Руководство по ремонту ибп

Источники бесперебойного питания (ИБП) или иначе UPS (Uninterruptible Power Supply) – не только весьма полезные, но зачастую и необходимые приборы. Они помогут продержаться при кратковременном отключении электричества и, главное, позволят сохранить наработанные данные и корректно выключить компьютер. Но все когда-то ломается. В этой статье мы рассмотрим ремонт «бесперебойника» своими руками. Серьезную неисправность нам, конечно, не устранить, но с относительно простыми можно попробовать справиться самостоятельно.

Виды ИБП

Общий принцип работы “бесперебойника” довольно прост. Пока есть сетевое напряжение, нагрузка питается от него. Как только сетевое напряжение пропадет, нагрузка будет питаться от резервной АКБ. При появлении сетевого напряжения нагрузка снова переключится на него. На сегодняшний день существуют три типа источников бесперебойного питания, отличающихся принципом работы:

1. Off-Line.
2. Line-Interactive.
3. On-Line.

Off-Line

Наиболее простой тип ИБП. Он состоит из сетевого фильтра помех, зарядного устройства, инвертора, модуля контроля и управления.

Пока присутствует сетевое напряжение, оно проходит через фильтр и поступает в нагрузку. Одновременно зарядное устройство заряжает резервный аккумулятор. Как только величина питающего напряжения выйдет за установленные пределы или оно будет недопустимо зашумлено помехами, запустится инвертор и произойдет переключение на питание от АКБ. При этом время переключения обычно составляет 4-6 мс.

Line-Interactive

Устройства этого типа работают по сходному принципу, но в цепи питания от сети стоит стабилизатор, выполненный на трансформаторе со ступенчатым переключением обмоток. Это позволяет питать от сети нагрузку даже тогда, когда сетевое напряжение сильно отличается от номинального.

Важно! Существуют ИБП типа Line-Interactive, выдающие при питании от АКБ чистую синусоиду. Стоят они существенно дороже, их меньше, тем не менее такие устройства есть.

On-Line

Наиболее продвинутый тип ИБП с двойным преобразованием. В нем сетевое напряжение выпрямляется и поступает на инвертор, где снова преобразуется в первоначальный вид, но уже без помех и со стабилизированным напряжением правильной синусоидальной формы. Как только сетевое напряжение пропадет, нагрузка начнет питаться от АКБ. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения можно считать равным нулю.

Типовые схемы источников бесперебойного питания

Прежде чем попытаться отремонтировать отказавшее устройство, взглянем на электрические схемы ИБП двух типов: Line-Interactive и On-Line.

Smart-UPS Line-Interactive

Схема этого источника бесперебойного питания, использующего технологию Line-Interactive, довольно сложна, но мы попытаемся хотя бы приблизительно разобраться в принципе ее работы. Начнем со структурной схемы.

Структурная схема ИБП Smart-UPS

Напряжение питания проходит через сетевой фильтр. Если характеристики этого напряжения в норме, то реле RY1-RY5 включены, нагрузка питается от сети. Реле RY2 и RY3 совместно с трансформатором исполняют роль стабилизатора напряжения. При необходимости обмотка W1 подключается последовательно к W2. В прямом включении выходное напряжение снижается, в инверсном – повышается.

Таким образом, мы получаем трехступенчатый стабилизатор напряжения. Как только сетевое напряжение пропадет, отключатся реле RY2-RY5. При этом запускается инвертор, и нагрузка начинает получать питание от аккумуляторов. Теперь перейдем непосредственно к принципиальной схеме ИБП.

Принципиальная электрическая схема модуля входных цепей (кликните для увеличения)

За фильтрацию сетевого напряжения отвечают дроссель L1, варисторы MV1, MV3, MV4 и конденсаторы С14-С16. Трансформаторы CT1 отвечает за анализ высокочастотной помехи, CT2 контролирует ток нагрузки. Сигналы с этих трансформаторов поступают на ЦАП IC10 (схема модуля процессора).

Трансформаторы Т1 и Т2 являются датчиками входного и выходного напряжений соответственно. Сигнал T1 поступает на компаратор IC7. Реле RY3 и RY2 управляются транзисторами Q43 и Q49, получающими команды от процессора IC1.

В модели Smart-UPS используется микропроцессор S87C654 (IC12). Он является сердцем устройства и управляет практически всеми узлами, получая соответствующие сигналы с тех или иных датчиков. Управляющая программа для него хранится в электрически перепрограммируемом ПЗУ IC13. ЦАП IC15 формирует эталонную опорную синусоиду.

Формирование управляющего сигнала доверено IC14 и IC17. Мощный мостовой инвертор собран на полевых транзисторах Q9-Q14, Q19-Q24. Во время положительной полуволны управляющего сигнала открыты Q12-Q14 и Q22-Q24, a Q19-Q21 и Q9-Q11 закрыты. Во время отрицательной открыты Q19-Q21 и Q9-Q11, a Q12-Q14 и Q22-Q24 закрыты. Управляют ключами транзисторы Q27-Q30, Q32, Q33, Q35, Q36.

В качестве нагрузки ключей используется мощный трансформатор, подключаемый к точкам W5 (желтый) и W6 (черный). На схеме он не показан. В результате работы ключей на выходной обмотке трансформатора формируется выходное синусоидальное напряжение 230 В частотой 50 Гц. Зарядка батареи при питании от сети осуществляется теми же мощными ключами инвертора, работающими в «обратном» режиме.

Back-UPS

Этот источник бесперебойного питания, работающий в режиме OFF-LINE, не имеет процессора, и все управляющие сигналы формируются компараторами. Рассмотрим его структурную схему.

Сетевое напряжение через прерыватель по перегрузке поступает на фильтр. Прерыватель расположен на задней стенке прибора. Если возникла перегрузка, он срабатывает и его кнопка «выскакивает». Чтобы запустить ИБП после перегрузки, кнопку нужно вернуть в исходное положение, просто нажав на нее рукой.

При нормальном сетевом напряжении реле RY1 включено, его контакты 3 и 5 замкнуты. Нагрузка питается от сети через фильтр помех. Зарядное устройство в таком режиме заряжает аккумуляторную батарею. Если напряжение исчезает, ниже нормы или сильно зашумлено помехами, замыкаются контакты 3 и 4 реле RY1, и нагрузка получает питание от АКБ через инвертор. Время переключения на инвертор и обратно составляет 4-6 мс.

Важно! Форма выходного сигнала у инверторов этого типа прямоугольная разнополярная с частотой 50 Гц. Длительность импульсов – 5 мс, амплитуда – 300 В. При этом эффективное напряжение составляет 225 В.

Роль сетевого фильтра исполняют дроссели L1 и L2, варисторы MOV2 и 5MOV, конденсаторы С38 и С40. Трансформатор T1 (см. схему управления) является датчиком входного напряжения и одновременно источником питания для зарядки АКБ. Если напряжение на входе пропадает, то микросхемы IC3 и IC4 формируют команду включения инвертора, которая усиливается ключом IC6 (сигнал лог. «1», поступающий на выводы 1 и 13 IC2).

Элементы R55, R122, R123 совместно с DIP-переключателем SW1 определяют порог входного напряжения, ниже которого запускается инвертор, и нагрузка переключается на питание от батареи. Тонкую настройку нижнего порога можно настроить резистором VR2.

Микросхема IC7 отвечает за формирование управляющих импульсов. Эти импульсы подаются на мощные ключи Q4-Q6, Q36 (первое плечо) и Q1-Q3, Q37 (второе плечо). Ключи нагружены на трансформатор (на схеме не показан), на вторичной обмотке которого формируется импульсное разнополярное напряжение величиной 225 В частотой 50 Гц. Длительность импульсов можно регулировать резистором VR3, а частоту – резистором VR4 (схема управления).

На элементах IC3, IC6 собран узел синхронизации включения инвертора с напряжением сети. IC5, IC2, IC3 включают звуковой сигнал, информирующий о переходе на питание от батареи. При этом короткие звуковые сигналы информируют о работе от батареи, а непрерывный – о том, что энергии АКБ хватит еще на 5 мин. (SW1 разомкнут) или на 2 мин. (SW1 замкнут). Этот переключатель расположен на схеме управления.

