APSUの動作原理であるPSU FSP Epsilon 1010の修理

書くというアイデアは、経験を共有するために、電源の予期せぬ故障の後に生まれました。同様の電源（以下、電源ユニットと呼びます）が修理に必要な場合、または回路を覚えておく必要がある場合、次に読む場所がありました。







この記事は単純なPCユーザー向けに設計されているとすぐに言わなければなりませんが、学術的な詳細を掘り下げることは可能でした。

回路が私のものではないという事実にもかかわらず、私は排他的に「自分で」説明しますが、これは唯一の正しいものではないと主張しますが、コンピューターの電源などの必要なデバイスの操作を「私の指で」説明することを目的としています。



2005年、APFCの仕事に侵入する必要性が生じたとき、コンピューターの任意の再起動に問題がありました。 私は実際に微妙なことを掘り下げることなく「ソアピー」な会社でコンピューターを購入しました。 彼らはサービスを手伝いませんでした。会社で機能しますが、再起動します。 私はそれが自分自身に負担をかける番だと気づいた...夕方にはホームネットワークに問題があり、夕方には不規則に160Vに下がった！ 彼は入力コンデンサの容量を増やすために回路を探し始めましたが、少し逃しましたが、問題を解決しませんでした。 情報を検索する過程で、価格表でブロックの名前にあるわかりにくい文字APFCとPPFCを見つけました。 その後、PPFCがあることを知り、APFCで自分でブロックを購入することにしました。その後、無停電電源装置も取りました。 他の問題が始まりました-システムユニットの電源がオンになり、ネットワークが消えると、無停電スイッチがノックアウトし、サービスに手をつなぎます。 私はそれを返して、3倍強力に購入しました。問題なく今日まで機能します。



私の経験を皆さんと共有します。コンピューターの操作のほとんど最後の役割を不当に割り当てられているシステムユニットのコンポーネントであるPSUについて、もう少し詳しく学んでいただければ幸いです。



FSP Epsilon 1010電源は高品質で信頼性の高いデバイスですが、ネットワークやその他の事故の問題を考えると、故障することもあります。 そのようなユニットを廃棄することは残念であり、修理は新しいユニットのコストに近づくことができます。 しかし、些細なことがあり、それを排除して、あなたはそれを生き返らせることができます。



FSP Epsilon 1010の外観：







最も重要なことは、仕事の原理を理解し、骨でブロックを分解することです。



ネットで掘る典型的なFSP Epsilonブロックのスキームのフラグメントの例を示します。 スキームは、非常に勤勉で有能な人によって手動でコンパイルされ、公開アクセスのためにそれらを親切に入れました：



1.基本スキーム：

図1：

フルサイズへのリンク： s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif





2. APFCコントローラー回路：

図2：

フルサイズへのリンク： i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif





このシリーズの電源の変更は、エレメントの数が異なります（同じボードに追加ではんだ付けされます）が、動作原理は同じです。



APFC



APFCとは何ですか？



PFCは力率補正（PFC）です。AC電源ネットワークから電力が供給されたときに力率の低いエンドデバイスの消費を、力率が受け入れられた標準に準拠する状態にするプロセスです。 3本の指で表示すると、次のようになります。



-電源を開始し、コンデンサが充電を開始しました-消費電流のピークは、AC正弦波220V 50Hzのピークと一致しました（描画が面倒です）。 一致する理由 また、時間軸により近い「0」ボルトでどのように充電されますか？ まさか！ ダイオードブリッジがコンデンサの前にあるため、ピークは正弦波の各半波になります。

-ユニット負荷が電流を引き込み、コンデンサを放電しました。

-コンデンサが充電を開始し、再び正弦波のピークで電流消費のピークがありました。



そして、その中で、正弦波が成長し、一定の消費の代わりに、狭い時間に短いサージで電流を「引く」「ハリネズミ」が見られます。 そして、何が悪いのか、自分を引っ張らないでください、とあなたは言います。 そして、ここでバスカヴィル犬は大騒ぎしました：これらのピークは電気配線を過負荷にし、名目上計算されたワイヤ断面で火災を引き起こすことさえあります。 そして、あなたがネットワーク内のブロックが1つではないと考えたら？ はい。同じネットワークで動作する電子機器は、干渉のあるこのような「Sawn」ネットワークを好まないでしょう。 さらに、電源の宣言された電力定格では、負荷が既にアパート（オフィス）のネットワークワイヤであるため、光に対してより多く支払うことになります。 正弦波ディップの方向に電流消費ピークを時間的にノックダウンする、つまり、線形性の類似性に近づいて配線を解放するという問題が発生します。



