36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус

Подписаться на 3Dtoday
kirich
Идет загрузка
Загрузка
07.01.17
5910
21
печатает на Prusa i3 Kit
Техничка
38
В прошлом обзоре блока питания я затронул тему того, как выбрать правильный блок питания. Если честно, то я немного не ожидал, что эта тема окажется такой нужной. Меня спрашивают и о других нюансах выбора, принципах работы и о алгоритме поиска неисправностей.
В этом обзоре я постараюсь ответить на большую часть этих вопросов, а также возможно затрону тему новых вопросов :)

Начну с того, что для одного из моих ближайших проектов потребовался блок питания на 36 Вольт 10 Ампер. Вернее потребовалось их два, и заказал их два, но так как они абсолютно одинаковые, то и обзор будет на один блок.
Для чего и зачем я пока писать не буду, уж извините, но этот блок питания мы разберем "по винтикам".
444645a216865aa00720969e5dfca351.jpg
Как всегда, сначала упаковка.
Пришли блоки питания (помимо общей упаковки) в обычных картонных коробках белого цвета, опознавательные знаки на упаковке отсутствовали, просто две большие коробки.
На вид абсолютно одинаковые, впрочем я бы скорее удивился если бы они были разными :)
f8ba98c8027e66f9c0ae8d060b48e441.jpg
Основное отличие импульсных блоков питания от тех, которые используют 50Гц трансформаторы - размер. Второе отличие - цена.
50Гц трансформатор на такую мощность будет иметь гораздо большие размеры и хоть он по конструкции намного проще, но будет иметь большую цену, так как содержит больше меди и железа.
Кроме того импульсные БП имеют больший КПД, потому в последнее время получили большое распространение, хотя "железные" трансформаторы отличаются большей надежностью.
Но стоит учитывать, что брендовые БП имеют обычно еще большую сложность и цену, так как имеют хорошую элементную базу, фильтры питания, корректоры мощности и т.п, потому чаще люди пользуются более простыми вариантами от небольших китайских фирм.
Один из таких блоков питания мы и рассмотрим в этом обзоре.
Если до этого мы рассматривали блоки питания небольшой мощности, то в этот раз я расскажу про довольно мощный вариант БП мощностью 360 Ватт, хотя на фоне вариантов Бп мощностью 800-2000 Ватт и он кажется "малышом".

Как я выше писал, импульсные БП имеют чаще небольшие размеры.
Данный блок питания имеет высоту примерно как у коробка спичек - 49мм. Длина блока питания 215мм, ширина - 114мм.
0a3c1c0faea67c2502f93a72677f4262.jpg
На одной из боковых граней корпуса присутствует маркировка:
S-360-36
Мощность блока питания 360 Ватт
Выходное напряжение - 36 Вольт
Максимальный выходной ток - 10 Ампер
Входное напряжение - 110/220Вольт +/-15%