Пошаговая инструкция по ремонту

Со схемами мы разобрались, можно начать ремонт ИБП своими руками. Как было замечено ранее, схема любого бесперебойника довольно сложна, но наиболее распространенные типовые неисправности можно устранить своими силами, имея самый простой инструмент – тестер, паяльник, отвертки.

Как разобрать бесперебойник

В зависимости от производителя и модели компьютерного источника бесперебойного питания разобрать их можно одним из двух способов.

Способ 1

На задней стенке находим 4 винта и отворачиваем их. Аккуратно тянем заднюю стенку на себя и отодвигаем. Снять полностью ее не получится – она соединена с блоком проводами.

Над передней стенкой находим паз и при помощи отвертки отжимаем замок. Снимаем переднюю панель. Она тоже на проводах!

Под передней стенкой находим еще три винта. Отворачиваем их. После этого боковая стенка легко снимется.

Способ 2

Здесь все несколько проще. Переворачиваем ИБП вверх «ногами». Находим 4 винта, отмеченные на фото ниже красными стрелками. Отверткой с длинным стержнем отворачиваем их. Беремся за заднюю часть крыши и слегка приподнимаем.

Ставим ИБП передней панелью к себе. Беремся за задний край верхней крышки. Тянем его на себя и вверх одновременно. Передняя панель держится на замках (на фото выше указаны зелеными стрелками), именно они должны выйти из зацепления. После этого верхняя крышка легко снимется.

Устраняем неисправности

Итак, мы разобрали прибор, можно заняться ремонтом. Ремонтировать будем оба, но начнем с OFF-LINE, как с более простого и популярного.

Back-UPS

Прежде всего необходимо проверить основные параметры и при необходимости их отрегулировать. Вот они:

1. Частота выходного напряжения. Подключаем к выходу ИБП частотомер или осциллограф. Подстроечным резистором VR4 устанавливаем частоту 50 Гц.
2. Величина выходного напряжения. Включаем ИБП в режим работы от АКБ, вместо нагрузки подключаем вольтметр. При помощи подстроечного резистора VR3 устанавливаем напряжение 208 В.
3. Пороговое напряжение. Переводим переключатели 2 и 3 на задней стенке в положение OFF. Включаем ИБП в сеть через ЛАТР. Устанавливаем на ЛАТРе напряжение 196 В. Поворачиваем движок резистора VR2 до упора против часовой стрелки. Медленно поворачиваем движок по часовой стрелке до тех пор, пока ИБП не переключится на питание от аккумулятора.
4. Напряжение заряда. Убедимся, что сетевое напряжение в норме. Отключаем АКБ, вместо нее подключаем вольтметр. Подстроечным резистором VR1 устанавливаем напряжение 13.6 В.

Ну а теперь рассмотрим наиболее часто встречающиеся неисправности источников бесперебойного питания типа OFF-LINE, которые можно устранить самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.

Smart-UPS

Теперь перейдем к ремонту ИБП типа Line-Interactive. Прежде всего проверим все необходимые для работы устройства напряжения. Измерять будем на выводах микросхем относительно общего провода.

Напряжения в Smart-UPS и возможные причины их отсутствия

Если напряжения в норме или мы восстановили недостающие, переходим к возможным причинам неисправности и методам их устранения.

Ну вот мы и отремонтировали свой источник бесперебойного питания самостоятельно, не имея при этом специальных знаний. А если ничего не получилось, то хотя бы попытались. Во всяком случае, не стоит отчаиваться при неудаче. ИБП – сложное электронное устройство и при серьезной неисправности его ремонт под силу лишь специалистам.

Внезапные отключения электроэнергии — не такое уж частое явление, но случаются они, обычно, в тот момент, когда долго вводимые перед этим данные не успели сохранить. Исключить такие ситуации призвано использование UPS (Uninterruptible Power Supply, он же ИБП – Источник Бесперебойного Питания), оберегающего компьютер от потери данных при исчезновении внешнего электроснабжения. Эти в целом надежные приборы иногда выходят из строя, а отремонтировать во многих случаях их можно самостоятельно.

Таблица неисправностей и возможных причин поломки

Самые простые ситуации можно разрешить, не обладая специальными знаниями и навыками и не разбирая ИБП. Эти случаи сведены в таблицу.

Не все УПС управляются программно. Недорогие модели собраны на дискретных элементах и микросхемах небольшой степени интеграции. Советы по перезагрузке, перепрошивке или настройке ПО к ним не относятся. Также надо учитывать, что одни и те же неисправности могут быть как при сбое работы ПО, так и при проблемах с «железом», поэтому сброс или перепрошивка – сродни первой медицинской помощи. Может помочь, а может не помочь. В этом случае понадобится глубокая диагностика и ремонт аппаратной части.

Основные виды схем применяемых в ИБП

Если предварительное тестирование проведено, то можно попытаться провести более глубокую диагностику. Даже обладая специальными знаниями, полезным будет изучить общие принципы работы ИБП и принципиальные схемы конкретных приборов.

Для резервирования питания офисной техники применяются несколько типов бесперебойников, различающихся своей схемотехникой. Первый тип – Offline.

Как и у всех УПС, в схеме имеется сетевой фильтр, зарядное устройство и батарея, которая питает преобразователь (инвертор) постоянного напряжения в переменное. В нормальном режиме выход преобразователя к нагрузке не подключен. При исчезновении питающей сети происходит переключение потребителей на питание от инвертора. Основной минус такого подхода – на переключение требуется время. Оно минимально для человеческого восприятия, но для техники может быть слишком большим. Некоторые устройства могут за это время отключиться или потерять данные. Зато эти бесперебойники простые, дешевые, надежные и ремонтопригодные.

ИБП, построенные по схеме Line interactive, работают по сходному принципу, но у них на входе установлен стабилизатор сетевого напряжения. Он построен по принципу переключения отводов первичной обмотки трансформатора. Поэтому при изменениях параметров сети потребители питаются стабильным напряжением, и переключение в автономный режим происходит только тогда, когда входной стабилизатор не может справиться. То есть, гораздо реже.

Самым дорогим, но и оптимальным способом построения резервного источника считается On-line. В этом случае батарея постоянно подзаряжается сетевым напряжением (буферный режим), а потребители постоянно питаются от инвертора стабилизированным напряжением. При исчезновении питания от сети не происходит переключения, бестоковая пауза отсутствует. Такие приборы эффективны, но дороговаты.

Алгоритм ремонта источника бесперебойного питания

Если есть подозрения на выход из строя (потерю емкости) аккумулятора, проверить его можно без разборки прибора. Для этого надо подержать UPS включенным в сеть 220 вольт до заведомо полной зарядки АКБ. Потом к разъему для нагрузки надо подключить лампы накаливания соответствующей мощности (для источника с выходной мощностью 600 ватт потребуется 10 стоваттных ламп) и дождаться появления сигнализации разряда батареи (Low battery level).

Если время полного разряда существенно меньше заявленного в технической документации, значит, пришло время задуматься о скорой замене батареи. Если емкость снизилась до уровня, при котором время резервирования стало неприемлемым, менять аккумулятор придется срочно.

Если предварительные методы диагностики и ремонта результата не дали, можно разобрать UPS и попытаться протестировать более глубоко. Прежде надо здраво оценить свою квалификацию – если она недостаточна, возможно, поход в сервисный центр обойдется дешевле и быстрее.

Если решение починить прибор самостоятельно принято, надо изучить конструкцию корпуса бесперебойника. Некоторые приборы помещены в пластиковый кейс, скрепленный винтами.

Чтобы снять крышку, надо перевернуть УПС и снизу отвернуть четыре винта (самореза). В некоторых устройствах крышка крепится на защелках, которые надо аккуратно оттянуть.

Компоновка обычна для большинства недорогих UPS:

• в верхнем отсеке находится плата с электроникой, на стенку выведены разъемы для слаботочных цепей;
• в нижнем – аккумулятор, силовой трансформатор, на стенку выведены силовые разъемы.

Если тест аккумулятора не проведен до разборки, его можно произвести сейчас, но понадобится набор лампочек на 12 вольт. Надо полностью зарядить АКБ и подключить к нему нагрузку из ламп. Контролируя напряжение на выходе, надо зафиксировать время разряда до 10,5 вольт. Емкость при этом вычисляется по формуле:

С=(P/12)*t, где:

• С – фактическая емкость в ампер-часах;
• P — мощность лампы, Вт;
• 12 – напряжение АКБ, вольт;
• t – время разряда, часов.

