Устройство и ремонт импульсного адаптера CP-PWR-CUBE-3

В статье описано устройство и ремонт им­пульсного адаптера CP-PWR-CUBE-3 модели IP-телефона CP-7912G-EIN, изготовленного от­дельным блоком и предназначенного для обеспе­чения питания напряжением +48 В IP телефонов Cisco моделей 7900 (7911, 7912).

Внешний вид импульсного адаптера показан на Figur 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 таблице.

Все радиоэлементы адаптера смонтированы на монтажной плате (рис.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.

Option	Входной	Outlet
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.

Elemente 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 Art 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.

Referenzen 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.

Fachliteratur

1. ТОР242-250. OPSwitch-GX Family. Extended Power, Design Flexible, EcoSmart, Integrated Off-line Switcher/Alldatasheet.com.
2. Кадуков A. TVS-диоды- полупроводниковые приборы для ограничения опасных перена­пряжений в электрических цепях / http://kazus.ru/.

Autor: Дмитрий Кучеров, г. Киев