На второй стороне присутствует переключатель диапазона входного напряжения, в наших странах неактуальный и даже вредный, так как переключив в режим 110 Вольт и включив в стандартную сеть 220-230 Вольт мы получим скорее всего громкий бах.
Я обычно при ремонте таких БП сразу выкусываю этот переключатель, просто в целях безопасности.
35369b1e5fa635782772238b72f3c3ad.jpg
Сверху корпуса установлен небольшой вентилятор. При таких мощностях блоки питания уже крайне редко делают с пассивным охлаждением, мне такие попадались всего несколько раз, но из-за сложности конструкции они имеют уже очень высокую цену, потом очень мало распространены.
Рядом присутствует надпись, указывающая, что вентилятор управляется автоматически в режиме вкл/выкл в зависимости от температуры.
Немного забегая вперед скажу, что никакой автоматики нет, без нагрузки он вращается медленно, но стоит хоть чуть чуть нагрузить БП, обороты сразу возрастают до штатных независимо от температуры.
2acf403be91908a328bcdacc0dee24ee.jpg
В прошлом обзоре я писал, что блоки питания, рассчитанные на большой выходной ток, обычно имеют разделенные клеммы для подключения нагрузки. Так сделано в этом БП, здесь установлено по три клеммы на плюсовой и минусовой контакты.
Входные клеммы стандартны - Фаза, ноль, заземление.
Также слева установлен светодиод индикации работы блока питания и подстроечный резистор для корректировки выходного напряжения.
3af85a25d84dd998b9acd54927953ee5.jpg
Клеммник имеет защитную крышку, которая открывается на 90 градусов, а в закрытом состоянии защелкивается.
74114937e3f6f5e358ce8c3d8663b762.jpg
У меня есть привычка разбирать БП перед первым включением. Делаю я это в целях безопасности, так как бывали разные случаи.
Внутри данного БП на вид все нормально, за исключением небольшого нюанса, который я заметил сразу. Дело в том, что выходной дроссель имеет большие размеры и почти касается верхней крышки, это не очень безопасно. Током конечно не убьет, но БП может пострадать, я бы рекомендовал проложить дополнительную изоляцию между дросселем и крышкой. Такой проблемой страдают многие недорогие блоки питания, так что это не косяк данного блока.
3f31646a4b3198111f29f0990efb67a4.jpg
Как я писал выше, охлаждается блок питания посредством небольшого вентилятора.
Судя по маркировке, вентилятор имеет размеры 60х15мм, т.е. 60мм это длина и ширина, а 15мм - толщина.
Вентилятор рассчитан на 12 Вольт. к сожалению здесь применен недорогой вентилятор, кроме того имеющий подшипники скольжения и если вы планируете применить где нибудь такой БП, то для длительной беспроблемной работы я бы заменил его на что нибудь более правильное.
Я уже как то писал в своих обзорах, что чаще всего применяю вентиляторы фирмы Sunon, на мой взгляд у них довольно высокое качество и надежность.
Из хорошего можно сказать то, что вентилятор в данном БП довольно тихий, что очень хорошо.
052af2bef88d3d5060cfe070c2be7e0b.jpg
Силовые полупроводники прикручены к алюминиевому корпусу блока питания через небольшие теплораспределяющие проставки.
Мне не очень нравится подобный вид крепления полупроводников, но так делают почти все. например в блоках питания фирмы Менвелл транзистор крепится точно также, правда там в целях безопасности на него одет резиновый колпачок.
Так как данный блок питания двухтактный, то высоковольтных транзисторов два, а не один.
Выходной диод один, хотя на плате присутствует место под установку второго, подключаемого параллельно первому. Второй устанавливается в блоках, рассчитанных на меньшее напряжение и больший ток, но никто не мешает поставить и здесь второй, но это уже скорее доработка, а измерения покажут, имеет ли смысл данная операция.
898a75399c04a98c06438924ea0bc25e.jpg
Осмотр закончили, включаем и производим небольшую проверку.
Цель данной проверки, выяснить пределы регулировки выходного напряжения и вставить на выходе БП то напряжение, на которое он рассчитан, ну или то, которое необходимо.
1. при включении БП показал на выходе 36.8 Вольта.
2. минимальное напряжение, которое можно выставить - 34.53, я рассчитывал, что минимальный порог будет ниже, для моего применения придется дорабатывать.
3. А вот максимальный порог сильно удивил. Когда крутил, то даже стало немного не по себе. 52.3 при штатном 36. Ожидал что БП накроется, пока я фотографирую, но все прошло нормально, хотя я не рекомендую выставлять такое напряжение на выходе, чаще нормальным считается +/-10% от штатного.
4. Выставляем на выходе 36 Вольт. Судя по диапазону перестройки уже можно понять, что регулировка очень грубая, потому мне пришлось немного помучаться чтобы выставить ровно 36 Вольт, хотя в реальной жизни это смысла не имеет и сделано было только для обзора :)
07731f79b74312c67e9428fcdacf278f.jpg
Разбираем блок питания дальше.
Транзисторы довольно неплохо прилипли к своей пластинке, отдирать их не хотелось потому я открутил и теплораспределительную пластинку :)
65eb1e5d8a376a0721de3aa906871882.jpg
К плате особых нареканий не возникло, обычная недорогая сборка, бывало и хуже, но бывало и лучше, по пятибальной шкале на 3 балла.
Но один дефект все таки нашел, была не очень хорошая пайка одного из контактов трансформатора. Непропай в данном месте ни к чему фатальному бы не привел, но расстроил.
Дорожки. по которым течет значительный ток, дополнительно пролужены припоем.
13dc330ac059e905a81fe678c29ee74a.jpg
Естественно я начертил схему данного БП, делал я это только для обзора, так как схемотехнику этих блоков питания знаю хорошо и обычно в схеме не нуждаюсь, но возможно кому нибудь будет полезно, так как такая схема (с некоторыми небольшими изменениями) используется в большинстве БП такой мощности.
Но хотя я и знаю хорошо эту схемотехнику, перечерчивать схему по плате было не очень удобно и заняло больше времени, чем я планировал.
Схема практически повторяет схему классического компьютерного блока питания и как показала практика, является очень ремонтопригодной.
На схеме присутствует шунт для измерения тока, на схеме его сопротивление указано как 0.1 Ома, но на самом деле при прозвонке он скорее был ближе к перемычке.
54405ffae5dfb22b589585e462801ed2.JPG
Дальше я решил немного рассказать о том, как вообще работают такие блоки питания, тем более что многие узлы являются типичными для почти всех импульсных блоков питания.
На этой блок схеме обозначены основные узлы импульсного блока питания. Правда сейчас задающий генератор и схема управления выполняются в одной микросхеме, а иногда микросхема содержит с высоковольтный транзистор.
Иногда по входу импульсного блока питания устанавливают Корректор Коэффициента Мощности, а в мощных БП он является обязательным, если БП соответствует европейским нормам, но об этом я расскажу как нибудь в другой раз, так как в недорогих БП он почти не встречается.
2859886e7bfda0f3c1b13f40439bc63a.jpg
На основании этой блок схемы я дальше и буду рассказывать об этом БП, но для начала немного теории о процессах, происходящих в импульсном блоке питания.
Ключевое в работе импульсного блока питания, это принцип ШИМ стабилизации, правда стоит отметить, что вполне существуют и импульсные блоки питания без этого, но они являются не стабилизированными, т.е. выходное напряжение зависит от мощности нагрузки и входного напряжения.
ШИМ регулирование это изменение соотношения времени включенного состояния коммутирующего элемента к выключенному состоянию.
Если на графике, то выглядит это так:
9952bd8e7ecee29c345df0c38eb9b7b1.jpeg
Если "на пальцах", то я недавно объяснял в личке этот принцип стабилизации, попробую повторить здесь.
Многие наверное помнят задачки типа - через одну трубу в бассейн поступает вода со скоростью х литров в минуту, через другую выливается со скоростью Y литров в минуту.
Вот на этом принципе я и объясню как это работает.

Для начала представим, что существует очень большая емкость (электрическая сеть), маленькая емкость (конденсатор выходного фильтра питания), ну и всякие мелочи для переправки воды из одного места в другое.
На бочке установлен кран, через него вода убегает к потребителю, ну или энергия в нагрузку.
Пополнять бочку мы можем только определенное количество раз в минуту (бывают альтернативные варианты, но о них пока не будем), например 100 раз.
Наша задача, поддерживать уровень воды в бочке всегда постоянным.
Так как пополнять может только определенное количество раз в минуту, то значит пополнять придется разными объемами.
К примеру если потребление маленькое, то будет достаточно обычных чашек, а если кран открыли на полную, то придется использовать ведра.
В ШИМ регулировке это означает меньшую или большую ширину открытого состояния силового элемента.
Если кран закрыт, то пополняем бочку наперстками, есть же еще испарение (утечки, нагрузка цепи обратной связи т.п.) которое надо компенсировать :)

Используя узел обратной связи, контроллер отслеживает напряжение на выходе блока питания и подстраивает мощность, передаваемую в нагрузку так, чтобы напряжение на выходе БП оставалось неизменным.
Кстати, таким способом можно сделать обратную связь по чем угодно.
Например в драйверах светодиода контроллер следит за током.
Можно следить за температурой, подстраивая скорость вентилятора, за освещением, регулируя яркость лампочки и т.д. и т.п.