Еще лучше замерить ток разряда и подставить его в формулу вместо множителя P/12 в амперах. Решение о замене батареи принимается по тем же критериям, что и при тестировании без разборки.

Надо помнить, что некоторые ИБП вообще не включаются при отсутствии или серьезной неисправности аккумулятора. Поэтому поиск проблемы рекомендуется начать с тестирования АКБ.

Компоновка аппарата APC Back Up 500 выполнена по-другому. Для аккумулятора предусмотрен отдельный отсек, добраться до него можно без разборки, просто отжав защелку крышки.

Входная силовая часть (фильтр и силовой трансформатор) расположены в другом отсеке.

Чтобы до него добраться, надо вывинтить два самореза. Откроется ниша с элементами силовой цепи.

Чтобы добраться до платы с электроникой, надо отжать защелки передней панели.

В приборах других производителей порядок разборки и расположение основных элементов может отличаться. На основании приведенных примеров разобраться не составит труда.

Диагностику прибора начинают с визуального осмотра. Так можно обнаружить:

• отпаявшиеся провода;
• вздувшиеся оксидные конденсаторы;
• отгоревшие дорожки;
• трещины;
• обгоревшие компоненты.

Если элемент обгорел, это не говорит однозначно о нем, как о виновнике неисправности. Проблема может быть в другом компоненте. Но уже так можно локализовать неисправность на участке схемы.

Если невооруженным глазом обнаружить проблему не удалось, надо анализировать схему. Пошаговую инструкцию в этом случае дать невозможно – схемы разнообразны, а потенциальные неисправности еще разнообразнее. Но общий принцип поиска проблемы разобрать вполне реально. Это будет сделано на примере UPS N-Power SVP-625 – в ней применены стандартизированные решения без особенностей. Схема ИБП построена под управлением микроконтроллера MDT10P73.

Рассматривая структурную схему, легко понять, что этот прибор относится к классу Line active. Сетевое напряжение, пройдя через фильтр, поступает на силовую высоковольтную обмотку, которая служит для входа и для выхода – в зависимости от режима. Схема AVR (автоматическая регулировка напряжения) в зависимости от уровня на входе, может подключить дополнительно к основной обмотке (синий и черный провода) регулировочную – провода белый и синий. В зависимости от входного уровня, дополнительная секция подключается к основной то в фазе, то в противофазе, добавляя или уменьшая напряжение на выходе. Коммутация осуществляется с помощью реле RY2 и RY3 (обозначения по принципиальной схеме). Реле RY1 замыкает вход и выход в нормальном режиме работы, при его размыкании потребители запитываются от аккумулятора через инвертор.

Зарядное устройство, построенное по принципу линейного стабилизатора, питается от дополнительной обмотки, от нее же питается схема формирования dead time (клампирование) – она нужна, чтобы исключить сквозной ток через транзисторы инвертора.

Инвертор построен по пушпульной схеме. Ключами служат полевые транзисторы.

Диагностику надо начать с проверки предохранителей FUSE1 и FUSE2. Чаще всего они перегорают из-за выхода из строя транзисторов инвертора Q4..Q7. Обнаружив неисправность плавких вставок надо сразу протестировать и полевые транзисторы.

Дальнейшую диагностику лучше проводить исходя из внешних признаков неисправности. Если при включении ИБП не подает признаков работы (не слышен легкий гул трансформатора, не горят индикаторы) и предохранители исправны, проверяется:

• наличие переменного напряжения на входе (контакты 3 и 4 клеммника CN1);
• при его отсутствии проверяется сетевой шнур и его соединения;
• если напряжение присутствует, проверяется наличие выходного напряжения на клеvмнике CN2 (контакты 1,2);
• если его нет, проверяется исправность контактных групп реле RY1, RY2, RY3 и элементов входного фильтра CX1, MOV1, CY1, Cy2 и выходного фильтра CX2 и R100.

Если не заряжается заведомо исправная батарея и отсутствует индикация VBAT, проверяется:

• наличие переменного напряжения на клеммнике CN1 контакты 3 и 4;
• при его наличии – исправность диодного моста D5..D8;
• если там все в порядке – наличие постоянного напряжения на входе и выходе микросхемы LM317 (U5);
• при отсутствии напряжения на входе проверяется транзистор Q8 схемы CLAMP;
• при отсутствии напряжения на выходе с большой вероятностью неисправна LM317.

Если не происходит стабилизации напряжение при изменениях в сети, надо проверить исправность реле RY2, RY3 и транзисторных ключей Q11, Q12. Если все в порядке, надо проверить исправность датчика входного напряжения (сигнал HOT, операционный усилитель U2 формирует постоянное напряжение, пропорциональное сетевому). Если все в порядке, есть основания думать, что неисправен микроконтроллер.

Если при исчезновении питающей сети напряжение к потребителям не поступает, АКБ и датчик напряжения (тракт HOT-VIN) в порядке, проверяется исправность реле RY1, транзистора Q10 и наличие на затворе ключа сигнала на переключение. Если все в порядке, надо проверять, в порядке ли контроллер. Если переключение происходит, а переключения нет, проверяется:

1. Наличие импульсов на затворах пар Q4Q5 и Q6Q7 (линии PSHPL2 и PSPHL1).
2. Если их нет, проверяется исправность ключей микросхемы U3.
3. Если все в порядке – снова проверяется контроллер.

Также могут быть и другие неисправности — проблемы с датчиком тока, с формированием управляющих сигналов, с питающими напряжениями и многое другое. Все перечислить и предугадать невозможно. Процесс поиска неисправности весьма творческий, и для успеха надо хорошо разобраться в работе схемы.

Найденные компоненты, вышедшие из строя, заменяют. Если это мощные транзисторы, эксплуатирующиеся на радиаторах, их сначала надо установить на теплоотвод на теплопроводящую пасту или упругую подложку, привинтить – а потом припаивать.

Самая сложная проблема – намоточные детали (дроссели, трансформаторы). Перемотка «на коленке» в большинстве случаев не дает надлежащего качества, и срок службы будет недолгим. Здесь поможет наличие прибора-«донора», из которого можно взять недостающие детали. Если неисправен микроконтроллер, новый чип придется запрограммировать. Для этого понадобится собственно программа прошивки, а также программатор с соответствующим ПО.

Для наглядности рекомендуем к просмотру тематические видео.

Если неисправен ИБП другого типа, ремонт начинается с поиска принципиальной схемы и ее изучения до полного понимания принципа действия. А данное руководство в этом поможет.

Внезапные отключения электроэнергии — не такое уж частое явление, но случаются они, обычно, в тот момент, когда долго вводимые перед этим данные не успели сохранить. Исключить такие ситуации призвано использование UPS (Uninterruptible Power Supply, он же ИБП – Источник Бесперебойного Питания), оберегающего компьютер от потери данных при исчезновении внешнего электроснабжения. Эти в целом надежные приборы иногда выходят из строя, а отремонтировать во многих случаях их можно самостоятельно.

Таблица неисправностей и возможных причин поломки

Здесь и далее рассматриваются локальные UPS – предназначенные для питания одиночных ПК с периферией. Такие устройства применяются в офисах, их мощность не превышает 10 ватт.

Самые простые ситуации можно разрешить, не обладая специальными знаниями и навыками и не разбирая ИБП. Эти случаи сведены в таблицу.

Не все УПС управляются программно. Недорогие модели собраны на дискретных элементах и микросхемах небольшой степени интеграции. Советы по перезагрузке, перепрошивке или настройке ПО к ним не относятся. Также надо учитывать, что одни и те же неисправности могут быть как при сбое работы ПО, так и при проблемах с «железом», поэтому сброс или перепрошивка – сродни первой медицинской помощи. Может помочь, а может не помочь. В этом случае понадобится глубокая диагностика и ремонт аппаратной части.

Основные виды схем применяемых в ИБП

Если предварительное тестирование проведено, то можно попытаться провести более глубокую диагностику. Даже обладая специальными знаниями, полезным будет изучить общие принципы работы ИБП и принципиальные схемы конкретных приборов.

Для резервирования питания офисной техники применяются несколько типов бесперебойников, различающихся своей схемотехникой. Первый тип – Offline.

