|
ЖУРНАЛ ЖЕЛЕЗО #7, СЕНТЯБРЬ 2004 г.
Вторая жизнь БП
Дмитрий Сазонов
Xakep Железо, номер #007, стр. 007-078-1
Восстанавливаем и модернизируем блок питания
Люди, разбирающиеся в железе, при сборке компьютера в первую очередь заботятся о надежности системы, покупая хорошее, проверенное железо, однако они часто забывают едва ли не о главном ее элементе, от которого зависит не только безглючность машины, но и ее работоспособность вообще – о блоке питания. Абсолютное большинство блоков питания, продаваемых на нашем рынке (в том числе идущих вместе с корпусами), имеет ярко выраженное китайское происхождение, причем в худшем смысле этого слова. При этом по-настоящему качественные устройства у нас распространены слабо, и особой популярностью не пользуются, так как их цена как минимум раз в пять больше, чем у китайского барахла. Несведущий в этих делах человек не будет покупать корпус за 100 баксов, если можно купить такой же с виду за 30. Результатом такого выбора становятся полностью выгоревшие компьютеры и потерянная информация.
В чем разница
Разница между дешевым и качественным блоками питания просто огромна. Основные отличия заключаются в некачественных радиоэлементах, непродуманных конструкциях и зверской экономии недобросовестных производителей на всем, чем только можно. Основной причиной выхода из строя таких БП (вместе со всей начинкой компа) является отсутствие защиты, либо ее несрабатывание, тем не менее, большинство таких блоков вполне можно довести до ума. В качестве примера подобного барахла можно привести блоки фирмы JNC, которые из-за конструктивных недоработок сгорают после полугода работы. А контакты разъема ATX последних ради экономии делаются из жести для консервных банок (без преувеличения) в результате чего из-за неплотного соединения происходит подгорание выводов на матери.
Инструмент
Блок питания по своей сути ничего высокотехнологичного из себя не представляет, поэтому инструментов нужно не так много:
1) нормальный паяльник, лучше, если он будет с регулировкой мощности и автоматической поддержкой температуры - ~200 руб.;
2) хороший мультиметр - ~800-2500 руб.;
3) хороший оловоотсос (металлический) - ~200 руб.;
4) спирт;
5) скальпель;
6) осциллограф (опционально).
Если последний есть в наличии – это очень хорошо, но так как у большинства их нет, а стоят они немало, далее будем обходиться без этого прибора, хотя сразу оговорюсь, что точную диагностику некоторых элементов без него провести не получится.
Важные замечания
Предупреждаю сразу, ремонт импульсного блока питания - занятие достаточно опасное и не для кривых рук, так как БП находится под напряжением 220 вольт, поэтому первое правило - это собственная безопасность, все нужно делать очень аккуратно и внимательно.
Метод ремонта тоже нужно выбирать из соображений безопасности. Если блок просто выключился и не включается, то можно, вынув из корпуса печатную плату и включив ее в 220, искать причину неисправности прямо «на ходу». Если же сгорание БП произошло в сопровождении крутых спецэффектов, типа фейерверка и дыма, то включать его ни в коем случае нельзя - нужно разбирать блок и искать причину поломки и возможного короткого замыкания.
Хочется отметить, что для ремонта технически сложных устройств, таких как компьютерные блоки питания, необходимо уметь читать принципиальные схемы, или как минимум знать обозначения деталей, применяемых в оных, иначе будет очень сложно разобраться, что откуда и куда на плате идет.
Почему компьютерные БП импульсные?
Дело в том, что обычная (линейная) схема питания, включающая в себя понижающий трансформатор, диодный мост и стабилизатор, в данном случае не подходит по той простой причине, что трансформатор, выдающий выходную мощность 300 ватт, был бы раза в два больше стандартного компьютерного блока питания. И это только трансформатор (!), а сколько бы все это добро весило и стоило, вообще остается только догадываться. К тому же линейные БП, в отличие от импульсных, имеют очень низкий коэффициент полезного действия. Для сравнения, КПД линейных блоков питания примерно равняется 50%, в то время как у импульсных устройств он достигает 95 %.
Принцип работы импульсного блока сильно отличается: в нем ток с напряжением 220 вольт выпрямляется диодным мостом, это напряжение используется для питания генератора, нагруженного на высокочастотный трансформатор, с которого, в свою очередь, снимается необходимое напряжение. Это, конечно, сильно упрощенная схема работы, но принцип именно такой.
Ремонт
Выкрутив блок питания из корпуса, нужно его аккуратно открыть и осмотреть печатную плату на предмет повреждений. Сначала рассмотрим вариант, когда видимых повреждений нет.
