Разработать методику диагностирования и ремонта источника питания системных блоков с экономическим расчетом

Рис.1.4 Электрическая схема КР140УД1 (К140УД1)

Таблица.1.1

Электрические параметры микросхемы

 

Таблица.1.2

Предельно допустимые режимы эксплуатации

 

Рекомендации по применению

При одновременной подаче на входы ИС синфазного и дифференциального входных напряжений потенциал на каждом входе не должен превышать 1,5 и 3 В для К140УД1А, КР140УД1А; 3 и 6 для К140УД1(Б,В), КР140УД1(Б,В).

Зарубежные аналоги µ A702HC, µ A702PC.

 

 

 

 

 

2 Конструкторский  раздел

2.1 Методика  диагностирования устройства

2.1.1  Типовые  неисправности устройства и их  возможные причины

 

Проблемы, которые могут иметь место при неисправности блока питания, можно классифицировать как очевидные и неочевидные.

К очевидным относятся: компьютер вообще не работает, появление дыма, сгорает предохранитель на распределительном щите.

Неочевидные с целью исключения ошибок определения неисправного элемента требуют дополнительного диагностирования системы, тем не менее они могут быть связаны с работоспособностью источника:

• Любые ошибки и зависания при включении питания.
• Спонтанная перезагрузка и периодические зависания во время обычной работы.
• Хаотические ошибки четности и другие ошибки памяти.
• Одновременная остановка жесткого диска и вентилятора (нет +12 В), перегрев компьютера из-за выход строя вентилятора.
• Удары электрическим током во время прикосновения к корпусу компьютера или  разъемам.
• Небольшие статические разряды, нарушающее работу сети.

 Особое внимание обращают  на цепь формирования сигнала  «Питание в норме», ранняя подача  этого сигнала может приводить  к искажениям CMOS-памяти.

Типовые неисправности, непосредственно связанные с нарушением работоспособности источника питания, приведены в таблице 2.1.

 

 

 

 

 

 

Табл. 2.1

Типовые неисправности источников питания

 

 

 

2. Варианты  устранения неисправностей

 

 

Источник питания представляет собой сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого необходимо осуществлять, точно представляя его работу и владея навыками нахождения  и устранения дефектов. При ремонте рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей. Необходимо помнить, что источник импульсного питания не работает без нагрузки, подсоединение к сети должно происходить только через развязывающий трансформатор, отсутствие работоспособности источника может связано со схемой управления режимами.

При включении блока питания сгорает предохранитель.

Алгоритм поиска неисправностей:

При отключенном электропитании импульсного преобразователя тестером провести проверку целостности транзисторов. Дополнительно проверить отсутствие электрического контакта корпусов этих транзисторов с радиатором. Если требуется замена транзисторов, то аналоги должны соответствовать оригинальным приборам по рабочим уровням напряжений, тока, а также по частотным характеристикам.

После подачи питания запуска источника не происходит

Алгоритм поиска неисправностей:

В схеме с самовозбуждением узел начального питания ШИМ преобразователя подключается к выходу выпрямителя канала +12 В.

Короткое замыкание в канале с отрицательным номиналом напряжения не вызывает блокировки источника.

Возможная причина: нарушение электрических связей в канале защиты от перегрузки .

Алгоритм поиска неисправностей:

Такой эффект может возникнуть при К3 в канале -5 В, если неисправен диод или он не присоединен к выходу этого канала. Проверить исправность диода и корректность его подключения в электрической цепи.

Вторичные напряжения в норме. С данным блоком питания компьютер не включается.

Алгоритм поиска неисправностей:

Каскад на транзисторе вырабатывает сигнал высокого логического уровня с задержкой относительно времени установления вторичных напряжений. Для того чтобы идентифицировать неисправность в каскаде формирования сигнала «питание в норме», при включении источника нужно проследить логику срабатывания элементов, подключенных к транзистору и самого транзистора. Отказавший элемент заменить.

 

 

 

 

3. Методика диагностирования

 

 Ремонт следует начинать с внешнего осмотра рекомендуемого устройства  в выключенном состоянии, при котором необходимо обращать внимание на исправность предохранителя и любое изменение внешнего вида элементов схемы (цвета корпуса). При определении неисправного элемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, подключенных к этой цепи. Ремонт следует проводить технически исправными приборами, с использованием низковольтных паяльников, питающихся  через разделительный трансформатор.

