Как работает блок питания в каждом процессоре

Проснувшись однажды утром Вы как всегда включаете свой компьютер и тут, о ужас, при нажатии кнопки включения питания ничего не происходит. После проверки на неконтакт кабелей питания, понял что так просто проблему не исправить нужно чинить системный блок. В этой статье я расскажу о наиболее частых причинах выходу из строя блоков питания, форм-фактора ATX ПК и как их можно исправить, если есть небольшие навыки работы с паяльником.

Конденсатор «дежурного» напряжения.

Предположим, у Вас есть запасной, заведомо рабочий, блок питания, первым делом что нужно попробовать запустить компьютер с его помощью. Подключаете его нажимаете кнопку питания и видите что ничего не поменялось. Вывод очевиден, «умерла» материнская плата. Нужно идти в магазин и покупать новую (предположим, отремонтировать не удалось, про ремонт материнских плат я, возможно, расскажу в другой статье), а иногда, если материнка старая, нужно покупать еще и процессор с памятью. Но перед тем как ставить новое железо обязательно проверьте блок питания, возможно он стал причиной «смерти» материнской платы.
Первым делом нужно проверить «дежурное» напряжение, в основном это фиолетовый провод (хотя на разных БП цвет может быть другой) второй на большом разъеме которой подключаеьтся на материнскую плату (слева на право противоположно ключу).

На нем должно быть напряжение 5±0,1В, если больше (иногда может быть и 10В, но даже значение 5,5В может быть «смертельным») значит это и есть причина смерти материнской платы и если б Вы поставили новую материнку ёё ждала бы точно такая же участь.
Разбираем блок питания и смотрим какие конденсаторы находятся в цепи «дежурного» питания, причина такого поведения в потере емкости одного из них. Заменяем их и блок питания можно дальше использовать.

Видимые дефекты.

Рассмотрим ситуации, когда при включение запасного блока питания, ПК нормально включился и загрузился. Тогда вариант один вышел из строя блок питания. Разобрав его посмотрите на наличие повреждённых элементов («вздутые» конденсаторы, трещины на транзисторах, диодах микросхемах и других элементах, следы выгорания).

«Вздутые» конденсаторы в блоке питания
Замените повреждённые элементы и проверяйте работу блока в большинстве случаев это должно помочь.

Входные диоды и транзисторы.

Что делать, если нет видимых дефектов или их устранение не исправило ситуацию? Тогда нужно проводить замеры. Первым делом нужно проверить предохранитель. Разрыв предохранителя, это только следствие, причину нам нужно найти. В таком случае нам нужно проверить входной диодный мост (диоды должны пропускать электрический ток только в одну сторону, если в каком то ток проходит в две стороны или не проходит значит его нужно заменить) и транзисторы (метод проверки транзисторов я тут описывать не буду в гугле его легко найти). Также нужно проверить конденсаторы (в плате очень сложно их проверить, так как они находятся в параллели с другими элементами, поэтому в большинстве случаев их нужно выпаивать, а потом мереть).

«Вздутые» конденсаторы.

Рассмотрим еще одну ситуацию. Компьютер у вас работает и от Вы решили его вскрыть, почистить от пыли. Вскрыли блок питания, а там «вздутые» конденсаторы. Большинство при этом скажут: «Работает, значит и дальше будет работать», однако это не так. Нестабильное питания может привести к отказу других компонентов, например, на одном ПК за несколько месяцев поменяли 3 винчестера, потом поменяли блок питания и больше проблем не было. Поэтому если видите «вздутые» конденсаторы срочно меняйте.

Проверка блока питания после ремонта.

После ремонта ставить сразу блок питания в ПК нежелательно, мало ли что Вы там могли напутать. Для проверки возьмите какую то нагрузку, я использую «битый» HDD, подключите ёё к блоку питания. Потом на большом разъеме подачи питания на материнскую плату скрепкой или кусок провода, замкните провод который находиться между четырьмя чорными проводами с какой то из чёрных проводов.

Блоки питания ноутбуков. Схемы.

Принципиальные схемы блоков питания ноутбуков

Любой мастер, сталкивающийся с ремонтом радиоэлектронной аппаратуры, сталкивается с трудностями, обусловленными отсутствием принципиальных схем, да и найти нужную в сети интернета не всегда представляется возможным.

В этой статье мы хотим поделиться с вами принципиальными схемами некоторых блоков питания для ноутбуков, наверняка они окажутся полезными при ремонте этих устройств.

На следующем изображении показана принципиальная схема блока питания китайского производства China Hp 19V 3.16А :

Принципиальная схема БП ноутбука LITEON 19V 3.42A:

Принципиальная схема БП ноутбука ADР-90SВ ВВ 19V 4,74A:

Принципиальная схема БП ноутбука АDР-36ЕН 12V 3A:

Следующая схема блока питания DELL PA-1900-02 SMPS ADAPTÖR 19.5V 4.62A:

Блок питания KM60-8M:

И еще одна схема блока питания, к сожалению марка его не известна, но может кому и пригодится:

Надеемся, что статья окажется для вас полезной. Архив со схемами доступен для скачивания.

