Ремонт импульсного блока питания DSO-0121-03B 24-портового коммутатора LG модели LS-3124A

В статье приведены технические характеристики, принцип работы, монтажная и принципиальная схемы, назначение радиоэлементов и ремонт импульсного блока питания DS0-0121-03B, коммутатора LS-3124A фирмы LG.Статья предназначена как для мастеров-ремонтников, так и для обычных компьютерных пользователей, которые сами хотят отремонтировать поврежденный блок питания (ИБП) коммутатора, но особых навыков не имеют.

Коммутатор или свитч (китайского производства) показан на фото. Он имеет 24 порта и предназначен для объедине­ния компьютеров офиса в единую компьютерную сеть.

Питается коммутатор от импульсного блока питания (ИБП) модели DSO-0121-03B, который выполнен на отдельной пла­те (рис.1), размещается внутри его корпуса, крепится к не­му тремя винтами и предназначен для длительной работы от питающей сети ~220 В. Выходное стабилизированное на­пряжение ИБП +3,3 В.

Технические характеристики ИБП:

• допустимый интервал питающего напряжения ~100…240 В;
• выходное стабилизированное напряжение +3,3 В;
• максимально допустимый ток нагрузки 4 А.

Принципиальная схема ИБП

Размеры монтажной платы ИБП составляют 45×75 мм (рис.1). Питающее напряжение ~220 В подается на БП через 2-контактный разъем (CON1), а +3,3 В снимается с 4-контактного разъема (CON2) (рис.2). На основную плату свит­ча +3,3 В подается через соединительные провода. Радио­элементы на монтажной плате размещены как навесными, так и SMD элементами, а токопроводящие дорожки разме­щены только с одной стороны платы.

Так как автор не смог найти принципиальную схему это­го ИБП, то нарисовал ее по монтажной плате. Все элемен­ты на схеме обозначены так, как и на монтажной плате ИБП. Так как величины емкости на SMD конденсаторах не нано­сят, то автор измерял их величину прибором DT-6013A. Ти­пы большинства диодов так и не удалось установить, поэто­му на схеме они не указаны.

Основные элементы ИБП:

• выпрямитель BD1 со сглаживающим конденсатором С7;
• обратноходовой преобразователь напряжения на транзисто­рах Q2, Q1, трансформаторе с ферритовым сердечником Т1;
• вторичный выпрямитель на диод Шотки D7;
• цепь стабилизации выходного напряжения на оптроне IC1 и регулируемом стабилитроне IC

Назначение элементов ИБП

F1 2А — предохранитель.

С1, L1 — заградительный фильтр, предотвращающий про­никновение в электросеть импульсных помех, возникающих в ИБП в процессе его работы.

R1, R2 — SMD резисторы, разряжающие конденсатор С1, после выключения ИБП.

BD1 и С7 — выпрямляют напряжение питающей сети в постоянное +310 В. Если питающее напряжение изменяется в допустимых пределах ~100… 240 В, то выпрямленное на­пряжение на С7 изменяется в пределах +141…+338 В.

Q2 — полевой N-канальный транзистор типа 2SK1402, ком­мутирующий транзистор и обратноходовой генератор с поло­жительной обратной связью с обмотки II Т1. Внутри Q2 встро­ены защитные элементы, диод и два стабилитрона, повыша­ющие надежность его работы.

Q1 — регулирующий транзистор структуры n-p-n типа 2SC1815, который выполняет две функции:

• находясь в открытом состоянии, от положительного им­пульса с R9, закрывает Q2, и этим прекращает импульс тока через Q2 и Т1;
• приоткрываясь от изменения сопротивления оптрона IC1 (выв. 3-4), участвует в стабилизации выходного напря­жения +3,3 В.

R5, R6 (SMD резисторы 100 Ом), СЗ (SMD конденсатор 0,02 мкФ) — цепочка положительной обратной связи, задаю­щая работу генератора на Q2.

R9 (1,5 Ом 2 Вт) — датчик тока.

D4 — развязывающий SMD диод.

