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

 

 

   Выбор режима измерений обеспечивается состоянием уровней на выводах FC1–FC4 (табл. 2). Для изменения такого состояния можно применить механический переключатель. При изменении состояния на одном из выводов FC1–FC4 по спаду импульса напряжения формируется звуковой сигнал длительностью 31,25 мс и частотой 2 кГц. Этот сигнал воспроизводится зуммером. Сигнал сброса системы (RESET) формируется по фронту или спаду импульсов на выводы FC1–FC4. 

Таблица 2.3

Режим измерений

Логическое состояние

	FC1	FC2	FC3	FC4
U пост. (DCV)	1	1	1	1
U перем. (АCV)	0	1	1	1
I пост. (DCI)	1	0	1	1
I перем. (АCI)	0	0	1	1
Сопротивление (Ом)	1	1	0	1
Проверка диодов	1	0	0	0
Прозвонка цепи цепи (CONTI)	1	1	1	0

 

   

При изменении режима измерения установка его предела зависит от состояния уровня на выводе AFC (табл. 2.4). При этомна LCD высвечивается соответствующая значащая точка — Р1, Р2 или Р3 (рис. 2.4). 
   Если режим измерений изменен в период работы АЦП, внутри микросхемы формируется сигнал сброса счетчика (COUNTER RESET), и она инициализируется. После этого АЦП снова запускается с цикла автообнуления. 
   При включении режима прозвонки цепи автоматически устанавливается режим измерения сопротивления на пределе 2 кОм. Если сопротивление проверяемой

цепи менее 300Ом, зуммер издает непрерывный звуковой сигнал, а на LCD отображается значение сопротивления. В режиме проверки диодов также автоматически устанавливается режим измерения сопротивления на пределе 2 кОм, и на диод подается прямое напряжение от источника питания, составляющее 1,5 В.

 
 
Таблица 2.4

Режим измерений

AFC: лог. 0

AFC: лог. 0

	Предел	Значащая точка	Предел	Значащая точка
U пост. (DCV)	200 mV	P1	2 V	P3
U перем. (ACV)	2 V	P3	2 V	P3
I пост. (DCI)	200 mA	P1	200 mA	P1
I перем. (ACI)	200 mA	P1	200 mA	P1
Сопротивление (Ом)	200 Ом	Р1	2 кОм	Р3
Проверка диодов	2 V	Р3	2 V	Р3
Прозвонка цепи (CONTI)	2 кОм	Р3	2 кОм	Р3

 

Для работы в режиме автоматического выбора предела измерений на выводе A/M должен присутствовать уровень лог. 1. Чтобы установить режим автоматического или ручного выбора предела измерения, служит кнопка RANGE CONTROL. Если установлен режим автоматического выбора, то для перехода в ручной режим необходимо нажать эту кнопку. Время нажатия при этом должно быть менее 1 с. При установленном ручном режиме нажатие и удержание кнопки на время менее 1 с приведет к изменению предела измерения, а при ее удержании более 1 с происходит переход в режим автоматического выбора. 
   В режиме HOLD напряжение низкого уровня на выводе HOLD обеспечивает фиксацию показаний LCD на измеренном значении электрической величины. 

 

2.  Диагностирование устройства  программным методом

 

При замене неисправного элемента необходимо найти его аналог. Если же это не представляется возможным то необходимо воспользоваться программой, которая позволила бы усовершенствовать конструкцию блока питания и подобрать необходимые элементы. В качестве такой можно использовать PI Expert Suite 5.0 .

Для построения аналогичного импульсного источника питания необходимо произвести следующие расчеты:

Выбрать микросхему U1 в соответствии с максимальной выходной мощностью и входным питающим напряжением.

Рассчитать номиналы резисторов.

Рассчитать величину входной емкости низкочастотного фильтра.

Рассчитать выходной высокочастотный фильтр.

Выбрать тип сердечника и рассчитать величину воздушного зазора и количества витков во всех обмотках силового трансформатора.

Определить параметры выходного выпрямительного диода.

Определить и рассчитать номиналы элементов, цепи ограничения высоковольтного выброса напряжения на выводе микросхемы .

Почти все эти расчеты можно провести при помощи программы PI Expert Suite 5.0, разработанной специалистами фирмы PI.

На рис. 2.5 представлен внешний вид рабочего  окна программы PI Expert Suite 5.0.

Рис.2.5 Внешний вид окна программы

 

Для того чтобы открыть новый проект, необходимо нажать кнопку NEW, которая находится в левом верхнем углу. На экране появится окно. В нем предлагается ввести параметры входного напряжения, от которого должен работать блок питания.

На выбор предлагается несколько типовых питающих напряжений. Можно выбрать стандартные диапазоны входных питающих напряжений, либо установить свой диапазон.

Для этого необходимо сначала выбрать User Defined в нужной области напряжений (AC Defaults - переменный ток, HV DC - высокое напряжение, постоянный ток; LV DC - низкое напряжение, постоянный ток), а затем установить минимальное и максимальное входное напряжение (Voltage, V). Так же можно установить и частоту питающей сети (Line Frequency, Hz), которая обычно бывает 50 Гц (стандартная бытовая), 400 Гц или 1 кГц.

