Ремонт импульсных блоков питания своими руками

И́мпульсный стабилиза́тор напряже́ния (ключево́й стабилизатор напряжения, используются также названия импульсный преобразователь, импульсный источник питания) — стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент (ключ) работает в импульсном режиме[1], то есть регулирующий элемент периодически открывается и закрывается.

Сигнальные функции

Напряжение +12 В предназначено в основном для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Напряжение 12 В подается также на вентиляторы, которые, как правило, работают постоянно. Обычно двигатель вентилятора потребляет от 100 до 250 мА, но в новых компьютерах это значение ниже 100 мА. В большинстве компьютеров вентиляторы работают от источника +12 В, но в портативных моделях для них используется напряжение +5 В (или даже 3,3 В).

Блок питания не только вырабатывает необходимое для работы узлов компьютера напряжение, но и приостанавливает функционирование системы до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. Иными словами, блок питания не позволит компьютеру работать при «нештатном» уровне напряжения питания. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power_Good (питание в норме). Если такой сигнал не поступил, компьютер работать не будет. Напряжение сети может оказаться слишком высоким (или низким) для нормальной работы блока питания, и он может перегреться. В любом случае сигнал Power_Good исчезнет, что приведет либо к перезапуску, либо к полному отключению системы. Если ваш компьютер не подает признаков жизни при включении, но вентиляторы и двигатели накопителей работают, то, возможно, отсутствует сигнал Power_Good . Столь радикальный способ зашиты был предусмотрен фирмой IBM, исходя из тех соображений, что при перегрузке или перегреве блока питания его выходные напряжения могут выйти за допустимые пределы и работать на таком компьютере будет невозможно.

Характерные черты зарядного устройства

Для зарядки аккумуляторной автомобильной батареи применяют ЗУ таких типов:

  • Трансформаторные. Выделяются существенными габаритами, немалым весом. КПД таких агрегатов небольшой. Поэтому и спросом они практически не пользуются.
  • Импульсные. Обладают уникальными преимуществами.

Устройство импульсного ЗУ

Основное предназначение ЗУ – восстановление заряда аккумуляторной автомобильной батареи. В состав включены такие элементы, как:

  • Импульсный трансформатор.
  • Выпрямитель соответствующей конфигурации.
  • Стабилизатор.
  • Индикационные компоненты.
  • Контролирующий блок.

В зарядное автомобильное импульсное устройство включены только малогабаритные компоненты. Поэтому процедура сборки импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля своими руками легко выполняется.

Читайте также:  Nvidia Geforce Experience код ошибки: 0x0001, 0x0003 — как исправить

Интересное видео про импульсную зарядку для акб.

Особенности самостоятельного изготовления импульсного ЗУ

Для конструирования импульсного ЗУ используется укомплектованная электролитом плата. Такая схема может применяться для конструирования небольшого по мощности зарядника для автоаккумуляторов. Для повышения мощности допускается применение более мощных компонентов.

Диагностика неисправностей импульсных блоков питания

Самое главное в ремонте – это найти неисправность, а устранить ее дело техники. Схемотехнику импульсных источников питания можно разделить на входную и выходную части. К входной части относится высоковольтная схема, а к выходной низковольтная.

Простой импульсный блок питания

Диагностика неисправностей импульсных блоков питания

В высоковольтной ее части платы все элементы работают под высоким напряжением, поэтому они чаще выходят из строя, чем элементы низковольтной части. Высоковольтная схема имеет сетевой фильтр, диодные мосты для выпрямления переменного напряжения сети, ключи на транзисторах и импульсный трансформатор.

Используются ещё и небольшие развязывающие трансформаторы, которые управляются ШИМ контроллерами и подают импульсы на затворы полевых транзисторов. Таким образом, происходит гальваническая развязка сетевых и вторичных напряжений. Для такой развязки часто в современных схемах используются оптроны.

Схема импульсного блока питания на транзисторах

Диагностика неисправностей импульсных блоков питания

Выходные напряжения также имеют гальваническую развязку с сетью через силовой трансформатор.  В простых схемах преобразования вместо ШИМ контроллеров используют автогенераторы на транзисторах. Эти дешевые источники напряжения применяются для питания галогенных ламп, светодиодных ламп и т. д.

Особенностью таких схем является простота и минимум элементов. Однако простые и дешевые источники напряжения без нагрузки не запускается, выходное напряжение нестабильно и имеют повышенные пульсации. Хотя на освещение галогенных ламп эти параметры влияния не оказывают.

Диодный мост импульсного блока питания АТХ

Диагностика неисправностей импульсных блоков питания

Ремонт такого устройства очень прост из-за небольшого количества элементов. Наиболее часто возникают неисправности в высоковольтной части схемы, когда пробивается один или несколько диодов, вспучиваются электролитические конденсаторы, отказывают силовые транзисторы. Также выходят из строя диоды низковольтной схемы, перегорают дросселя выходного фильтра и предохранитель.

Неисправность этих элементов можно обнаружить мультиметром. Другие же неисправности импульсных блоков требуют применения осциллографа, цифрового мультиметра. В этом случае лучше отдать блок на ремонт в мастерскую. Предохранитель можно легко прозвонить мультиметром на наличие напряжения после предохранителя.

Предохранитель импульсного блока питания

Диагностика неисправностей импульсных блоков питания

Если перегорел предохранитель нужно внимательно визуально проверить всю схему платы, дорожки, нарушение паек, потемнение элементов схемы и участков дорожек, вспучивание конденсаторов. Если диоды плохо прозваниваются мультиметром на плате, их выпаивают, и проверяет каждый в отдельности.