Еще схемы блоков питания ноутбуков в статьях:

Блок питания — это устройство, служащее для преобразования (понижение или повышение) переменного сетевого напряжения в заданное постоянное напряжение. Блоки питания делятся на: трансформаторные и импульсные. Первоначально создавались только трансформаторные конструкции блоков питания. Они состояли из силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220В, 50Гц и выпрямителя с фильтром, стабилизатором напряжения. Благодаря трансформатору происходит понижение напряжения сети до необходимых величин, с последующим выпрямлением напряжения выпрямителем, состоящим из диодов, включенных по мостовой схеме. После выпрямления постоянное пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенным конденсатором. При необходимости точной стабилизации уровня напряжения применяются стабилизаторы напряжения на транзисторах.

Основной недостаток трансформаторного блока питания — это трансформатор. Почему так? Все из-за веса и габаритов, так как они ограничивают компактность блока питания, при этом их цена достаточно высока. Но эти блоки питания просты в конструкции и это их достоинство. Но все-же в большинстве современных устройств применение трансформаторных блоков питания, стало не актуальным. Им на смену пришли импульсные блоки питания.

В состав импульсных блоков питания входят:

1) сетевой фильтр, (входной дроссель, электромеханический фильтр, обеспечивающего отстройку от помех, сетевой предохранитель);

2) выпрямитель и сглаживающий фильтр (диодный мост, накопительный конденсатор);

3) инвертор (силовой транзистор);

4) силовой трансформатор;

5) выходной выпрямитель (выпрямительные диоды включенные по полумостовой схеме);

6) выходной фильтр (фильтрующие конденсаторы, силовые дроссели);

7) блок управления инвертором (ШИМ контроллер с обвязкой)

Импульсный блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение за счет использования обратной связи. Работает он следующим образом. Напряжение сети поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, где напряжение сети выпрямляется, а пульсации сглаживается за счет использования конденсаторов. При этом выдерживается амплитуда порядка 300 вольт. На следующем этапе подключается инвертор. Его задача — формирование прямоугольных высокочастотных сигналов для трансформатора. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления. С выхода трансформатора высокочастотные импульсы поступают на выходной выпрямитель. Из-за того, что частота импульсов порядка 100 кГц, то необходимо применение быстродействующих полупроводниковых диодов Шотке. На завершавшей фазе производится сглаживание напряжения на фильтрующем конденсаторе и дросселе. И только после этого напряжение заданной величины подается в нагрузку. Все, хватит теории, перейдем к практике и начнем делать блок питания.

Корпус блока питания

Каждый радиолюбитель, который занимается радиоэлектроникой, желая оформить свои устройства часто сталкивается с проблемой, где взять корпус. Эта проблема постигла и меня, что в свою очередь натолкнуло на мысль, а почему бы не сделать корпус своими руками. И тут начались мои поиски. Поиск готового решения как сделать корпус не привел ни к чему. Но я не отчаивался. Подумав некоторое время, у меня возникла мысль, а почему не сделать корпус из пластикового короба для укладки проводов. По габаритам он мне подходил, и я начал резать и клеить. Смотрим рисунки ниже.

Размеры короба были выбраны исходя из размера платы блока питания. Смотрим рисунок ниже.

Также в корпусе должны поместиться еще индикатор, провода, регулятор и сетевой разъем. Смотрим рисунок ниже.

Для установки выше перечисленных элементов в корпусе были прорезаны необходимые отверстия. Смотрим рисунки выше. Ну и наконец, для придания корпусу блока питания эстетичности, он был окрашен в черный цвет. Смотрим рисунки ниже.

Скажу сразу, что искать измерительный прибор долго не пришлось, выбор сразу пал на совмещенный цифровой вольтамперметр TK1382. Смотрим рисунки ниже.

Диапазоны измерений прибора составляют для напряжения 0-100 В и ток до 10 А. На приборе также установлены два калибровочных резистора для подстройки напряжения и тока. Смотрим рисунок ниже.

Что касается схемы подключения, то у нее есть нюансы. Смотрим рисунки ниже.

Для измерения тока и напряжения воспользуемся схемой — 2, смотри рисунок выше. И так по порядку. На имеющийся у меня блок питания от ноутбука сначала найдем схему электрическую принципиальную. Поиск необходимо проводить по ШИМ контроллеру. В данном блоке питания это CR6842S. Схему смотрим ниже.

Теперь коснемся переделки. Так как будет делаться регулируемый блок питания, то схему придется переделать. Для этого внесем изменения в схему, эти участки обведены оранжевым цветом. Смотрим рисунок ниже.

Участок схемы 1,2 обеспечивает питание ШИМ контроллера. И из себя представляет параметрический стабилизатор. Напряжение стабилизатора 17,1 В выбрано в связи с особенностями работы ШИМ контроллера. При этом для питания ШИМ контроллера задаемся током через стабилизатор порядка 6 мА. «Особенность данного контроллера в том, что для его включения необходимо напряжение питания больше 16,4 В, ток потребления 4 мА» выдержка из datasheet. При такой переделке блока питания необходимо отказаться от обмотки самозапитки, так как ее применение не целесообразно при низких напряжениях на выходе. На рисунке ниже можете увидеть данный узел после переделки.