PPFC-受動力率補正。 これは、電源ユニットの1つの電源コ​​ードの前に大きなチョークがあり、そのタスクは、インダクターの非線形特性を考慮して、コンデンサーの充電中に消費電流のピークをノックダウンすることです（つまり、インダクターに流れる電流は、印加される電圧よりも遅れます-学校を思い出してください）。 これは次のように見えます。正弦波の最大値で、コンデンサを充電する必要があり、彼はこれを期待しますが、悪いことです-彼らは彼の前にチョークを置きます。 しかし、インダクタはコンデンサに必要なものをあまり心配していません-電圧がそれに印加され、自己誘導電流が発生し、それは反対方向に向けられます。 したがって、インダクタは、入力正弦波のピーク（ネットワークのピーク）でのコンデンサの充電を防ぎ、コンデンサは放電されます。 変だよね？ それは私たちが望んでいたことではありませんか？ 正弦波は減少しますが、インダクタはほとんどの人のように動作します：（私たちは-価値を失い、失いました-後悔しています）再び自己誘導電流が発生します。これはすでにコンデンサを充電する電流の減少と一致しています。 私たちが持っているもの：ピーク時-なし、ディップ-充電！ タスクが完了しました！

これは、PPFCスキームがまさに1つのチョークで電流消費のピークを正弦波のディップ（上りおよび下りセクション）に引き込むことによって機能する方法です。 0.6に近い力率。 悪くはないが、完璧ではない。



APFC-アクティブ力率補正。 これは、電力を必要とする電子部品を使用することを意味します。 この電源には、実際には2つの電源があります。最初の電源は410Vスタビライザーで、2番目は従来の従来のスイッチング電源です。 以下でこれを検討します。



APFCとその仕組み。



図3：





力率の積極的な補正の原理に到達しただけなので、すぐにいくつかの点を決定します。 主な目的（経時的な消費電流の直線性の近似）に加えて、APFCは三位一体の問題を解決し、次の機能を備えています。



-APFCを備えた電源ユニットは2つのユニットで構成されます。最初のユニットは410Vスタビライザー（APFC自体）、2番目は従来の従来のスイッチング電源です。

-APFC回路は、約0.9の力率を提供します。 これが私たちが目指していることです-「1」。

-APFC回路は約200KHzの周波数で動作します。 同意して、50 Hzに対して1秒間に200,000回電流を引くこと-これはほとんどすべての瞬間、つまり線形に行われます。

-APFC回路は、約410Vの安定した一定の出力電圧を提供し、110〜250V（実際には40V）で動作します。 これは、産業用ネットワークが実質的に内部安定装置の動作に影響しないことを意味します。



作業回路：



APFCの動作原理は、スロットル内のエネルギーの蓄積とそれに続く負荷への伝達に基づいています。

インダクタを介して電力が供給されると、その電流は電圧よりも遅れます。 ストレスが除去されると、自己誘導現象が発生します。 これは、電源がそれを食べる場所であり、自己誘導の電圧は二重に適用されたものの電圧に近い可能性があるため、ここでは110Vからそれを持っています！ APFC回路のタスクは、負荷と入力電圧に関係なく、出力が常に410Vの電圧になるように、インダクタを流れる電流を所定の精度で測定することです。



図3では、DC-ブリッジ後の定電圧源（安定化されていない）、ストレージチョークL1、コンパレーターとPWMで制御されるトランジスタースイッチSW1を示しています。 キーは実際に開いたときにコンセントで短絡するため、回路は一見非常に大胆に作られていますが、1秒あたり200,000回の頻度でマイクロ秒で発生することを考えると、それは許します。 しかし、キー管理回路の誤動作の場合、間違いなくそれを聞き、臭いさえするか、あるいは、同様の回路で電源キーがどのように燃えるかを見るでしょう。



1.トランジスタSW1が開いており、電流はインダクタを介して「+ DC」-「L1」-「SW2」-「RL」から「-DC」まで負荷に流れます。 しかし、インダクタは電流の動きに抵抗します（自己誘導が開始されます）が、インダクタL1にエネルギーが蓄積されます-これは短絡であるため、電圧はほぼDC電圧まで上昇します（ほんの少しの時間（今のところ、すべてが機能しています）SW2ダイオードはコンデンサC1の放電を防止します）トランジスタを開くとき。

2.トランジスタSW1が閉じています。負荷の電圧は、ソースDC1とインダクタL1の電圧の合計に等しくなり、ソースに非酸性で印加され、逆極性の自己誘導電流を放出します。 誘導子の磁場が消えると、誘導子は磁場を横切り、逆極性の自己誘導のEMFを誘導します。 現在、自己誘導電流には、ソースの電流が消えるという1つの方向があります（自己誘導終了）。 自己誘導とは、電流強度の変化の結果として、電気回路でEMF誘導が発生することです。