Находим место заведения 220 вольт на печатную плату и начинаем двигаться по цепочке. Первым делом нужно проверить предохранитель, он всегда установлен на входе 220 вольт, первым в цепи. Некоторые производители, например Thermaltake, их здорово маскируют, поэтому он может иметь очень необычный вид. Чтобы быть уверенным, что это именно предохранитель нужно обратить внимание на маркировку на печатной плате: рядом с ним должна быть метка F1. Бывает, что предохранитель сгорает от кратковременных перегрузок. Если он сгорел, а такого же нет, можно прямо к нему припаять тонкую проволоку-волосок, вынутую из обычного провода. После этого включаем блок в сеть, и далее возможно три варианта:
1. предохранитель не сгорает, БП включается и работает;
2. предохранитель сгорает снова;
3. предохранитель не сгорает, но БП не включается.
В первом случае все просто: нужно найти (купить) и поставить новый предохранитель. Если же предохранитель опять сгорел, это означает, что в цепи присутствует короткое замыкание, его причины нужно искать в первичных цепях БП (выпрямители, генератор и т.д.). В том случае, если новый предохранитель не сгорает, но блок не работает, скорее всего присутствует неисправность во вторичных цепях (ШИМ, дежурное питание).
Рассмотрим случай, когда в цепи присутствует короткое замыкание и предохранитель сгорает.
Есть еще один неплохой способ проверки цепи на короткое замыкание: нужно подключить вместо предохранителя лампочку на 100 ватт и на мгновение включить БП. Если лама загорится ярко, значит есть короткое замыкание, если тускло, то все в порядке.
Диодный мост
Первым делом посмотрим на схему. После предохранителя идет фильтр (или не идет - зависит от качества БП), в нем замыкания весьма маловероятны. За ним находится выпрямитель тока. Это либо диодная сборка, либо 4 диода, стоящие рядом друг с другом, и два больших конденсатора (бочки). Для проверки выпрямителя нужно прозвонить цепь до диодной сборки и после нее. Отсутствие замыкания после выпрямителя однозначно указывает на пробой диодов. Если за диодным мостиком также имеет место замыкание, то придется действовать методом «научного тыка» (при условии, что нет явных погорелостей, следов вытекшего электролита и т.д.). Сначала придется проверить диодный мост. Если он выполнен в виде отдельной сборки, его нужно просто аккуратно выпаять и протестировать уже разделенную цепь на печатной плате. В том случае, если выпрямитель выполнен из отдельных диодов, вполне возможно проверить его, не выпаивая их все из платы. Достаточно прозвонить каждый из них на короткое замыкание в обоих направлениях, и выпаивать только подозреваемые в неисправности. Исправный диод должен иметь сопротивление в прямом направлении около 600 Ом и в обратном - порядка 1.3 МОм.
Предположим, тебе повезло, и единственной неисправностью блока питания является пробитый выпрямитель. В этом случае всего лишь нужно заменить сборку (или отдельные диоды). Кстати, все они взаимозаменяемы, поэтому можно вынуть их из другого старого блока питания.
Кондеры
Если проверка диодного моста не дала результатов, идем дальше. Частыми виновниками короткого замыкания являются электролитические конденсаторы, находящиеся возле выпрямителя. Основной причиной неисправности является их высыхание и несоответствие номиналов конденсаторов фактическим характеристикам сети. Сильное влияние оказывает очень жесткий температурный режим, а кроме того, чаще всего конденсаторы рассчитаны на напряжение 200 вольт и имеют недостаточную емкость. Все это приводит к короткому замыканию в конденсаторе и сгоранию блока. Одним из признаков неисправного конденсатора является вытекший электролит, при этом не обязательно произойдет замыкание, просто кондер сильно теряет свою емкость, что плохо сказывается на работе устройства. При прозвонке конденсаторов надо учитывать такую тонкость: пока конденсатор разряжен, он имеет маленькое сопротивление, поэтому первую секунду мультиметр будет пищать, как при коротком замыкании, после чего писк исчезнет. То есть в кратковременном попискивании ничего криминального нет - так и должно быть. Менять эти кондеры лучше всего на новые, а не вытащенные из другого БП. Подбирать новые надо с таким расчетом, чтобы был запас по напряжению, то есть как минимум 250 вольт, а емкость составляла от 470 до 680 мФ.
