Diagnostyka zasilacza ATX marki Thermaltake o mocy 630W
Dziś zajmiemy się naprawą zasilacza komputerowego ATX o mocy 630W marki Thermaltake, który trafił do serwisu z powodu wybijania bezpieczników zaraz po włączeniu przełącznika zasilającego. Tego typu awaria najczęściej sugeruje poważne zwarcie w części pierwotnej zasilacza, co może prowadzić do uszkodzenia kluczowych komponentów. Choć objawy te mogą wskazywać na poważny problem, każdą sytuację należy rozpatrywać indywidualnie, dlatego przeanalizujemy ten przypadek krok po kroku.
Naprawa zasilaczy ATX to proces wymagający precyzyjnej diagnostyki i wiedzy na temat elektroniki, szczególnie w przypadku uszkodzeń związanych z zwarciem. W zasilaczach komputerowych tego typu mogą ulec awarii różne elementy, w tym kondensatory, tranzystory czy mostki prostownicze. W przypadku, gdy bezpieczniki wybijają natychmiast po włączeniu, może to oznaczać poważne uszkodzenie wewnętrznych komponentów.
Każdy przypadek usterki zasilacza wymaga dokładnego sprawdzenia – od oceny wizualnej, przez pomiary napięć, aż po testy poszczególnych podzespołów. Zasilacze ATX, jak ten model o mocy 630W, mogą ulec awarii z powodu nadmiernego obciążenia, przegrzania, lub zużycia elementów elektronicznych. W jednostce zasilającej występują wysokie napięcia – nawet rzędu 400V, dlatego tak istotne jest, by diagnoza i naprawa zasilacza komputerowego była wykonywana przez doświadczonego specjalistę.
Zasilacz był już wcześniej próbowany naprawić przez użytkownika, który wymienił tranzystory kluczujące przetwornicy PFC, jednak naprawa nie przyniosła oczekiwanego efektu – co gorsza po podłączeniu zasilacza do prądu zwarcie było jeszcze mocniejsze – na tyle, że został przepalony bezpiecznik. Niestety, często zdarza się, że po ingerencji osób bez odpowiedniego doświadczenia, naprawa staje się znacznie trudniejsza, a czasem wręcz niemożliwa. Dlatego, w przypadku jakiejkolwiek awarii zasilacza komputerowego, zalecamy skontaktowanie się z profesjonalnym serwisem. Dzięki temu można uniknąć dodatkowych uszkodzeń i zapewnić skuteczną naprawę. Zaufaj ekspertom w naprawie zasilaczy i powierz swoje urządzenie w ręce specjalistów.
Szybki rzut na budowę zasilacza komputerowego Thermaltake SmartSE 630W
Sprawdźmy więc wnętrze zasilacza w poszukiwaniu widocznych śladów usterki lub wcześniej wspomnianej ingerencji użytkownika.
Przede wszystkim co się rzuca w oczy to dwa radiatory – jeden od części pierwotnej zasilacza, drugi od części wtórnej. Widać również dwie duże cewki na wyjściu – służą one do filtrowania napięcia wyjściowego oraz tłumienia tętnień. Zastosowano tutaj więc układ regulacji grupowej – jest to najtańsze rozwiązania filtrowania napięć ale również najmniej skuteczne – znaczne obciążenie jednej linii zasilającej wywoła wzrost napięcia pozostałych (tzw. overshoot). Oprócz tego widać dwa transformatory impulsowe służące do obniżania napięcia wyjściowego – większy z nich odpowiedzialny jest za przemianę napięcia na niższe wykorzystywane w komputerze – takie jak +12V, +5V, +3,3V i inne. Drugi natomiast jest przetwornicą flyback służącą do tworzenia napięcia czuwania (Standby) do zasilania układów oraz tworzenia napięcia +5VSB.
