Oprava spínaného zdroje z počítače na 120V

[Andrea]

Já tohle téma sleduju, ale nemám, co bych k tomu řekla. Po pravdě, je mi ta podivné řešení regulační smyčky krajně nesympatické.

[macintosh1984]

C39 jsem vyměnil. Pořád to samé. Napětí na něm jsem měřil voltmetrem. Polarita je správná (měl jsem asi napsat -2,9V vůči zemi). Osciloskop je stejnosměrný. Nemám ale dělič na tak velké napětí, takže tu amplitudu na kolektoru jen tak nezměřím. A při tom cykování to se mi to nepodaří zasynchronizovat. No vidím to tak, že asi ten původní zdroj prozatím vyhodím, a dám tam normální ATX. Místo by tam snad bylo. A hlavně to budu moct zapojit normálně do sítě. Nebude to sice originál, ale hlavně že to pojede. Už mi to za ty nervy nestojí. Ten odpor bych tam velice rád nechal. Jen kdyby tolik netopil. Počítač nemá ventilátor a i při normální funkci se dost zahřívá. Natož když se tam přidá tak velký "radiátor". Bedna počítače je plastová, takže by se asi po chvilce roztekla. Musím říct, že jsem se z ničím tak dlouho netrápil jako s tímto počítačem. Než přišla na řadu oprava zdroje, musel jsem opravit desku. Nebylo to ale tak hrozné protože to ještě naštěstí není SMD. Nicméně jsem se aspoň přesvědčil, že přišel čas si sehnat nový a lepší osciloskop. Až ho budu mít možná se na to ještě mrknu. Každopádně děkuji všem za rady.

[procesor]

Takto:
Na konci cyklu (po odovzdaní energie na sekundár) klesne napätie na vinutiach, energia v C40 vygeneruje záporný prekmit (vo vinutí 7/8 ) a cez vinutie 6/7 začne otvárať Q11. Budenie Q11 sa spätnou väzbou podporí.
Q11 je otvorené a na R47 a R49 rastie napätie. Ak sa dosiahne hodnota na emitore Q9 cca 0,7V tento sa otvorí a zapáli thyristor. Preruší sa prúd so báze, Q11 začne zatvárať, reverzujú napätia na všetkých vinutiach a energia akumulovaná do tohoto času sa začne odovzdávať na sekundárnu stranu cez otvorené diódy.

Riadený je čas t1, t2 trvá podľa stavu nabitia výstupných kondenzátorov.


Primárna pracuje pri štarte najprv (krátko) na min. výkon(optron nemá šťavu-OZ má malé napätie).
Potom sa otvorí tranzistor optronu (už funguje OZ a stúpne energia cyklu a tá narastá s nárastom napätí na výstupoch. Tento proces (plynulé zvyšovanie výkonu pri štarte zdroja riadi napätie na kondenzátore C39 (toto zaisťuje približne stabilnú frekvenciu počas nábehu). Pritom musí byť tranzistor optronu zopnutý.
Ak dosiahne zdroj výstupné napätie nastavené komparátorom postupne sa začne zatvárať optron (prechod trvá asi 100...200µs). Zníži sa energia cyklu a po poklesa napätia pod nastavenú hodnotu na komparátore opäť plynule sa roznehne na plný výkon.
Nižšie je diagram napätia na kolektore optronu. Striedanie stavu "malý/veľký" výkon závisí od zaťaženia.
Tie hodnoty (napätí o časov) treba brať len názorne. Najmä napätie 6V môže byť len 2,9V.

Ak by bol mierne prerazený tranzistor optronu (nezatváral sa dokonale), zdroj by nefungoval na malú záťaž.

[Milan]

S procesorem bych tak na 90% souhlasil - ale fakt tam nevidím na konci
předání energie na sekundáru ten pokles napětí na kolektoru na napájecí,tj.170V, a nechápu,proč je doba zavření Q11 tak dlouhá oproti
době otevření v ustáleném stavu,kdy jsou již sekund.kond.nabity.

