Când un echipament apare complet mort, unul dintre primele lucruri de luat în considerare este alimentarea cu energie electrică. Dacă utilizați un osciloscop pentru acest tip de depanare, ar trebui să fie un instrument de mână, alimentat cu baterii, izolat de sol, cel puțin de la început. Motivul este că pot exista tensiuni interne la care se face referire, dar plutesc deasupra solului, o condiție care poate crea curenți de defecțiune periculoși dacă este conectat la un osciloscop de tip banc. Acest lucru este valabil mai ales pentru sursele de alimentare cu comutare (SMPS), unde ambele părți ale circuitului plutesc deasupra solului.
În SMPS, sunt posibile o serie de configurații, mai ales buck, boost și inversarea buck-boost. În fiecare dintre acestea, MOSFET este mintea maestră. Face comutarea în timp ce dioda determină direcția în care curge purtătorii de încărcare și inductorii și condensatorii stochează energia electrică. SMPS reglează la ieșire prin variația continuă a ciclului de funcționare, spre deosebire de sursa de alimentare liniară, care reglează ieșirea făcând modificări după cum este necesar, ajustând cantitatea de energie disipată.
Un convertor SMPS Buck este analog cu o sursă de alimentare liniară cu un transformator cu trepte. Când comutatorul este închis, se aplică tensiune pe inductor. Când comutatorul este deschis, curentul prin inductor continuă să curgă. Feedbackul controlează lățimea impulsului la o rată de repetare constantă sau controlează rata de repetare la lățimea constantă a impulsului.
Un convertor SMPS boost este analog cu o sursă de alimentare liniară cu un transformator step-up. Când comutatorul este închis, curentul inductorului crește. Când comutatorul se oprește, tensiunea crește în timp ce inductorul încearcă să mențină un curent constant, ceea ce nu poate face, deoarece inductorul folosește toată energia disponibilă pentru a-și construi câmpul magnetic. În acest moment, dioda conduce și curentul din inductor curge în condensator. Aceasta ține cont de tensiunea de ieșire mai mare față de intrare.
Într-un SMPS, un tranzistor condus în regiunea sa saturată aplică periodic DC neregulat la intrare la un inductor, care funcționează ca un dispozitiv de stocare. În timpul fiecărui impuls, câmpul său magnetic crește până când comutatorul este oprit. Apoi, energia stocată este filtrată. O referință de tensiune este comparată cu ieșirea într-o buclă de feedback, modificând lățimea sau frecvența impulsului. SMPS poate funcționa cu o intrare de frecvență de curent alternativ sau cu o intrare de curent continuu nereglementată.
Reglarea ieșirii are loc prin comutarea tranzistoarelor printr-un circuit de control care detectează tensiunea de ieșire (și curentul de intrare) și reglează în mod corespunzător timpul de pornire și oprire al tranzistorului. Acest circuit de control este adesea pe partea primară și își poate obține puterea dintr-o înfășurare suplimentară a transformatorului. Un eșantion de tensiune de ieșire este alimentat de obicei prin intermediul unui optocuplator. (Din nou, unele proiecte SMPS implementează feedback fără a utiliza un optocuplator.) În unele cazuri, circuitul de comandă se află pe partea secundară și acționează comutatorul printr-un transformator suplimentar mic.
Un punct de remarcat este că SMPS-urile au laturi de înaltă și joasă tensiune (laturi primare și secundare). Transformatorul izolează latura primară și secundară. (Din nou, există modele SMPS fără transformator care nu implementează izolarea.) Adesea, dacă pământul ieșirii nu este conectat la pământ, un condensator mic de înaltă tensiune conectează aceste două pământuri la frecvență înaltă.
Deoarece jumătate din componentele SMPS se conectează direct la tensiunea de rețea, există tensiuni periculoase în partea primară a alimentării. Un condensator mare de stocare se încarcă la tensiune înaltă și poate păstra o tensiune periculoasă chiar și atunci când alimentarea de la rețea este deconectată. SMPS-urile includ frecvent rezistențe de sângerare pentru a disipa această tensiune, dar aceste rezistențe ar putea fi rupte, astfel încât condensatorii să poată rămâne încărcați. În consecință, cel mai bine este să descărcați condensatorii printr-un rezistor adecvat (de obicei câțiva kiloohmi) prin sonde izolate ca pe un multimetru. Apoi, măsurați tensiunea pentru a vă asigura că este zero înainte de a continua. Rețineți, de asemenea, că radiatoarele nu sunt adesea împământate și pot fi la tensiunea de rețea.
În mod similar, verificați dacă toți condensatorii sunt descărcați. Multe condensatoare electrolitice defecte se desfigurează sau se extind. Alți indicatori vizuali includ rezistențe negre arse și componente care miros ars, în special transformatorul. Un transformator care miroase a ars poate avea curbe scurte. Dacă da, este mai bine să înlocuiți SMPS-ul.
Deși poate părea evident, depanarea unei surse de alimentare începe prin a privi siguranța de la rețea. O siguranță arsă implică de obicei numeroase componente defecte; o siguranță sănătoasă poate însemna că o singură componentă a cauzat problema.