Участок схемы 3 обеспечивает регулирование напряжения, при данных номиналах элементов регулирование осуществляется в пределах 4,5-24,5 В. Для такой переделки необходимо выпаять резисторы, отмеченные на рисунке ниже оранжевым цветом, и на их место запаять переменный резистор для регулировки напряжения.

На этом переделка окончена. И можно производить пробный запуск. ВАЖНО. В связи с тем, что блок питания запитывается от сети 220 В то необходимо быть внимательным, во избежания попадания под действие напряжения сети! Это ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ. Перед первым запуском блока питания необходимо проверить правильность монтажа всех элементов, а затем производить включение в сеть 220 В, через лампочку накаливания 220 В, 40 Вт во избежания выхода из строя силовых элементов блока питания. Первый запуск можете увидеть на рисунке ниже.

Также после первого запуска проверим верхний и нижний пределы регулирования напряжения. И как задумывалось, они лежат в заданных пределах 4,5-24,5 В. Смотрим рисунки ниже.

Ну и напоследок, при испытаниях с нагрузкой на 2,5 А корпус начал хорошо греться, что меня не устроило и я решил сделать перфорацию в корпусе для охлаждения. Место для перфорации выбирал исходя из места наибольшего нагрева. Для перфорации корпуса сделал 9 отверстий диаметром 3 мм. Смотрим рисунок ниже.

Для предотвращения случайного попадания внутрь корпуса токопроводящих элементов, с обратной стороны крышки на небольшом расстоянии приклеена предохранительная заслонка. Смотрим рисунок ниже.

Вот и все, в результате сделан регулируемый блок питания из зарядного от ноутбука. Ниже можно посмотреть дополнительные фото.

https://youtube.com/watch?v=gGxopY2umh0%3Fversion%3D3%26hl%3Dru_RU%26rel%3D0

Покупая ноутбук или нетбук, точнее расчитывая бюджет на это прибретение, мы не учитываем дальнейших сопутствующих расходов. Сам лэптоп стоит допустим 500$, но ещё сумка 20$, мышь 10$. Аккумулятор при замене (а его гарантийный ресурс всего пару лет) потянет на 100$, и столько же будут стоить блок питания, в случае его сгорания.

Именно о нём и пойдёт тут разговор. У одного не очень состоятельного знакомого, недавно перестал работать блок питания для ноутбука acer. За новый придётся отдать почти сотню долларов, поэтому вполне логичным будет попробовать починить его своими руками. Сам БП представляет собой традиционную чёрную пластиковую коробочку с электронным импульсным преобразователем внутри, обеспечивающим напряжение 19В при токе 3А. Это стандарт для большинства ноутбуков и единственное отличие между ними — штеккер питания:). Сразу привожу здесь несколько схем блоков питания — кликните для увеличения.

При включении блока питания в сеть ничего не происходит — светодиод не светится и на выходе вольтметр показывает ноль. Проверка омметром сетевого шнура ничего не дала. Разбираем корпус. Хотя проще сказать, чем сделать: винтов или шурупов тут не предусмотрено, поэтому будем ломать! Для этого потребуется на соединительный шов поставить нож и стукнуть по нему слегка молотком. Смотрите не перестарайтесь, а то разрубите плату!

После того, как корпус слегка разойдётся, вставляем в образовавшуюся щель плоскую отвертку и с усилием проводим по контуру соединения половинок корпуса, аккуратно разламывая его по шву.

Разобрав корпус проверяем плату и детали на предмет чего-нибудь чёрного и обугленного.

Прозвонка входных цепей сетевого напряжения 220В сазу же выявила неисправность — это самовосстанавливающийся предохранитель, который почему-то не захотел восстановиться при перегрузке:)

Заменяем его на аналогичный, либо на простой плавкий с током 3 ампера и проверяем работу БП. Зелёный светодиод засветился, свидетельствуя о наличии напряжения 19В, но на разъёме по прежнему ничего нет. Точнее иногда что-то проскакивает, как при перегибе провода.

Придётся ремонтировать и шнур подключения блока питания к ноутбуку. Чаще всего обрыв происходит в месте ввода его в корпус или на разъёме питания.

Обрезаем сначала у корпуса — не повезло. Теперь возле штекера, что вставляется в ноутбук — снова нет контакта!

Тяжёлый случай — обрыв где-то посередине. Самый простой вариант, разрезать шнур пополам и оставить рабочую половинку, а нерабочую выкинуть. Так и сделал.

Припаиваем назад соединители и проводим испытания. Всё заработало — ремонт закончен.

Осталось только склеить половинки корпуса клеем «момент» и отдать блок питания заказчику. Весь ремонт БП занял не больше часа.

Ремонт блока питания

В сервисном центре Комплэйс осуществляется ремонт блока питания от многих устройств. Гарантия на ремонт два месяца.

Импульсные блоки питания — устройство и ремонт

Сервисный центр Комплэйс выполняет ремонт импульсных блоков питания в самых разных устройствах.

