande.

Agora vamos aumentar a tensão. Assim que a tensão se tornar superior a 12V, a seta do dispositivo cairá acentuadamente na direção da diminuição da resistência. Isso sugere que o diodo Zener U201 e o acoplador óptico PC201 estão operacionais. Portanto, a estabilização da tensão de saída deve funcionar bem.

Exatamente da mesma maneira, você pode verificar a operação do loop de estabilização nas fontes de alimentação comutadas por computador. O principal é descobrir a que voltagem o diodo zener está conectado.

Se todas essas verificações tiverem sido bem-sucedidas e a fonte de alimentação não iniciar, verifique o transistor Q101 soltando-o da placa. Com um transistor funcionando, é mais provável que o chip U101 ou seu pacote seja o culpado. Primeiro de tudo, este é um capacitor eletrolítico C105, que é melhor verificado ao substituir um capacitor conhecido.

Boris Aladyshkin