Как и у всех УПС, в схеме имеется сетевой фильтр, зарядное устройство и батарея, которая питает преобразователь (инвертор) постоянного напряжения в переменное. В нормальном режиме выход преобразователя к нагрузке не подключен. При исчезновении питающей сети происходит переключение потребителей на питание от инвертора. Основной минус такого подхода – на переключение требуется время. Оно минимально для человеческого восприятия, но для техники может быть слишком большим. Некоторые устройства могут за это время отключиться или потерять данные. Зато эти бесперебойники простые, дешевые, надежные и ремонтопригодные.

ИБП, построенные по схеме Line interactive, работают по сходному принципу, но у них на входе установлен стабилизатор сетевого напряжения. Он построен по принципу переключения отводов первичной обмотки трансформатора. Поэтому при изменениях параметров сети потребители питаются стабильным напряжением, и переключение в автономный режим происходит только тогда, когда входной стабилизатор не может справиться. То есть, гораздо реже.

Самым дорогим, но и оптимальным способом построения резервного источника считается On-line. В этом случае батарея постоянно подзаряжается сетевым напряжением (буферный режим), а потребители постоянно питаются от инвертора стабилизированным напряжением. При исчезновении питания от сети не происходит переключения, бестоковая пауза отсутствует. Такие приборы эффективны, но дороговаты.

Алгоритм ремонта источника бесперебойного питания

Если есть подозрения на выход из строя (потерю емкости) аккумулятора, проверить его можно без разборки прибора. Для этого надо подержать UPS включенным в сеть 220 вольт до заведомо полной зарядки АКБ. Потом к разъему для нагрузки надо подключить лампы накаливания соответствующей мощности (для источника с выходной мощностью 600 ватт потребуется 10 стоваттных ламп) и дождаться появления сигнализации разряда батареи (Low battery level).

Светодиодные лампы непригодны для тестирования в таком режиме. Их потребляемая мощность недостаточна, разрядная батарея будет состоять из нерационально большого количества элементов.

Если время полного разряда существенно меньше заявленного в технической документации, значит, пришло время задуматься о скорой замене батареи. Если емкость снизилась до уровня, при котором время резервирования стало неприемлемым, менять аккумулятор придется срочно.

Если предварительные методы диагностики и ремонта результата не дали, можно разобрать UPS и попытаться протестировать более глубоко. Прежде надо здраво оценить свою квалификацию – если она недостаточна, возможно, поход в сервисный центр обойдется дешевле и быстрее.

Если решение починить прибор самостоятельно принято, надо изучить конструкцию корпуса бесперебойника. Некоторые приборы помещены в пластиковый кейс, скрепленный винтами.

Перед началом разборки отключить прибор от питающей сети 220 вольт, отключив сетевой шнур от розетки и от источника бесперебойного питания.

Чтобы снять крышку, надо перевернуть УПС и снизу отвернуть четыре винта (самореза). В некоторых устройствах крышка крепится на защелках, которые надо аккуратно оттянуть.

Компоновка обычна для большинства недорогих UPS:

• в верхнем отсеке находится плата с электроникой, на стенку выведены разъемы для слаботочных цепей;
• в нижнем – аккумулятор, силовой трансформатор, на стенку выведены силовые разъемы.

Если тест аккумулятора не проведен до разборки, его можно произвести сейчас, но понадобится набор лампочек на 12 вольт. Надо полностью зарядить АКБ и подключить к нему нагрузку из ламп. Контролируя напряжение на выходе, надо зафиксировать время разряда до 10,5 вольт. Емкость при этом вычисляется по формуле:

С=(P/12)*t, где:

• С – фактическая емкость в ампер-часах;
• P — мощность лампы, Вт;
• 12 – напряжение АКБ, вольт;
• t – время разряда, часов.

Еще лучше замерить ток разряда и подставить его в формулу вместо множителя P/12 в амперах. Решение о замене батареи принимается по тем же критериям, что и при тестировании без разборки.

Надо помнить, что некоторые ИБП вообще не включаются при отсутствии или серьезной неисправности аккумулятора. Поэтому поиск проблемы рекомендуется начать с тестирования АКБ.

Компоновка аппарата APC Back Up 500 выполнена по-другому. Для аккумулятора предусмотрен отдельный отсек, добраться до него можно без разборки, просто отжав защелку крышки.

Входная силовая часть (фильтр и силовой трансформатор) расположены в другом отсеке.

Чтобы до него добраться, надо вывинтить два самореза. Откроется ниша с элементами силовой цепи.

Чтобы добраться до платы с электроникой, надо отжать защелки передней панели.

В приборах других производителей порядок разборки и расположение основных элементов может отличаться. На основании приведенных примеров разобраться не составит труда.

Диагностику прибора начинают с визуального осмотра. Так можно обнаружить:

• отпаявшиеся провода;
• вздувшиеся оксидные конденсаторы;
• отгоревшие дорожки;
• трещины;
• обгоревшие компоненты.

Читайте такжеСхема бестрансформаторного источника питания

Если элемент обгорел, это не говорит однозначно о нем, как о виновнике неисправности. Проблема может быть в другом компоненте. Но уже так можно локализовать неисправность на участке схемы.

Если невооруженным глазом обнаружить проблему не удалось, надо анализировать схему. Пошаговую инструкцию в этом случае дать невозможно – схемы разнообразны, а потенциальные неисправности еще разнообразнее. Но общий принцип поиска проблемы разобрать вполне реально. Это будет сделано на примере UPS N-Power SVP-625 – в ней применены стандартизированные решения без особенностей. Схема ИБП построена под управлением микроконтроллера MDT10P73.

Рассматривая структурную схему, легко понять, что этот прибор относится к классу Line active. Сетевое напряжение, пройдя через фильтр, поступает на силовую высоковольтную обмотку, которая служит для входа и для выхода – в зависимости от режима. Схема AVR (автоматическая регулировка напряжения) в зависимости от уровня на входе, может подключить дополнительно к основной обмотке (синий и черный провода) регулировочную – провода белый и синий. В зависимости от входного уровня, дополнительная секция подключается к основной то в фазе, то в противофазе, добавляя или уменьшая напряжение на выходе. Коммутация осуществляется с помощью реле RY2 и RY3 (обозначения по принципиальной схеме). Реле RY1 замыкает вход и выход в нормальном режиме работы, при его размыкании потребители запитываются от аккумулятора через инвертор.

Зарядное устройство, построенное по принципу линейного стабилизатора, питается от дополнительной обмотки, от нее же питается схема формирования dead time (клампирование) – она нужна, чтобы исключить сквозной ток через транзисторы инвертора.

Инвертор построен по пушпульной схеме. Ключами служат полевые транзисторы.

Диагностику надо начать с проверки предохранителей FUSE1 и FUSE2. Чаще всего они перегорают из-за выхода из строя транзисторов инвертора Q4..Q7. Обнаружив неисправность плавких вставок надо сразу протестировать и полевые транзисторы.

Дальнейшую диагностику лучше проводить исходя из внешних признаков неисправности. Если при включении ИБП не подает признаков работы (не слышен легкий гул трансформатора, не горят индикаторы) и предохранители исправны, проверяется:

• наличие переменного напряжения на входе (контакты 3 и 4 клеммника CN1);
• при его отсутствии проверяется сетевой шнур и его соединения;
• если напряжение присутствует, проверяется наличие выходного напряжения на клеvмнике CN2 (контакты 1,2);
• если его нет, проверяется исправность контактных групп реле RY1, RY2, RY3 и элементов входного фильтра CX1, MOV1, CY1, Cy2 и выходного фильтра CX2 и R100.

Если все в порядке, а индикации включения нет (Power), проверяется операционный усилитель U2 и его обвязка.

Если не заряжается заведомо исправная батарея и отсутствует индикация VBAT, проверяется:

• наличие переменного напряжения на клеммнике CN1 контакты 3 и 4;
• при его наличии – исправность диодного моста D5..D8;
• если там все в порядке – наличие постоянного напряжения на входе и выходе микросхемы LM317 (U5);
• при отсутствии напряжения на входе проверяется транзистор Q8 схемы CLAMP;
• при отсутствии напряжения на выходе с большой вероятностью неисправна LM317.

Если не происходит стабилизации напряжение при изменениях в сети, надо проверить исправность реле RY2, RY3 и транзисторных ключей Q11, Q12. Если все в порядке, надо проверить исправность датчика входного напряжения (сигнал HOT, операционный усилитель U2 формирует постоянное напряжение, пропорциональное сетевому). Если все в порядке, есть основания думать, что неисправен микроконтроллер.