Ремонт БП сигнализации, пример

Блок питания сигнализации дома отличается от простого БП наличием резервного питания от батареи. Т.е. он подключается к аккумуляторной батарее и в обычном режиме заряжает ее. Но при пропадании сети переходит на автономное питание от батареи.

Приведем пример ремонта. В нашем случае БП  не выдавал напряжение питания для сигнализации. Выполнили его в на отдельной плате, что удобно для ремонта.

Первичные схемы все работали. Но на выходе был 0. Более того, никаких видимых следов неисправности. Даже ключевой транзистор был целый.

Оказалось, что неисправен был конденсатор 1 в цепи регулятора ШИМ 2. Внешне электролитический конденсатор был абсолютно нормальный. Но в выпаянном состоянии тестер диагностировал его как неизвестное устройство.

После замены конденсатора 1 блок питания сразу заработал. Цена ремонта 2000 руб.

Устройство импульсных блоков питания, диагностика и ремонт тут.

Импульсы к трансформатору

К этому моменту входной переменный ток преобразован в высоковольтный постоянный ток около 320 В2. Постоянный ток нарезается на импульсы переключающим (импульсным) транзистором (switching transistor на схеме выше). Это силовой МОП-транзистор (MOSFET)3. Поскольку во время использования он нагревается, то установлен на большом радиаторе. Импульсы подаются в главный трансформатор, который в некотором смысле является сердцем БП.

Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение. Так ИБП безопасно вырабатывает выходной ток: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение через магнитное поле. Другим важным аспектом является то, что в первичной обмотке много оборотов проволоки вокруг сердечника, а на вторичных контурах гораздо меньше. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем вольтаже.

Переключающий транзистор3 управляется интегральной схемой под названием «ШИМ-контроллер режима тока UC3842B». Этот чип можно считать мозгом БП. Он генерирует импульсы на высокой частоте 250 килогерц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, чип производит более широкие импульсы, чтобы пропускать больше энергии через трансформатор4.

Какой блок питания ремонтируем

Например, выполняем ремонт блока питания (БП):

• ноутбука;
• компьютерного БП ATX, а также нестандартного компьютерного БП
• принтера;
• телевизора и монитора
• питания компактного компьютера, например, nanoPC;
• дорогого роутера;
• терминала;
• бытовой электроники;
• сигнализации.

Ремонт зарядки ноутбука

Блок питания ноутбука является одновременно и зарядкой аккумулятора. Ремонтировать имеет смысл только фирменные блоки питания. Китайские noname лучше сразу выбросить. Читайте что внутри дешевого китайского адаптера и как он спалил дорогой мини компьютер на Core i7-7660U.

В зарядках для ноутбуков ремонтируем разъемы, кабель, электронику. Цена 500-2000 руб.

Преобразование AC/DC

Переменный ток с частотой 60 герц в сети меняет своё направление 60 раз в секунду (AC), но компьютеру нужен постоянный ток в одном направлении (DC). Полномостовой выпрямитель на фотографии ниже преобразует переменный ток в постоянный. Выходы постоянного тока на выпрямителе отмечены знаками ? и +, а переменный ток входит через два центральных контакта, которые постоянно меняют свою полярность. Внутри выпрямителя — четыре диода. Диод позволяет току проходить в одном направлении и блокирует его в другом направлении, поэтому в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, протекающий в нужном направлении.

На мостовом выпрямителе видна маркировка GBU606. Цепь фильтра находится слева от выпрямителя. Большой чёрный конденсатор справа — один из удвоителей напряжения. Маленький жёлтый конденсатор — это специальный керамический Y-конденсатор, который защищает от всплесков напряжения

Ниже — две схемы, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме у верхнего входа переменного тока положительная полярность. Диоды пропускают поток на выход DC. На второй схеме входы переменного тока поменяли полярность, как это происходит постоянно в AC. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходной ток остаётся неизменным (плюс всегда сверху). Конденсаторы сглаживают выход.

На двух схемах показан поток тока при колебаниях входного сигнала AC. Четыре диода заставляют ток течь в направлении по стрелке

Современные БП принимают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 вольт переменного тока, поэтому могут использоваться в разных странах независимо от напряжения в местной сети. Однако схема этого старого БП не могла справиться с таким широким диапазоном. Поэтому предусмотрен переключатель для выбора 115 или 230 В.

Переключатель 115/230 В

Переключатель использует умную схему с удвоителем напряжения. Идея в том, что при закрытом переключателе (на 115 В) вход AC обходит два нижних диода в мостовом выпрямителе, а вместо этого подключается непосредственно к двум конденсаторам. Когда «плюс» на верхнем входе AC, полное напряжение получает верхний конденсатор. А когда «плюс» снизу, то нижний. Поскольку выход DC идёт с обоих конденсаторов, на выходе всегда получается двойное напряжение. Дело в том, что остальная часть БП получает одинаковое напряжение независимо от того, на входе 115 или 230 В, что упрощает его конструкцию. Недостаток удвоителя в том, что пользователь обязан установить переключатель в правильное положение, иначе рискует повредить БП, а для самого БП требуются два больших конденсатора. Поэтому в современных БП удвоитель напряжения вышел из моды.

Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор получает полный вольтаж, поэтому на выходе DC двойное напряжение. Серые диоды не используются в работе удвоителя

Ремонт блока питания телевизора

Во многих телевизорах блок питания встроенный и располагается на одной из плат.

Как правило, БП телевизоров не отличаются сложностью. Их ремонт занимает 1 -2 дня. Цена 2500-4000 рублей.

Подробнее про ремонт блока питания телевизора здесь.

Схема импульсного блока питания

Импульсные блоки питания используются в 90% электронных устройств. Но для ремонта импульсных блоков питания нужно знать основные принципы схемотехники. Поэтому приведем схему типичного импульсного блока питания.

Источник резервного питания

В БП есть ещё вторая цепь — для резервного питания9. Даже когда компьютер формально «выключен», пятивольтовый источник резервного питания обеспечивает ему мощность 10 Вт для функций, которые продолжают работать: часы реального времени, функция пробуждения по локальной сети и др. Цепь резервного питания является почти независимым БП: она использует отдельную управляющую микросхему, отдельный трансформатор и отдельные компоненты на вторичной стороне DC, но те же самые компоненты на основной стороне AC. Эта система гораздо меньшей мощности, поэтому в цепи трансформатор меньшего размера.

Чёрно-жёлтые трансформаторы: трансформатор для резервного питания находится слева, а основной трансформатор — справа. Перед ним установлена микросхема для управления резервным питанием. Большой цилиндрический конденсатор справа — компонент удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте

Как устроен блок питания, который работает в каждом системнике

Время на прочтение

Блок питания извлечён из корпуса. Пучок проводов слева подключается к компьютеру. Большой компонент посередине типа трансформатора — это фильтрующий индуктор. Кликабельно, как и все фотографии в статье

Вы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.

В этой статье мы разберём блок стандарта ATX и объясним, как он работает1.

Как и в большинстве современных БП, в нашем используется конструкция, известная как «импульсный блок питания» (ИБП). Это сейчас они очень дёшевы, но так было не всегда. В 1950-е годы сложные и дорогие ИБП использовались разве что в ракетах и космических спутниках с критическими требованиями к размеру и весу. Однако к началу 1970-х новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования значительно удешевили ИБП, так что их стали широко использовать в компьютерах. Сегодня вы можете за несколько долларов купить зарядное устройство для телефона с ИБП внутри.

Наш ИБП формата ATX упакован в металлический корпус размером с кирпич, из которого выходит множество разноцветных кабелей. Внутри корпуса мы видим плотно упакованные компоненты. Инженеры-конструкторы явно были озабочены проблемой компактности устройства. Многие компоненты накрыты радиаторами. Они охлаждают силовые полупроводники. То же самое для всего БП делает встроенный вентилятор. На КДПВ он справа.

Начнём с краткого обзора, как работает ИБП, а затем подробно опишем компоненты. Своеобразный «конвейер» на фотографии организован справа налево. Справа ИБП получает переменный ток. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток с помощью нескольких крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду для генерации импульсов, которые подаются в трансформатор. Тот преобразует высоковольтные импульсы в сильноточные низковольтные. Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить хорошее, чистое питание. Оно подаётся на материнскую плату, накопители и дисководы через кабели на фотографии слева.

Хотя процесс может показаться чрезмерно сложным, но большинство бытовой электроники от мобильника до телевизора на самом деле питаются через ИБП. Высокочастотный ток позволяет сделать маленький, лёгкий трансформатор. Кроме того, импульсные БП очень эффективны. Импульсы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить только необходимую мощность, а не превращать избыточную мощность в отработанное тепло, как в линейном БП.

Работа импульсного блока питания

Первичная цепь схемы блока питания расположена до импульсного ферритового трансформатора.

На входе блока расположен предохранитель.

Затем стоит фильтр CLC. Катушка, кстати, используется для подавления синфазных помех. Вслед за фильтром располагается выпрямитель на основе диодного моста и электролитического конденсатора. Для защиты от коротких высоковольтных импульсов после предохранителя параллельно входному конденсатору устанавливают варистор. Сопротивление варистора резко падает при повышенном напряжении. Поэтому весь избыточный ток идет через него в предохранитель, который сгорает, выключая входную цепь.

Защитный диод D0 нужен для того, чтобы предохранить схему блока питания, если выйдет из строя диодный мост. Диод не даст пройти отрицательному напряжению в основную схему. Потому, что откроется и сгорит предохранитель.

За диодом стоит варистор на 4-5 ом для сглаживания резких скачков потребления тока в момент включения. А также для первоначальной зарядки конденсатора C1.

Активные элементы первичной цепи следующие.  Коммутационный транзистор Q1 и с ШИМ (широтно импульсный модулятор) контроллер. Транзистор преобразует постоянное выпрямленное напряжение 310В в переменное. Оно преобразуется трансформатором Т1 на вторичной обмотке в пониженное выходное.

И еще — для питания ШИМ-регулятора используется выпрямленное напряжение, снятое с дополнительной обмотки трансформатора.

