Сайт радиолюбителей Республики Коми.
Ремонт блоков питания IBM PC.
На главнуюГлавная

При длительной эксплуатации совершенно по разным причинам выходят из строя блоки питания копьютера. Предлагаю свою методику поиска и устранения неисправностей в блоке питания компьютера типа IBM PC AT проверенную на практике. Рассмотрим структурную схему блока питания мощностью 200 Вт (рис.1). Входное напряжение (115 или 230 В переменного тока) поступает на сетевой фильтр, состоящий обычно из индуктивностей, конденсаторов небольшой емкости и разрядного резистора.

Далее питающее напряжение поступает на двухполюсный выключатель, который обычно установлен на передней панели компьютера, а с него - на стандартный разъем, в который вставлен сетевой шнур монитора, и на высоковольтный выпрямитель (мост на четырех диодах в пластмассовом корпусе).

Выпрямленное напряжение поступает на высоковольтный фильтр, представляющий собой два электролитических конденсатора емкостью 200 - 500 мкФ. Между высоковольтным выпрямителем и высоковольтным фильтром имеется однополюсный выключатель S1 (рис.2), который вынесен на заднюю стенку блока питания. В разомкнутом состоянии этого переключателя схема представляет собой однофазный мостовой выпрямитель с входным напряжением 230 В, работающий на емкость С/2, в замкнутом - удвоитель напряжения, входное напряжение в этом случае равно 115В (американский стандарт).

Рис.1.

Отфильтрованное постоянное напряжение поступает на высоковольтный транзисторный ключ, собранный по одно- или двухтактной схеме, который переключается с частотой несколько десятков килогерц схемой управления. Импульсы напряжения поступают на импульсный понижающий трансформатор, напряжения на вторичных обмотках служат входными для каналов +5В, +12В, -5 В, -12В, собранным по стандартным схемам с двухполупериодными выпрямителями (два диода и обмотка со средней точкой) и LC-фильтрами. В каналах -5В и -12В можно применять интегральные стабилизаторы напряжения типа 7905 и 7912 соответственно.

Рис.2.

Выходные напряжения в каналах отслеживаются схемой управления. Сигнал PG (Power Good), свидетельствующий о том, что напряжения на выходах блока питания находятся в пределах нормы, представляет собой постоянное напряжение +5В, которое появляется по окончании всех переходных процессов. В канал +12 В включен вентилятор (на схеме не показан), который обеспечивает охлаждение блока питания и других элементов компьютера.

Рассмотрим подробнее схему управления. Обычно она состоит из ШИМ-контроллера и линейки компараторов, которые отслеживают выходные напряжения и участвуют в формировании сигнала PG. В качестве линейки компараторов часто применяют микросхему LM339N, содержащую четыре компаратора (ее структурная схема и цоколевка показаны на рис.3).

Рис.3.

В качестве собственно ШИМ-контроллера применяют микросхему TL494 (TL493, TL495) фирмы TEXAS INSTRUMENT или ее аналог - микросхему μРС494 фирмы NEC. Структурная схема TL494 изображена на рис.4.

Назначение выводов микросхемы:

  • выводы 1 и 2 - соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки 1;
  • вывод 3 - вход обратной связи;
  • вывод 4 -вход регулировки "мертвого времени" (т.е. времени, когда оба выходных транзистора микросхемы закрыты даже при максимальной потребляемой мощности);
  • выводы 5 (Ct) и 6 (Rt) -для подключения внешних частотозадающих элементов внутреннего генератора пилообразного напряжения;
  • вывод 7 - общий;
  • выводы 8 и 9 - соответственно коллектор и эмиттер второго транзистора;
  • вывод 12 - напряжение питания;
  • вывод 13 - выбор режима работы (одно или двухтактный режим работы; если на этом выводе напряжение 2,4 - 5 В - логическая 'Т' для TTL схем, будет двухтактный режим работы, а транзисторы Т1 и Т2 открываются поочередно; если же на этом выводе напряжение 0 -0,4 В (TTL "0") - однотактный режим, при этом транзисторы можно включать параллельно для увеличения выходного тока);
  • вывод 14 - выход опорного напряжения (+5 В);
  • выводы 16 и 15 - соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки 2.

Рис.4.

ШИМ-контроллер работает на фиксированной частоте и содержит встроенный генератор пилообразного напряжения, который требует для установки частоты только два внешних компонента: резистора Rt и конденсатора Ct. Частота генерации f = 1,1/(RtCt). Модуляция ширины импульсов достигается сравнением положительного напряжения, получаемого на конденсаторе Ct с двумя управляющими сигналами (первый из них поступает на вход регулировки "мертвого времени", второй получается из выходных напряжений усилителей ошибок и сигнала обратной связи).