Высоковольтные транзисторы
В роли виновников замыкания также могут выступить высоковольтные транзисторы, которые установлены на радиаторах внутри блока питания. Наиболее частой причиной их перегорания служит перегрев из-за некачественного охлаждения. Большинство производителей экономят на площади радиаторов, естественно, на качестве работы элементов и сроке их службы это отражается весьма плохо. К тому же многие производители грешат установкой заведомо низкокачественных радиоэлементов – ясно, что такое устройство долго не проживет. В большинстве случаев транзисторы можно проверять, не отпаивая. Тестировать их нужно не только на замыкание, но и на внутренний обрыв, поэтому необходимо найти в Интернете информацию по установленным у тебя транзюкам, чтобы определить тип транзистора и разводку его ножек. Эту информацию можно выловить как на разнообразных форумах, посвященных ремонту, так и на сайтах производителей. Протестировать транзистор можно следующим несложным способом: Как известно, у обычного транзистора три ножки - это база, коллектор и эмиттер. Исправный транзистор должен звониться от базы к эмиттеру и коллектору, между последними двумя он звониться не должен. В зависимости типа перехода (npn или pnp) может меняться полярность прозвонки. Сопротивление, так же как и с диодами, в одну сторону составляет несколько сотен ом, в обратную - больше 1 МОм. Если есть другой блок питания, рабочие транзюки можно выдрать из него, предварительно убедившись в совместимости (подробные datasheets по всем транзисторам лежат в инете). У большинства сих представителей электронного мира есть наши аналоги.
Кроме транзисторов на радиаторах стоят диодные сборки (или спаянные диоды), инфу по ним можно найти в тех же источниках.
Стоит отметить, что помимо этих, основных, элементов не помешает проверять их обвязку, то есть радиоэлементы, работающие в связке с ними, например, элементы схемы, задающие режим работы транзисторов, связывающие их с остальными узлами. Тут все зависит от конкретной схемы. Несмотря на общий принцип работы компьютерных блоков питания, их конструкции могут сильно различаться, поэтому информацию по конкретным моделям и их типовым неисправностям придется искать самостоятельно.
Дежурное питание и POWER GOOD
Теперь рассмотрим другую ситуацию: предохранитель не сгорает, все элементы, упомянутые выше, исправны, но устройство не запускается.
Немного отойдем от темы и вспомним, как работает блок питания стандарта АТХ. В ждущем режиме (именно в нем находится «выключенный» компьютер) БП все равно работает. Он обеспечивает дежурное питание для материнской платы, чтобы ты мог включить или отключить компьютер кнопкой, по таймеру, или при помощи какого-либо устройства. «Дежурка» представляет собой 5 вольт, которые постоянно (пока компьютер включен в электрическую сеть) подаются на материнскую плату. Когда ты включаешь компьютер, материнская плата формирует сигнал PS_ON и запускает блок питания. В процессе запуска системы проходит проверка всех питающих напряжений и формируется сигнал POWER GOOD. В том случае, если по каким-либо причинам напряжение сильно завышено или занижено, этот сигнал не формируется, и система не стартует. Впрочем, как уже упоминалось выше, во многих NONAME блоках питания защита отсутствует напрочь, что пагубно сказывается на всем компьютере.
Итак, первым делом нужно проверить наличие 5 вольт на контактах +5VSB и PS_ON. Если на каком-то из этих контактов напряжения нет или оно сильно отличается от номинала, это указывает на неисправности либо в цепи вспомогательного преобразователя (если нет +5 vsb), либо на неисправность ШИМ контроллера или его обвязки (неработоспособность PS_ON).
ШИМ
Типовая схема блока питания построена на основе ШИМ-контроллера tl494. Он выступает в роли стабилизатора и регулятора напряжения. К сожалению, точная диагностика этого узла без осциллографа невозможна, поэтому приведем самый простой способ проверки этой микросхемы. Но с помощью этого способа можно выявить только на 100% неисправную микросхему, и прохождение этого теста не дает гарантии ее исправности.
Суть способа заключается в проверке внутреннего стабилизатора микросхемы. Этот метод годится для модели tl494 и ее полных аналогов. При отключенном от сети блоке питания нужно подать на 12-ю ножку микросхемы постоянное напряжение от +9 до +12 вольт, при этом подсоединив «минус» к 7-ой ножке, после чего необходимо замерить напряжение на 14-й ножке - оно должно быть равно 5 вольтам. Если напряжение сильно отклонено (±0.5 В), это свидетельствует о неисправности внутреннего стабилизатора микросхемы. Данный элемент лучше купить новый.
По поводу ремонта дежурного питания что-либо конкретное посоветовать трудно - может сгореть все, что угодно, но это компенсируется довольно простым устройством данной части. Будет вполне достаточно полазить по форумам по данной тематике, чтобы найти причину неисправности и метод ее устранения.
Вывод
Ремонт компьютерного блока питания нельзя назвать простым делом, тем не менее, в 70% случаев его можно осуществить в домашних условиях, без специального оборудования. В этом деле очень сильно помогает информация, имеющаяся в больших количествах на просторах Интернета. И помни, главное - не сделать хуже (читай «не доломать»), поэтому производить все манипуляции с блоком надо, предварительно хорошо обдумав свои действия, не спеша и аккуратно.