そのため、自己誘導時には、トランジスタが閉じた後、インダクタからのエネルギーが追加されるため、最大410Vまで加算されます。 サプリメントはなぜですか？ 入力が220vの場合、コンデンサを使用してブリッジの出力にいくらになるか、学校を覚えていますか？ そうです、220Vに2のルート（1.41421356）= 311Vを掛けます。 これには、APFCチャートがありません。 これは、+ 5Vスタンバイのみが機能し、ユニット自体が実行されていない間に、410Vを待機している時点でそうなっています。 現在、勤務中にAPFCを運転することは意味がなく、2アンペアで十分です。

これらはすべて、410Vポイントからのフィードバックを使用する制御回路によって厳密に制御されます。 自己誘導のレベルは、トランジスタの開放時間によって調整されます。つまり、エネルギー蓄積時間L1はパルス幅の安定化です。 APFCのタスクは、外部ネットワーク要素と負荷を変更するとき、410Vの出力を安定して維持することです。



したがって、APFCを備えた電源ユニットには、410Vスタビライザーと従来の電源自体の2つの電源があることがわかりました。



正弦波ピークへの電流消費ピークの依存性の低減は、これらのピークをAPFC回路の周波数に転送することによって保証されます-1秒あたり200,000回、これは50Hz 220V正弦波の各時点での線形電流消費に近づきます。 証明するために必要でした。



APFCの利点：

-約0.9の力率。

-不安定な農村を含む、任意の気まぐれなネットワーク110-250Vで動作します。

-ノイズ耐性：

-安定した入力410Vによる出力電圧の高い安定化係数;

-出力電圧の低リップル係数;

-周波数が約200KHzであるため、小さなフィルターサイズ。

-ブロックの全体的な効率が高い。

-産業用ネットワークに与えられる小さな干渉。

-光の支払いにおける高い経済効果。

-無負荷の電気配線;

-60Vステーションバッテリーを備えた企業および通信組織では、重要なサーバーに電力を供給するためにUPSをまったく使用せずに、ユニットを60V保証の電源回路に差し込むだけで、何も変更せずに極性を確認できます（そうではありません）。 これにより、不運な15分間の運転をUPSからステーションバッテリーから10時間に残すことができるため、ディーゼルエンジンが始動しない場合に制御システム全体がダウンすることはありません。 そして、多くはそれに注意を払っていないか、ディーゼルエンジンが何らかの形で攻撃を受けるまでそれについて考えませんでした...すべての機器は動作し続けますが、15分後にコンピュータが切断されるため、制御するものはありません。 製造業者は、60V変数などの電力規格がないため、90〜265Vの動作範囲を示していますが、実際の動作制限は40Vで得られたため、以下を確認する意味はありません。

アイテムをもう一度注意深く読み直して、重要なサーバーの無停電電源装置の機能を評価してください！



APFCの欠点：

-価格;

-診断と修復の困難;

-高価な部品（トランジスタ-1個あたり約5ドル、場合によっては5個まであります）、多くの場合、修理コストはそれ自体を正当化しません。

-高い突入電流による無停電電源装置（UPS）とのコラボレーションの問題。 ダブルパワーリザーブのUPSを選択する必要があります。



次に、図1のFSP Epsilon 1010電源ユニットの回路を考えます。 1、2。



FSP Epsilon 1010 APFCパワーユニットは、45Aの電流と600Vの電圧を持つ3つのトランジスタHGTG20N60C3で表され、並列に立っています： www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf

私たちの典型的な回路には2つのQ10、Q11がありますが、これは本質を変えません。 私たちのブロックは単純に強力です。 FPC OUT信号は、CM6800Gの12レッグから図2の12ピン制御モジュールに送られます。 次に、キーのゲートに抵抗R8を使用します。 これがAPFCの管理方法です。 APFC制御回路は、M5オプトカプラー、R82抵抗器-8ピンCB（A）を介して、+ 15Vスタンバイから給電されます。 ただし、PW-ON信号（アースへの24ピンコネクタの緑線）に従って、負荷に対してユニットを起動した後にのみ起動します。



典型的な障害：



症状

-ヒューズが綿で飛ぶ。

-ヒューズを交換した後でも、ユニットは呼吸しません。 そのため、損害はより高価な修理に変わる恐れがあります。



診断： APFCチャートの失敗。



治療：

APFC回線障害の診断を間違えることは困難です。

APFCを使用したブロックは、障害が発生した場合にAPFCなしで​​も起動できることは一般に受け入れられています。 そして、特に高価なHGT1S20N60C3Sトランジスタを使用した危険な実験に関しては、それを数え、さらにはチェックします。 トランジスタをはんだ付けします。