Проверяются все элементы платы, неисправный меняют и только тогда включается блок в сеть для проверки. При диагностике конденсаторы тоже выпаиваются и проверяются тестером. Сгоревший дроссель можно перемотать, определив количество витков, сечение провода. Найти необходимый дроссель в продаже будет нелегко, лучше его восстановить самому.

Возможные причины поломки

Неисправности, которые приводят импульсный блок питания в нерабочее состояние, могут появляться по самым разнообразным причинам. Наиболее часто поломки происходят из-за:

  • наличия колебания сетевого напряжения. К неисправности могут привести те колебания, на которые не рассчитаны данные понижающе-выпрямительные модули;
  • подключение к блоку питания нагрузок, на которые бытовые приборы не рассчитаны;
  • отсутствие защиты. Не устанавливая защиту, некоторые производители просто экономят. При обнаружении такой неполадки нужно просто установить защиту в конкретное место, где она и должна находиться;
  • несоблюдение правил и рекомендаций эксплуатации, которые указаны производителями для конкретных моделей.
Читайте также:  Как создать блог самому бесплатно – пошаговая инструкция для новичков

При этом в последнее время частой причиной поломки преобразователей напряжения является заводской брак или использование при сборке некачественных деталей. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваш купленный импульсный блок питания проработал как можно дольше, не стоит покупать его в сомнительных местах и не у проверенных людей. Иначе это могут быть просто впустую потраченные деньги. После диагностики блока зачастую выясняются следующие неисправности:

  • 40% случаев – нарушение работы высоковольтной части. Об этом свидетельствует перегорание диодного моста, а также поломка фильтрующего конденсатора;
  • 30% — пробоем биполярного (формирующего импульсы высокой частоты и располагающегося в высоковольтной части устройства) или силового полевого транзистора;
  • 15% — пробой диодного моста в его низковольтной части;
  • редко встречается выгорание (пробой) обмоток дросселя на выходном фильтре.

Все остальные поломки можно будет определить только специальным оборудованием, которое вряд ли хранится дома у среднестатистического человека. Для более глубокой и точной проверки необходим цифровой вольтметр и осциллограф. Поэтому если поломки не кроются в четырех приведенных выше вариантах, то в домашних условиях блок питания такого типа вы не сможете починить. Как видим, ремонт, проводимый в данной ситуации своими руками, может иметь самый разнообразный вид. Поэтому, если у вас перестал работать компьютер или телевизор по причине поломки блока питания, то не нужно бежать в ремонтную службы, а можно попутаться решить проблему своими силами. При этом домашний ремонт обойдется значительно в меньшую стоимость. А вот если вы не сможете своими силами справиться с поставленной задачей, тогда можно уже идти на поклон к специалистам из ремонтной службы.

Инвертирующий стабилизатор

Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение  может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.

Инвертирующий стабилизатор

Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором. Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.

Читайте также:  Опыт работы на площадке P2P-кредитования BTCJam

Устройство сварочного инвертора

До недавнего времени инверторный аппарат был достаточно простым по схеме работы. Со временем инженеры дополнили ее электроникой, что повысило функциональность агрегата. Самое интересное состоит в том, что от этого цена сварочного инвертора не стала выше. Как показывает тенденция продаж, она постепенно снижается, что всех и радует.

В чем заключается принцип действия сварочного аппарата инверторного типа?

  • Работает он от сети переменного тока напряжением 220 или 380 вольт и частотой тока 50 Гц. Включается в обычную розетку, если разговор ведем о бытовом сварочном инверторе.
  • Поступивший в инвертор сварочный ток проходит через фильтр, где он сглаживается и становится постоянным.
  • Полученная электрическая энергия проходит через блок транзисторов (с большой частотой коммутации), в результате получается опять переменный ток только с большей частотой – 20-50 кГц.
  • Далее, напряжение тока преобразуется, оно на выходе инвертора снижается до 70-90 вольт. По закону Ома снижение напряжение дает повышение силы тока. На выходе (на конце электрода) будет сила тока, равная 100-200 ампер. Это и есть сила тока сварки.

Именно высокая частота тока является главным техническим решением в инверторных сварочных аппаратах. Оно позволяет добиться максимальных преимуществ перед другими источниками питания электрической сварочной дуги. В инверторах необходимая для сварки сила тока достигается изменением высокочастотного напряжения. В обычных сварочных трансформаторах этот процесс происходит за счет изменения электродвижущей силы (ЭДС) катушки индукции, которая является основной частью трансформатора.

Именно предварительное преобразование электроэнергии позволяет использовать в инверторах трансформаторные блоки с небольшими размерами. Для сравнения можно привести такой пример. Если необходимо на выходе получить ток силой 160 ампер, то для этого в инверторе потребуется установить трансформатор весом 300 г. Такой же ток на выходе обычных сварочных трансформаторов получится, если в него будет вмонтирован трансформатор с медной проволокой (катушкой) весом 20 кг.

Почему так происходит? Основным элементов сварочного аппарата трансформаторного типа являлся сам силовой трансформатор с катушками первичной и вторичной обмотки. Именно катушка позволяла снижать переменное напряжение и получить на выходе из второй обмотки токи большой величины, пригодные для инверторной сварки металлов. Появляется зависимость от падения напряжения до увеличения силы тока. При этом длина медной проволоки на вторичной обмотке уменьшалась, но увеличивался его диаметр. Отсюда и большие габариты сварочного аппарата, и его большой вес.