На этой диаграмме показано:
1. Ток в цепи трансформатора (условно)
2. Сигнал управления ключевым транзистором
3. Напряжение на выходном конденсаторе.
494590675141586fab0ec68ab1c4dbae.jpg
Существует довольно много топологий построения импульсных блоков питания, я нарисовал несколько самых распространенных.
Немного расскажу о них.
1. Обратноходовый преобразователь. Применяется там, где хорошо иметь большой диапазон входного напряжения и небольшая мощность (до 100-150 Ватт). Скорее всего Бп вашего планшета или монитора применена именно эта схема.
2. Полумостовой преобразователь. Также очень распространенная схемотехника. Думаю что я буду не сильно далек от истины, если скажу, что в 95% компьютерных БП применена именно такая схемотехника. Ее преимущества - большая мощность при относительно простой схемотехнике, меньший размер трансформатора, так как трансформатор применяется без зазора, в отличии от первого варианта.
3. Двухтактный преобразователь (PushPull- Тяни-Толкай). Данная схема в сетевых блоках питания применяется крайне редко, зато она нашла широкое применение в инверторах недорогих блоков бесперебойного питания.
4. Мостовой преобразователь. Так сказать "расширенная" версия полумостового. Преимущества - большая мощность, ток через силовые ключи в два раза ниже чем в полумостовой.
Также такая схема применяется в более сложных блоках бесперебойного питания.

Существует еще несколько топологий, но они являются производными от приведенных выше, и менее распространены, потому не вошли в данную статью.
5fadb575d926e3ed52a3169dbaae28fb.JPG
В этот раз я также начертил цветной вариант схемы обозреваемого блока питания, где цветом обозначил основные узлы, о которых говорил выше.
Как я писал, некоторые цвета мне тяжело назвать правильно, потому буду уточнять.
Красный - Входной фильтр питания, диодный мост, силовой узел.
Красно-фиолетовый (слева внизу) - Узел управления мощными транзисторами инвертора.
Зеленый - Микросхема- ШИМ контроллер и ее "обвязка".
Синий - Выходной выпрямитель, дроссель и конденсатор фильтра
Голубой - Цепь контроля выходного тока
Фиолетовый - Узел контроля выходного напряжения
Желто-рыжий - Узел блокировки преобразователя при снижении напряжения на выходе.

В этой схеме нет привычного элемента, который был на всех прошлых схемах - оптрона. Дело в том, что здесь ШИМ контроллер питается от выходного напряжения. первоначальный запуск бока питания происходит благодаря резисторам R8 и R14. Такой принцип применялся в компьютерных БП АТ стандарта, с приходом АТХ стандарта контроллер стал питаться от источника питания дежурного режима и эти резисторы исключили из схемы.
d824a33a0fc284c91d9a623a6903055a.JPG
Дальше я покажу большую часть узлов и элементов на примере конкретного блока питания.
Начнем с сетевого фильтра.
В этом БП он есть, это уже хорошо, так как в дешевых компьютерных БП вместо него ставят просто перемычки, но в дорогих он может быть и многоступенчатым. Здесь средний вариант между этими двумя.
137f107028ef10cfc47516e62a90fed7.jpg
По входу блока питания установлен предохранитель и ограничитель пускового тока - NTC терморезистор (термистор).
Также присутствует Х2 конденсатор для уменьшения помех, излучаемых блоком питания, в сеть.
e8c253a0cbdd3f6716792b9455806ffc.jpg
Двухобмоточный синфазный дроссель намотан довольно толстым проводом, хотя размеры при такой мощности могли сделать бы и побольше.
Входной диодный мост KBU808рассчитан на 8 Ампер 800 Вольт.
6a19ce00b095f4466d6988f319c82adb.jpg
В фильтре питания присутствуют как Y конденсаторы, так и один обычный, высоковольтный.
Но в данном случае применение обычного высоковольтного вместо конденсатора Y типа безопасно, так как если БП не заземлен, то даже при его пробое выход БП будет все равно подключен через Y конденсатор, а если БП заземлен, то тем более ничего не будет :)
c4fc234478ee2d20501b37fee26db4dd.jpg
Конденсаторы входного фильтра питания промаркированы как 680мкФх250 Вольт.
Если верить маркировке, то в принципе их емкость достаточна, а напряжение выбрано даже с запасом.
a7db4d77c7469c1110f82eeb973b7348.jpg
Но реальность оказалась несколько другой, емкость конденсаторов всего 437мкФ, что при последовательном соединении дает всего около 220мкФ. Мало, хоть в принципе и терпимо.
Большая емкость дает больший срок жизни конденсаторов, меньшие пульсации и добавляет запаса по входному напряжению в сторону уменьшения напряжения.
Я думаю потом их заменить на что то поприличнее, но пока не нашел подходящих, так как данные конденсаторы имеют высоту 35мм, максимум можно попробовать установить 40мм, а большинство найденных мною конденсаторов имеют высоту 45мм.
На плате выделено место под конденсатор большего диаметра, так что "будем искать" :)
1b8c223aa437adb115eb6cc5dade4e9e.jpg
Узел ШИМ контроллера и инвертора.
В качестве ШИМ контроллера применена "классика жанра", KA7500, которая является почти полным аналогом TL494, наверное самого распространенного ШИМ контроллера, соперничать с ним по популярности может разве что uc384x.
Силовые ключи инвертора - MJE13009
69075a492ab66096a9fc49de4d59a10a.jpg
К сожалению теплораспределительная пластина прижимается к корпусу без пасты. Тестирование показало, что проблем из-за этого не возникает, но я бы для успокоения души все таки нанес термопасту.
701bdbd48bc878845b6f3b2fd723a96b.jpg
Узел выходного трансформатора, выпрямителя и конденсаторов фильтра.
ccdc5db9a5103d69de8d5635848b834d.jpg
Выходной диод - SF3006PT, это 30 Ампер 400 Вольт диод, что для 10 Ампер блока питания более чем достаточно.
Как я выше писал, рядом есть место для второго диода, потому в принципе можно немного улучшить характеристики, но на самом деле прирост КПД будет мизерным.
c605fda3be5c97dd28cb7dcab9bb4949.jpg
Выходной дроссель.
Здесь он выполняет несколько другую функцию чем в обратноходовых блоках питания, из-за этого и такие большие размеры. Скажу лишь что его размеры соответствуют заявленной мощности блока питания. Кроме его высоты замечаний нет.
Конденсаторы выходного фильтра.
Производитель поставил три конденсатора по 1000мкФ 63 Вольта.
Обычно я говорю, что емкость выходного конденсатора должна быть равна 1000мкФ на каждый ампер выходного тока. В двухтактных блоках питания требования менее жесткие, и даже бренды ставят такую же (а иногда и меньшую) емкость при таком токе, правда в их оправдание могу сказать, что в брендовых БП конденсаторы стоят лучшего качества.
Также на фото попал токовый шунт и видно, что для более сильноточных вариантов есть место для дополнительных шунтов.
0dfede8573f1af38ce93902e7abb47dd.jpg
Здесь с емкостью все в порядке. Практически соответствует заявленной.
7b7737730c8635530b3ed1146d05909f.jpg
После осмотра я скрутил все обратно, только не привинчивал верхнюю крышку и перешел к этапу тестирования под нагрузкой.
Стенд у меня остался тем же, что и в предыдущие разы и состоит из:
Электронной нагрузки
Мультиметра
Бесконтактного термометра
Осциллографа
Ручки и бумажки :)

