Ремонт Back UPS

Неисправности ИБП и причины их возникновения: треск, писк, перегрев. Коды ошибок и возможные поломки – Альфа Балт Инжиниринг

В ходе эксплуатации источники бесперебойного питания могут пострадать из-за перегрузки, недостаточного охлаждения и воздействия внешней среды. В числе главных причин неисправности ИБП для компьютера или других электронных устройств стоит выделить следующие:

• Загрязнение платы и внутренних поверхностей, вызывающее ухудшение теплоотвода деталей и замыкание токоведущих дорожек.
• Выработка ресурса аккумуляторной батареи и потеря ее емкости.
• Высыхание электролитических конденсаторов, вызывающие сбои в работе блоков управления и питания.
• Загрязнение или высыхание смазки вентилятора охлаждение и, как следствие, замедления вращения или заклинивание последнего.
• Выход из строя инвертора в результате перегрузки или длительной работой при высокой нагрузке с плохим охлаждением.
• Поломка устройства из-за сильного превышения входного напряжения.
• Проблемы с входной цепью питания.

Некоторые из проблем можно решить без особых материальных затрат, некоторые требуют слишком дорогого ремонта и становятся причиной для списания устройства. Давайте рассмотрим типичные неисправности ИБП, с которыми их владельцы.

Cхемы Back UPS

Блок схема Back UPS

В нормальном рабочем режиме входное напряжение через фильтр проходит напрямую на выход. Одновременно часть энергии через обмотку трансформатора и схемы заряда заряжает аккумулятор.

При повышении или понижении напряжения питания на величину, превышающую пороговую, схема коммутации переключает входное питание на резервное и запускает инвертор. Инвертор из постоянного напряжения батареи формирует переменное прямоугольной формы. Его частота 50Гц, амплитуда около 300В.

Задержка переключения от 2 до 7 мс.

Схема заряда батареи Back UPS

Схема заряда батареи UPS (чаджер) строится по классической системе.

Переменное напряжение с дополнительной обмотки трансформатора выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсатором. Затем стоит регулятор напряжения обычно на микросхеме LM317 (линейный регулятор напряжения), управляемый контроллером или процессором сигналом ON-OFF.

Стабилизатор LM317 чаще всего используют по нескольким причинам:

• для задания уровня выходного напряжения требует всего два резистора;
• хорошая стабилизация напряжения при нестабильности по току нагрузки, а также входному напряжению.
• в LM317 есть встроенная схемы защиты от перегрузки, ограничения тока и защиты от перегрева.

Понятно, что любая поломка любой из схем может привести к тому, что батарея не будет правильно заряжаться или вообще заряжаться. Если в Back-UPS нет зарядки батареи, то проблему можно искать:

• в выпрямителе (диодном мосте, конденсаторе);
• регуляторе напряжения, ключе;
• схеме терморегулировки и ограничении тока и даже в контроллере.

Эта схема для ориентира. Например, в APC Back-UPS CS 500VA для зарядки используют отдельный трансформатор и микросхему преобразователя AC-DC и стабилизатора TNY255G с мощностью 4-10Вт. Вот ее типичное подключение.

Принципиальная схема чарджера

Принципиальная схема заряда батареи в APC Back-UPS.

Схема фильтрации

Схема фильтрации в некоторых APC Back-UPS выполнена на основе варисторов MOV2, MOV5 конденсаторов C38, C40 и дросселей L1 и L2.

В некоторых Back-UPS входной фильтр состоит из конденсаторов и дросселей.

Эта схема оказалась весьма эффективна. Именно эти элементы и могут понадобиться для замены при ремонте фильтров Back-UPS.