問題がAPFCスキームのみにあった場合、ユニットは正常に機能しますが、電源装置は最大30％電力を失うため、動作させるべきではないことを理解する必要があります。 それでは、すでにトランジスタを新しいものに変更していますが、220V 100Wの白熱灯を通して直列にユニットをオンにします。 たとえば、ブロックを古いHDDにロードします。 ランプが床に焼き付き、HDDが起動すると（指で触れます）、ファンがブロック上で回転します-修理が終了する可能性があります。 ヒューズを3倍減らしたランプなしで始めます。 そして今、燃え尽きていないのですか？ それでは、ネイティブのF1をはんだ付けし、300〜500ワットの等価負荷の下で1時間ごとのテストに進んでください。 完全な熱で燃えているランプは、重要なトランジスターの完全な開放またはそれらの葬儀の状態を知らせます。我々はそれらの前に問題を探しています。

何らかの段階で運が悪ければ、CM6800Gコントローラーを購入することを忘れずに、トランジスタの新規購入に戻ります。 詳細を変更し、すべてを繰り返します。 ボード全体を視覚的に検査することを忘れないでください！



症状

-ユニットは、1回、またはネットワーク上で5分後に起動します。

-どこからでも障害のあるHDDを得た。

-ファンは回転しますが、システムが起動せず、起動時にBIOSが認識されません。

-マザーボード、ビデオカードのコンデンサの膨張。

-システムは任意に再起動、フリーズします。



診断：乾燥電解コンデンサ。



治療：

-ユニットを分解し、膨張したコンデンサを視覚的に見つけます。

-最善の解決策は、腫れたものだけでなく、すべてを新しいものに変更することです。



デューティC43、C44、C45、C49の乾燥したコンデンサが原因で発生しない障害。

コンポーネントの故障は、フィルター凝縮液の乾燥による+ 5V、+ 12V回路のリップルの増加により発生します。



症状

-ユニットの口histまたはきしみ;

-負荷がかかるとホイッスル音が変わります。

-ユニットは、寒いときや暑いときだけ口wを吹く。



診断：回路基板の亀裂または欠けていない要素。



治療：

-ブロックを分解します。

-キートランジスタのはんだ付けの場所でプリント回路基板を目視検査し、はんだ付けの場所で楕円形の亀裂がないかフィルターチョークを使用します。

-何も見つからなかった場合は、とにかくパワーエレメントの脚をはんだ付けします。

-沈黙を確認してお楽しみください。



内部破損やターン間故障、回路基板や部品の亀裂など、非常に多くの他の障害があります。 温度異常は、熱くなるか冷めるまで機能するときに特に厄介です。

他のメーカーの電源装置にも同様の動作原理があり、誤動作を見つけて修正することができます。



BPのいくつかのヒントの終わりに：

1. APFCを使用している電源ユニットを壁のコンセントから絶対に抜かないでください！ 最初に、システムを駐車してから、延長コードなしでプラグを抜くか電源を切ります-そうでなければ、それを再生します...

ユニットが動作している瞬間に電圧が消えると、アークが伸びて火花が発生し、50 Hz以外の高調波が発生します-今回は電圧が低下し、APFCスイッチは出力で安定した電圧を維持しようとし、同時により多くの電流を発生させますとアークは2つです。 これは、大電流と制御されていない電圧高調波によるオープントランジスタの故障につながります-これらは3つです。 欲求があるかどうかを確認するのは簡単です。 個人的に、私はすでにチェックしました...今、私はこの記事を書いて、修理に25ドルを費やしました。 独自に作成することもできます。 ちなみに、FSP Epsilon 1010の場合、ケースのボタンは電源線を切断しませんが、すべての電源要素が通電されたままで制御システムを切断します-注意してください！ したがって、緊急にコンピュータの電源を切る必要がある場合は、ユニットの電源ボタンを使用して電源を切ってください。すべてが考慮されています。



2.無停電電源装置で作業することを事前に知っている場合は、PPFCで電源装置を購入します。 これにより、不要な問題を回避できます。



ストーリーでは、不必要なグラフ、図、式、および専門用語を与えないようにしたので、5行目では、PCの通常の苦痛を怖がらせないようにします。これにより、栄養の基本をより深く理解し、稼働時間を延長できます。



ここで、システムユニットを分解して電源のモデルを決定し、同時にそこからほこりを振り落とします。 すでに1つの誤動作を防いでいます。 彼は清潔で長く奉仕します。ファンに注油してください。これも大歓迎です。



誰が最後まで記事を読んだ-あなたに感謝します！

これで、PSUは安全になりました。