Работа вторичной цепи импульсного блока питания

Во выходной цепи после трансформатора стоит либо диодный мост, либо 1 диод и CLC фильтр. Он состоит из электролитических конденсаторов и дросселя.

Для стабилизации выходного напряжения используется оптическая обратная связь. Она позволяет развязать выходное и входное напряжение гальванически. В качестве исполнительных элементов обратной связи используется оптопара OC1 и интегральный стабилизатор TL431. Если выходное напряжение после выпрямления превышает напряжение стабилизатора TL431 включается фотодиод. Он включает фототранзистор, управляющий драйвером ШИМ. Регулятор TL431 снижает скважность импульсов или вообще останавливается. Пока напряжение не снизится до порогового.

Цены на ремонт блока питания

Цена ремонта определяется только после диагностики и нахождения неисправных деталей. Тем не менее, все поломки разные.

Но ремонтировать дешевые блоки питания невыгодно. Потому что дешевле купить новый. Более того, ремонт может стоить дороже нового БП. Часто люди хотят отремонтировать нестандартный блок питания, если не могут достать замену.

Ремонт блока питания роутера — пример

Например, приводим последовательность ремонта блока питания роутера ADP-29EB A. Он формирует 2 напряжения питания на выходе:

• +5,2В с максимальным током 4,4А
• а также 12В с максимальным током 560 мА.

Таким образом, общая мощность составляет 26Вт.

Согласитесь, что стандартных блоков питания с такими параметрами не бывает. А самое важное, что блок питания нужен был срочно. Поэтому клиент принял решение отремонтировать его.

Самое неприятное, что подобные блоки питания заклеиваются при сборке. Поэтому сначала корпус нужно аккуратно вскрыть, кстати, не повредив внутренности. Только потом можно производить диагностику.

Кстати, исследование показало, что оба напряжения на выходе меньше номинальных. Примерно в 2 раза.

При проверке были выявлены неисправности в цепи микросхемы ШИМ первичной цепи трансформатора. ШИМ — это Широтно-Импульсный Модулятор. Потому что он управляет выходным напряжение с помощью ширины импульсов. В качестве ШИМ регулятора используются стандартные микросхемы. Только после замены элементов в обвязки ШИМ микросхемы питание было восстановлено.

1 Intel представила стандарт ATX для персональных компьютеров в 1995 году. Стандарт ATX (с некоторыми обновлениями) по-прежнему определяет конфигурацию материнской платы, корпуса и блока питания большинства настольных компьютеров. Здесь мы изучаем блок питания 2005 года, а современные БП более продвинутые и эффективные. Основные принципы те же, но есть некоторые изменения. Например, вместо магнитных усилителей почти везде используют преобразователи DC/DC.

Этикетка на блоке питания

9 Источник резервного питания использует другую конфигурацию — обратноходовой трансформатор. Здесь установлена управляющая микросхема A6151 с переключающим транзистором, что упрощает конструкцию.

Ремонт импульсных блоков питания

Исходя из схемы импульсного блока питания перейдем к ее ремонту. Возможные неисправности:

• Если сгорел варистор и предохранитель на входе или VCR1, то ищем дальше. Потому, что они так просто не горят.
• Сгорел диодный мост. Обычно это микросхема. Если есть защитный диод, то и он обычно горит. Нужна их замена.
• Испорчен конденсатор C1 на 400В. Редко, но бывает. Часто его неисправность можно выявить по внешнему виду. Но не всегда. Иногда внешне исправный конденсатор оказывается плохим. Например, по внутреннему сопротивлению.
• Если сгорел переключающий транзистор, то выпаиваем и проверяем его. При неисправности требуется замена.
• Если не работает ШИМ регулятор, то меняем его.
• Замыкание, а также обрыв обмоток трансформатора. Шансы на починку минимальны.
• Неисправность оптопары — крайне редкий случай.
• Неисправность стабилизатора TL431. Для диагностики замеряем сопротивление.
• Если КЗ в конденсаторах на выходе блока питания, то выпаиваем и диагностируем тестером.

Примеры ремонта импульсных блоков питания

Например, рассмотрим ремонт импульсного блока питания на несколько напряжений.

Неисправность заключалась в в отсутствии на выходе блока выходных напряжений.

Например, в одном блоке питания оказались неисправны два конденсатора 1 и 2 в первичной цепи. Но они не были вздутыми.

На втором не работал ШИМ контроллер.

На вид все конденсаторы на снимке рабочие, но внутреннее сопротивление у них большое. Более того, внутреннее сопротивление ESR конденсатора 2 в кружке оказалось в несколько раз выше номинального. Этот конденсатор стоит в цепи обвязки ШИМ регулятора, поэтому регулятор не работал.  Работоспособность блока питания восстановилась только после замены этого конденсатора. Потому что ШИМ заработал.

Ремонт компьютерных блоков питания

Пример ремонта блока питания компьютера. В ремонт поступил дорогой блок питания на 800 Вт. При его включении выбивало защитный автомат.

Выяснилось, что короткое замыкание вызывал сгоревший транзистор в первичной цепи питания. Цена ремонта составила 3000 руб.

Имеет смысл чинить только качественные дорогие компьютерные блоки питания. Потому что ремонт БП может оказаться дороже нового.