Схема инвертора

Инвертор Back-UPS выполнен на базе мощных ключевых полевых транзисторов. В каждом из двух плечей по несколько параллельно подключенных транзисторов. Управляется инвертор микроконтроллером, синхронизируя входное напряжение с выходным по частоте и фазе. Как правило выходные каскады инвертора подключаются к выходному трансформатору и работают в ШИМ режиме. Т.е. регулировка выходного напряжения осуществляется шириной импульсов. Выходной каскад инвертора Back-UPS выполнен по пуш-пульной схеме во избежание намагничивания сердечника трансформатора и выхода в насыщение.

При включении ИБП производится тестирование батареи. Для этого выполняется подключение инвертора и измеряется напряжение и ток батареи. Эти значения сравниваются со значениями в регистрах UPS. Контроллер анализируется состояние батареи, ее недозаряд или перезаряд. Затем выдает сигнал либо на включение при нормальном состоянии, либо на выключение, если батарея плохая.

ИБП отключается при работе

Почему отключается ИБП во время работы? Данная проблема является весьма распространённой, когда посреди работы через непродолжительное время бесперебойник просто отключает нагрузку. Этому может способствовать ряд причин. В таком случае для начала стоит проверить есть ли какие-то неучтённые перегрузки на выходе.

Стоит обратить внимание на то, в каком режиме бесперебойник отключается: при работе от магистральной сети или в автономном режиме. Если отключение происходит при работе от аккумуляторной батареи, то скорее всего неисправна или попросту изношена сама аккумуляторная батарея, что не позволяет ей обеспечить необходимо время работы.

Если вы заметили, что бесперебойник выключает компьютер даже при наличии электроэнергии, то не спешите с выводами. Провалы напряжения могут быть очень короткими, что человек этого может не заметить их. Однако, ИБП в таком случае перебрасывает питание нагрузки на АКБ, а если он опять-таки не исправен, то на лицо и отключение нагрузки.

Возможен ещё один случай, когда ИБП выключает компьютер при работе в автономном режиме. Это может быть вызвано специальным программным обеспечением. В число стандартных возможностей в том числе входит и возможность отключения компьютера по заданным установкам. Такие установки могут быть установлены автоматически вместе с программным обеспечением. В таком случае как сделать, чтобы бесперебойник не отключался понятно сразу. Стоит заметить, что такие отключения могут производиться в определённое время или даты.

Точно такая же проблема может возникнуть при удалённом мониторинге. Если вы используете не «родной» кабель для удалённого мониторинга, который идёт в комплекте с источником бесперебойного электропитания. Ответ на вопрос почему выключается бесперебойник может крыться именно в нём. Использование не фирменных аксессуаров может явиться не только причиной того, что отключается ИБП, но и ряда других проблем.

Внезапное отключение может происходить от того, что греется ИБП. Высокая температура не самым лучшим образом сказывается на АКБ. Выделение тепла является характерным для ИБП с онлайн топологией. Но даже их нагрев должен находится на определённом уровне. Если вы заметили, что греется бесперебойник, то необходимо убедиться, что исправно работают вентиляторы охлаждения. Они не должны быть прикрыты или забиты пылью, пухом или чем-то другим, что может помешать циркуляции воздуха.

В случае, когда бесперебойник включается и выключается, проблема может заключаться в низком уровне напряжения сети. Это может стать проблемой для резервных ИБП. Устранить это можно покупкой более продвинутого ИБП или с помощью стабилизатора напряжения.

Возможно отключение происходит при переключении на АКБ. Если ИБП не переключается на батарею, но известно, что АКБ исправна, тогда вероятно проблема находится в неисправном реле, осуществляющем данное переключение.

При подключении маломощной нагрузки можно столкнуться с тем, что бесперебойник отключается через 5 минут. В некоторых моделях минимальная мощность нагрузки воспринимается ИБП как сигнал для отключения. Суть идеи состоит в том, что ИБП воспринимает это так будто, например, компьютер выключен, а сам ИБП отключается, чтобы сэкономить заряд.

