Персональный компьютер состоит из множества компонентов, без которых его работа невозможна. Одним из них является источник питания. Блок питания компьютера (БП) за всю историю развития вычислительной техники оказался довольно консервативен.
На протяжении 30 лет только один раз поменялся его формат с АТ на АТХ, с добавлением в схемотехнику узла дежурного напряжения. Поэтому и неисправности, возникающие в БП типичны, и методика поиска неисправностей для разных моделей идентичная.
Основные компоненты и особенности работы
В последнее время все производители перешли на форм-фактор ATX. Такой переход был связан с изменением технических решений в производстве материнских плат, в частности, изменения системы её запуска. Используемая схемотехника требовала напряжения +3,3 вольта.
Стандарт ATX претерпел за всё время несколько ревизий, в первую очередь это было связано с выделением отдельных линий питания для процессоров и видеокарт. Самая первая модель имела стандартный 20-pin разъём, к которому в дальнейшем были добавлены четыре пина, подающие питание 12 вольт.
Из всех модификаций популярность получил формат EPS/EPS 12 В, состоящий из основного 24-pin штекера и дополнительного 8- pin для подачи 12 вольт.
Все необходимые для работы напряжения подаются через основной разъём, имеющий ключ, защищающий от неправильной установки. Для обеспечения автоматизации запуска применяются различные сигналы, позволяющие провести первичное тестирование БП перед запуском. Так, для включения БП используется сигнал PS-ON. А линия PW-OK, разрешает запуск устройства только после появления всех требуемых напряжений, выдаваемых устройством питания.
Перед тем как приступить к ремонту компьютера своими руками, следует понимать как он устроен и принцип его работы. К основным его блокам относят:
- сетевой фильтр;
- первичную цепь питания;
- узел контроля сигнала PS-ON;
- блок формирования сигнала PW-OK;
- стабилизатор напряжения линии + 5 вольт;
- блок формирования положительных напряжений: 3,3 В, +5 В, +12 В;
- блок формирования отрицательных напряжений: 5 В, 12 В;
- формирователь положительного стабильного сигнала 3,3 вольта;
- фильтры на линиях сформированных напряжений;
- блок защиты.
Принцип работы источника напряжения основан на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Напряжение из промышленной сети поступает на сетевой фильтр, а через него на выпрямительный блок и силовые ключи. Величина напряжения на его выходе составляет 310 вольт. Далее сигнал поступает на вторичные узлы прибора питания и дежурку.
Если напряжение присутствует на ключевых транзисторах, то происходит их открывание, и в первичной обмотке трансформатора возникает ток. Под действием электродвижущей силы ток появляется и во вторичной обмотке. Шим-контроллер, изменяя параметры импульса, управляет временем открытия транзисторов. Работа транзисторов происходит попарно: если один открыт, то другой закрыт.
Стабилизация выходного сигнала происходит путём применения обратной связи. При поднятии уровня сигнала на вторичной обмотке схема обратной связи корректирует значение напряжения на управляющей ноге микросхемы. При этом контроллер увеличивает длительность сигнала, поступающего на транзисторные ключи.
С импульсного трансформатора напряжение поступает на остальные узлы схемы, где и формируются требуемые величины напряжений. На каждой такой линии стоит фильтр, он предназначен для убирания из сигнала паразитных пульсаций. Обычно фильтр представляет собой электролитический конденсатор.
Во время своей работы ключевые элементы работают в тяжёлых режимах, поэтому они нуждаются в охлаждении. Для этого используется активно-пассивный метод. Сами элементы устанавливаются на радиаторы, а их поверхность обдувается вентилятором работающими от 12 вольт.