No nic,tvůj další postup mac je rozumný,s tím Avometem (odporem)jsem to myslel samozřejmě jako legraci.Protože jsem kdysi všeliká zařízení osobně vyvíjel a šla do sériové výroby,nikdy bych takovéto zapojení nepoužil -oživování ve výrobě by dopadlo katastroficky a výrobáci by nás utýrali. Kdybych tohle měl opravovat a netrvalo se na originálu,asi bych to překopal na nějaký řídící obvod,kde se jasně ví,co to má dělat a parametry lze ovlivnit .Tady se dá ovlivnit a ještě blbě okamžik sepnutí tyristoru,ostatní je dle vůle páně ( a stavu součástek a okolí).

[procesor]

Je tam ukončenie prenosu energie na sekundárnu stranu...

[Milan]

Tak mi to nedalo a ještě jsem bádal,kde může být chyba v úvaze o funkci a v obvodech .
Úvaha : No zapomněl jsem ( stařecká demence),že zdroj musí být funkční i třeba při napětí v síti 120V +- 10%,tj.i při min.stř.hodnotě vst.ss napětí asi 120V. Dále jsem podcenil ss odpory a úbytek na diodě v sekundáru,kde při šp.proudech desítek A nějaký volt ubyde.Z toho vyplývá,že tranformační poměr trafa prim./sek. nemůže být navržen
v teoretickém poměru , ale musí být menší . Platí pak vztah :
T (rozepnutí) = U(vst)x T(sepnutí) / n ( převod trafa) x U(výstupní)

Pak už je naprosto jednoduše viz obrázky dopočitatelná zdánlivě dlouhá doba předávání energie viz průběhy maca.Zde vychází výpočtem převod asi 8,6 a časy s tolerancí danou perfektními obrázky maca odpovídají.

Další významnou vlastností měniče,kterou osvětlil procesor, je schopnost nastartovat cyklicky nový spínací pulz jen těsně po skončení předávání energie na sekundáru ,možná krátce poté,ale nikdy jindy,tedy v době,kdy je v C40 ještě dost energie. Pokud v této době nenastartuje,pak jedině znova z pomocného zdroje napětí.

Na obr.1 jsou hodnoty a průběhy tak,jak je přibližně naměřil mac při zatížení naplno. Zátěže v hladinách 5V a -12V jsou převedeny do hladiny 12V přes výkon,z pohledu funkce je to jedno. Všimněte si průběhu VDS,kde na konci sekundární části cyklu napětí padá se zákmity k 170V a bezprostředně následuje start primárního cyklu.Tohle náš měnič umí.

Na obr. 2 jsou průběhy,které by odpovídaly stavu,který mac naměřil při
zátěži zmenšené o 2A,kdy mu ale již zdroj pulzuje. Ve skutečnosti tohle náš měnič neumí,protože cyklický start nového spínacího pulzu nasleduje ihned po poklesu VDS k 170V ,takže měnič nečeká,až je předána celá energie jádra,ale znovu nastartuje .Tak tady je jádro pudla,ke kterému se vrátím.

Na obr.3 je pro informaci průběh při vst.napětí 120V ss a zátěži 4,8A ,také to by měl měnič zvládnout ,pokud se však již nebude přesycovat jádro - jeho rozměry,mezeru a materiál neznám,ale je to jedno,konstruktér si to jistě spočítal.

Omlouvám se za pořadí obrázků,dával jsem 1,2,3,zobrazuje se 3,2,1.