При любых подозрениях об исправности контроллера, надо проверить наличие напряжения питания +5 вольт на выводе 20, наличие тактовых импульсов с частотой 20 МГц на выводах 9,10, а также всех входных сигналов, задающих режимы работы.

Если при исчезновении питающей сети напряжение к потребителям не поступает, АКБ и датчик напряжения (тракт HOT-VIN) в порядке, проверяется исправность реле RY1, транзистора Q10 и наличие на затворе ключа сигнала на переключение. Если все в порядке, надо проверять, в порядке ли контроллер. Если переключение происходит, а переключения нет, проверяется:

1. Наличие импульсов на затворах пар Q4Q5 и Q6Q7 (линии PSHPL2 и PSPHL1).
2. Если их нет, проверяется исправность ключей микросхемы U3.
3. Если все в порядке – снова проверяется контроллер.

Также могут быть и другие неисправности — проблемы с датчиком тока, с формированием управляющих сигналов, с питающими напряжениями и многое другое. Все перечислить и предугадать невозможно. Процесс поиска неисправности весьма творческий, и для успеха надо хорошо разобраться в работе схемы.

Найденные компоненты, вышедшие из строя, заменяют. Если это мощные транзисторы, эксплуатирующиеся на радиаторах, их сначала надо установить на теплоотвод на теплопроводящую пасту или упругую подложку, привинтить – а потом припаивать.

Самая сложная проблема – намоточные детали (дроссели, трансформаторы). Перемотка «на коленке» в большинстве случаев не дает надлежащего качества, и срок службы будет недолгим. Здесь поможет наличие прибора-«донора», из которого можно взять недостающие детали. Если неисправен микроконтроллер, новый чип придется запрограммировать. Для этого понадобится собственно программа прошивки, а также программатор с соответствующим ПО.

Для наглядности рекомендуем к просмотру тематические видео.

Если неисправен ИБП другого типа, ремонт начинается с поиска принципиальной схемы и ее изучения до полного понимания принципа действия. А данное руководство в этом поможет.

ИБП предназначен для преобразования сетевого напряжения 220V в напряжения необходимые для стабильной работы подключенных к нему потребителей. Также PSU обеспечивает стабилизацию выходных напряжений, осуществляет защиту от коротких замыканий, выдает необходимую мощность, в зависимости от присоединенной нагрузки.

Данный материал подготовлен преподавателями Bgacenter, в рамках курса – ремонт импульсных блоков питания.

Импульсный блок питания

Для обеспечения нагрузки майнеров применяются ИБП различной мощности. В данном материале подробно рассматривается БП применяемый для разных моделей асиков.

В конструкцию ИБП APW7 входит:

• корпус – из экранированной металлической коробки
• печатная плата ИБП имеет установленные радиотехнические компоненты
• система охлаждения состоит из принудительного вентилятора
• провода необходимые для подключения нагрузки

Основную функцию выполняет плата с расположенными на ней элементами.

Элементы расположенные на печатной плате ИБП:

1. FUSE предохранитель
2. Варистор
3. Конденсатор сетевого фильтра
4. Дросселя
5. Блокировочные конденсаторы
6. Конденсатор сглаживающий
7. Фильтрующие конденсаторы
8. Силовые транзисторы
9. Разъем для подключения вентилятора
10. Сглаживающие конденсаторы синхронного выпрямителя
11. Выходной трансформатор
12. Диод
13. PFC транзистор
14. Терморезисторы NTC
15. Реле
16. Дроссель схемы PFC
17. Диодный мост

Как работает ИБП

Итак, импульсный блок питания APW7 работает по следующему принципу:

1. Схема защиты от превышения напряжения и короткого замыкания. Схема состоит из варистора и предохранителя в термоусадочной трубке. При превышении напряжения свыше 350 V срабатывает варистор (пробивается), предохранитель перегорает, защищая плату ИБП от повышенного напряжения. В таком случае, ремонт состоит из замены предохранителя.
2. Следующий блок – это схема сетевого фильтра. В нее входит конденсатор два дросселя, еще один конденсатор и ряд блокировочных конденсаторов предназначенных для устранения сетевых помех и выбросов помех от блока питания в сеть. При незначительных скачках напряжения дроссель старается увеличить свое магнитное поле, в результате этого все повышенное напряжение поступающее из сети скачкообразно гасится на нем. Конденсаторы сглаживают выбросы от работы импульсного преобразователя и препятствуют проникновению в сеть.
3. После сетевого фильтра стоят терморезисторы с отрицательным сопротивлением (NTC), которые работают на уменьшение сопротивления при нагреве. Это необходимо для ограничения тока через диодный мост в первоначальный момент зарядки конденсаторов сглаживающего фильтра, стоящих после диодного моста.
4. Затем идет выпрямительный диодный мост, на нем получаем из переменного постоянное напряжение. Это напряжение на начальном этапе сглаживается фильтрующими конденсаторами большой емкости 470 мкФ на 450 V каждый. В этот момент времени на конденсаторах появляется напряжение порядка 315 V. 
5. Так как у ИБП кроме активной мощности существует реактивная, что отрицательно сказывается для работы. Конструктивно это устраняется за счет схемы PFC (Power Factor Correction) – Коррекция фактора мощности. В данном ИБП она сконструирована на задающей микросхеме импульсов и полевого транзистора. Перед транзистором установлен мощный дроссель высокой индуктивности. В результате работы данной схемы, напряжение на конденсаторах фильтра возрастает до 390 Вольт и оно теперь является основным для питания схем преобразователя постоянного тока.
6. Для работы ШИМ контроллера необходимо использовать постоянное напряжение +12 Вольт. Это напряжение формируется на вспомогательном трансформаторе и выпрямляется диодами. Также данное напряжение необходимо для питания системы охлаждения (вентилятора).
7. От 12 Вольт вспомогательного источника питается схема ШИМ-контроллера, которая формирует импульсы для преобразователя постоянного тока, состоящего из силового трансформатора и двух полевых транзисторов. Импульсы подаются от ШИМ контроллера на задающий генератор. А уже с задающего генератора импульсы поступают на затворы транзисторов которые управляют силовым трансформатором.
8. Импульсное напряжение полученное на вторичной обмотке трансформатора , за счет работы однотактного прямого преобразователя, поступает на схему синхронного выпрямителя. Где напряжение сглаживается синхронным фильтром построенным на конденсаторах и поступает на выходные клеммы для питания хешплат. Обратная связь и стабилизация напряжения осуществляется через схему ШИМ контроллера.
9. Синхронный выпрямитель управляется от схемы формирователя постоянного тока.

Неисправности ИБП

Для импульсных блоков питания характерны следующие неисправности:

• выход из строя диодного моста
• поломка PFC транзистора
• пробой силовых транзисторов
• короткозамкнутые витки силового трансформатора или его обрыв
• перегорание синхронного выпрямителя
• изменение номинала емкости фильтра синхронного выпрямителя
• отсутствие запускающих импульсов в ШИМ-контроллерах, вспомогательного источника 12V и основного 
• неисправность реле (слышны щелчки, но ИБП не включается)
• выгорание контактов клемм присоединяемой нагрузки
• не держит нагрузку
• не работает система охлаждения при исправном вспомогательном источнике 12 V
• обрыв SMD резисторов питающих микросхемы ШИМ
• неисправность SMD транзисторов в каскадах согласования

Диагностика ИБП

Ремонт блока питания APW7 начинается с внешнего осмотра. Следует обратить внимание на наличие механических повреждений и ранее выполнявшиеся ремонты. По отсутствию герметика и не отмытому флюсу, можно предположить, что ранее проводился ремонт – плату паяли. Диагностику платы начинаем с нахождения конденсаторов фильтра питания. Как правило они имеют большой размер. Смотрим номиналы его, как видим из надписи на конденсаторе он имеет параметры 450V 470 мкФ каждый.

Для дальнейшего ремонта необходимо произвести его разряд, независимо от времени его нахождения в нерабочем состоянии. Тестером в режиме измерения постоянного напряжения убеждаемся в отсутствие напряжения на выводах конденсаторов. Для этого подключаем прибор со стороны печатной платы. Если есть напряжение, разряжаем конденсатор при помощи лампы накаливания мощностью 60W и проверяем заново тестером на отсутствие напряжения.