 Как показывает практика из всех элементов системного модуля наибольшее число отказов приходиться на блоки питания. Наибольшие число отказов блоков питания связано с «неумышленными» неисправностями, к которым относится перепутывание напряжения питания, т.е включение блока в сеть с неправильно установленным переключателем напряжения питания (в сеть 220 В включается блок питания, в котором переключатель установлен на 115 В).  Результат такой эксплуатации сопровождается мгновенным взрывом конденсаторов низкочастотного фильтра сгоранием термистора и, естественного, предохранителя. Поэтому перед первым включением источника питания обращают внимание на положение переключателя типа питающей сети. После проведения ремонта рекомендуется адаптировать аппарат под нашу сеть, исключив (методом выпаивания) все элементы, влекущие возможность ошибочного включения источника.

 Любой ремонт начинается  с предварительного внешнего  осмотра. Это в большинстве случаев  позволяет отремонтировать блок  питания даже при отсутствии  достаточной информации.

 Нежелательно производить ремонт без развязывающего трансформатора и нагрузки. Рекомендуется для блока питания мощностью 200 Вт использовать для источника питания +5 В нагрузку сопротивлением 4,7 Ом (50 Вт), а для источника +12 В нагрузку 12 Ом (12 Вт). Достаточно эффективной нагрузкой источника питания по каналу +12 В являются автомобильные лампочки на 12 В. Учитывая требования к точности, выходные напряжения желательно проверять цифровым мультиметром.

Проведение ремонтных работ любого электронного устройства в большинстве случаев имеет комплексный характер. Поиск неисправностей, ее локализация и устранение производится, как правило, с помощью контрольно-диагностических измерительных приборов. После любого вида ремонтно- восстановительных работ необходимо проводить тщательную предварительную проверку функционирования узлов блока питания по методике. В некоторых случаев постепенная проверка каскадов позволяет определить дефекты, не выявленные ранее, и проконтролировать правильность проведенных замен элементов. Все операции по измерению электрических режимов работы элементов силового каскада следует проводить согласно рис. 2.1 при подключении источника питания к сети питания через трансформатор развязки.

Рис 2.1 Схема подключения импульсного источника питания через развязывающий трансформатор

 

При проведении диагностики основных приборов необходимо проверять и пассивные элементы, задающие электрические режимы функционирования активных компонентов. Нередко дефект, вызванный отказом именно пассивных элементов, является причиной потери работоспособности узла на активных приборов. Перед принятием окончательного решения по поводу замены нужно убедиться в нормальном состоянии печатных проводников платы и пассивных элементов.

Безусловно, в качестве рекомендаций по поведению ремонтных работ следует особо отметить необходимость всестороннего анализа причин, которые могли привести к проявлению дефекта или отказу работоспособности. При выявлении причины нужно восстановить логику действий, вызвавших тот или иной отказ, на основании которых легче спрогнозировать возможные неисправности элементов и локализовать их. Если возникает необходимость замены элементов, ее следует проводить с использованием оригинальных компонентов или самых близких функциональных аналогов. При этом подборе элементов в первую очередь учитываются параметры, наиболее критичные для функционирования в конкретных условиях. К ним могут относиться тепловые режимы, максимальные величины тока или напряжения используемого прибора. Локализовать неисправный узел по внешним признакам проявления дефекта и, соответственно, наметить план действий по выявлению возникшей неисправности.

В графической части дипломного проекта приведена блок схема диагностики источника питания.

 

 

2.2 Диагностирование  устройства

 

1. Диагностирование устройства аппаратным методом

При производстве радиоэлектронной продукции использование многофункциональных специализированных микросхем, требующих минимального количества внешних компонентов, позволяет значительно сократить время разработки конечного устройства и производственные затраты. Значительную долю рынка недорогих измерительных приборов занимают цифровые мультиметры. Большая их часть построена на основе АЦП типа ICL7106 от фирмы International Rectifier (отечественный аналог — АЦП 572ПВ1). На основе этого АЦП можно создавать различные цифровые измерительные приборы как для измерения электрических величин, так и для измерения веса, температуры и др. Однако определенный интерес при разработке цифровых мультиметров представляет другая микросхема — NJU9207, о которой и пойдет речь.   

Японская компания JRC (полное название New Japan Radio Co.Ltd.) выпускает серию специализированных микросхем, представляющих собой незначительно отличающиеся варианты цифрового мультиметра на одном чипе, обеспечивающим управление 31/2-разрядным LCD. Это микросхемы NJU9207, данным предназначены в основном для применения в карманных цифровых NJU9208, NJU 9207B. На принципиальных схемах можно встретить либо полное обоз- начение типа микросхемы, либо сокращенное — только в виде цифр. Микросхемы NJU9207/08 благодаря своим техническим мультиметрах. Отличие микросхем NJU9208 от микросхем NJU9207 состоит только в расположении выводов. 
 
