В статье описано устройство и ремонт импульсного адаптера CP-PWR-CUBE-3 модели IP-телефона CP-7912g-UN, изготовленного отдельным блоком и предназначенного для обеспечения питания напряжением +48 В IP телефонов Cisco моделей 7900 (7911, 7912).
Внешний вид импульсного адаптера показан на Figure 1, его производитель Cisco Systems (Малайзия). Адаптер, в свою очередь, китайского происхождения, является совместимым со всеми моделями IP-телефонов Cisco серии 7900 и позволяет заменить устаревшую модель CP-PWR-CUBE-2. Его назначение – обеспечение питанием +48 В телефонных аппаратов моделей серии 7900, например 7911 или 7912, в случаях когда не обеспечивается питание этих телефонов по кабелю Ethernet «витая пара».
Основные технические характеристики адаптера приведены в la table.
Все радиоэлементы адаптера смонтированы на монтажной плате (fig.2) как навесным монтажом, так и технологией монтажа SMD-элементов. Плата установлена в пластмассовом непроветриваемом корпусе, который состоит из двух склеенных между собой половин.
Устройство и принципиальная схема
Принципиальная схема создана автором путем изучения элементов и монтажа печатной платы. Адаптер построен по классической схеме импульсного стабилизированного источника питания с низкочастотным питанием преобразователя высокой частоты и трансформаторным разделением высокочастотной и нагрузочной сетей. Расположение деталей на плате показано на рис.2, а принципиальная схема устройства – на рис.3.
В адаптере применены элементы токовой защиты низкочастотной части, защиты от сетевых бросков питания и помех. Особенностью построения источника питания является обеспечение нормального теплового режима источника при функционировании источника питания в широком диапазоне входных напряжений. При решении этой задачи производители используют микросхему серии ТОР в качестве преобразователя высокой частоты и осуществляют стабилизацию напряжения, как в преобразовательной, так и в нагрузочной частях адаптера. Для обеспечения стабилизации выходных напряжений импульсный трансформатор имеет две вторичные обмотки, одна из которых используется для питания собственно нагрузки, а вторая – для обеспечения стабилизированной работы, их взаимодействие осуществляется посредством оптопары.
Рассмотрим адаптер более подробно. Низкочастотная часть адаптера образована предохранителем F1, термистором ТН1, нагрузочными резисторами переменного тока R11 A, R11 В, диодным мостом BD1, конденсатором фильтра С2, нагрузочными резисторами R1, R1A, R1B, R3 в цепи постоянного тока. Элементы С1, NF1, С5, С13 предназначены для фильтрации помех.
Высокочастотный преобразователь образован микросхемой преобразователя IC1, обмоткой импульсного трансформатора Т1 и вспомогательными элементами TVS1, D5, СЗ, R2, R9, С9, осуществляющими демпфирование «хвоста» импульса на обмотке I трансформатора Т1, а также резисторами R20, R20A, R20B.
Особенности применения TVS-диодов можно найти в [2].
К элементам стабилизации высокочастотного преобразователя относятся вторичная обмотка III трансформатора Т1, выпрямитель D6, С6, оптопара PC 1 и ограничитель ZD3.
Параметр | Входной | Выходной |
Напряжение, В | -100…-240 | +48 |
Ток, А | 0,5 | 0,38 |
Частота, Гц | 50…60 | D.C. |
Мощность, ВА | 41…58 | |
Габариты, мм | 96x53x28 |
Элементы стабилизации нагрузочной сети включают оптопару РС1, стабилитроны ZD2, ZD3, регулируемый стабилитрон SPR1 с цепями коррекции R12.C12, D8, R14, С7.
Нагрузочная цепь включает выпрямитель на элементах D7, С8, R6, С17, ZD1 и высокочастотные фильтры L1, L2.
Использование термистора ТН1 понижает вероятность выхода из строя предохранителя F1 при первоначальном заряде конденсатора С2.
Звездочками на принципиальной схеме указаны элементы, номинал и/или тип которых установлен автором самостоятельно.
Éléments принципиальной схемы
В адаптере реализована идея сокращения тепловыделения устройства путем уменьшения габаритов и сокращения общего количества дискретных элементов. Поэтому в схеме использован ряд компонентов (диоды, резисторы, конденсаторы), выполненных по технологии SMD. Среди них элементы R11А, R11В низкочастотной сети, резисторы R1, R1A, R1B, R3 выпрямителя низкочастотной сети. Кроме того, в схеме применены и другие SMD-компоненты: конденсаторы, диоды, стабилитроны.
Микросхема преобразователя IC1 type TOP244YN содержит:
- встроенный мощный высоковольтный выходной MOSFET- транзистор;
- ШИМ-контроллер;
- схему защиты от ошибок функционирования;
- дополнительные цепи управления [1].
Резистор R21 задает уровень токового ограничения в цепи стока ключевого транзистора, что позволяет уменьшать размеры импульсного трансформатора без насыщения во время запуска и перехода в нагруженное состояние.