Правда в этот раз мне пришлось снять верхнюю крышку с электронной нагрузки, так как боялся что она будет перегреваться на такой мощности.
В основном тестирование проходило как и в прошлые разы, за исключением того, что для измерения температуры мне приходилось на ходу снимать верхнюю крышку. Из-за этого некоторые значения измеренных температур будут чуть завышенными так как БП успевал чуть подогреваться без принудительного охлаждения.
559de0a269a3814d59900e001d5188d3.jpg
1. Режим холостого хода, напряжение выставлено 36.03 вольта, пульсации практически отсутствуют.
2. Ток нагрузки 2 ампера, напряжение чуть поднялось и составило 36.06 вольта, пульсации в норме.
4581f0eda384c39a5cb8f871244e30e1.jpg
1. Ток нагрузки 4 Ампера, выходное напряжение поднялось еще немного, пульсации в норме.
2. Ток нагрузки 6 Ампер, выходное напряжение 36.09 Вольта, это очень хороший результат, пульсации при этом всего 50мВ
3b049ef4fb90eaedae3732b2a55bb7d4.jpg
1. Ток нагрузки 8 Ампер, выходное напряжение почти неизменно, пульсации выросли до 75мВ, но все равно остаются низкими для такого тока.
2. Ток нагрузки 10 Ампер, выходное напряжение поднялось до 36.12 Вольта, отличный результат, изменение от исходного всего 0.3%. Пульсации выросли до 100мВ, на мой взгляд ничего страшного, особенно с учетом того, что БП выдает 360 Ватт и 100мВ это всего 0.25-0.3%
Для примера, если бы это был БП на 12 Вольт, то эквивалент пульсаций равнялся бы 30мВ.
К сожалению последний тест длился всего 15-16 минут из привычных мне 20, на электронной нагрузке сработала защита от перегрева и отключила нагрузку :(
1ddd5ef5b4237947543b2172afc73c13.jpg
Дав нагрузке немного остыть, я решил ради эксперимента продолжить тест, но уже при 12 Ампер токе, проверять так проверять :)
Решение провести это эксперимент я принял потому, что компоненты БП имели температуру далекую от максимальной.
Но увы, проработал так БП максимум минуту, я сделал фото, снял осциллограмму, но потом последовал очень тихий щелчок (хотя на фоне воя вентиляторов нагрузки может и не такой тихий), малюсенькая вспышка в районе силовых ключей и БП затих :(
Правда у меня было маленькое подозрение, что виновата электронная нагрузка, она в определенной ситуации, при перегреве, могла закоротить выход БП (если сначала сработала защита на том радиаторе, где расположен датчик тока), хотя до такой температуры за минуту она прогреться не успела бы, но в любом случае БП не выдержал :(
c2a4e1812edede2ab06dbd2c83944089.jpg
Осциллограмма перед выходом из строя.
Видно что напряжение пульсаций находится вполне в норме. Но меня расстраивают более высокочастотные пульсации, вызванные скорее всего "звоном" в силовых цепях, как по мне, это одна из возможных причин выхода из строя, но утверждать не буду.
de6ff40ff7b10864c8b42d79be6eb9cb.jpg
Измерение теплового режима работы проходило как всегда, 20 минут прогрев, измерение температур, повышение тока на одну ступень и т.д.
Полученные результаты можно понять из таблицы. Верхняя строка цифр - измерение температур на холостом ходу, заодно я проверил что термометр показывает одинаковые значения на разных компонентах.
d16941ee8a34deb0421b65a8ad0ee9c6.jpg
В качестве небольшого бонуса я немного опишу методику поиска неисправности и ремонта конкретно этого БП и принципов поиска неисправности для основной массы поломок остальных.

Поломали, ремонтируем

Вообще, буквально недавно меня спрашивали о алгоритме поиска неисправности, на что я ответил -

Может даже имеет смысл написать такую статью, правда пока не знаю к чему ее привязать, разве что специально спалить БП  :))))

Как в воду глядел :)

В данном случае поломка оказалась не очень сложной, да и вообще я выше писал, что данный тип БП очень ремонтопригоден.
Здесь даже предохранитель остался цел :)

Для начала я должен предупредить, что при ремонте импульсного БП приходится работать с цепями имеющими высокое напряжение и имеющими непосредственную связь с сетью 220 Вольт. По правилам техники безопасности блок питания должен при этом питаться через развязывающий трансформатор, чтобы обеспечить гальваническую развязку с сетью 220 Вольт.

