Ремонт блока питания D-Link (UC3843B)

6 июля 2013


Блок питания D-Link

Блок питания свитчей и роутеров D-Link является слабым местом, а при выходе из строя, блок питания довольно сложно подменить. Для справки, блок питания JTA0302D-E выдает 5В*2А (JTA0302E-E 5В*2,5А, а JTA0302F-E 5В*3А). Ремонтировать или нет, дело личное, если есть возможность выбора всегда покупайте новый, однако на практике не всегда удается быстро и оперативно найти новый блок питания. Поэтому вопрос с ремонтом остается актуальным.

Рис.1 Схема блока питания D-Link

Схема блока питания - это импульсный однотактный блок питания, в котором управлением служит ШИМ-контроллер UC3843B, подключенный по почти стандартной схеме.

Я против всяких любительских доработок схем. Схемы в своем большинстве, разработаны целой группой специалистов и подтвержденны расчетами, а вмешательство в отлаженный механизм, который, кстати сказать работает на грани своих возможностей не всегда есть правильный ход. Но в данном случае желательно сразу обратить на принципиальные вещи которые лично мне режут глаза. С6 (47мкФ*25В) желательная замена на 47мкФ*50В. Можно сослаться на документацию, напряжение включения UC3843 8,4В, и там постоянно вертится около 9Вольт, однако на практике минимальное рабочее напряжение для конденсатора в этой цепи 50В. Или на ZD1(BZX55C20) включенном параллельно конденсатору, рассчитанный на 20 В, то есть фактически на этом конденсаторе не может оказаться более 20В. Но привычка - вторая натура, в этой цепи привычнее видеть 47мкФ*50В

Вторым тонким моментом следует отметить С9(1000мкФ*10В), тут налицо явная экономия, и опять тонкая грань предела возможностей конденсатора С9(1000мкФ*10В). Ставить конденсатор такого рабочего напряжения в первом плече LC фильтра и надеяться на FR(это такая маленькая ферритовая бусинка) диода D6 – мягко говоря неразумно. Судя по расчетам здесь должен стоять LOWESR конденсатор, однако как показывает практика, здесь стоит обыкновенный конденсатор. Сюда желательно поставить конденсатор с золотистой или серебряной полоской и на рабочее напряжение не менее 16В.

Входной выпрямитель.

Рис.2 Входной выпрямитель блока питания D-Link

Выпрямитель выполнен по стандартной схеме. Предохранитель на 2А, терморезистор TR (08SP005), дроссель L1, диодный мост DB1…DB4 (1N4007) и конденсатор C1 (22мкФ*400В). В случае выхода этих элементов, с вероятностью 90% на вход блок питания подали повышенное напряжение. Судя по выпрямителю, а именно С1 (22мкФ*400В), блок питания может выдать честных 13-17 Вт, что при 5В эквивалентно 2-3А. На выходе выпрямителя должно быть около 300В.

Питание ШИМ UC3843B.

С цепью питания поработаем более внимательнее, именно в этой цепи кроется большинство неисправностей блока питания.

Обязательным условием работы ШИМ- контроллера серии UC384X— порог напряжения питания. Порог напряжения зависит от модели примененной микросхемы семейства. Например, для UC3843B минимальное пороговое напряжение (off)— 7,6В (UC3843B перестает работать), а максимальное пороговое (on)— 8,4В (UC3843B включается). Благодаря гистерезисной петле (0,8В) добиваются стабильность работе ШИМ-контроллера при небольших пульсациях на входе, исключая ложные срабатывания.