Неисправности блока питания

Неисправности блока питания Без сомнения, блок питания (рис. 1.1) – самый важный компонент компьютера, поскольку именно он отвечает за снабжение стабильным напряжением всех устройств, установленных в компьютере (в том числе подключенных к USB-портам). В самом простом

Как работают блоки питания персональных компьютеров? Какие блоки питания бывают? http://pc-doc.spb.ru/atx.html Блок питания — жизненно важная часть компьютера, без которой его функционирование невозможно. Лишенный блока питания компьютер — всего лишь мертвая коробка, наполненная

Зарядка

Поскольку встроенные в UPS аккумуляторы автоматически поддерживаются в заряженном состоянии, нет необходимости в их дополнительной зарядке. Если аккумулятор был полностью разряжен, ряд моделей бесперебойников в момент включения могут индицировать неисправность аккумулятора, однако по мере набора им заряда индикация прекратится.

Как правило, при первом включении ИБП ему нужно 5-6 часов для полной зарядки аккумулятора. Ряд нюансов эксплуатации зависят от типа применяемого аккумулятора:

ИБП не включается

Плата управления маленьких ИБП традиционно питается от встроенного аккумулятора. Поэтому, в случае если батарея полностью разряжена либо потеряла емкость, то включение бесперебойника возможно окажется непростым делом.
В случае если в наличии имеется такая же аккумуляторная батарея, то возможно вставить ее в UPS и попробовать включить его. Если заряженной батареи нет, батареи необходимо зарядить. Попробуйте подключить ИБП к сети и оставить на день — некоторые ИБП могут заряжать свои батареи в данных условиях.

Если таким способом ничего добится не удалось, нужно подключить устройство к всеже заведомо исправному и заряженому акумулятору. Если и после етого бесперебойник не запускается, причин может быть несколько:

• обрыв кабеля подключений, который соединяет дисплей или другие платы.
• может сгореть предохранитель
• могут не работать кнопки запуска при нажатии после некоторого пройденного времени работы (в среднем от двух до пяти лет ).
• различные дефекты платы. Чтоб убедится нужно провести диагностику плат и взять программу с исправного бесперебойника
• может некорректно работать программное обеспечение бесперебойника. Чтобы проверить, нужно воспользоваться специальной диагностической программой.
• поломка датчика напряжения. Нужно проверить состояние элементов.

Что значит Surge only на «бесперебойнике»?

Надпись обычно ставится возле розеток, не имеющих батарейной защиты (не подключенных к батареи). В них можно подключать технику, не чувствительную к резкому отключению питания (например, кулер).

Губительное влияние имеет пыль, особенно строительная, поэтому помещение, в котором работает «бесперебойник», должно быть чистым. В противном случае со временем выяснится, что ИБП не держит нагрузку.

Еще одна характерная причина выхода из строя устройства – износ. В конденсаторах может высохнуть электролит, в вентиляторах – смазка. Если эти причины не отвечают на вопрос о том, почему не работает UPS, стоит учесть другие факторы. Например, может выйти из строя инвертор, чувствительный к частым перегрузкам. На него негативно влияют такие обстоятельства: сломанные аккумуляторы, скачки напряжения.

Согласно статистике, около 98 % ошибок ИБП возникают из-за аккумуляторов и 2 % – из-за электроники или проблем с настройками

Блиц-советы

• Если выбрать ИБП большой мощности (100-1500VA) он сможет обеспечить работу ПК на протяжении более длительного времени (1-2ч и более);
• При работе с асинхронными двигателями необходимо помнить, что они при пуске создают бросок тока, отбирая от сети мощность в 5 – 7 раз больше номинального паспортного значения;
• При подключении автоматики котлов к ИБП онлайн-типа, следует выбирать модель, снабженную «сквозным нулем». Это необходимо для работы автоматики контроля пламени котла.

Для некоторых приборов нужно обеспечить бесперебойное питание постоянным током 12, 24 или 48 В. ИБП такого плана тоже есть в продаже. В их маркировке присутствует аббревиатура “DC”. Блоки с подачей напряжения 60, 110 или 220 В тоже существуют, но их применяют в промышленности или энергетике.