При соединении разъёмов БП с материнской платой на неё поступает напряжение равное +5 вольт. Основные напряжения на блоке питания в этот момент отсутствуют, кроме сформированного материнской платой дежурного сигнала +3,3 вольта. При нажатии кнопки включения ПК, замыкающей контакты PW-ON на материнской плате, величина PS-ON становится равной нулю, и даётся разрешение на формирование рабочих напряжений. После этого на материнскую плату поступает напряжение PW-OK, обозначающее, что питание в норме. Провода, выходящие из устройства, отвечают за подачу напряжения, величина которого соответствует их цвету:
жёлтый, +12 вольт;- красный, +5 вольт;
- белый, -5 вольт;
- синий, -12 вольт;
- оранжевый, + 3,3 вольта;
- зелёный, для передачи сигнала PS ON;
- серый, для передачи сигнала PW OK;
- фиолетовый, дежурное питание;
- чёрный, общий.
Когда при работе блока питания какой-то компонент неисправен (или на входе, или выходе), произошёл всплеск уровня напряжения, срабатывает схема защиты. Она останавливает работу путём снятия сигнала Power Good. Повторный запуск компьютерного БП возможен только после отключения его и обратного включения в электрическую сеть.
Этапы выявления неисправностей
Перед тем как перейти к ремонту импульсного блока питания своими руками, потребуется удостовериться, что проблема заключается именно в нём. Обычно первое подозрение возникает на него, когда системный блок отказывается запускаться. Проще всего проверить исправность БП путём его замены на заведомо исправный блок. Диагностику блоку питания компьютера удобно проводить поэтапно. Эти этапы в себя включают:
- Первичную диагностику. Она основана на нахождении признаков неисправностей. Сюда входят визуальный осмотр на наличие подозрительных мест, а также выявление запаха горевших деталей и элементов. Если происходит первичный запуск, стоит прислушаться к посторонним звукам.
- Выявление неисправных узлов. Для этого потребуется предположить неисправность в узле и выделить сгоревший элемент. Этот этап самый сложный, для его облегчения необходимо не только понимать процессы, проходящие в БП, но и иметь электрическую схему, которая просто необходима при поиске «плавающих» неисправностей.
- Используя измерительные приборы, проследить путь прохождение сигнала до неисправного элемента. Понять причину, почему возникла эта поломка.
После замены сгоревшего элемента проверить другие радиодетали, непосредственно влияющие на его работу.- По завершении ремонта осуществить безопасный тестовый старт. Для этого используется лампа накаливания, включённая в разрыв провода питания. Хорошим признаком будет её кратковременная вспышка, показывающая, что короткое замыкание отсутствует.
- При нормальном запуске понадобится измерить наличие выходных напряжений и, если есть осциллограф, посмотреть форму сигналов.
- На следующем этапе нужно нагрузить компьютерный блок на максимальную нагрузку и, контролируя выходные сигналы, оставить его работать в течение часа.
- На последнем этапе БП устанавливается в системный блок и производится его включение.
Необходимо отметить, что при ремонте импульсных блоков питания своими руками запуск и проверку, кроме последнего этапа, лучше проводить автономно от ПК. Для этого на 20 пиновом шлейфе (24 пиновом) замыкается зелёный провод PS-ON c чёрным Com. Такой запуск безопасен, так как в качестве нагрузки выступает кулер, но в случае подозрения на его неисправность желательно нагрузить основные линии нагрузкой, например, ненужным CDRom или HDD.
Проверка элементов и частые поломки
Чтобы починить БП понадобятся не только знания в электронике, но и наличие измерительного и рабочего инструментов. Из измерительных приборов используются: мультиметр, измеритель ёмкости, осциллограф. Хорошо также иметь и генератор. А из инструмента не обойтись без крестовых отвёрток и паяльных принадлежностей. Для 80% повреждений можно обойтись мультиметром, но исследовать микросхемы и формы сигналов можно будет только осциллографом.
Измерения параметров радиоэлементов
Компьютерный источник питания состоит как из пассивных, так и активных радиоэлементов. Измерение параметров радиодеталей необходимо проводить после выпаивания из платы, так как, находясь в схеме, их выводы, могут шунтироваться другими элементами. Для элементов с двумя выводами можно отрывать от платы только один из них.