Первым делом при поиске неисправности производят общий осмотр, это очень важный этап, иногда позволяющий локализовать место поломки.
Также немаловажно знать, после чего вышел из строя БП.
1. Новый БП, чаще при работе или КЗ в нагрузке - силовые цепи.
2. Старый БП, если перед поломкой были проблемы с запуском. Либо перед поломкой его отключили от сети (для БП работающих постоянно) - конденсаторы выходного фильтра. Такая поломка чаще всего "тянет" за собой и высоковольтную часть, в низковольтной части чаще всего все остается исправным.
3. Старый БП, но предохранитель цел и даже есть попытки запуска - чаще всего виновата потеря емкости конденсатора фильтра питания ШИМ контроллера, обычно встречается на БП небольшой мощности собранных по обратноходовой схеме.

Дальше немного по компонентам.
Предохранитель цел - значит скорее всего цел и диодный мост, но на маломощных Бп роль предохранителя может сыграть обмотка входного дросселя.
Предохранитель сгорел - скорее всего дело плохо, но есть варианты
1. Если на входе БП есть защитный варистор и подали больше 300 Вольт, то чаще все решается заменой варистора и предохранителя.
2. Варистора нет, либо он цел. Вот тут скорее всего дело худо, проверяем - диодный мост и высоковольтный транзистор (или транзисторы если их два).

Чаще всего диодный мост выходит из строя только при сгорании высоковольтных транзисторов, сам по себе выходит из строя очень редко.

Следующий этап, проверяем высоковольтный транзистор, лучше его выпаять, так как если вышел из строя диодный мост, то это может давать ложное КЗ.
Если транзистор имеет КЗ хотя бы между двумя выводами из трех, то он умер. Если транзисторов два, то с вероятностью 99% умер и второй, менять лучше парой.
В моем случае так вышло. что транзисторы имели пробой между коллектором и базой, потому предохранитель остался цел так как не было КЗ по цепи высоковольтного питания. Это довольно редкий случай, чаще имеем КЗ между всеми тремя выводами.
Если транзистор сгорел, то проверяем резистор подключенный к выводу базы, так как чаще всего сгорает и он. Вывод эмиттера также может быть подключен к токоизмерительному резистору, обычно мощный и стоит рядом, проверяем и его.
В моем случае я имел два сгоревших транзистора и два резистора.
40427afb5bd4ed20c87f671098bd9e0b.jpg
Следующий этап, подбор замены.
Если есть родные либо их можно купить, то отлично, если нет, то ищем замену.
При поиске замены сначала определяем что за транзисторы стояли, и ищем документацию на них. после этого ищем варианты, которые есть в наличии/продаже и сравниваем их характеристики.
У транзисторов, которые стояли в импульсном блоке питания обращаем внимание на следующие ключевые характеристики. Вообще влияет еще коэффициент передачи по току и граничная частота. Первый параметр лучше иметь похожий на тот что был в сгоревшем, второй если будет больше, то лучше. У полевых транзисторов надо смотреть на емкость затвора (Input Capacitance), чем меньше, тем лучше.
В моем случае транзисторы биполярные, потому и демонстрировать буду на их примере.
Я привел три варианта, родной - подходящий вариант - неподходящий вариант.
Хотя в неподходящем варианте критичны последние два параметра.
48507aa2d8b9e133f825988f7ff19b44.jpg
В моем случае родных не было, но были транзисторы с "доноров".
Резисторы подобрать проще, если нет подходящего номинала, то можно соединить несколько штук параллельно или последовательно. Но у меня были подходящие резисторы.
f16922205d978f72e171cab600ba3896.jpg
Резисторы сгорели очень аккуратно, сразу даже и не заметишь маленькую трещину в покрытии. Не было ни дыма и особого шума, разве что маленькая вспышка.
7fcc474a38caf900afebfd80746e1ddd.jpg
Перед заменой транзисторов желательно сначала проверить остальные компоненты рядом с ними иначе замененные компоненты ожидает судьба предыдущих.
Конкретно по этой схеме. Диоды параллельно коллектору и эмиттеру не сгорают никогда (по крайней мере я такого не видел), диоды в базе иногда сгорают, но в данном случае стоят довольно мощные диоды (чаще ставят мелкие 4148) и они остались целы. Конденсатор также выжил, выходят из строя здесь они редко, резистор межу коллектором и базой также можно не проверять, но стоит проверить резистор между базой и эмиттером.
Трансформатор - довольно надежный компонент и чем мощнее, тем надежнее, но у меня бывали случае межвиткового КЗ у мелких трансформаторов, причем обычным мультиметром это определить сложно или вообще невозможно.