Ремонт блока питания принтера

Компьютерный сервисный центр Комплэйс выполняет ремонт блока питания принтера, лазерного и струйного. Срок ремонта обычно один день. Максимум два дня. Приводим здесь схемы блоков питания принтера.

Во всех принтерах используются блоки питания (БП). Поэтому ремонт БП принтеров очень актуален.

Иногда БП внешние, иногда расположены на главных платах или других. И если БП вышел из строя, устройство  перестанет работать. Поэтому Комплэйс выполняет ремонт блоков питания принтеров, т.к. ремонт принтеров — одно из основных направлений.

Очень часто схемы питания принтеров выполняют на основе стандартной схемотехники.

Входная часть делают на основе классической схемы импульсного БП. В данном конкретном случае ключевой транзистор — внутри микросхемы ШИМ (широтно импульсного регулятора) FSDM0565RB.

На входе после предохранителя F1 стоит варистор TNR1, чтобы не было перенапряжения. А также катушка подавления синфазных помех. Затем идет второй предохранитель с варистором и такой же катушкой. Но горелые варисторы и предохранители не являются обычно причиной неисправности. Это скорее следствие.

Диодный мост и электролитический конденсатор служат для выпрямления переменного входного напряжения. Скорее всего, именно они будут наиболее вероятными виновниками неисправности. Но диоды нужно менять на быстродействующие, низкочастотные не подойдут.

Еще причиной неисправности БП является ШИМ контроллер FSDM0565R.  А также стабилизатор TL431 и оптопара PC101. Но по большому счету все, что указано на схеме может быть предметом ремонта.

Цена ремонта блока питания на плате SCX-4200 составляет 2500 руб. Более того, половина цены — это стоимость разборки и сборки.

Ремонт блока питания компьютера

Ремонт блока питания компьютера выполняем только для дорогих мощных блоков. Дешевые блоки питания до 550 Вт нет смысла ремонтировать. Потому что дешевле купить новый. Другое дело, если блок питания компьютера нестандартный. Например, в компактных компьютерах SSF HP или Dell.

В компьютерных блоках питания ремонтируем первичную и вторичную цепи. Заменяем конденсаторы, транзисторы, диодный мост ШИМ контроллеры, оптопару. В том числе SMD элементы.

Цена ремонта 2000 — 4000 рублей.

Вторичная сторона

Теперь можно посмотреть на вторую, низковольтную часть БП. Вторичная схема производит четыре выходных напряжения: 5, 12, ?12 и 3,3 вольта. Для каждого выходного напряжения отдельная обмотка трансформатора и отдельная схема для получения этого тока. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходы трансформатора в постоянный ток. Затем индукторы и конденсаторы фильтруют выход от всплесков напряжения. БП должен регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать его на должном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в БП используется несколько различных методов регулирования.

Крупным планом показаны выходные диоды. Слева вертикально установлены цилиндрические диоды. В центре — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки, в каждом корпусе по два диода. Эти диоды прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб. Они используются в качестве резисторов для измерения тока

Основными являются выходы 5 и 12 В. Они регулируются одной микросхемой контроллера на основной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной стороне БП. А если напряжение слишком высокое, чип уменьшает ширину импульса. Примечание: одна и та же схема обратной связи управляет выходами на 5 и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может изменять напряжение на другом. В более качественных БП два выхода регулируются по отдельности5.

Нижняя сторона печатной платы. Обратите внимание на большое расстояние между цепями основной и вторичной сторон БП. Также обратите внимание, какие широкие металлические дорожки на основной стороне БП для тока высокого напряжения и какие тонкие дорожки для схем управления

Вы можете задать вопрос, как микросхема контроллера на основной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку между ними нет электрического соединения (на фотографии виден широкий зазор). Трюк в использовании хитроумной микросхемы под названием оптоизолятор. Внутри чипа на одной стороне чипа инфракрасный светодиод, на другой светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи подаётся на LED и детектируется фототранзистором на другой стороне. Таким образом оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, передавая информацию светом, а не электричеством6.

Источник питания также обеспечивает отрицательное выходное напряжение (?12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулирование питания ?12 В кардинально отличается от регулирования +5 и +12 В. Выход ?12 В управляется стабилитроном (диодом Зенера) — это специальный тип диода, который блокирует обратный ток до определённого уровня напряжения, а затем начинает проводить его. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый) под управлением транзистора и стабилитрона (поскольку этот подход расходует энергию впустую, современные высокоэффективные БП не используют такой метод регулирования).

Питание ?12 В регулируется крошечным стабилитроном ZD6 длиной около 3,6 мм на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор A1015 находятся на верхней стороне платы

Пожалуй, наиболее интересной схемой регулирования является выход 3,3 В, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его работать как ключ (переключатель). Когда ток подаётся в индуктор магнитного усилителя, то сначала он почти полностью блокирует ток, поскольку индуктор намагничивается и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (то есть насыщается), его поведение внезапно меняется — и индуктор позволяет частицам течь беспрепятственно. Магнитный усилитель в БП получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса. Выход 3,3 В регулируется изменением ширины импульса7.

