Russian Hamradio - Ремонт блоков питания IBM PC.
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