Takže zpět k obrázku č.2 :
Měnič by měl "počkat" se sepnutím až do 40 µs. On ale znovu sepne někde kolem33-34µs (musí, důvod - C40) .To je moc brzo,napětí na výstupu bude s každým pulzem stoupat,operák by měl zavřít optron a zkrátit délku pulzu v sepnutí,aby se energie dodávaná z primáru srovnala s energiií odebíranou ze sekundáru.To se zřejmě nestane v dostatečné míře nebo dost rychle,napětí dále stoupá,spouštění tyristoru a měniče přes obvody C40 se "rozhádá"a cykluje to.A tak jsme zpátky u smyčky zpětné vazby (PID regulátor s OZ),optron a komparátor =tranzistor+tyristor)která nefunguje dobře.
Jak bych to měřil já :
Místo tranzistoru optronu trimr třeba 3k3-10k vytočený na max , odpojit tranzistor optronu,zátěže jak nyní napojeno,voltmetr na větev 12V,ragulační trafo najet pomalu napětí na cca 12,5V na výstupu. Zjistit slušným dvoukanálovým osciloskopem otáčením trimru rozsah regulace délky pulzu na em.odporech. Pokud bych se nedostal pod řekněme 10µs,změřil bych zpoždění mezi pulzem na em.odporech a pulzem na G tyristoru (odporu v G).Pokud by to bylo několik µs,hledat náhradu za tranzistor,nejlépe menší beta,spínací typ,aby "neintegroval" .Bude-li to ok,tak pak tyristor zase průběh třeba v anodě proti napětí na G -zpoždění v řádu několik µs při sepnutí a více než 10µs při rozepnutí je vada - jiný tyristor nebo nabastlit něco jako lambda diodu.Nejméně podezřelé jsou součástky kolem OZ - ránu asi nedostaly,přeměřil bych kondy,zejména C21.

Tak až se k tomu jednou vrátíš,dej vědět,jak to dopadlo......

[procesor]

Ešte k tomu vinutiu 7/8 a CR27 dodám, že je to tzv. demagnetizačné vinutie. Počet závitov je cca rovnaký ako v hlavnom vinutí 9/10. Výstupné napätia sú za stabilného stavu nižšie ako je dané prevodom závitov. Preto sa CR27 neotvára v t2. Ak sa zníži zaťaženie zdroja a regulácia nie je schopná skrátením t1 (pomocou primárneho a sekundárneho regulátora) zvýšia sa napätia na výstupných kondenzátoroch až natoľko, že sa začne otvárať aj CR27.
Ak sa tam pripletie otvorená dióda CR27 zmenia sa pomery v energie vo vinutí 7/8 (najmä rozptylovej indukčnosti) a nezostane energia na regeneráciu cyklu. Buď to trvá potom dlho, alebo zhasne menič a opakuje sa fáza Power-Up značne skrátená, pretože na výstupných kapacitách sa nezačína z nuly. To platí aj o kondenzátore C39.

Zapojenie Q8 je také, že reaguje až po prekročení napätia o cca 30% (posledná inštancia na ochranu aspoň elektrolytov) Bežné obvody vydržia niečo (napr. TTL do 7V).

Z toho mi vychádza, že hlavným vinníkom bude lenivo sa otvárajúci thyristor (a rýchlejší sa asi ťažko pozháňa).
Zmenšením vzduchovej medzery jadra T3 by sa predĺžil takt t1 a tým by sa umožnilo regulovať aj pre nižšie zaťaženie . Niekedy bývajú v jadre vložené podložky, ktorými sa nastavuje vzduchová medzera. Výmenou podložky za tenšiu by sa jednoducho upravila medzera. Týmto samozrejme klesne aj maximálny výkon- aj frekvencia...treba overiť či sa nezačne presycovať transformátor T3.
Alebo by som sa vrátil k pokusu nahradiť thyristor tranzistorovou náhradou. Také zapojenia sa používajú a nemal by byť problém ho použiť aj tu. Ten thyristor nemá ani prúdové ani napäťové extrémnosti a s tranzistormi sa spínanie dá realizovať s časmi do mikrosekundy. Ten jeden pokus sme len-tak prešli nejakým konštatovaním, že bol trvalo zopnutý a chyba sa nehľadala.