После этого нажмите кнопку «Далее» для перехода к следующему окну.

Здесь предлагается ввести параметры выходного напряжения и тока вашего блока питания. Для этого следует нажать кнопку «Add» и заполнить графы «Voltage, V» - необходимое выходное напряжение и «Current, A» - максимальный выходной ток. Потом нажмите «OK». При необходимости можно ввести напряжения и токи для нескольких выходных каналов. Ниже в графе «Total Power, W» вы увидите суммарную выходную мощность. Если вы неправильно ввели напряжение или ток, либо решили вообще удалить один или несколько каналов, то можете воспользоваться кнопками «Remove» для удаления выбранного канала и «Edit» для изменения параметров.

После этого нажмите кнопку «Далее» для перехода к следующему окну.

В открывшемся окне предлагается указать следующие пункты:

1. Topology - архитектура преобразователя напряжения.

2. Family - Семейство микросхем.

3. Package - тип корпуса  микросхемы:

4. Frequency - фиксированная  частота переключения (в кГц).

5. Opti.Type - выбор направления, в котором будет производиться  оптимизация схемы. Это означает что оптимизация будет проводиться исходя из минимальной стоимости источника питания или из максимального КПД.

Сделайте все установки и нажмите кнопку «Готово»: программа произведет автоматический расчет блока питания и покажет окно с результатом расчета (рис. 2.6).

 

 

Рис. 2.6 Окно с результатом работы программы

 

Основные параметры, необходимые для проектирования имульсного источника питания, выделены желтым цветом. Кроме того, можно воспользоваться блок-диаграммой (закладка «Block Diagram»), где представлена структурная электрическая схема блока питания.

Для получения подробной информации об элементах схемы необходимо выбрать интересующий вас элемент и нажать на него один раз левой кнопкой мышки. После этого появится табличка с параметрами цепи. В ней также можно изменить ранее заданный параметр, и, после того как вы нажмете «ОК», программа автоматически произведет расчет с новыми параметрами.

 

2.3  Расчёт  на надёжность устройства

 

Надежность – свойство сохранять во времени в установленных пределах значениях всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Надежность – сложное свойство, которое в зависимости от назначения узла и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность – свойство непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Наработка – объем работы.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Как правило, отказ вызван физическим разрушением элемента или постепенным ухудшением ее характеристик.

Сбой – кратковременное нарушение правильной работы или его элемента, после которого его работоспособность самовосстанавливается или восстанавливается оператором без проведения ремонта. Считается, что сбои вызваны внутренними или внешними помехами электромагнитного характера.

Установление требований к надежности представляет собой сложную технико-экономическую задачу, решаемую по критерию минимума суммарных расходов. Среди расходов необходимо учитывать расходы, связанные с разработкой и изготовлением источников питания; на персонал, занятый ремонтом и техническим обслуживанием; определяемые последствиями отказов и простоев, снижением эффективности или производительности, а также связанные с увеличением массы или габаритов и др.

Надежность источников питания планируется на этапе разработки технического задания (ТЗ), закладывается на ранних этапах разработки – при эскизном проектировании, обеспечивается на следующих этапах разработки – техническом и рабочем проектировании, реализуется в процессе производства и поддерживается в процессе эксплуатации.

Для сравнительной оценки отдельных путей обеспечения и повышения надежности применяются расчетные и экспериментальные методы. Значимость расчетных методов больше на первых этапах разработки и снижается в пользу экспериментального анализа и проверки на последних этапах.

Правильные технические решения по обеспечению надежности на первых этапах разработки дают значительную экономию средств по сравнению со случаем, когда принятые технические решения приходится пересмотреть на этапах технического и рабочего проектирования или даже на этапах производства или эксплуатации. Поэтому исключительное значение для экономного обеспечения надежности приобретает правильное понимание и применение расчетных методов оценки надежности, для обоснованного выбора наилучших технических решений с точки зрения надежности.

Модели надежности элементов источников питания, отражающие всю полноту сложнейших физико-химических процессов возникновения отказа, получаются слишком сложными для практического применения. Поэтому применяют упрощенные методы, например метод коэффициентов.

Метод коэффициентов заключается в том, что параметр ai выбранной статистической модели надежности можно записать как ai = ai1·ai2… ain· ai0, где ai1, ai2, … , ain – эмпирические коэффициенты, каждый из которых выражает влияние одного из внешних воздействующих факторов (температуры, ускорения, влажности, радиации и т. д.); ai0 – базовое значение параметра ai. Следовательно, метод коэффициентов требует знания всех действующих факторов. Если значения этих факторов неизвестны, то можно использовать коэффициенты, зависящие от общего характера условий применения аппаратуры. Например, для интенсивности отказов при экспоненциальной модели надежности существует следующая зависимость: λ=kλ0, где k – коэффициент, зависящий от условий работы; λ0 – некоторая базовая интенсивность отказов.

Метод коэффициентов может быть использован также в случае, когда условия работы аппаратуры изменяются во времени. Однако вероятность безотказной работы, определенная по методу коэффициентов, когда коэффициенты зависят от времени, может быть ниже действительного значения, так как работа в переменных режимах из-за усталостных явлений ведет к дополнительному разрушению объекта по сравнению со статическим режимом работы.