Отличие бесперебойников постоянного тока во внутреннем устройстве от классических моделей заключается в отсутствии инвертора. Аккумуляторы подключают непосредственно к выходу через контактор с токоограничительным измерительным шунтом для предотвращения недопустимо глубокого разряда батарей.

Иногда на выходе может стоять стабилизирующий конвертор, если запитанные от ИБП приборы чувствительны к небольшим колебаниям напряжения.

Совместно с преобразователями напряжения, ИБП постоянного тока на 48 Вт способен питать систему видеонаблюдения с периметром до 1 км

Такие резервные источники питания используют для защиты следующего бытового оборудования, работающего от постоянного тока:

• систем видеонаблюдения и охраны;
• всевозможных датчиков (протечки, дыма, огня, движения и др.);
• систем освещения;
• телекоммуникационных приборов;
• систем связи;
• компонентов системы управления “умный дом”.

Многие ИБП постоянного тока имеют опцию подключения внешних аккумуляторов. В этом случае автономное функционирование обслуживаемых ими приборов может быть очень длительным.

Как отремонтировать импульсный блок питания своими руками: важные советы для начинающих

Профессиональный электрик всегда начинает работу с подготовки рабочего места, инструмента и оценки рисков, которые необходимо предотвратить.

Следует хорошо представлять, что ремонтировать импульсный блок питания своими руками — значит работать под напряжением в действующих цепях.

Подготовительные работы: где найти схему импульсного блока питания и какие нужны измерительные приборы

Сейчас производители электротехнического оборудования хранят в тайне свои профессиональные секреты: схемы ИБП в свободном доступе нет. Мы же собрались делать ремонт своими руками, а не в специализированном сервисе.

Поступаем следующим образом:

1. Вскрываем корпус и осматриваем электронную плату.
2. Находим мощный транзистор (выходной ключ) и микросхему (ШИМ-контроллер). Иногда они могут быть объединены общим корпусом.
3. Записываем маркировку и по ней ищем в справочниках или через интернет полное описание (data sheet).
4. Изучаем по найденной документации выводы микросхемы, способы ее подключения и сравниваем полученные сведения с реальной конструкцией.

На малогабаритных микросхемах полная маркировка не всегда помещается. Тогда производители делают кодовое обозначение из нескольких букв и цифр. По нему сложнее искать информацию, придется упорнее потрудиться.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат и способы маркировки деталей хорошо объясняет в своем видеоролике Влад ЩЧ. Рекомендую посмотреть.

Без измерительного электрического инструмента отремонтировать ИБП вряд ли получится. Можно обойтись старыми стрелочными приборами — тестерами, как мой Ц4324.

Они позволяют измерять большинство электрических параметров с достаточным для ремонта классом точности, но требуют повышенного внимания и выполнения дополнительных вычислений.

Сейчас намного удобнее использовать для замеров цифровой мультиметр.

Все правила обращения с ним для новичков я очень подробно объяснил в специально опубликованной статье. Надеюсь, что она будет вам полезна.

Большую помощь в поиске неисправностей окажет осциллограф. Он позволяет просмотреть осциллограммы напряжений практически каждого узла ИБП.

По их виду и величинам довольно просто оценивать работоспособность каждого электронного элемента в составе схемы. Для снятия замеров подойдет любая модель: старая аналоговая или современная цифровая.

Но, если осциллографа нет, то отчаиваться не стоит. В подавляющем большинстве случаев можно обойтись цифровым мультиметром или стрелочным тестером.

Алгоритм ремонта импульсного блока питания: полная инструкция из 7 последовательных шагов

Неисправности внутри ИБП можно разделить на две категории:

1. Явное выгорание с обугливанием деталей, дорожек, взрывы конденсаторов.
2. Тихая потеря работоспособности без проявления внешних повреждений.