Только после этой процедуры можно выполнять дальнейший ремонт. Для облегчения поиска неисправности убеждаемся косвенно в отсутствие КЗ по цепи основного питания синхронного выпрямителя по основной цепи +12V. 

Для этого черный щуп прикладываем к выводу расположенному внизу, а красный к выводу расположенному вверху, мы должны увидеть исправные полевые транзисторы (показания мультиметра MS-319 (стрелочный), должно быть порядка 20 Ом). 

Меняем местами щупы, происходит заряд конденсаторов и сопротивление увеличилось, это говорит о исправности выпрямителя.

Продолжаем ремонт, приступаем к диагностике силовой части. Тестером от разъема питания сети в режиме прозвонки проверяем вход одного провода до диодного моста (вход переменного обозначения). Тестер должен показывать 0 (или издать своеобразный звуковой сигнал), что сразу говорит о исправности одной цепи фильтра индуктивности и целостности печатного проводника и предохранителя. 

Аналогично проверяем второй провод, но на другой вывод диодного моста. Это говорит о исправности второго проводника.

Ремонт необходим, если мультиметр показал отличные от нуля значения. В таком случае ищем обрыв, устраняем его. В данном случае все исправно.

Далее проверяем сопротивление между двумя сетевыми контрольными точками входа. Оно должно быть высоким (тестер в режиме МОм). Измерение показало в данном случае высокое сопротивление. Это говорит об отсутствии КЗ на входе и исправности варистора. Убедившись в исправности входного блока проверяем диодный мост. 

Методика проверки диодного моста стандартная, режим диодной прозвонки. Убедившись в его исправности исследуем блок PFC и его цепи. Проверяем MOSFET (полевой транзистор). Ставим щупы между затвором и истоком, потом затвором и стоком – сопротивление должно быть высоким и тестер нам ничего не показывает. Это правильно.

Далее проверяем Сток-Исток. При приложении к истоку красного щупа, а к стоку черного, мы увидим падение напряжения на диоде порядка 0.470 mV. В обратном приложении щупов мы не увидим никаких падений. Делаем вывод о исправности транзистора.

Для измерения импульсов управления на затворе данного транзистора необходимо применить осциллограф. Если импульсы есть делаем вывод о исправности микросхемы и подачи импульса на затвор полевого транзистора.

Далее проверяем цепь вспомогательного источника питания +12V, собранного на микросхеме ICE2QR4765 указанной по схеме принципиальной. Для этого в режиме диодной прозвонки ставим один щуп на + высоковольтного конденсатора, а второй на вывод 4 данной микросхемы ШИМ, убеждаемся в целостности обмотки трансформатора вспомогательного источника.

Ремонт необходимо проводить при разряженном высоковольтном конденсаторе и отключенным ИБП от сети!

После этого проверяем работу основного ШИМ и цепей его питания согласно схемы электрической принципиальной. Далее проверяем полу мостовую схему на транзисторах MOSFET. Проверяются они при помощи мультиметра в режиме диодной прозвонки. Первоначально для каждого транзистора проверяем переход Затвор-Исток, мультиметр должен показать OL, это говорит о исправности перехода (он не пробит).

Следующий шаг, в режиме измерения сопротивления проверяем Затвор-Исток. Одновременно проверяем сопротивление согласующего драйвера. Сопротивление исправного выхода должно быть от 10 до 20 Ом.

Как видно из измерений, это косвенно говорит о исправности транзисторов. В случае сомнения в исправности транзисторов, их необходимо выпаять, проверить отдельно. Для проверки транзисторов применяется цифровой измеритель LCR-T4.

Затем проверяем переход Сток-Исток на предмет короткого замыкания. Для этого устанавливаем красный щуп мультиметра на Исток, а черный подсоединяем к Стоку. Падение напряжения в режиме диодной прозвонки должно быть 0,434 V. Это говорит о исправности полевого транзистора. 

При приложении щупов в обратном направлении мультиметр показывает OL.

Как проверить блок питания

После успешного определения неисправностей и ремонта поврежденных элементов, блок необходимо протестировать. Для этого ИБП подключают через развязывающий трансформатор к питанию сети. Затем к PSU подключают электронную нагрузку необходимой мощности, для проверки на работоспособность. Тестирование выполняется на протяжении 1-2 часа. Для исключения повторного ремонта, не рекомендуется включать ИБП без подключенной нагрузки. 

Пайка блоков питания

Во время ремонта ИБП возникает необходимость проверки элементов. Для этого необходимо выпаять соответствующий элемент с печатной платы. Пайку важно производить аккуратно, используя паяльник требуемой мощности: 

• от 80 Ватт – для ремонта силовых элементов: трансформатор, силовые транзисторы, выходные диоды, диодный мост, сглаживающие конденсаторы; 
• до 60 Ватт (или термовоздушную паяльную станцию) – для ремонта компонентов малой и средней мощности. 

Если ИБП работал с нарушением температурных режимов (перегревался), то при удалении компаунда возможен отрыв SMD компонентов с печатной платы. Важно помнить про это, а при дальнейшем ремонте восстановить обвязку на плату.

При ремонте ИБП используется сплав Розе, для уменьшения температуры заводского припоя и исключения повреждения подводящих проводников. 

При монтаже необходимо припаивать на:

• паяльную пасту с температурой плавления 183 градуса Цельсия – элементы малой мощности
• ПОС 61-63 (Pb 61-63/ Sn 40) – силовые электронные компоненты.

После ремонта, перед проведением измерений на транзисторах, важно понизить температуру ИБП, так как в нагретом состоянии, ключи открыты.

Перед пайкой вновь устанавливаемых компонентов (транзисторов) их выводы нужно зачистить и залудить.

После пайки, необходимо отмыть спиртом или другим очистителем те места где выполнялась пайка.

Оборудование для ремонта ИБП

Используемое во время ремонта ИБП оборудование, расходные материалы:

• набор отверток
• бокорезы 
• пассатижи
• разрядная лампа
• мультиметр
• осциллограф
• LCR-T4
• SMD-tester 3910
• паяльник от 80 Ватт
• фен термовоздушной станции Quick 857DW+
• микроскоп СМ0745
• бор-машинка
• оловоотсос электрический
• пинцет
• зонд стоматологический (зубочистки деревянные)
• флюс паяльный
• паста BGA
• очиститель платы Falcon 530
• зубная щетка
• оплетка медная шириной 1,5 и 3,0 мм
• сплав Розе 
• ацетон для смывания лака

Выводы:

• ИБП – сложное электронное устройство. Ремонт импульсного блока питания в случае возникновения неисправности, необходимо выполнять зная принцип его узлов и элементной базы 
• Для определения неисправности ИБП важно соблюдать технику безопасности, так как имеются опасные напряжения от 300 до 400 V, в зависимости от конструкции блока (без PFC 300V с PFC 390V)
• Ремонт иногда осложняется наличием трудно удаляемого влагозащитного покрытия. В своей конструкции ИБП имеет мощные выводы силового трансформатора. Для его выпаивания требуется паяльник с большей мощностью. При ремонте необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить токопроводящие дорожки
• ИБП для проверки, после выполненного ремонта, обязательно включается под нагрузку. С отключенной нагрузкой могут выйти из строя силовые ключи
• Для того чтобы научиться ремонту импульсных блоков питания для майнеров, приглашаем вас на соответствующий курс в Bgacenter

УСТРОЙСТВО ИБП КЛАССА OFF-LINE

В предыдущей статье мы рассматривали ИБП класса On-line. Сегодня давайте более подробно рассмотрим ИБП класса Off-line на примере ИБП фирмы АРС.

К ИБП класса Off-line фирмы АРС относятся модели Back-UPS. ИБП этого класса отличаются низкой стоимостью и предназначены для защиты персональных компьютеров, рабочих станций, сетевого оборудования, торговых и кассовых терминалов. Мощность выпускаемых моделей Back-UPS от 250 до 1250 ВА. Основные технические данные наиболее распространенных моделей ИБП представлены в табл.1.