Рис.3 Цепь запуска при включении, блок питания D-Link

Рис.4 Цепь питания ШИМ контроллера после  включения генерации, блок питания D-Link

Первичный пуск осуществляется по цепи R4(300к) C6 (47 мкФ*25В). При включении через резистор R4(300к) напряжение подастся на вывод питания 7 микросхемы и конденсатор C6 (47 мкФ*25В), после чего он начнёт медленно заряжаться до некоторого напряжения (8,4В), далее произойдёт включение микросхемы, и она начнёт генерацию импульсов. Так как энергии запасённой в конденсаторе достаточно только для старта микросхемы, и если по какой-то причине напряжение упадёт ниже 7,6В  вольт, микросхема отключится. Поэтому, с началом генерации импульсов, начинают поступать силовые импульсы тока от обмотки питания трансформатора, через выпрямительный диод D2 и R9(5,1), тем самым восполняя заряд конденсатора C6 (47 мкФ*25В).

При замыканиях в цепях вторичных обмоток, резко возрастают потери энергии в импульсном трансформаторе. В результате напряжения, получаемого с обмотки трансформатора, недостаточно для поддержания нормальной работы ШИМ-контроллера. Внутренний генератор отключается, на выходе ШИМ-контроллера появляется напряжение низкого уровня, переводящее ключевой транзистор в закрытое состояние, и микросхема оказывается вновь в режиме низкого потребления энергии. Через некоторое время через резистор R4(300к) зарядится конденсатор C6 (47 мкФ*25В) - напряжение питания возрастает до уровня, достаточного для запуска внутреннего генератора, и процесс повторится. Из трансформатора в этом случае слышны характерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами резистора R4(300к) и конденсатора C6 (47 мкФ*25В).

При высыхании конденсатора C6 (47 мкФ*25В) происходят многократные попытки запуска ( при этом раздается харатерные щелчки (цыканье), период повторения которых определяется номиналами конденсатора C6 (47 мкФ*25В) и резистора R4(300к)) напряжение питания ШИМ-контроллера падает ниже 7,6В (то есть ШИМ выключается), потом зарядка C6 (47 мкФ*25В) через R4(300к) и так по циклу. В результате конденсаторы С9(1000мкФ*10В) и С11 (220мкФ*16В) циклически заряжаются-разряжаются большим током, что приводит к их нагреву, кипению электролита и высыханию. С C6 (47 мкФ*25В) происходит то же самое. Поскольку ёмкость С9(1000мкФ*10В) и С11 (220мкФ*16В)  уменьшается, то схема обратной связи реагирует на пики несглаженного напряжения, в результате чего действующее напряжение на выходе блока УМЕНЬШАЕТСЯ. А вот несглаженные выбросы напряжения в цепи питания микросхемы как раз и гасятся на стабилитроне ZD1(BZX55C20), что и приводит к его нагреву, а потом и к пробою.

Рис.5 Структурная схема UC3843

Следует отметить, что в ШИМ UC384X по питанию (7 нога) есть встроенный стабилитрон на 34В, что отображено на структурной схеме.

Цепь обратной связи.

Рис.6 Цепь обратной связи, блок питания D-Link.

Тут чистая классика без всяких изысков. На вход COMP подается напряжение обратной связи с оптрона PC817 (L0403), обеспечивающего развязку первичной цепи с выходом блока питания. При отсутствии напряжения обратной связи на выходе оптрона ШИМ контроллер не запустится, так срабатывет условие блокировки микросхемы ШИМ контроллера. 
Обратная связь здесь выполнена на оптопаре. В момент завышения напряжения, на выходе, выше 5 вольт, происходит открытие транзистора оптопары, вызванного свечением светодиода, в этот момент падает напряжение на первом выводе микросхемы, это вызывает сокращение длительности импульсов и как следствие уменьшение мощности трансформации. Этот механизм обратной связи, не даст напряжению вырости выше 5 вольт и упасть ниже 5 вольт, то есть получается стабилизатор напряжения.
 

Генератор.

Частота переключения и соответственно длина рабочего цикла зависят от соотношения R11(3к)/C5(0,01мкФ). Данные элементы очень редко (практически никогда) выходят из строя.

Фото блока питания.