Алгоритм ремонта импульсного блока питания состоит из двух последовательных этапов: вначале проводят первичные проверки без подачи напряжения, а затем — замеряют величины электрических характеристик.

Первый этап ремонта предусматривает обязательное выполнение шагов №1 и 2 только с отключенным питанием.

Шаг №1: внешний и внутренний осмотр

Первоначально вам придется вскрыть корпус и внимательно осмотреть его содержимое. Все, что вызывает сомнения, необходимо тщательно проверить.

Первый тип повреждения таит в себе ту опасность, что определить маркировку сгоревших деталей бывает сложно, а то и невозможно. На этом этапе ремонт может остановиться.

Шаг №2: проверка входного напряжения

Во втором случае поиск места дефекта начинают с проверки наличия цепей питания 220 вольт. Часто возникает повреждение сетевого шнура или перегорание предохранителя.

Плавкая вставка предохранителя обычно перегорает от пробоя полупроводникового перехода диодов выпрямительного моста, транзисторных ключей или дефектов блока, управляющего дежурным режимом.

Все это надо проверить мультиметром: его переводят в режим омметра и замеряют состояние электрического сопротивления указанных цепочек, ищут обрыв, который необходимо устранить.

Сразу скажу, что не стоит успокаиваться, если обнаружили сгоревший предохранитель: он так просто не выходит из строя. Явно в цепи ИБП возникло короткое замыкание или перегруз: придется искать дополнительно поврежденные детали.

Если повреждений нет, то импульсный блок питания размещают на диэлектрическом основании стола и подают на него 220 вольт.

Входное напряжение надо проверить мультиметром в режиме вольтметра, провести измерения на входе сетевого фильтра и после плавкой вставки предохранителя.

Шаг №3: проверка состояния сетевого фильтра и выпрямителя

Работоспособность этой схемы следует определять вольтметром в режиме измерения переменного напряжения. Обращайте внимание на величину его сигнала на входе и выходе. У исправного прибора амплитуда гармоник практически не должна отличаться.

Качество фильтрации посторонних помех хорошо показывает осциллограф, но если он отсутствует, то это не так уж и страшно. Его замеры могут понадобиться в исключительных случаях, их допустимо пропустить.

Также проверяется работа выпрямителя: вольтметр для замера выходного напряжения переключают в режим цепей постоянного тока. Его концы устанавливают на ножки электролитического конденсатора или их дорожки.

Когда напряжение на выходе из фильтра или выпрямителя не укладывается в норму, то придется проверять исправность всех деталей, которые входят в его схему.

В первую очередь обращайте внимание на электролитические конденсаторы, которые при излишнем нагреве усыхают, теряя емкость, а то и взрываются. Сразу оцените правильность их геометрической формы.

Любое малейшее искажение, особенно вздутый конденсатор — признак внутреннего повреждения. Если геометрия не нарушена, то приступают к электрическим замерам.

Стрелочным тестером это можно сделать двумя способами:

1. Конденсатор разряжают. Прибор переводят в режим омметра и его внутренним источником заряжают емкость: просто щупы ставят на ножки и выдерживают небольшое время.

Затем цешку переводят в режим вольтметра и наблюдают за разрядом емкости. Способ приблизительный, оценочный, но довольно быстрый.

• Более точно, но сложнее оценить конденсатор можно измерением его емкостного сопротивления. Через него пропускают синусоидальный ток, оценивают замерами его величину и падение напряжения. По закону Ома вычисляют емкостное сопротивление Хс. По нему рассчитывают емкость конденсатора C.

Цифровой мультиметр позволяет просто определить величину емкости обычным замером. Внутри него уже есть встроенный генератор, а процессы измерения тока с напряжением, как и вычисления, автоматизированы.

Во вторую очередь анализируйте исправность диодов. Все они, включая силовые, должны проводить ток только в одну сторону. Их работоспособность оценивают мультиметром в режиме омметра или прозвонки.