Переделка БП
В последнее время умами пользователей завладела идея бесшумного компьютера. Для ее реализации уже придумана куча разнообразных устройств, от корпуса, представляющего собой большой радиатор, до водного охлаждения. Единственная часть компьютера, которой разработчики не уделили внимания, – это блок питания. В нем до сих пор есть так нелюбимый многими ценителями тишины вентилятор. Особенно актуальна эта проблема для тех, у кого дома стоят практически никогда не выключаемые компьютеры (например, мелкие сервера в домашних сетях). Но, тем не менее, выход из этой ситуации есть, и достаточно простой по своей идее, хотя не такой уж и простой в реализации.
Теория
В компьютерном блоке питания не так много элементов, существенно разогревающихся в процессе работы. Фактически, это только немногочисленные силовые транзисторы и диодные сборки. Идея заключается в вынесении этих элементов за пределы корпуса блока питания и установки оных на отдельные массивные радиаторы, рассчитанные на пассивное охлаждение (то есть без дополнительного обдува вентилятором). Основной сложностью данной процедуры является надежная изоляция высоковольтных транзисторов и закрепление всей конструкции на задней стенке компьютера. В качестве эксперимента мы решили модифицировать 235-ваттный блок питания небольшого FTP-сервера. В качестве радиатора для пересадки греющихся элементов был взят радиатор от слотового Celeron’а.
Практика
Первым делом БП аккуратно разобрали. Далее из него была извлечена печатная плата, с которой мы сняли все элементы, находящиеся на крупных радиаторах (перепутать их невозможно).
Демонтировать элементы лучше всего при помощи оловоотсоса, так как с его помощью можно снять сразу все элементы вместе с радиатором. Работать им очень просто: сначала припой вокруг контакта разогревается паяльником, затем к контакту подносится оловоотсос, внутри которого имеется небольшая помпа на пружине. При нажатии кнопки она вылетает и втягивает олово в тонкую трубку.
После извлечения из печатной платы все детали были промаркированы (чтобы не перепутать) и сняты со старых радиаторов. Если не пометить элементы, можно перепутать их местами и устроить красивый фейерверк. На место транзисторов на печатной плате были посажены длинные куски проводов и пропущены в отверстие, где некогда стоял кулер.
Необходимо учесть, что при выносе силовых транзисторов за пределы схемы нельзя делать слишком длинные провода, так как это может отрицательно повлиять на работу генератора, и схема либо не запустится вообще, либо будет выдавать некорректные напряжения на выходе.
В процессе откручивания транзисторов от радиаторов нужно быть осторожным, чтобы не повредить и не растерять детали крепежа, так как они понадобятся в дальнейшем. Обязательно обрати внимание на способ крепления транзисторов к радиатору! Суть в том, что транзистор обязательно должен быть изолирован от радиатора. Для этого под ним находится прокладка наподобие термоскотча (только не липкая), а в отверстие для крепления вставлена специальная пластиковая шайба, чтобы исключить электрический контакт с радиатором, поэтому на новый радиатор их нужно устанавливать точно так же, причем так, чтобы исключить случайный контакт с другими металлическими частями. На контактах этих транзисторов напряжение составляет порядка 300 вольт. Как ты понимаешь, шутить с ними не стоит.
После установки на радиатор (надо признать, что выбранный радиатор далек от идеала, но со своими функциями, как выяснилось, справляется прекрасно) все контакты были тщательнейшим образом заизолированы при помощи хлорвиниловых трубочек. Как крепить такую конструкцию к корпусу – дело вкуса, самое главное продумать систему таким образом, чтобы исключить случайное короткое замыкание. Лучше закрепить радиатор так, чтобы между ним и корпусом компьютера не было электрического контакта.
Несмотря на внешнюю «дохлость» радиатора, ходовые испытания показали отличный результат. В режиме ожидания температура радиатора не поднялась выше 34 градусов, в режиме интенсивной работы (перекачка большого объема данных) максимальная температура составила 47 градусов. Для любопытных, конфигурация сервера: Celeron 433/128RAM/HDD Quantum 30 Gb/GF2MX 32 Mb/net/CD 40x/ floppy/modem 33600.
Вывод
Данный эксперимент показал, что безвентиляторный блок питания можно сделать без особых проблем, и откровенно говоря, удивляет тот факт, что такой «моддинг» блока питания до сих пор не имеет широкого распространения. Для того чтобы переделать подобным образом современный блок питания на 300-400 ватт, такого хилого радиатора не достаточно - нужны соответствующие серьезные радиаторы, которые без принудительного обдува смогут обеспечить теплоотвод с мощных транзисторов. Ну и конечно нельзя не сказать про гробовую тишину, с которой работает такой компьютер. Если бы не тихое жужжание винчестера и подмигивание индикаторов, можно подумать, что он вообще выключен.
| |