S takýmto typom zdroja pri dobrom zaťažení sa dá pekne laborovať.
Odpojil by som diódu optronu od OZ a cez 100Ω odpor pripájal/nepripájal na 12V. Tak by sa ukázalo ako mení npr. 12V± .Záťažou doregulovať aby do plusu nebolo viac ako 14V. Smerom dole kľudne aj na 6...7V.
Toto by overilo aj funkciu optronu. Aj ten môže spôsobovať neochotu pracovať pri nízkom zaťažení (ten sa tiež nemenil, aspoň sa tu o tom zmieňovalo tak).

[macintosh1984]

Ten zdroj mi furt vrtá hlavou. Když vezmu v úvahu že jsem všechny vadné součástky nahradil přesně těmi stejnými, pouze ten tyristor se nepodařill sehnat a byla použita náhrada, tak to vypadá že to prostě musí způsobovat on. Náhrada tyristoru dvěma bipolárními tranzistory opravdu nefunguje. Zkoušel jsem to simulovat v pspice a ten proud tím hned na prostě teče i bez jakéhokoli pulzu na gate. V reálu jsem si to vyzkoušel s malou žárovičkou a je to úplně to samé. A tak mě napadlo místo tyristoru použít mosfet protože ten taky jako tyristor drží sepnutý dokud proud ním tekoucí neklesne pod určitou hranici. A hlavně je mosfet rychlejší. Tak jsem vypájel ten tyristor a vrazil jsem tam ten mosfet. A ejhle, ono to jede i při malé zátěži. Samozřejmě že to není jen tak. Výstupní napětí zdroje na větvi +12V stouplo asi na 13,2V. Pomocí trimru R56 pod tuto hranici nejde snížit. Jde pouze zvýšit. Z toho usuzuju, že je potřeba mírně zvýšit úbytek na emitorových odporech aby se mohl Q9 dříve otevřít. Co si o tom myslíte?

[procesor]

S tym mosfetom je zlá úvaha (on nedrží ). Ale ma napadlo, že to skús s nejakým NPN 1A tranzistorom BC637 ( cca ale npn, z hlavy neviem párne/nepárne). Tak či tak tam nabehne kladná spätná väzba a ten tranzistor už nemusí držať (možno malá kapacita pri tom gate odpore cca 4n7/25V)

Ten simulovaný thyristor musí maž aj ten odpor na riadiacej elektróde. Inak to zapaľuje zbytkový prúd pár µA toho PNP trandu.

Ešte môže byť optočlen trafený.

[macintosh1984]

Optočlen je v pořádku. Když jsem tam dal jiný, tak se to chovalo úplně stejně. Zkusím teda nějaký ten NPN.

[Milan]

Tedy fakt nevím,asi jsem nebyl ve škole,jak drží MOSFET sepnutý bez napětí na G,leda nějakým elstat.nábojem - nepleteš si to s UJT?.Ten tyristor z tranzistorů od procesora musí fungovat,ale jako tyristor,tj.když sepneš,žárovka ti svítí,zhasne až rozpojíš obvod . Zapojení od procesora je jen schematické,musíš přidat odpory,tím vlastně nastavíš vratný proud tyristoru,tzn. já bych to nastavil tak na 1mA,takže mezi bázi a emitor PNP tranz. odpor tak 560Ω ,na druhý šahat nemusíš (1k) .Přidal bych ale odpor do série s "G",taky třeba 560Ω,otvírací napětí tyristoru bývá větší na G než U (BE). Rychlost spínání by měla být dobrá,s rozpínáním si nejsem tak jist,chce to tranzistory s ne moc velkými β.

13,2V na výstupu znamená,že regulace nefunguje ,optron musí být při tomto napětí úplně zavřený,ale to jsme tu už několikrát probírali ,jak to vyzkoušet.

[macintosh1984]

To že nefunguje regulace jsem poznal. A k tomu mosfetu. Zapojím ho do série s žárovkou. Prstem se dotknu plusu a gate. Žárovka se rozsvítí. Prst oddělám, žárovka stále svítí. Dotknu se mínusu a gate, žárovka zhasne. Funguje to tedy PODOBNĚ jako tyristor. Rozdíl je v tom, že pro vypnutí tyristoru je potřeba rozpojit. Vím že to je způsobené POUZE nabitým gate. Myslel jsem že by se tady toho dalo využít. Ale je to teda blbost. Zkusím si teda pohrát s těmi tranzistory.