После замены деталей неплохо проверить ШИМ контроллер. Первым у этих микросхем страдает внутренний стабилизатор напряжения 5 Вольт. Для проверки подаем питание 10-20 Вольт на микросхему (я подключился к конденсатору фильтра питания микросхемы) и измеряем напряжение между минусом питания и 14 выводом.
220 Вольт пока не подаем.
На фото питание в норме.
a6a3f02387066bcfdc41f94d8c837575.jpg
Если интересно, то можем подключиться к задающему генератору и посмотреть на красивую "пилу" :)
Ее наличие означает, что задающий генератор микросхемы работает.
71c2c7bdf64bd3c7242431436c9759c7.jpg
После этого можно проконтролировать прохождение управляющих импульсов к силовым транзисторам.
Кстати. Если БП работал долго, то из-за высыхания емкости конденсатора фильтра питания микросхемы (или высыхания конденсатора в Бп дежурного режима АТХ БП), она могла выйти из строя.
Иногда выход из строя выходных транзисторов тянет за собой и два управляющих транзистора, на схеме это Q2, Q3. Кроме них обычно ничего из строя не выходит.
Данный БП не даст управляющие импульсы на мощные транзисторы пока не "обойти" защиту от пониженного напряжения на выходе, я это сделал закоротив эмиттер и коллектор транзистора Q5.
Если все в порядке, то между эмиттером и базой будет примерно такая картинка:
c882eefab6f98e7bada20178df4f794b.jpg
Все, на этом основная часть ремонта закончена.
Промываем плату от остатков флюса, я всегда рекомендую это делать, как минимум из-за культуры ремонта.
ac25f8b41da9dc554d621bd8368846ed.jpg
С лицевой стороны платы ремонт "выдают" только отечественные резисторы.
Заодно я немного приподнял транзисторы, чтобы они лучше прижимались.
668ff54d40712ae3ce9afa64c67de4d3.jpg
Для проверки я всегда включаю БП через лампу накаливания. Это позволяет сократить количество походов в магазин за деталями :)
Лампу я использую мощностью 150 Ватт, она включается последовательно с сетью и при нормальной работе должна только моргнуть немного при включении.
В штатном режиме на холостом ходу она даже не накаляется, менее мощная лампа может немного накаляться, но на грани различимости, это также нормально.
Включаем, проверяем, все работает :)
0307230517bc3cfa55d3b00fac42459f.jpg
Некоторые дополнения.
Если вы заметили, что ваш блок питания требует "прогрева" перед включением и это время постепенно увеличивается, то следует проверить конденсаторы БП, так как если затянуть с этим, то все может закончиться выходом из строя высоковольтного транзистора и часто микросхемы ШИМ контроллера.
Выходной диод БП выходит из строя редко, но лучше его проверить, обычно это можно сделать даже не выпаивая его из платы.
С переходом на импульсные блоки питания самая частая поломка - выход из строя электролитических конденсаторов, причем иногда емкость он может иметь нормальную, но внутреннее сопротивление сильно увеличивается.

Для общего развития я добавил для скачиваниянеплохую книгу по импульсным блокам питания.

Резюме.
Плюсы
Блок питания выдал заявленную мощность
Тепловой режим работы в норме
Небольшой уровень пульсаций
Наличие нормального фильтра по входу 220 Вольт
Отличная стабильность выходного напряжения
Хорошая ремонтопригодность

Минусы
Проблемы с надежностью при перегрузке или коротком замыкании
Конденсаторы входного фильтра имеют заниженную емкость
Нет заявленного автоматического управления вентилятором.
Низкое качество выходных конденсаторов

Мое мнение. Меня очень расстроило то, что блок питания вышел из строя, хотя это и произошло при мощности выше заявленной, но это говорит об отсутствии либо некорректной работе защиты от перегрузки. Но в то же время обрадовал температурный режим блока питания, даже при максимальной мощности никакие компоненты не перегревались, хотя выходящий воздух имел легкий запах нагретых компонентов, но это частая особенность новых блоков питания.
Но даже при том, что я спалил этот блок питания, могу сказать, что он имеет неплохой потенциал и если его не перегружать, то будет работать. В основном это связано с отработанностью данной схемотехники, здесь тяжело что то накосячить, хотя проблемы с надежностью вылезли :(
В будущем я думаю его немного доработать и надеюсь что в ближайшем времени вы увидите его (хотя скорее их) в одном из моих устройств, там же будет и описание доработки.

Вся информация о ремонте основана на личном опыте. Вообще разнообразие причин поломок и методов определения неисправности гораздо больше, чем я описал, но боюсь что все описать очень тяжело и будет ну совсем большая статья.
Подписаться на 3Dtoday
38
Комментарии к статье

Комментарии

7 Янв 20:55
3
Спасибо за труд!!!
Великолепное изложение!
7 Янв 21:14
2
Что за осцил такой интересный? Какая частота выборки?
Статья весьма подробная, но вначале чуть не бросил читать из-за вот этого:

Кроме того импульсные БП имеют больший КПД, потому в последнее время получили большое распространение, хотя "железные" трансформаторы отличаются большей надежностью.
Импульсники только-только приблизились к значению 90% и то, при идеальных условиях. Большинство имеют сертификат "Bronze 80", то есть КПД выше 80%. А вот у трасформаторов все более прозаично- как был КПД порядка 90 и более % так и есть. Улучшение качества исполнения трансформаторов привело к общему увеличению КПД до 95-99%. Причем, чем мощнее трансформатор, тем выше его КПД. Для ИБП скорее характерна обратная тенденция- чем мощнее блок, тем больше потерь на коммутирующих элементах- тем меньше КПД.
Да и чисто логически- в импульсниках какбэ тоже трансформатор используется, даже если приравнять (с большими оговорками) его КПД к КПД обычного силового трансформатора, то у всей остальной обвязки получится КПД более 100% (для общего прироста КПД всей схемы)?
В общем, досадная неточность.
Правильнее было бы сказать, что импульсники имеют лучшее соотношение мощности и массогабаритных показателей. Во всем остально они явно проиграют. Начиная от сложности и заканчивая способностью работать под перегрузкой.
7 Янв 21:20
0
Никакой неточности.
Вы сравниваете стабилизированный импульсник и нестабилизированный трансформаторный БП.
Попробуйте с трансформаторным БП получить стабилизированное напряжение на выходе и высоким КПД. Вырастет как масса, так и сложность. Да хотя бы просто получить постоянное напряжение на выходе, КПД сразу просядет :(

У импульсника КПД это комплексная величина. Например возьмите "электронный трансформатор" для галогенок и посмотрите какой у него КПД.

Самый большой бич трансформаторов - активное сопротивление провода и обойти его весьма непросто.