Микросхема NJU9207/08 включает:

• АЦП;
• источник опорного напряжения;
• контроллер;
• генератор;
• детектор состояния батареи питания;
• драйвер LCD. Возможности микросхемы:
• низкий потребляемый ток (менее 1 мА);
• низкое напряжение источника питания (типовое значение 3 В);
• автоматический выбор предела измерений;
• функция автоудержания (Data, Range);
• наличие удвоителя и стабилизатора напряжения для работы встроенного драйвера LCD;
• непосредственное управление пьезоэлектрическим зуммером;
• обеспечение индикации состояния батареи питания на LCD.

 

Рис. 2.2   

Микросхемы выполнены по КМОП-технологии в корпусе QFP 80. Вид корпуса и расположение выводов показаны на рис. 2.2, а на рис. 2.3 изображена структурная схема микросхемы. В табл. 2.2 приведены сведения о нумерации и назначении выводов. 
 
Рис.2.3 
   Режимы измерения электрических величин ЦММ на основе микросхемы NJU9207/08 делятся на две группы: режимы с автоматическим и режимы с ручным выбором предела измерений. Автоматический выбор предела измерений производится при измерении напряжения постоянного тока в диапазоне 200мВ…2000 В (пять пределов), напряжения переменного тока в диапазоне 2 В…2000 В (четыре предела), сопротивления в диапазоне 100 Ом… 20МОм (шесть пределов). При измерении тока предел измерения выбирают вручную. Диапазон измерения как постоянного, так и переменного тока составляет 2 мА…20 А и делится на пять поддиапазонов. 
 
 
Рис.2.4 
 
                                                                                                                                                                         Таблица 2.2

NJU9207	NJU9208	Обозначение	Назначение
2	62	ADI	Вход выпрямителя
3	63	ADО	Выход выпрямителя
4	64	AVX	Входная клемма при изменении напряжения (+ при напр. пост. тока)
5	65	AVXD	Входная клемма при изменении напряжения (- при напр. пост. тока)
7	67	CF1	Вывод для подключения помехоподавляющего конденсатора
8	68	BUF	Выход буферного усилителя
9	69	CAZ	Вывод для подключения конденсатора автообнуления
10	70	CI	Вывод для подключения интегрирующего конденсатора
11	71	СО	Выход компаратора
12	72	А/М	Выбор режима переключения пределов измерения: А - автоматический (лог. 1), М - ручной (лог. 0)
13-15	73-75	RC1-RC3	Выводы переключения пределов измерения
16	76	RH	Вывод установки режима удержания RANGE HOLD (лог. 0)
42	4	DH	Вывод удержания показаний LCD - DISPLAY DATA HOLD
18-21	79-80,1	FC1-FC4	Выбор режима усилений
23	3	AFC	Выбор ограничения предела измерений(лог. 1 - ограниченный; лог. 0 - полный)
34-25	14-5	SEG1-10	Выходы управления сегментами LCD
38-35	18-15	СОМ1-4	Общие выходы драйвера LCD
42	22	VDSP	Вывод управления мониторингом напряжения
47	27	BZ	Выход драйвера управления пьезоэлектрическим символом
53, 54	33, 34	С1, С2	Выводы для подключения конденсатора удвоителя напряжения
59	39	VADJ	Вывод для регулирования опорного напряжения
61	41	VRD	Выход мониторинга напряжения
63, 64	43, 44	CL, CH	Выводы для подключения опорного конденсатора
66-71	64-51	OR1-6	Выводы для подключения опорных резисторов при изменении сопротивления
72	52	OVS	Вход опорного напряжения при измерении сопротивления
73	53	OVX	Вход измеряемого напряжения при изменении сопротивления
75	55	VI	Вход измеряемого напряжения
76-79	56-59	VR2-VR5	Выводы для подключения стабидизирующих нагрузочных резисторов
80	60	II	Вход измеряемого тока
55, 45	35, 25	TST1,2	Тестовые выводы 1, 2
44, 40	24, 20	TST3, 4	Тестовые выводы 3, 4
46	26	VSS1	Земляной вывод аналоговой и цифровой части схемы - 0 В
52	32	VSS2	Вывод управляющего напряжения LCD - -3 В
56	36	VDD1D	Напряжение питания цифровой части схемы - +3В
57	37	VDD1А	Напряжение питания аналоговой части схемы - +3В
65	45	GND	Средняя точка питания аналоговой части схемы - +1,5 В
74	54	GNDS	Относительный земляной вывод при операции интегрирования