Фото с внешним видом блока питания бывают необходимы при ремонте.

Рис.7 Блок питания D-Link JTA0302D-E, вид со стороны деталей (конденсатор входного выпрямителя поднят для удообства) Рис.8 Блок питания D-Link JTA0302D-E, вид со стороны печатной платы

Ремонт

Рис.9 Схема блока питания маршрутизатора D-Link, JTA0302E-E. (5В*2,5А).

На схеме, в отличии от схемы в начале статьи, более наглядно выделены все цепи. Внимание в статье все номиналы и обозначения элементов даны для схемы в начале статьи, приведенная здесь схема имеет незначительные отличия, как по номиналам так и по обозначениям элементов.

Ремонт желательно начинать с ознакомления с datasheet ШИМ UC3843B (скачать).

Расположение плюса и минуса на штекере блока питания D-Link. Плюс расположен внутри минус с наружи штекера. В случае необходимости замены штекера, менять надо на аналогичный, "ноутбучного" типа. "Бытовой" штекер настоятельно не рекомендуется для замены. Ток выдаваемый блоком питания D-Link это ток 2-3А, а "бытовой" штекер расчитан на 1,5А максимум. Установка такого штекера ведет к перегреву разъема на устройстве и последующего его (разъема) выхода из строя.

Рис.10 Рекомендуемая замена штекера питания.

Слева штекер расчитанный на ток более 2-3А, справа на ток не более 1,5А. Наличие усиков-контактов на одном и гладкая поверхность внутри другого.

Как разобрать блок питания D-Link. Блок питания клееный поэтому открывать придется при помощи тисков.

Рис.11 Внешний вид блока питания D-Link

Рис.12 Зажимаем в тиски блок питания, область приложения отмечена красным.

Рис.13 Расположение швов на блоке питания D-Link.

Для начала зажимаем блок питания в тиски через картон или тряпку, см. рисунок и сдавливаем до небольшого хруста, картон или тряпка нужны для того что бы не поцарапать корпус блока питания. Далее широким плоским предметом, лично я затупленной стамеской, несильно начинаем простукивать видимую часть шва, ставим стамеску на шов и не сильно бьем по стамеске молотком, и так с обоих сторон. Клееный заводской шов лопнет при помощи таких действий, а вот клееный уже повторно в мастерской шов лопнет только в том случае если его склеивали с расчетом повторной разборки, если не открывается, придется резать.

Нет напряжения на выходе выпрямителя около 300В, то есть на конденсаторе С1(22мкФ*400в). Проверить на входе F1, TR, диодный мост на предмет пробоя. В случае если диоды DB1…DB4 (1N4007) грелись, вплоть до обугливаниятекстолита под ними, конденсатор С1 подлежит замене. Особое внимание обратить на дроссель L1, так как при внешних воздействиях (падениях) он имеет свойство обрываться.

Выходное напряжение меньше, проваливается, не стабильно; БП запускается не всегда, БП запускается, но с большой задержкой, БП не запускается под нагрузкой, но в холостую включается и при подключении нагрузки начинает стабильно работать. Поменять все электролиты (С1, С6, С9, С10, С11).

Не включается блок питания, на 7 ноге UC3843B нет напряжения достаточного для включения микросхемы, стабилитрон ZD1(20В) и конденсатор C6 (47мкФ*25В) заменены на заведомо исправные. Несколько нестандартная неисправность, однако имело место быть. Резистор R4 (300к 1вт) в цепи питания микросхемы для запуска ШИМ от 300В - при проверке показывал 300К однако под напряжением уходил в обрыв. При включении в сеть 220В на 7 ноге ШИМ напряжение не появлялось. При запуске от внешнего блока питания ШИМ работал нормально. После замены R4, блок питания запустился.