Осциллограф DS203, без проблем в гугле ищутся и параметры и схема и прошивка :)
Частота выборки 72 мегасемпла.
7 Янв 21:51
0
Вы сравниваете стабилизированный импульсник и нестабилизированный трансформаторный БП.
Я?? Снова мимо. Я всего лишь указал. что при прочих равных КПД низкочастотного трансформатора будет выше, чем КПД ИИП.
Про стабилизацию слова не было. Если углубиться в вопрос- то таки да, стабилизация и обратная связь как раз таки вводятся из-за низкого КПД "чистого" импульсного источника. Так как при КПД, допустим 70% напряжение на ХХ и под номинальной нагрузкой будут сильно отличаться. Причем у низкочастотного трансформатора это изменение будет заведомо меньше. В разы. Именно поэтому ШИМ-регулитор импульсника постоянно мониторит выходное напряжение, компенсируя просадку увеличением заполнения ШИМ. Кстати, именно отсюда "ноги растут" у так удививших Вас 52 Вольт на 36 вольтовом блоке питания- это запас ШИМа на компенсацию просадок на последствнном КПД этого низкосортного блока.
У импульсника КПД это комплексная величина.
И чего такого в ней "комплексного", интересно? Всю жизнь считалось как отношение мощности на входе к мощности на выходе, умноженное на 100%. Куда там комплексную величину впихнуть-то?) Кстати, замерьте на вот этом блоке на 36 Вольт- будете сильно удивлены- вангую в районе 65-70%. Причем, если промерить на всем диапазоне мощностей и отстроить график КПД от выходного тока, получим что-то типа перевернутой параболы с пиком на 1/2-2/3 номинальной мощности.
7 Янв 22:01
0
Если сравнивать импульсный БП и просто трансформатор, то конечно у трансформатора КПД будет выше, здесь я спорить не буду.

Кстати, именно отсюда "ноги растут" у так удививших Вас 52 Вольт на 36 вольтовом блоке питания- это запас ШИМа
Меня удивила не абсолютная величина, а то, что разработчики поставили такие номиналы в цепи ОС, что регулировкой подстроечника эти 52 Вольта можно получить. Только это :)

это запас ШИМа на компенсацию просадок на последствнном КПД этого низкосортного блока.
Это не совсем запас на низкий КПД, часть от этого запаса идет на обеспечение стабилизации, например при работе от 180 Вольт. Обычный трансформатор снизит на выходе напряжение на 15%, здесь же напряжение останется неизменным.
И да, при низком напряжении на входе КПД импульсника будет немного выше.

И чего такого в ней "комплексного", интересно? Всю жизнь считалось как отношение мощности на входе к мощности на выходе, умноженное на 100%. Куда там комплексную величину впихнуть-то?)
Все просто. ИИП состоит не только из инвертора, а содержит цепь стабилизации. Трансформатор цепи стабилизации не имеет.
Окружите обычный 50Гц транс цепями стабилизации, и тогда можно сравнивать.
А сравнивать стабилизированный источник и нестабилизированный, не совсем корректно.

Кстати, замерьте на вот этом блоке на 36 Вольт- будете сильно удивлены- вангую в районе 65-70%.

Так и спорить не буду. Может не 65-70, но 70-75. Возможно и больше потому как утилизировать 300 Ватт при выходной мощности 360 Ватт в тепло и не заметить этого, нереально.
На фото видна электронная нагрузка, в тесте на ней рассеивалось до 400 Ватт, два радиатора обдуваются двумя мощными вентиляторами и их не хватает.
7 Янв 22:42
1
Возвращаясь к началу, недоумение вызвала вот эта фраза:
Кроме того импульсные БП имеют больший КПД, потому в последнее время получили большое распространение, хотя "железные" трансформаторы отличаются большей надежностью.

Теперь мы выяснили, что:
А сравнивать стабилизированный источник и нестабилизированный, не совсем корректно.
Резюмируя, выскажу свои мысли по поводу источников питания в применении к 3D-печати:
1. Самые "жрущие" элементы- хотбэд и хотэнд, но им, в общем-то пофигу на стабилизацию напряжения. так как это тупо резистивная нагрузка, обвесом из электроники не обремененная.
2. Причем хотбэд- самая-самая жрущая часть, кушает больше, чем все остальное, вместе взятое. Поэтому логичным ходом будет перевод его на сетевое питание. Плюсом это уменьшит сечение питающих проводов, уменьшит подвижную массу "дрыгостола", увеличит скорость разогрева и качество поддержания температуры (PID рулит и запас любит). Стыковка с управляющей логикой вообще не пугает- сам разрабатывал SSR на 40 Ампер- 3 штуки рулят трехфазной печью на 12 кВт в PID-режиме.
3. Из оставшегося- на управление вообще бы подал 5 вольт от отдельного слаботочного блока, типа хорошей зарядки для сотового, чтоб не грузить линейный стабилизатор на плате. Кстати, никто не встречал платы с разделяемыми цепями питания?
4. С хотэндом и шаговиками вопрос пока ребром. Слышал, есть нагрев для хотэнда на 24 вольта- теоретически, чтобы вкачать те же ватты, ток будет в 2 раза меньше, сечение провода в 2 раза меньше- тоже позволит голове помягче ходить. Мы же, в конечном итоге боремся за одно- улучшение качества печати.
В конечном итоге получается, что блоки из разряда over9000WATT и нафиг не нужны. Четыре-пять шаговиков (вот сдается, что им-то одним и хочется более-менее стабильного питаня)- это порядка 6 Ампер в пике, поэтому ватт 100 с головой должно хватить. А в этом диапазоне мощностей схемотехника не требует никаких особых ухищрений, все вылизано уже давно с кучей типовых решений на разные бюджеты. И мазать термопастой ключи на горячей стороне не требуется, как и пристально разглядывать уровень пульсаций)
Мир, дружба, жвачка)
7 Янв 23:11
0
4. С хотэндом и шаговиками вопрос пока ребром. Слышал, есть нагрев для хотэнда на 24 вольта- теоретически, чтобы вкачать те же ватты, ток будет в 2 раза меньше, сечение провода в 2 раза меньше- тоже позволит голове помягче ходить. Мы же, в конечном итоге боремся за одно- улучшение качества печати.
Для меня тоже странно, что делают в основном только 12 Вольт.
Я понимаю что унификация, но мощность там приличная, почему не 24, загадка.

Если смотреть в разрезе 3Д принтера, то тоже полностью поддержу, многим цепям стабилизация напряжения даром не нужна. Температура стола все равно регулируется, а делать две ОС, только деньги зря тратить.