Магнитный усилитель представляет собой кольцо из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. Вокруг кольца намотано несколько витков проволоки

Ремонт питания струйного принтера Canon

БП в струйных Canon выполняются в виде отдельного блока. В качестве примера приводим схему блока питания для Canon MP-160. Такую же схему используют и в других печатающих устройствах.

Схема стандартная, причины неисправности скорее такие же, как и раньше. Стоимость ремонта примерно 1500 р.

Схема блока питания Epson L800, T50, P50 почти такая же, как предыдущая.

Ничего принципиально нового, все схемы примерно одинаковы. Поэтому ремонт такой же.

Ремонт блока питания принтера Brother описан здесь.

Схема обратноходового (Flyback) БП Brother MFC-J2510 J2310/

Подробнее про принцип работы и типичные неисправности тут.

Вопрос или заявку на ремонт блоков питания оставляйте здесь в чате. Обязательно укажите свою электронную почту для связи.

Еще посетители сайта с удовольствием читают следующие статьи по ремонту:

Две стороны БП

В целях безопасности высоковольтные и низковольтные компоненты разделены механически и электрически, см. фотографию ниже. На основной стороне находятся все цепи, которые подключаются к сети AC. На вторичной стороне — низковольтные цепи. Две стороны разделены «пограничной изоляцией», которая отмечена зелёным пунктиром на фотографии. Через границу не проходит никаких электрических соединений. Трансформаторы пропускают энергию через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи передаются на основную сторону с помощью оптоизоляторов, то есть световыми импульсами. Это разделение является ключевым фактором в безопасной конструкции: прямое электрическое соединение между линией AC и выходом БП создаёт опасность удара электрическим током.

Источник питания с маркировкой основных элементов. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные кабели удалены ради лучшего обзора (SB означает источник резервного питания, standby supply)

Цены на ремонт импульсных БП

Цены на ремонт импульсных блоков питания очень отличаются. Дело в том, что существует очень много электрических схем импульсных блоков питания. Особенно много отличий в схемах с PFC (Power Factor Correction, коэффициент коррекции мощности). ЗАС повышает КПД.

Но самое важное — есть ли схема на сгоревший блок питания. Если такая электрическая схема есть в доступе, то ремонт блока питания существенно упрощается.

Стоимость ремонта колеблется от 1000 рублей для простых блоков питания. Но достигает 10000 рублей для сложных дорогих БП. Цена определяется сложностью блока питания. А также сколько элементов в нем сгорело. Если все новые БП одинаковые, то все неисправности разные.

Например, в одном сложном блоке питания вылетело 10 элементов и 3 дорожки. Тем не менее его удалось восстановить, причем цена ремонта составила 8000 рублей. Кстати, сам прибор стоит порядка 1 000 000 рублей. Таких блоков питания в России не продают.

Не смогли починить БП? Обращайтесь в Комплэйс.

Устройство китайских зарядок для ноутбуков описано здесь.

Еще посетители читают про:

Типовая схема импульсного блока питания

Большинство блоков питания сейчас импульсные. И используются они, скорее всего, в большинстве устройств.

Кстати, приводим типичную принципиальную электрическую схему импульсного блока питания.

Эту схему нужно запомнить. Потому что по этой схеме делаются большинство блоков питания ноутбуков.

Вопрос или заявку на ремонт блока питания можно оставить здесь.

Управляющая плата

В блоке питания есть небольшая плата, на которой размещена схема управления. Эта плата сравнивает напряжение с эталонным, чтобы генерировать сигналы обратной связи. Она отслеживает вольтаж также для того, чтобы генерировать сигнал «питание в норме» (power good). Схема установлена на отдельной перпендикулярной плате, поэтому не занимает много места в БП.

Основные компоненты установлены на верхней стороне платы со сквозными отверстиями, а нижняя сторона покрыта крошечными SMD-компонентами, которые нанесены путём поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением в качестве перемычек

Входная фильтрация шума

Первым делом входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра, которая фильтрует электрический шум, то есть беспорядочные изменения электрического тока, ухудшающие качество сигнала.

Фильтр ниже состоит из индукторов (тороидальных катушек) и конденсаторов. Квадратные серые конденсаторы — специальные компоненты класса X для безопасного подключения к линиям переменного тока.

Компоненты входного фильтра

Вывод

Блок питания ATX сложно устроен внутри, с множеством компонентов, от массивных индукторов и конденсаторов до крошечных компонентов поверхностного монтажа10. Однако эта сложность позволяет выпускать эффективные, маленькие и безопасные БП. Для сравнения, я когда-то писал о блоке питания 1940-х годов, который выдавал всего 85 ватт мощности, но был размером с чемодан, весил 50 кг и стоил сумасшедшие деньги. В наше время с продвинутыми полупроводниками делают гораздо более мощные БП дешевле 50 долларов, и такое устройство поместится у вас в руке.

Блок питания REC-30 для телетайпа Model 19 (ВМФ США) 1940-х годов

Я уже писал о БП, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также могут понравиться детальные разборы зарядного устройства Macbook и зарядного устройства iPhone.