Логический элемент ИЛИ-НЕ возбуждает выходные транзисторы Q1 и Q2 только тогда, когда линия тактирования встроенного триггера находится в НИЗКОМ состоянии. Это происходит тогда, когда амплитуда пилообразного напряжения больше амплитуды управляющих сигналов. Следовательно, повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает соответствующее линейное уменьшение ширины выходных импульсов. Более подробно микросхема TL494 описана в [1].

Наиболее часто встречающиеся неисправности блока питания IBM PC AT - выход из строя высоковольтного фильтра, высоковольтного ключа, выпрямителей в каналах +5 В и +12 В, микросхемы ШИМ-контроллера.

Методика поиска неисправностей

Алгоритм поиска неисправностей следующий:

1.Внимательно осмотреть монтаж печатной платы через увеличительное стекло. Печатные проводники не должны иметь трещин и ложных паек (ложную пайку иногда можно выявить как кольцеобразную трещину вокруг вывода детали).

2.Проверить предохранитель, стоящий перед сетевым фильтром (номинал - 4 А) и при его неисправности заменить на аналогичный исправный. Применение всякого рода «жучков» чревато «выгоранием» гораздо более дорогостоящих, нежели предохранитель, элементов. Если предохранитель опять сгорит, значит неисправность находится где-то глубже.

3.Проверить ("прозвонить" омметром) высоковольтный выпрямитель, высоковольтный фильтр и высоковольтный ключ. Конденсаторы высоковольтного фильтра, разумеется, не дол* жны иметь внутренних замыканий или обрывов. С помощью осциллографа и пробника - делителя 1:10 желательно посмотреть форму выпрямленного напряжения на высоковольтных конденсаторах. При номинальной нагрузке двойная амплитуда пульсаций не должна превышать 5 В. Следует иметь в виду, что транзистор (иди транзисторы) высоковольтного ключа между коллектором и эмиттером могут иметь встроенный защитный диод. Визуально определить транзисторы высоковольтного ключа не сложно: они имеют относительно большой корпус, помещены на радиаторе, у места подпаивания их выводов на печатной плате нанесены буквы "В", "С", "Е" (база, коллектор, эмиттер). Следует также проверить внешние защитные диоды, которые могут быть подключены к выводам коллектор-эмиттер транзистора. Транзистор можно однозначно считать неисправным, если сопротивление коллектор-эмиттер мало или равно нулю в обоих направлениях.

4. Проверить каналы +5 В, +12 В, -5 В, -12 В. Чтобы проверить каналы +5 В и +12 В, необходимо измерить сопротивление их выходов (шина +5 В и общий, шина +12 В и общий). Проводник +5 В имеет обычно красный цвет, проводник +12 В - желтый цвет, общий - черный. Сопротивление выхода должно быть больше 100 Ом. Если оно намного меньше или равно нулю, то, скорее всего, пробиты один или два диода в выпрямителе соответствующего канала. Выпрямители (два диода, соединенные катодами) помещены в трехвыводные корпусы, их можно отличить по маркировке - символическому изображению двух диодов, включенных встречно. Выпрямители также помещены на радиаторе (часто общем для них и транзисторов высоковольтного ключа). Перед установкой выпрямителей следует проверить целостность изолирующих прокладок.

Если закорочен один или два диода в каком-либо из каналов, блок питания "не заводится", издавая легкое "жужжание", все выходные напряжения сильно снижены, вентилятор не вращается, импульсы на выходе микросхемы (выв. 8,11 или 9,10) практически отсутствуют и можно сделать ложный вывод о неисправности ШИМ-контроллера.

Аналогично можно проверить каналы -5 В и -12 В. Выпрямители в них обычно собраны на двух дискретных диодах. Если применены интегральные стабилизаторы 7905 и 7912, следует измерить сопротивление и на их входах (должно быть более 100 Ом). Закоротить выход канала могут и конденсаторы фильтра, что, однако, встречается довольно редко.

5.Проверить линейку компараторов. Руководствуясь структурной схемой и цоколевкой (рис.3), измерить напряжение на входах и выходах компараторов. Если напряжение на неин-вертирующем входе больше, чем на инвертирующем, то выходное напряжение должно быть около 4,9 В, если наоборот -то значительно меньше.

6.Проверить ШИМ-контроллер.