Мир, дружба, жвачка)
Взаимно :)
8 Янв 04:05
0
Не преувеличивайте.
Сам сижу на 24 вольтах.
Нагреватели всех видов легко ищутся.
Никакой дискриминации :)
8 Янв 18:53
0
К примеру, контроллер ZRIB V2.x рассчитан на питание 12-24В, если верить изготовителю. В моем случае питается по 12В. Драйверы шаговиков там интегрированные. Как я понимаю, ключевым параметром для шаговиков - это ток. Так что при переходе на 24В шаговики менять не потребуется, но возможно потребуется подстройка драйверов - там есть подстроечники.
Нагреватель хотэнда и вентиляторы придется поменять на 24 вольтовые.
Сам уже подумываю над такой переделкой
8 Янв 07:19
0
Подскажите а какой версией "Осциллографа DS203" пользуетесь Вы? есть ли большая разница между новыми и старыми версиями у этих осциллографов? и у Вас какая прошивка на нём?
7 Янв 21:33
2
Классная статья, добавил в избранное, подписался.
7 Янв 22:15
1
Отличная статья, Спасибо
Можно ли подключить к такому блоку питания светодиодные матрицы, те которым нужно 30-34 В ?
на замену вот такому

bf488ec7da846fd97ec217d82615e135.JPG
7 Янв 22:47
1
Драйверы LED отличаются от обычных БП тем, что мониторят ТОК в цепи нагрузки, а не напряжение, как остальной ширпотреб. Именно поэтому на выходе указано 18-35 Вольт. Он расчитан и старается поддерживать определенный ток через группу светодиодов. Светодиод- токовый прибор с нелинейной зависимостью от температуры кристалла. Конкретно этот блок пытается удерживать в нагрузке 3 Ампера, что явно указано первым пунктом, а напряжение для него- величина вторичная.
В принципе, подключить можно, но настраивать блок надо по току на прогретых диодах.
7 Янв 23:15
0
В принципе, подключить можно, но настраивать блок надо по току на прогретых диодах.
Можно, но лучше не нужно.
Как вариант, поставить какой нибудь резистор по выходу последовательно, хотя бы 0.5 Ома, работать будет лучше.
Но в любом случае я бы предпочел драйвер. Как говорится - лучше делать как лучше, как хуже оно само выйдет :)
8 Янв 00:09
0
Спасибо за ответ Вам и ниже написавшим. Спасибо ребята, а то уже навострил уши - магазин рядом, а драйвер из китая ждать.
7 Янв 23:13
0
Нет.
Драйвер это тоже блок питания, но с цепью ограничения/стабилизации выходного тока.
Блок питания для таких целей подойдет только в том случае если либо ввести цепь стабилизации тока, лио поставить после него низковольтный драйвер.
8 Янв 00:06
1
kirich,
Спасибо за пост!

1. Как уже просил раньше, прошу пояснить:
Вы писали:

Входной диодный мост KBU808рассчитан на 8 Ампер 800 Вольт.
На макро фото Вашей платs чёрной краской нанесён рисунок ребристого радиатора.
Он - не нужен?

Мне - для круглосуточной работы 24/7.

2. Можно ли один подобный LED-блок питания на 36V заменить ТРЕМЯ по 12V, соединённых последовательно?
3. А если это были бы БП типа ATX ?
8 Янв 00:23
0
На макро фото Вашей платs чёрной краской нанесён рисунок ребристого радиатора.
Он - не нужен?
При такой мощности нет, тем более у БП есть активное охлаждение. Если поставите радиатор, то хуже точно не будет :)

2. Можно ли один подобный LED-блок питания на 36V заменить ТРЕМЯ по 12V, соединённых последовательно?
Теоретически да, практически - лучше взять один на 36.
У меня есть статья, где я ставил два этих БП последовательно, там и описывал нюансы. Выложил бы здесь, но боюсь что "не формат".

3. А если это были бы БП типа ATX ?
Боюсь тогда будет еще хуже.
Для начала их придется переделывать, так как грузить Вы будете только одно напряжение и из-за перекоса Бп может отключиться.

Я советую просто купить необходимый БП, особенно для варианта 24/7. И лучше с пассивным охлаждением.
В качестве хорошего Бп предложу Meanwell RS серии.
8 Янв 18:44
0
Спасибо. Хорошая статья! особенно по диагностике.
Соглашусь с автором, что китайские изделия перед эксплуатацией надо разбирать.
Типичные ситуации:
- не качественная пайка;
- сопля из припоя в опасной близости от соседнего проводника или мусор;
- контроль наличия и количества тепопроводящей пасты и качества изолирующих прокладок между компонентами и теплоотводами.
9 Янв 10:35
0
Добрый день.
Я ищу себе блок питания для 3д принтера мощностью 450-500W.
Очень хочется заказать в Москве. Нашел вот что: первый и второй.
Но продавцы не могут ни марки назвать, ни внятных характеристик.

Подскажите пожалуйста, где бы еще поискать? Или на что обратить внимание, при получении этих?
10 Янв 12:43
0
Нашел вот что: первый и второй.
Но продавцы не могут ни марки назвать, ни внятных характеристик.
БП очень похожи на китайский Zuolan (вроде так пишется) и его аналоги, может быть как хорошим, так и не очень.
Второй вообще очень похож на обозреваемый.
Если бы это было что то брендовое, то магазин об этом сразу писал бы.

Подскажите пожалуйста, где бы еще поискать? Или на что обратить внимание, при получении этих?
Сложно сказать, тот же Али, гербест, банггуд. Мои БП в основном из гербеста, но суть дела это не меняет.
Можно поискать в местных интернет магазинах. Если надо качественно, но дорого - Меневелл RS.

Проверять обычно без разборки не выйдет, смотреть на качество монтажа, сравнивать с тем, что я пишу в обзорах.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Конкурс Filamentarno. Кальяны и идеальное качество печати.

В Екатеринбурге пройдет очередной молодежный космический форум «Семихатовские чтения»

ProtoPlant предлагает филамент для 3D-печати Proto-pasta HTPLA v3

Создание процессов в Simplify3D.

Обучающие курсы 6+ часть 1 "Юный механик", урок 1

Ученые ТПУ используют 3D-печать в разработке более дешевого и эффективного оборудования для лучевой терапии