Шаг №4: проверка работы инвертора

Учитываем, что схема построения каждого высокочастотного генератора собирается не только из различных деталей, но и с большим разнообразием конструкторских решений.

Часто генератор объединен в составе электронной платы с высокочастотным трансформатором, а также выходным выпрямителем и фильтром. Мы будем исходить из того, что точной схемы построения ИБП у нас нет: проверяем ее по внешним, косвенным признакам.

Работаем мультиметром в режиме вольтметра: последовательно оцениваем амплитуды напряжений на разных точках инверторной схемы. Учитываем, что прибор показывает действующие величины, а не максимальные, амплитудные.

Осциллограф с делителем напряжений здесь более уместен: он покажет еще и форму каждого сигнала, что может значительно облегчить поиск неисправности.

Шаг №5: проверка выходных напряжений

Обращаю внимание, что многие ИБП, особенно компьютерные, на выходе имеют несколько цепей, отличающихся по величине напряжения, например, 12, 5 и 3,3 вольта. Причем они могут собираться на разные нагрузки.

Их все надо проверить электрическими замерами. Чтобы запустить компьютерный блок в работу необходимо закоротить управляющий сигнал запуска БП PS_On на нулевой провод черного цвета.

Подача напряжения питания на компьютерный ИБП в режиме холостого хода вредна для электронной схемы. Сокращается ресурс его работы.

Для проверки под напряжением рекомендуется собрать простую схему из обычных резисторов. Желательно их выбирать большой мощности и ставить на радиаторы или делать принудительный обдув на время проверки.

Если в качестве нагрузки использовать рабочие блоки компьютера, например CD привод, HDD или материнскую плату, как иногда рекомендуют отдельные мастера, то велика вероятность того, что не устраненная еще неисправность блока питания повредит и их.

Шаг №6: проверка работы защиты от перегрузок

Операция проводится после проверки качества выходных напряжений на всех участках схемы.

Импульсные блоки питания для сложных электронных устройств (мониторы, цифровые телевизоры и подобная техника) имеют в своем составе токовую защиту. Она снимает питание с подключенной цепи при возникновении в ней опасных токов, превышающих номинальную величину.

Эта защита работает от встроенного датчика тока, сигнал с которого о перегрузке подается на управляющую микросхему. Она, в свою очередь, отключает питание выходным силовым контактом с создавшегося аварийного режима.

Тема эта очень большая, обширная. Принципы построения токовой защиты в импульсных блоках питания доступно объясняет владелец видеоролика Ростислав Михайлов.

Шаг №7: проверка схемы стабилизации выходных напряжений

На этом заключительном этапе оценивается работа блока управления инвертором при меняющемся входном напряжении питания по действию схемы обратной связи.

Алгоритм проверки состоит из следующих этапов:

1. ИБП отключают от цепей входного напряжения 220 вольт.
2. К выходу оптопары подключают стрелочный тестер, переключенный в режим омметра, хотя можно использовать и цифровой мультиметр.
3. На выход блока питания +/-12 V подают постоянное напряжение от регулируемого источника, меняют его величину и контролируют срабатывание оптопары по показаниям омметра.

При пониженном напряжении оптопара будет иметь высокое электрическое сопротивление, а при достижении на схеме уровня 12 вольт ее выход откроется, и стрелка омметра резко снизит свои показания.

Такое срабатывание свидетельствует о совместной исправности стабилитрона, оптопары и схемы стабилизации.

Не помешает также отдельно проверить целостность силового транзистора. Но предварительно его необходимо выпаять из платы.

Если позволяют габариты блока, то его можно доработать заменой:

• выпрямительных диодов повышенной мощности;
• накопительных конденсаторов большей емкости и напряжения.

Такие простые действия продлят ресурс работы, на который рассчитан импульсный блок питания, а его ремонт своими руками принесет несомненную пользу владельцу. Если у вас возникнут вопросы по этой теме, то воспользуйтесь разделом комментариев. Я отвечу.