6.1. Сначала необходимо измерить напряжение питания микросхемы (выв.12), которое должно составлять 10 -15 В (по ТУ допускается 7-40 В). Если этого напряжения нет или оно сильно снижено, следует перерезать дорожку печатной платы, идущую к выводу 12, и вновь провести измерение. Если напряжение появится, значит, микросхема неисправна и подлежит замене. Если же напряжение не появилось, следует проследить эту цепь дальше. В некоторых моделях это напряжение получается из маленького трансформатора, подключенного к высоковольтному выпрямителю; к его вторичной обмотке со средней точкой подключен двухполупериодный выпрямитель и фильтрующий конденсатор.

6.2.Далее проверить выход опорного напряжения (выв. 14), которое должно быть +5 В. Это напряжение используется для подачи через резистивные делители на входы компараторов. Если оно превышает номинальное более чем на 10% или равно напряжению питания, микросхема подлежит замене. Если опорное напряжение меньше номинального или равно нулю, следует обрезать дорожку на печатной плате, ведущую к выв. 14. Если после этого оно повысилось до номинального, неисправность находится вне микросхемы, если не изменилось -микросхема подлежит замене.

6.3. Подключить щуп осциллографа к выводу 5 микросхемы. На нем должно быть пилообразное напряжение амплитудой около 3 В и частотой несколько десятков килогерц (микросхема TL494 может работать в диапазоне 1 - 300 кГц, типовое значение 50 кГц). "Пила" не должна иметь искажений. Если имеются искажения или слишком мала (велика) частота, следует проверить навесные элементы генератора: конденсатор, подключенный к выводу 5 микросхемы, и резистор, подключенный к выводу 6. Если эти элементы исправны, микросхему придется заменить.

6.4. Проверить сигналы на выходах микросхемы. Выходные транзисторы микросхемы включены по схеме с ОК или ОЭ и обеспечивают ток до 250 мА. Схему включения можно определить визуально: если выводы 9 и 10 соединены с общим проводом, получаем схему с ОЭ, и, значит, выходные сигналы нужно наблюдать на выводах 8 и 11 микросхемы. Если выводы 8 и 11 соединены с выводом напряжения питания, получаем схему с ОК, и выходные сигналы можно наблюдать на выводах 9 и 10 микросхемы. На выходах должны быть импульсы с четкими фронтами амплитудой 2 - 3 В и скважностью, зависящей от тока нагрузки. Эти импульсы непосредственно или через разделительные трансформаторы поступают на базы транзисторов высоковольтного ключа. Если амплитуда импульсов резко снижена, следует перерезать проводники, отходящие от выходов микросхемы, и посмотреть сигналы непосредственно на выводах. Если амплитуда нормальная, то, скорее всего, пробиты базо-эмиттерные переходы транзисторов высоковольтного ключа, и транзисторы подлежат замене.

Примечание: Блок питания IBM PC AT не рекомендуется включать без нагрузки. В качестве последней можно использовать проволочный резистор сопротивлением 1 - 2 Ом мощностью 25 Вт, подключенный к каналу +5 В.

Признаки некоторых "мягких" неисправностей.

1. Все напряжения в норме, вентилятор не вращается или издает гудящий звук. В этом случае, скорее всего, неисправен сам вентилятор. Сначала следует почистить мягкой кисточкой лопасти и статор вентилятора (там обычно собирается много пыли и грязи, особенно если курят вблизи). Вентилятор содержит встроенную транзисторную схему управления, поэтому его нельзя "прозвонить" как обычную катушку индуктивности. Необходимо открутить вентилятор от задней стенки блока питания и отклеить декоративную наклейку с его ротора. Под наклейкой имеется углубление, в котором виден вал ротора, закрепленный гибкой фторопластовой шайбой. Следует капнуть в углубление 2-3 капли машинного масла и наклеить декоративную наклейку на место. После этого гул обычно исчезает. В противном случае вентилятор подлежит замене.

2. При низкой температуре окружающего воздуха блок питания не включается, а после прогрева нормально работает. По ТУ компьютер должен работать в диапазоне температур обычно от +10 до +35. Если температура окружающего воздуха менее 10 - нормальная работа не гарантируется. Однако может иметь место случай, когда температура в помещении выше +10, а блок питания все равно "не запускается". В таких случаях можно рекомендовать замену микросхемы ШИМ-контроллера. В [1] указано, что микросхема ШИМ-контроллера TL494 с буквой "I" (например, TL494ID) гарантирует нормальную работу в диапазоне температур -25 ... 85°С, а с буквой "С" (например, TL494CN) гарантирует нормальную работу в диапазоне 0 ... 70°С.

В. Василенко

Литература:

1 .Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. - М.: ДОДЕКА, 1996.

2. С. Мюллер. Модернизация и ремонт ПК. 6-е - изд. - К.: Диалектика, 1997.

На главнуюГлавная
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Недорогие рации Рейтинг ресурсов УралWeb
Hosted by uCoz