Основные узлы

БП для компьютеров строятся по бестрансформаторной схеме подключения к питающей сети и представляют собой импульсные БП, которые характеризуются высоким КПД (более 70%), малым весом и небольшими габаритами. Кроме того, в бестрансформаторных ИБП нет гальванической развязки части схемы от напряжения сети, что требует принятия специальных мер безопасности при его ремонте. Основными функциональными частями ИБП являются:

• входной помехоподавляющий фильтр;

• сетевой выпрямитель;

• сглаживающий емкостной фильтр;

• схема пуска;

• ключевой преобразователь напряжения с импульсным силовым трансформатором (силовой инвертор);

• схема управления;

• цепи формирования выходных напряжений, гальванически развязанные от питающей сети;

• цепи формирования и передачи сигнала обратной связи на схему управления.

В зависимости от назначения ИБП может содержать различные дополнительные схемы, например:

• линейные стабилизаторы в интегральном или дискретном исполнении;

• помехоподавляющие цепи;

• схемы защиты от перегрузок по току, а также от входного и выходного пере и недонапряжения.

Кроме того, в схему ИБП могут включаться схемы формирования специальных управляющих сигналов, обеспечивающих согласованную работу ИБП с питаемой от него схемой.

Для получения постоянных напряжений с помощью ИБП с бестрансформаторным входом в нем осуществляется тройное преобразование напряжения. Переменное напряжение сети выпрямляется и сглаживается. Полученное постоянное напряжение преобразуется в импульсное прямоугольное напряжение частотой несколько десятков килогерц, которое трансформируется с соответствующим коэффициентом на вторичную сторону, выпрямляется и сглаживается. Определяющим узлом любого ИБП является ключевой преобразователь напряжения и в первую очередь его силовая часть (мощный выходной каскад). Выходные каскады всех разновидностей ИБП можно разделить на два больших класса: однотактные и двухтактные.

Однако в ИБП для системных модулей обычно используется двухтактная полумостовая схема, т.к. однотактные схемы в диапазоне выходных мощностей свыше 150 Вт оказываются неэффективными из-за резкого увеличения габаритных размеров и массы импульсного трансформатора и ухудшения режимов работы ключевого транзистора.

Поскольку силовая часть подавляющего большинства блоков питания для современных персональных компьютеров построена по двухтактной полумостовой схеме, то в данной статье подробно рассматриваются именно такие варианты ИБП.

Для регулировки выходных напряжений в импульсных БП в большинстве случаев используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который заключается в том, что изменяется длительность импульсов и пауз между ними при неизменной частоте преобразования. Соотношение между длительностью импульса и паузы зависит от уровня выходных напряжений и автоматически изменяется таким образом, чтобы поддерживать выходные напряжения на номинальном уровне.

Ремонт

Прежде чем ремонтировать БП, его необходимо извлечь из системного блока компьютера. Для этого отключают компьютер от сети, вынув вилку из розетки. Вскрыв корпус компьютера, освобождают все разъемы БП и, отвернув четыре винта на задней стенке системного блока, вынимают БП. Затем снимают П-образную крышку корпуса БП, отвернув крепящие ее винты. Печатную плату можно извлечь, отвернув винты, которыми она закреплена. Особенность плат некоторых БП в том, что печатный проводник общего провода разделен на две части, которые соединяются между собой лишь через металлический корпус блока. На извлеченной из корпуса плате эти части необходимо соединить навесным проводником.

Если БП был отключен от сети менее получаса назад, необходимо найти на плате и разрядить оксидные конденсаторы 220, 0 или 470, 0 мкФ х 200 или 250 В (это самые большие конденсаторы в блоке). В процессе ремонта эту операцию рекомендуется повторять после каждого отключения блока от сети либо временно зашунтировать конденсаторы резисторами 100...200 кОм мощностью не менее 1 Вт.

В первую очередь осматривают детали БП и выявляют явно неисправные, например, сгоревшие или с трещинами в корпусе. Если выход блока из строя был вызван неисправностью вентилятора, следует проверить элементы, установленные на теплоотводах: мощные транзисторы инвертора и сборки диодов Шотки выходных выпрямителей. При взрыве оксидных конденсаторов происходит разбрызгивание их электролита по всему блоку. Во избежание окисления металлических токоведущих частей необходимо смыть электролит слабощелочным раствором (например, разведя средство " Fairy" водой в соотношении 1: 50).

Перед включением БП рекомендуется подключить к нему нагрузку - подключив на канал +5 или +12 В мощный резистор, чтобы ток нагрузки составлял 1...2 А. Без нагрузки БП может не войти в режим и даже выйти из строя. Для запуска БП формата ATX необходимо замкнуть вывод 14 разъема (PS-ON, зеленый провод) на корпус (черный провод).

Включив БП в сеть, прежде всего, следует измерить все его выходные напряжения. Если окажется, что хотя бы в одном из выходных каналов напряжение близко к номинальному значению, неисправность следует искать в выходных цепях неисправных каналов. Однако, как показывает практика, выходные цепи редко выходят из строя.

В случае нарушения работы всех каналов методика определения неисправностей следующая. Измеряют напряжение на выходе диодного моста сетевого выпрямителя. Если измеренное значение существенно меньше 310 В, нужно проверить и при необходимости заменить диодный мост или отдельные составляющие его диоды. Если выпрямленное напряжение в норме, а БП не работает, скорее всего, отказал один или оба транзистора мощного каскада инвертора, которые подвержены наибольшим тепловым перегрузкам. При исправных транзисторах остаётся проверить управляющую микросхему TL494CN либо аналогичную и связанные с ней цепи.

Отказавшие транзисторы допускается заменять отечественными или импортными аналогами, подходящими по электрическим параметрам, габаритным и установочным размерам. Выпрямительные диоды сетевого выпрямителя можно с успехом заменить отечественными КД226Г, КД226Д. Если в сетевом выпрямителе установлены конденсаторы емкостью 220 мкФ, желательно их поменять на 470 мкФ, место для этого на плате обычно предусмотрено. Для снижения помех рекомендуется каждый из четырех выпрямительных диодов зашунтировать конденсатором 1000 пф на напряжение 400...450 В.

Транзисторы 2SC3039 можно заменить отечественными КТ872А. А вот демпфирующий диод PXPR1001 взамен отказавшего трудно приобрести даже в больших городах. В этой ситуации можно воспользоваться тремя соединенными последовательно диодами КД226Г или КД226Д. Существует возможность взамен отказавшего диода и защищенного им мощного транзистора установить транзистор со встроенным демпфирующим диодом, например, 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 или 2SD1554. Следует заметить, что во многих выпущенных после 1998 г. БП такая замена уже произведена.

Для повышения надежности полезно заменить установленные в фильтрах наиболее мощных выпрямителей +12 В и +5 В импортные оксидные конденсаторы эквивалентными по емкости и напряжению конденсаторами К50-29. Следует заметить, что на платах многих БП установлены не все предусмотренные схемой конденсаторы (из экономии), что отрицательно сказывается на характеристиках блока. Рекомендуется установить недостающие конденсаторы на предназначенные для них места.