Таблица 1. Основные технические данные ИБп класса Back-UPS

Индекс «I» (International) в названиях моделей ИБп означает, что модели рассчитаны на входное напряжение 230 В, В устройствах установлены герметичные свинцовые не обслуживаемые аккумуляторы со сроком службы 3…5 лет по стандарту Euro Bat. Все модели оснащены фильтрами-ограничителями, подавляющими скачки и высокочастотные помехи сетевого напряжения. Устройства подают соответствующие звуковые сигналы при пропадании входного напряжения, разрядке аккумуляторов и перегрузке. Пороговое значение напряжения сети, ниже которого ИБп переходит на работу от аккумуляторов, устанавливается переключателями на задней панели устройства. Модели BK400I и BK600I имеют интерфейсный порт, подключаемый к компьютеру или серверу для автоматического самостоятельного закрытия системы, тестовый переключатель и выключатель звукового сигнала.

Структурная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I показана на рис. 1. Сетевое напряжение поступает на входной многоступенчатый фильтр через прерыватель цепи. Прерыватель цепи выполнен в виде автоматического выключателя на задней панели ИБП. В случае значительной перегрузки он отключает устройство от сети, при этом контактный столбик выключателя выталкивается вверх. Чтобы включить ИБП после перегрузки, необходимо вернуть в исходное положение контактный столбик выключателя. Во входном фильтре-ограничителе электромагнитных и радиочастотных помех используются LC-звенья и металлооксидные варисторы. При работе в нормальном режиме контакты 3 и 5 реле RY1 замкнуты, и ИБП передает в нагрузку напряжение электросети, фильтруя высокочастотные помехи. Зарядный ток поступает непрерывно, пока в сети есть напряжение. Если входное напряжение падает ниже установленной величины или вообще исчезает, а также если оно сильно зашумлено, контакты 3 и 4 реле замыкаются, и ИБП переключается на работу от инвертора, который преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в переменное. Время переключения составляет около 5 мс, что вполне приемлемо для современных импульсных блоков питания компьютеров. Форма сигнала на нагрузке — прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с частотой 50 Гц, длительностью 5 мс, амплитудой 300 В, эффективным напряжением 225 В. На холостом ходу длительность импульсов сокращается, и эффективное выходное напряжение падает до 208 В. В отличие от моделей Smart-UPS, в Back-UPS нет микропроцессора, для управления устройством используются компараторы и логические микросхемы.

Принципиальная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I практически полностью приведена на рис. 2-4. Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из

варисторов MOV2, MOV5, дросселей L1 и L2, конденсаторов С38 и С40 (рис. 2). Трансформатор Т1 (рис. 3) является датчиком входного напряжения.

Его выходное напряжение используется для зарядки аккумуляторов (в этой цепи используются D4…D8, IC1, R9…R11, С3 и VR1) и анализа сетевого напряжения.

Если оно пропадает, то схема на элементах IC2…IC4 и IC7 подключает мощный инвертор, работающий от аккумулятора. Команда ACFAIL включения инвертора формируется микросхемами IC3 и IC4. Схема, состоящая из компаратора IC4 (выводы 6, 7, 1 ) и электронного ключа IC6 (выводы 10, 11, 12), разрешает работу инвертора сигналом лог. «1», поступающим на выводы 1 и 13 IC2.

Делитель, состоящий из резисторов R55, R122, R1 23 и переключателя SW1 (выводы 2, 7 и 3, 6), расположенного на тыловой стороне ИБП, определяет напряжение сети, ниже которого ИБП переключается на батарейное питание. Заводская установка этого напряжения 196 В. В районах, характеризующихся частыми колебаниями напряжения сети, приводящими к частым переключениям ИБП на батарейное питание, пороговое напряжение должно быть установлено на более низкий уровень. Точная настройка порогового напряжения выполняется резистором VR2.

Во время работы от батареи микросхема IC7 формирует импульсы возбуждения инвертора PUSHPL1 и PUSHPL2. В одном плече инвертора установлены мощные полевые транзисторы Q4…Q6 и Q36, в другом -Q1…Q3 и Q37. Своими коллекторами транзисторы нагружены на выходной трансформатор. На вторичной обмотке выходного трансформатора формируется импульсное напряжение с эффективным значением 225 В и частотой 50 Гц, которое используется для питания подключенного к ИБП оборудования. Длительность импульсов регулируется переменным резистором VR3, а частота — резистором VR4 (рис. 3). Включение и выключение инвертора синхронизируется с напряжением сети схемой на элементах IC3 (выводы 3…6), IC6 (выводы 3…5, 6, 8, 9) и IC5 (выводы 1…3 и 11…13). Схема на элементах SW1 (выводы 1 и 8), IC5 (выводы 4…В и 8…10), IC2 (выводы 8…10), IC3 (выводы 1 и 2), IC10 (выводы 12 и 13), D30, D31, D18, Q9, BZ1 (рис. 4) включает звуковой сигнал, предупреждающий пользователя о проблемах с электропитанием. Во время работы от батареи ИБП каждые 5 с издает одиночный звуковой сигнал, указывающий на необходимость сохранения файлов пользователя, т.к. емкость аккумуляторов ограничена. При работе от батареи ИБП осуществляет контроль за ее емкостью и за определенное время до ее разряда подает непрерывный звуковой сигнал. Если выводы 4 и 5 переключателя SW1 разомкнуты, то это время составляет 2 минуты, если замкнуты — 5 минут. Для отключения звукового сигнала надо замкнуть выводы 1 и 8 переключателя SW1.

Все модели Back-UPS, за исключением BK250I, имеют двунаправленный коммуникационный порт для связи с ПК. Программное обеспечение Power Chute Plus позволяет компьютеру осуществлять как текущий контроль ИБП, так и безопасное автоматическое закрытие операционной системы (Novell, Netware, Windows NT, IBM OS/2, Lan Server, Scounix и UnixWare, Windows 95/98), сохраняя файлы пользователя. На рис. 4 этот порт обозначен как J14. Назначение его выводов:

1 — UPS SHUTDOWN. ИБП выключается, если на этом выводе появляется лог. «1» в течение 0,5 с.

2 — AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП генерирует на этом выводе лог. «1».

3 — СС AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором.

4, 9 — DB-9 GROUND. Общий провод для ввода/вывода сигналов. Вывод имеет сопротивление 20 Ом относительно общего провода ИБП.

5 — СС LOW BATTERY. В случае разряда батареи ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором.

6 — ОС AC FAIL При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «1». Выход с открытым коллектором.

7, 8 — не подключены.

Выходы с открытым коллектором могут подключаться к ТТЛ-схемам. Их нагрузочная способность до 50 мА, 40 В. Если к ним нужно подключить реле, то обмотку следует зашунтировать диодом.

Обычный «нуль-модемный» кабель для связи с этим портом не подходит, соответствующий интерфейсный кабель RS-232 с 9-штырьковым разъемом поставляется в комплекте с программным обеспечением.

КАЛИБРОВКА И РЕМОНТ ИБП

Установка частоты выходного напряжения

Для установки частоты выходного напряжения подключить на выход ИБП осциллограф или частотомер. Включить ИБП в режим работы от батареи. Измеряя частоту на выходе ИБП, регулировкой резистора VR4 установить 50 ± 0,6 Гц.

Установка значения выходного напряжения

Включить ИБП в режим работы от батареи без нагрузки. Подключить на выход ИБП вольтметр для измерения эффективного значения напряжения. Регулировкой резистора VR3 установить напряжение на выходе ИБП 208 ± 2 В.

Установка порогового напряжения

Переключатели 2 и 3, расположенные на тыловой стороне ИБП, установить в положение OFF. Подключить ИБП к трансформатору типа ЛАТР с плавной регулировкой выходного напряжения. На выходе ЛАТРа установить напряжение 196 В. Повернуть резистор VR2 против часовой стрелки до упора, затем медленно поворачивать резистор VR2 по часовой стрелке до тех пор, пока ИБП не перейдет на батарейное питание.

Установка напряжения заряда

Установить на входе ИБП напряжение 230 В. Отсоединить красный провод, идущий к положительному выводу аккумулятора. Используя цифровой вольтметр, регулировкой резистора VR1 установить на этом проводе напряжение 13,76 ± 0,2 В относительно общей точки схемы, затем восстановить соединение с аккумулятором.

Типовые неисправности

Типовые неисправности и методы их устранения приведены в табл. 2, а в табл. 3 — аналоги наиболее часто выходящих из строя компонентов.