Не включается блок питания, сгорел стабилитрон ZD1(BZX55C20). Выход стабилитрона ZD1(BZX55C20) является следствием того, что конденсатор C6 (47мкФ*25В) неисправен. Особое внимание, а лучше заменить, к конденсаторам выходного выпрямителя С9(1000мкФ*10В), С11 (220мкФ*16В). Конденсаторы С9(1000мкФ*10В) лучше заменить на 1000мкФ*16В, а C6 (47мкФ*25В) на 47мкФ*50В. Стабилитрон ZD1(BZX55C20) расчитан на 20В, ставить на более низкое напряжение чем 11В  и на напряжение более высокое 30В не рекомендуется. Но помним, более низкое рабочее напряжение этого стабилитрона черевато излишним его нагревом и последующим выходом из строя из-за перегрева. Рекомендуемые номиналы для аналога сгоревшему стабилитрону ZD1(BZX55C20) - это 18-22В. Из практики, при пробое ключевой транзистор и ШИМ-контроллер остаются живыми, при обрыве ключевой транзистор и ШИМ-контроллер выходят из строя.

Не включается блок питания, сгорел ключ (полевой транзистор). При замене ключа рекомендуется не надеятся на случай, а сразу менять ШИМ контроллер. Так же особое внимание следует уделить токоограничивающему резистору R5(150) и датчику тока R2(1,8), на предмет их возможного обрыва и изменения номинала. Увеличение номинала R2 даже на 10% может привести к нестабильности работы блока питания и  ложному срабатыванию токовой защиты БП. Уменьшение номинала R2 приводит к увеличению тока через ключевой транзистор в случае перегрузки и как результат выход из строя ключевого транзистора и ШИМ-контроллера.

Блок питания глючит, точнее не блок питания, а устройство к которому подключен блок питания. При подключении на автомобильную лампу (12В) - блок питания уходит в защиту. Неисправны конденсаторы фильтра выходного выпрямителя. Требуется замена, при замене рекомендуется ставить конденсаторы на рабочее напряжение не ниже 16В и с низким ESR (LOW ESR), еще их называют компьютерными, по внешнему виду они отличаются от обычных наличием золотистой (серебристой) полоской. Особое внимание следует  обратить внимание на С9. Увеличение емкости этого конденсатора снизит амплитуду  выходных пульсаций,  но  затруднит  старт  блока  и  заставит  увеличивать  емкость  на питании ШИМ  – контроллера, конденсатор  должен  обладать  достаточно  малым  эквивалентным последовательным  сопротивлением  (ESR)  для  безболезненного  пропускания  большого импульсного тока. 

Из блока питания слышно характерное цыканье импульсного трансформатора. Вообще цыкание трансформатора происходит по причине недостаточного питания микросхемы ШИМ -контроллера. Тут возможно два варианта - вышли из строя вторичные цепи например пробой конденсаторов С9(1000мкФ*10В), С11 (220мкФ*16В), диода D6 или же вышли из строя элементы питания ШИМ контроллера первичной цепи -  C6 (47мкФ*25В), D2. Третьей причиной (довольно редкий случай) цыкания может быть выход из строя цепи подавления выброса от индуктивности рассеяния (D (на схеме не обозначен), R1(39к), C2 (4700)). На диод в этой цепи хотелось бы обратить особое внимание, использование дешевых и распространенных диодов в этой цепи категорически не рекомендуется, здесь должен стоять ВЧ диод, с минимальным восстановления. При замене диод лучше всего снять с аналогичной цепи любого импульсного блока питания. Так же стоит обратить внимание на С1(22мкФ*400в).

Можно ли поменять UC3843B на UC3843A? На практике приходилось сталкиваться с заводскими блоками питания в которых установлена, и UC3843B, и UC3843A. Особой разницы в работе не замечено - меняйте.

Рекомендуемые материалы.

Практический ремонт блока питания D Link, замена пускового конденсатора. Посмотреть.

Практический ремонт блока питания D Link, нестандартный ремонт. Посмотреть.