R7D3 — цепочка, предназначенная для закрытия транзи­стора Q1, для этого используется отрицательный импульс с обмотки II трансформатора Т1.

D5C4 — корректирующая цепочка.

C6D6, R8 (100 кОм; 2 Вт) — цепочка подавления выбро­сов на ключе Q2 в момент его запирания. Эти выбросы мо­гут превышать напряжение питания в 2-3 раза.

R3C2 — цепочка (SMD элементы), подающая положитель­ные импульсы с датчика тока R9 на базу транзистора Q1.

D1 — SMD диод, закрывает Q1 через R9.

R4 — SMD элемент, R10 (100 кОм 1 Вт) — элементы, обес­печивающие необходимый начальный потенциал на затворе транзистора Q2.

D2 — SMD защитный диод.

D3 — мощный диод Шотки типа SBL2040CT, выпрямитель в цепи +3,3 В.

С8 — накопительный конденсатор во вторичной цепи +3,3 В.

L2C9 — сглаживающий фильтр во вторичной цепи +3,3 В.

D8 — регулируемый стабилитрон, увеличивающий ток че­рез светодиод оптрона IC1 при повышении выходного напря­жения ИБП, т.е. стабилизирующий это выходное напряжение.

R17 (220 Ом) — SMD резистор, создающий минимальную нагрузку на цепь +3,3 В (без него ИБП может издавать писк).

Петля обратной связи, предназначена для автоматичес­кого поддержания выходного напряжения +3,3 В в заданных пределах, т.е. для стабилизации выходного напряжения. Основными элементами петли обратной связи (ОС) являются оптрон IC1 (типа L0222 817с) и регулируемый стабилитрон IC2 (рис.2). Оптрон, работает в высоковольтной (первичной) и низковольтной (вторичной) цепях ИБП, передавая сигнал из вторичной в первичную цепь ИПБ.

Работа устройства

В ИБП, в его высоковольтной части конструкторы при­менили однотактный, обратноходовой преобразователь с самовозбуждением. Работает он следующим образом. По­сле включения питания приоткрывается коммутирующий транзистор Q2, и по первичной обмотке I трансформатора Т1 начинает протекать ток. В обмотке обратной связи II трансформатора Т1 наводится ЭДС, которая по цепи поло­жительной обратной связи C3R5R6 подается на затвор тран­зистора Q2. В результате чего развивается лавинообраз­ный процесс, который приводит к полному открыванию Q2, и в трансформаторе Т1 накапливается энергия. Напря­жение с датчика тока R9 через D1, R3, С2 воздействует на базу вспомогательного транзистора Q1, открывает его, и затвор Q2 шунтируется на «корпус». Транзистор Q2 за­крывается, и начинается обратный процесс. В этот мо­мент открывается диод Шотки D7, и энергия, накопленная в трансформаторе Т1, передается в накопительный конден­сатор С8.

Работа системы стабилизации выходного напряжения

Выходное напряжение +3,3 В может выходить за уста­новленные пороги, из-за изменения нагрузки и напряже­ния питающей электросети. Поэтому в ИБП необходима система стабилизации выходного напряжения.

Если выходное напряжение на С8 превысит допусти­мый уровень, то оно превысит установленное делителем (R11+R12 — R13, R14) напряжение на управляющем элек­троде IC2, и регулируемый стабилитрон IC2 открывается. Через него и включенный последовательно с ним свето­диод оптрона IC1 (выв. 1-2) протекает ток. Излучение све­тодиода приоткрывает фототранзистор оптрона (выв. 3-4), в результате приоткрывается вспомогательный транзистор Q1, который шунтирует затвор обратноходового генерато­ра Q2 и уменьшает длительность его открытого состояния. Отчего уменьшается количество запасенной в трансфор­маторе энергии, выходное напряжение уменьшается и при­ходит в норму (+3,3 В). Вся эта регулировка происходит очень быстро.