[Milan]

No,chce to před tím pokusem s mosfetem se trošku pohýbat na lakované židli v tesilkách,a bude to spínat lépe,ale už napořád .U té dvojice tranzistorů máš vlastně možnost nezávisle nastavit proud,při kterém bude spínat ( odpor 1k v G + do série s kolekt..předch.tranzistoru nějaký odpor - vytvoří s 1 k dělič) a vratný proud tyristoru ( I H),který nastavíš
odporem mezi bází a em. PNP tranzistoru. Cílem snažení,když nemůžeš měřit dvoukanálově, je docílit délky pulzů na em.odporech při zavřeném nebo odpojeném optronu ,připojené zátěži dle tvé potřeby , napětí 170V do max. 10µs,nebo raději méně. Pokud to nedocílíš,je tam ještě nějaká jiná vada v obvodech kolem Q11.Pokud to docílíš, pak trimr místo tranzistoru optronu a zkusit,zda se spolehlivě na těch 12V dostaneš.Nepočítej s tím,že by to ale fungovalo naprázdno - myslím,že aspoň tak 20W z toho budeš muset cucat. Quazityristor si vyzkoušej na stole vedle,ať nemusíš zase měnit Q11.

[macintosh1984]

Tak jsem si s tím hrál, a po zkouškách mimo zdroj to vypadalo dobře. Vrazil jsem to teda do toho zdroje a zapnul. Zdroj běžel na zátěž odpovídající zatížením počítače. Vypadalo to že je vyhráno. Zatímco jsem se na to díval osciloskopem a laboroval s trimrem místo optronu tak se začal nafukovat kondík C43 a pošlehnul se odpor R51. Že je něco špatně jsem si všiml až se zablýsklo od toho R51. Desku jsem měl spojema nahoru a tak jsem si toho kondíku nevšiml. Rychle jsem to vypnul a doteď si lámu hlavu čím se to mohlo stát. Odnesl to jenom ten kond. a odpor. Tranzistory i diody to přežily. Kondík i odpor jsem vyměnil. Všechno jsem to ještě prošel a opravdu jsem žádnou příčinu nenašel. Proto jsem si řekl že to možná bylo tím kondenzátorem. Ten už byl jeden z mála původních. Třeba už byl v háji. Ze zapojení jsem vyrozuměl, že je na něm vždy při startu chvíli napětí o opačné polaritě aby zdroj mohl nastartovat. To mu asi moc dobře nedělá. Odpor se zřejmě prorazil díky zkratovanému kondíku. Nicméně jsem se to pokusil s vyměněnými součástkami spustit znovu. Pro jistotu jsem zdroj radši najížděl pomalu z nízkých napětí. Ono ale nic. Zdroj ani neťukne. Mrknul jsem se jestli se na emitoru Q11 objevuje záporné napětí které způsobuje otevření tranzistoru při startu. Mezi emitorem a bází je asi 0,6V. Vyměnil jsem Q11 i přesto že jsem ho předtím kontroloval a byl dobrý. Ale taky nic. Diody CR28,29,30 jsou vpořádku. Tak už zase nevim.

[Milan]

Máš výdrž při té smůle.Tipl bych si na to,že proud Q11 místo emitorovými odpory tekl jinudy a co stálo v cestě odpravil.Proč,to nedokážu určit,snad nějaký zkrat díky spojeným zemím měřáků,netuším,co a kde bylo zrovna zapojeno, či zda jsi o něco "nebrnkl".Někde vada bude,nezbývá,než se obrnit trpělivostí a hledat.Co tak třeba upálené odpory v emitoru ?Proražené přechody BE v tom quazityristoru ? Fungovala ta náhrada dobře-nestalo se třeba,že napětí seplo přepěťovku a tyristor to nezvádl odpojit ? Ale co,nebudu spekulovat,měř,určitě na ro přijdeš.