Таблица 2. Типовые неисправности ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I

Таблица 3. Аналоги для замены неисправных компонентов

Схемное обозначениеНеисправный компонентВозможная заменаIC1LM317TLM117H, LM117KIC2CD4001К561ЛЕ5IC3, IC1074С14Составляется из двух микросхем К561ТЛ1, выводы которых соединить согласно цоколевке на микросхемуIC4LM339К1401СА1IC5CD4011К561ЛА7IC6CD4066К561КТ3D4…D8, D47, D25…D281N40051N4006, 1N4007, BY126, BY127, BY133, BY134, 1N5618… 1N5622, 1N4937Q10BUZ71BUZ10, 2SK673, 2SK971, BUK442…BUK450, BUK543…BUK550Q22IRF743IRF742, MTP10N35, MTP10N40, 2SK554, 2SK555Q8, Q21, Q35, Q31, Q12, Q9, Q27, Q28, Q32, Q33PN22222N2222, BS540, BS541, BSW61…BSW 64, 2N4014Q11, Q29, Q25, Q26, Q24PN29072N2907, 2N4026…2N4029Q1…Q6, Q36, Q37IRFZ42BUZ11, BUZ12, PRFZ42

Геннадий Яблонин

Источник: Журнал «Ремонт электронной техники»

Популярность: 33 321 просм.

Источники бесперебойного питания (ИБП) достаточно давно заняли место необходимого компонента в современных компьютерных системах и совокупностях других приборов, используемых как на предприятиях, так и в домашних условиях. Многие потребители знакомы с особенностями работы и разновидностями ИБП. Для них обычный источник бесперебойного питания для компьютера или, к примеру, специализированные бесперебойники для котлов не являются чем-то новым и незнакомым. Особенно на территории нашей страны, где электросети, что уж говорить, не характеризуются стабильностью выдаваемых конечным потребителям показателей. Да и подача электроэнергии, ни для кого не секрет, может быть неожиданно прекращена, пусть и на короткое время, но в любой момент.

Такой полезный и нужный ИБП

Прежде чем переходить к рассмотрению возможностей ремонта ИБП своими руками, а именно об этом пойдет речь ниже, следует еще раз отметить важность этих устройств. Бесперебойники являются неким барьером между устройствами — потребителями электроэнергии и теми неприятностями, которые может принести нестабильность подаваемого в аппаратуру электрического питания. Разработчики постоянно совершенствуют свои продукты и делают их более универсальными.

Таким образом, устройство ИБП позволяет организовать в большинстве случаев довольно надежную защиту не только ценной информации пользователя в случае с ПК при неожиданном выключении света, но и аппаратным компонентам других устройств, которые чувствительны к перепадам напряжения или его исчезновению. Но даже прибор, призванный защищать другие устройства от поломок, сам иногда может выйти из строя. Рассмотрим основные компоненты, из которых состоит бесперебойник, а также относительно легко устранимые неисправности ИБП.

Устройство ИБП

По своей сути источники бесперебойного питания являются довольно сложными электронными устройствами, состоящими из множества компонентов. Если рассмотреть схему ИБП, причем практически любого, можно обнаружить, что устройство состоит из компонентов, представленных:

• преобразователями;
• переключателями;
• устройствами хранения электрической энергии (в большинстве случаев — аккумуляторная батарея).

Почему происходят поломки

Известно, что чем сложнее система, тем больше вероятность того, что она выйдет из строя из-за поломки одного или нескольких отдельных компонентов. В общем случае сложность устройства ИБП обусловлена довольно широким перечнем функций, которые прибор должен выполнять. Сюда относится не только возможность подачи энергии в электрические аппараты в момент пропажи напряжения в сети, но и стабилизирующие, защитные функции. Есть устройства, к которым предъявляются еще более широкие требования. К примеру, бесперебойники для котлов должны, помимо вышеперечисленного, иметь на своем выходе правильную синусоиду. Такая сложность системы обусловливает возможность проявления некоторых неисправностей, хотя такое происходит нечасто. Что делать в этом случае? Как осуществить ремонт ИБП своими руками?

Меры предосторожности

Прежде чем переходить к манипуляциям с аппаратом, следует учитывать, что ИБП – это сложное электронное устройство и при проведении ремонтных работ нужно соблюдать меры предосторожности. Все операции с бесперебойником можно осуществлять, только убедившись, что устройство обесточено. Никакие советы и секреты ремонта ИБП, услышанные от знакомых или найденные в интернете, не спасут от поражения электрическим током в случае необдуманных действий и неаккуратного обращения с компонентами, находящимися под напряжением!

С чего начать?

Конечно же, ИБП, как и любой другой электронный прибор, требует при своей эксплуатации выполнения некоторых элементарных правил. Очень часто причиной кажущейся пользователю неисправности являются неправильно подключенные провода, ослабление или окисление с течением времени клемм их подключения и т. п. Прежде чем задумываться о проведении серьезного ремонта прибора, необходимо внимательно осмотреть соединение проводов, проверить их работоспособность, отсутствие переломов и разрывов кабелей, питающих ИБП, наконец, убедиться в наличии электропитания в розетке.

Поддержка работоспособности

В большинстве случаев рассматриваемое устройство служит своему владельцу долгие годы и без особых проблем. При этом для достижения такого положения вещей требуется регулярное обслуживание ИБП, которое заключается в замене аккумуляторной батареи (примерно раз в два года) и общем контроле исправности электронных компонентов. Если для контроля свойств конденсаторов, резисторов и других электронных элементов понадобятся довольно глубокие знания в электронике и схемотехнике либо поход в сервисный центр, то заменить аккумулятор ИБП, вышедший из строя или утративший свои свойства со временем, может практически каждый. Такой ремонт ИБП своими руками приходится осуществлять практически каждому владельцу устройства хотя бы единожды за жизненный цикл бесперебойника.

Предохранитель

Если бесперебойник не включается после перепада напряжения или в результате короткого замыкания в питающей сети, вполне вероятно, что для восстановления работоспособности устройства не потребуется даже его разборка. Первое, что нужно сделать, осуществляя ремонт ИБП своими руками, – это осуществить проверку целостности плавкого предохранителя и его замена в случае необходимости. Поскольку данный компонент выходит из строя достаточно часто, производители ИБП конструируют свои устройства таким образом, чтобы пользователь мог осуществить процедуру самостоятельно. Сами запасные предохранители часто входят в комплект поставки бесперебойника. Если же их нет, аналогичный извлеченному из устройства защитный элемент можно приобрести в любом магазине, где продаются радиодетали. Для замены предохранителя нужно найти на корпусе специальный содержащий его лоток и извлечь/выкрутить — в зависимости от конструкции — содержимое. После замены установить лоток на свое место. Более подробно процедура описана в инструкции к ИБП, но в целом любой домашний мастер разберется и без нее.

Замена батареи

Для замены аккумуляторной батареи понадобится совсем немного времени и единственный инструмент – крестовая отвертка. Изначально требуется выкрутить несколько винтов, скрепляющих части корпуса и расположенных снизу ИБП, в специальных отверстиях. Это позволит снять верхнюю крышку и получить доступ к батарее. Аккумулятор в большинстве случаев не закреплен каким-то особым способом внутри корпуса и извлекается достаточно легко. Нужно лишь отсоединить два провода, которые подключаются к батарее с помощью клемм. После извлечения источника сохранения энергии из корпуса ИБП необходимо определить его маркировку и приобрести аналогичную батарею в специализированном магазине. Сборка ИБП производится в обратном порядке:

1. Установка батареи.
2. Подключение проводов, соблюдая полярность.
3. Установка и соединение между собой частей корпуса устройства.

Сложный ремонт

Если вышеописанные советы выполнены, то есть ИБП подключен правильно, предохранитель в устройстве цел и аккумуляторная батарея исправна, а бесперебойник все равно не работает должным образом, вероятно, самым правильным решением будет обращение для ремонта аппарата в сервисный центр. Дело в том, что схема ИБП довольно сложна для обычного пользователя, диагностика и замена в случае необходимости отдельных электронных компонентов без специальных инструментов и навыков мастера в домашних условиях часто просто неосуществимы. Таким образом, пытаясь починить нерабочий прибор без определенных знаний и умений, а также без наличия соответствующего оборудования домашний мастер может лишь усугубить ситуацию.

В общем случае, решив починить неисправный ИБП самостоятельно, нужно в первую очередь взвесить свои силы и возможности. От обычного пользователя чаще всего требуется проведение простейших манипуляций, которые правильнее было бы отнести к обслуживанию устройства, а не его ремонту. Устранение сложных поломок лучше доверить профессионалам.