Если выходное напряжение понизится ниже установ­ленного порога, ток через регулируемый стабилитрон IC1 уменьшается (а может и вовсе прекратится в зависимо­сти от величины падения напряжения), светодиод оптро­на уменьшает своё излучение, и его фототранзисторная часть призакрывается. Транзистор Q1 также призакрывается, и длительность открытого состояния Q2 увеличива­ется, и увеличивается количество энергии, накапливае­мой в трансформаторе Т1 — выходное напряжение при­ходит в норму.

Ремонт поврежденного ИБП

Его начинают с внешнего осмотра, при котором, как показывает практика, находят до 80% неисправностей. При осмотре выявляют вздутые электролитические конденса­торы, трещины в пайках и токопроводящих дорожках, по­черневшие радиоэлементы. Неисправные радиоэлементы заменяют, а трещины пропаивают.

Затем омметром проверяют исправность предохранителя F1. Если он сгорел, то причиной тому могут быть проби­тые: транзистор Q2, диоды моста BD1 и конденсатор С7.

Причиной пробоя Q2 могут быть:

• скачек напряжения питающей электросети, например, из-за молнии;

• обрыв элементов цепочки подавления выбросов на клю­че Q2 — С6, R8, D6;
• заводские дефекты этого транзистора.

При пробое Q2 обычно сгорает и датчик тока R9 (1,5 Ом 2 Вт). При замене R9 новый резистор должен иметь точно такую же величину и мощность.

После замены Q2, переключив омметр к выходу +3,3 В, проверяют его сопротивление, оно должно быть около 220 Ом. При обрыве нагрузочного резистора R17, ИБП, ко­нечно, не выйдет из строя, но может издавать писк.

При обнаружении короткого замыкания в цепи +3,3 В (CON2) замените поврежденные элементы.

Из практики известно, что годами работающие электро­литические (ЭЛ) конденсаторы уменьшают свою емкость. По­этому при ремонте их величину необходимо проверять спе­циальным прибором, если она уменьшилась более чем на 30%, то ЭЛ конденсаторы подлежать замене. Правильно де­лают те мастера, которые при ремонте ИБП сразу устанав­ливают новые ЭЛ конденсаторы, этим они обеспечивают дол­говечную работу ИБП после ремонта. Из-за заниженной ем­кости ЭЛ конденсаторов С7, С8, С9, ИБП может не обеспе­чивать в нагрузке ток 4 А.

После замены элементов нагружают цепь +3,3 В лампоч­кой 3,5 В 0,28 А и включают в сеть ~220 В через последова­тельно включенную лампочку накаливания 220 В 60… 100 Вт. Эта лампочка защитит ИБП от повреждений электронных эле­ментов при возможных замыканиях в ИБП.

Если после включения в сеть ИБП не заработал, то про­веряют наличие напряжения порядка +310 В на конденсато­ре С7. При его отсутствии, проверяют на обрыв элементы F1, L1, BD1.

Если напряжение на С7 есть, а ИБП не работает, то не­обходимо проверить исправность транзисторов Q1, Q2 и эле­ментов их обвязки, а также демпфирующую цепочку С6, R8, D6.

Так как IC1 и IC2 отвечают за стабильность выходного напряжения +3,3 В, то при его завышенных или занижен­ных значениях необходимо проверить исправность не толь­ко их, но и элементов их обвязки: R11, R12, R13, R14, R15, С10, С11, D4. Работоспособность оптрона проверяют следу­ющим образом: к его транзисторной части подключают ом­метр, а на светодиод подают напряжение 3 В через резис­тор 100 Ом в прямой полярности для светодиода. При этом омметр должен показать изменения сопротивления.

Для удобства ремонта, на принципиальной схеме (рис.2) показана цоколевка транзисторов Q2 (2SK1420), Q1 (2SC1815) и регулируемого стабилитрона IC2 (АР431).

Так как коммутаторы (свитчи) годами работают в офи­сах и не выключаются, то для надежной и долговечной ра­боты их необходимо питать от блока бесперебойного пита­ния (ББП), который гарантирует на выходе стабильное и за­щищенное от выбросов напряжение ~220 В.

Автор: Николай Власюк, г. Киев
Источник: журнал Электрик №11-12, 2014