Starea siguranței este, de asemenea, utilă. Unul care arde doar încet implică eșecul nu a fost catastrofal. O siguranță catastrofală implică un curent mare care a deteriorat numeroase componente. Din păcate, unele siguranțe sunt umplute cu nisip și ascund ce s-a întâmplat.
Un truc pentru primul test al unei surse cu o siguranță suflată este înlocuirea temporară a siguranței cu un bec. Becul ar trebui să aibă aproximativ aceeași putere nominală ca SMPS. Acest lucru previne defecțiuni mai catastrofale și evită deranjul înlocuirii repetate a siguranțelor. Dacă lucrurile sunt normale, becul ar trebui să clipească o fracțiune de secundă și apoi să strălucească ușor. Dacă există încă un scurtcircuit, becul va străluci puternic - timpul pentru a continua să căutați problema.
O siguranță deschisă semnalează că ceva a mers cu adevărat în neregulă în sursă, poate un scurtcircuit. Problemele tipice includ tranzistoarele de scurtcircuit sau diodele redresoare, în special în primar. Funcția diodă a unui multimetru poate ajuta la detectarea pantalonii scurți. De asemenea, poate fi util să găsiți o foaie de date pentru regulatorul IC în SMPS, dacă folosește una. Multe SMPS au o schemă apropiată de proiectele de referință raportate în foaia tehnică.
Dacă siguranța este bună, dar nu există ieșire, poate fi suspectat limitatorul de curent de intrare (un NTC). De asemenea, ar trebui verificate rezistențele de mare putere de pe partea primară. Dacă valoarea rezistorului nu se potrivește cu codul său de culoare sau cu valoarea schematică, anulați un terminal și remăsurați-l. Înlocuiți cu unul nou dacă valorile nu se potrivesc.
Primele rezistențe verificate sunt cele din serie cu tranzistoarele de putere. Uneori, primarul include un rezistor de mare putere de mare putere în serie cu o diodă Zener. Verificați toate joncțiunile diodei cu funcția diodei unui multimetru. Circuitele regulatoare pot fi defecte, dar de obicei nu.
Un tranzistor de putere moartă crește șansele altor componente moarte. Adesea SMPS-urile includ componente de protecție, cum ar fi o rezistență suplimentară sau o diodă Zener pentru a limita daunele în caz de avarie catastrofală.
Un truc pentru verificarea IC-ului controlerului este alimentarea off-line cu o mică sursă de alimentare externă de curent continuu și verificarea impulsurilor de pe baza tranzistorului (sau a porții). Dar unele IC-uri nu vor funcționa fără o tensiune înaltă pentru a comuta, iar foaia tehnică ar putea menționa acest lucru.
Un alt punct de remarcat este că semiconductorii morți ar trebui înlocuiți cu exact aceeași parte. Alternativele sunt OK numai dacă originalul nu este disponibil sau este prea scump. Pentru diode, verificați și timpul de comutare - diodele de înlocuire ar trebui să fie cel puțin la fel de rapide sau mai rapide decât cele vechi. În mod similar, tranzistoarele de schimb ar trebui să aibă un câștig și o frecvență de întrerupere similare. O regulă generală este că frecvența de întrerupere trebuie să fie de cel puțin zece ori mai mare decât frecvența de comutare. Pentru MOSFET-urile, capacitatea porții nu trebuie să o depășească pe cea a componentei vechi, iar tensiunea pragului porții trebuie să fie apropiată de cea a dispozitivului vechi.
Uneori SMPS funcționează doar parțial. Poate porni și apoi să se oprească sau poate să pulseze încercând să pornească la fiecare câteva secunde sau poate produce o tensiune de ieșire greșită. Probabil că semiconductorii de putere sunt buni, dar condensatorii sunt suspecti. Sau poate exista o problemă cu circuitul de feedback.
Un truc este să aplicați o tensiune externă de curent continuu reglabilă la ieșirea SMPS, asigurându-vă mai întâi că SMPS nu este conectat la rețea. Când tensiunea de curent continuu crește treptat, circuitul de reacție ar trebui să funcționeze pe măsură ce curentul continuu se apropie de tensiunea nominală de ieșire. Nu există tensiuni de linie periculoase implicate, astfel încât un scop poate ajuta la diagnosticarea circuitului de feedback. O altă tehnică constă în alimentarea controlerului IC cu aceeași sursă de joasă tensiune și examinarea a ceea ce se întâmplă pe cealaltă parte a optocuplatorului.
Condensatoarele electrolitice cauzează frecvent probleme SMPS. Proiectele SMPS mai puțin costisitoare le fac să lucreze prea aproape de limitele lor de disipare termică. Electrolitul lor lichid tinde să se evapore și să-și modifice calitățile de funcționare. Evident, capacele care sunt deformate fizic sunt rele. Dar unele pot fi rele și nu au probleme de aspect fizic. Este util să măsurați doar capacitatea, dar o măsurare simplă nu este suficientă. O abordare mai bună este de a măsura rezistența de serie echivalentă (ESR) și de a o compara cu cea a unui condensator cunoscut. Din păcate, acest lucru necesită un contor ESR (sau un pod RLC). Condensatoarele electrolitice sunt disponibile în versiunile de 85 ° C și 105 ° C. Este prudent să alegeți temperatura mai ridicată dacă există o alegere.