Резисторами R20, R20A, R20B вывод 2 микросхемы присоединен к линии высокого напряжения низкочастотной цепи. Эта цепь является чувствительным элементом к перенапряжению, понижению напряжения по линии питания и осуществляет прямое управление формированием выходного импульса при сокращении длительности цикла его формирования. Типовое значение сопротивления этой цепи порядка 2 МОм, в данной схеме используется, из-за ограничения максимального постоянного напряжения на каждом из них, три последовательно соединенных SMD-резистора по 665 кОм каждый.
Выходной выпрямитель адаптера образован сверхбыстродействующим диодом D7 типа ER504, с допустимым максимальным прямым током до 5,0 А, а также фильтрующим конденсатором С8 и индуктивностями L1, L2.
В цепи регулировки выходного напряжения используется оптопара РС1 совместно с элементами ZD15, R8 и SPR1. Высокоскоростной двойной диод D6 в одном корпусе и конденсатор С6 – выпрямитель и сглаживающий фильтр, подключенные к обмотке III обмотке. Напряжение с них используется для стабилизации выходного напряжения адаптера совместно с сигналом, поступающим через цепь ZD15R8. Конденсатор С6 сохраняет напряжение постоянным при переходах от малой к полной нагрузке источника питания. Цепочка R4C4, а также элементы R12, С12 обеспечивают замкнутый цикл обратной связи при накоплении энергии в рабочей обмотке трансформатора Т1.
Ремонт и типовые неисправности
Для ремонта поврежденного адаптера необходимо извлечь монтажную плату из склеенного пластмассового корпуса. Для этого корпус необходимо распилить ножовочным полотном по месту стыковки половинок.
Ремонт начинают с внешнего осмотра монтажной платы, в результате которого выявляют явно поврежденные радиоэлементы и наличие трещин в монтажных пайках.
Следующий шаг основан на измерениях без включения адаптера в электросеть.
При этом необходимо проверить сопротивление элементов, наиболее подверженных поломкам. К ним относятся: предохранитель F1, термистор ТН1, мост BD1, переход сток-исток (D-S) выходного транзистора микросхемы IC1, цепь гашения «хвоста» импульса. При этом предохранитель F1 должен иметь нулевое сопротивление, а остальные элементы – конечное ненулевое сопротивление. Элементы, которые содержат полупроводники, проверяются в прямом и обратном состоянии. При этом в исправном состоянии прямое сопротивление полупроводникового радиоэлемента гораздо меньше обратного. Проверка может осуществляться непосредственно на плате.
Если предварительный осмотр и измерения не дали никаких результатов, следует перейти к проверке под напряжением. В этом случае необходимо соблюдать аккуратность при измерениях, поскольку ряд элементов находится под высоким напряжением, а малые размеры контактных площадок требуют тщательного подбора необходимых для измерения инструментов. При отсутствии на пряжения +48 В на выходе адаптера осуществляют проверку напряжения на входе, на конденсаторе С2, при этом напряжение должно соответствовать примерно +300 В. В случае исправной оптопары РС1 и отсутствия напряжения +48 В следует произвести замену микросхемы IC1. При дальнейшем поиске неисправности следует проверять выходные цепи: диоды D6, D7, трансформаторТ1. Наилучшая проверка осуществляется методом замены заведомо исправным элементом.
Références по возможным заменам элементов
Предохранитель F1 в адаптере выполнен в керамическом корпусе, потому при его неисправности следует подбирать для его замены аналогичный по номиналу и по размерам. Возможно, следует в качестве альтернативы рассмотреть вариант вертикальной установки предохранителя в стеклянном корпусе того же номинала.
Термистор ТН1 выбирают по сопротивлению в холодном состоянии, которое не должно превышать 10 Ом и он должен быть рассчитан на ток в 1,7 А.
В качестве выпрямительного моста BD1 предполагается выбор любого моста, обеспечивающего прямой ток 2,0 А и обратное напряжение 600 В.
Наиболее сложным в подборе элементов замены является микросхема IC1 TOP244YN (рис.4). В качестве элементов замены предлагается применять микросхемы той же серии, но имеющие больший порядковый номер и те же габаритные размеры, которые рассчитаны на большую мощность при работе в закрытом корпусе адаптера, т.е. микросхемы типа TOP245YN-TOP250YN.
Для замены используемого в адаптере 7VS1 типа P6KE200A рекомендуются TVS-диоды SM-BJ170, SA170A такого же типа.
Диод D6 BAV70, представляющий два диода в одном корпусе с общим катодом, можно заменять его полным аналогом CMPD 2838. Диод D7 ER504 может быть заменен, например, диодом типа FR504, имеющим аналогичные параметры.
Littérature
- ТОР242-250. OPSwitch-GX Family. Extended Power, Design Flexible, EcoSmart, Integrated Off-line Switcher/Alldatasheet.com.
- Кадуков A. TVS-диоды- полупроводниковые приборы для ограничения опасных перенапряжений в электрических цепях / http://kazus.ru/.
Auteur : Дмитрий Кучеров, г. Киев
Спасибо вам за подробное описание !
Накопилось три CP-PWR-Cube-3 отработавших 13лет .
Пол дня “ползание” по плате и чтение вашей статьи , дополнительно изучение ТOP244,TL431 и счастье …. . Все три заработали .Во всех трех была одна деталь неисправна (чуть подсохла).
Благодарен вам Дмитрий Кучеров !