Измерение резисторов проводится мультиметром, для этого сравнивается соответствие измеренного сопротивления со значением, соответствующим его маркировке. Диоды и стабилитроны проверяются на наличие пробоя в обе стороны, мультиметр ставится в режим прозвонки. Конденсаторы измеряются на соответствие их ёмкости и ёмкостного сопротивления, для этого используется ESR-метр. Биполярные транзисторы проверяются аналогично диодам в режиме прозвонки, а в случае полевых транзисторов проверка происходит на способность их открываться и закрываться.
Типовые отказы
Так как схемотехника компьютерных источников питания существенно не изменяется, существуют типовые неисправности и способы их решения. В первую очередь понадобится попробовать стартовать БП в автономном режиме. В случае неудачи — разобрать его и визуально осмотреть электролитические конденсаторы на вздутие и потёки. Около 70 процентов неисправностей связаны с выходом из строя конденсаторов, и отремонтировать БП получается путём простой их замены на исправные. Если решено ремонтировать БП самостоятельно, то можно воспользоваться следующей инструкцией:
- Устройство не включается. Сгорает плавкий предохранитель F1, пробит диодный мост. Вышел из строя разделительный фильтр, терморезисторы находятся в обрыве. Высоковольтный конденсатор потерял свою ёмкость. Силовые транзисторы в обрыве или пробиты.
- Устройство не хочет включаться, на высоковольтном конденсаторе присутствует напряжение 310 вольт. Неисправна схема дежурного питания, заменить микросхему ШИМ — контроллера. При отсутствии стабилизированных пяти вольт проверяется подтягивающий резистор 1 кОм. Неисправна цепь супервизора, ёмкости и резисторы в её цепи.
- Стабилизированные напряжения занижены или завышены. Нарушения в работе стабилизирующей цепи, проверяются интегральные микросхемы. Неисправна микросхема ШИМ контроллера.
- Уровни выходных сигналов занижены. Виновата цепь обратной связи. Нарушена работа ШИМ контролера, повреждены радиоэлементы в её обвязке.
- При включении срабатывает защита. Повреждён узел дежурного питания. Сгорела микросхема супервизора, элементы обвязки её цепи. Присутствует короткое замыкание в выходных формирователях напряжения.
- При работе выключается. Перегрев, очистить от пыли, смазать кулер, заменить термопасту.
- Не крутит вентилятор. Отсутствует питающее напряжение 12 вольт. Обрыв терморезистора. Повреждён вентилятор.
Практический ремонт
Наиболее часто в БП перегорает предохранитель с хлопком и запахом сгоревших деталей. При его замене происходит повторное его сгорание. В первую очередь визуально осматривается плата, и меняются все подозрительные конденсаторы. Если элементы выпрямительного блока исправны, выпаиваются силовые ключи. Устройство включается, предохранитель не сгорел, впаиваются новые транзисторы, и блок запускается заново. Все действия по запуску БП проводятся с включённой в разрыв питания лампочкой. Ярко горящая лампа сигнализирует о коротком замыкании. Если запуска нет, и лампочка горит, то меняется ШИМ контроллер.
Бывает, что при запуске устройства питания слышен свист, он может возникнуть сразу или после прогрева устройства. В этом случае внимательно просматривается плата на «непропаи» элементов и микротрещины, особенно в районе дросселей.
Таким образом, выполняя пошаговый ремонт блока питания компьютера своими руками, можно отремонтировать практически любой БП. Научившись ремонтировать блоки питания персональных компьютеров, несложно будет восстанавливать их в ноутбуках. Устроен ноутбуковый адаптер питания практически так же, как и компьютерный. Отличия лишь в применении планарных радиоэлементов, для выпаивания которых потребуется паяльная станция.