Gdy spojrzymy na radiator na części pierwotnej widać aż 5 układów! Jest to znaczna ilość oddawanego ciepła do dość małego odpromiennika – mogło to również być pierwotną przyczyną usterki zasilacza Thermaltake. Zasilacz pracuje w topologii półmostu (Half-Bridge). Urządzenie również posiada układ do aktywnej korekcji współczynnika mocy. Zatem na radiatorze na stronie pierwotnej można znaleźć poszczególne elementy – 2 tranzystory od głównej przetwornicy, 2 tranzystory od przetwornicy PFC oraz szybka dioda przetwornicy PFC. Jak widać jest to znaczna ilość układów, które oddają ciepło do wspólnego radiatora – przy pełnym obciążeniu układy muszą przez to pracować w podwyższonej temperaturze.
Patrząc po rewersie płyty można zauważyć sporą część elementów wykonanej w technologii SMD – świadczy to o dość nowoczesnej konstrukcji zasilacza. Niewątpliwie tak jest, ponieważ może on pochwalić się certyfikatem 80+ Bronze oraz kompletem zabezpieczeń takich jak OVP – zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem na wyjściu, OPP – zabezpieczenie przed zbyt wysoką mocą wyjściową oraz SCP – zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Warto więc spróbować uratować ten zasilacz – nie jest to model z tzw. czarnej listy – wnętrze jest wykonane porządnie oraz z dobrej jakości komponentów. Mimo wszystko widać oszczędzanie producenta np. na grupowej regulacji napięcia wyjściowego czy 2 małych (jak na swoją deklarowaną moc wyjściową) radiatorach.
Diagnostyka usterki zasilacza ATX Thermaltake
Znając budowę urządzenia można przejść do diagnostyki. Poszukajmy przede wszystkim wymienionego przez użytkownika tranzystora. Nie będzie to dla nas większy problem – pomimo takich samych oznaczeń widać inny rodzaj zastosowanej pasty termoprzewodzącej oraz inny rodzaj lutów. Większość elementów chłodzi się przy pomocy silikonowej pasty termoprzewodzącej – zapewnia ona dobre właściwości izolacyjne. Warto jednak zwrócić uwagę, że nie wszystkie elementy zawsze mają całą obudowę wykonaną z plastiku tak jak w tym przypadku. Często zdarza się, że wszystkie „plecy” tranzystorów są połączone elektrycznie ze sobą poprzez radiator – w takim przypadku nałożenie jakiejkolwiek pasty pogarsza właściwości przewodzące. Na szczęście tutaj radiator pełni tylko i wyłącznie rolę odpromiennika ciepła. Mimo wszystko stosowanie pasty termoprzewodzącej opartej na metalu w zasilaczu na stronie pierwotniej nie jest dobrym pomysłem.
Wiemy zatem, że problem jest gdzieś w przetwornicy PFC – najprawdopodobniej w kontrolerze przetwornicy lub jego elementach pomocniczych. Czym zatem jest przetwornica od poprawy współczynnika mocy?
Na co przetwornica PFC w zasilaczu ATX?
Nasze urządzenia zasilane są prądem przemiennym, sinusoidalnym, o wartości skutecznej 230V. Gdyby każde urządzenie było idealnie rezystancyjnym obciążeniem nie było by problemu – rezystory nie wprowadzają przesunięcia fazowego (wyprzedzenie prądu lub napięcia). Niestety przetwornice impulsowe, którymi są praktycznie wszystkie zasilacze ATX posiadają charakterystykę obciążenia pojemnościową – ze względu na duży kondensator elektrolityczny za mostkiem prostowniczym. W związku z tym przy idealnym obwodzie pojemnościowym prąd wyprzedza napięcie o 90 stopni, co z kolei wprowadza do układu moc bierną. W przypadku przetwornic impulsowych sprawa wygląda odrobinę inaczej – prąd nie jest pobierany idealnie jak podawane jest napięcie do zasilacza.
Na schemacie powyżej widać jak przebiega pobór prądu względem napięcia do zasilacza impulsowego (a przynajmniej takiego wyposażonego w mostek prostowniczy i kondensator). W momencie gdy prąd nie jest pobierany występują straty bierne, które obciążają producentów i dystrybutorów energii. W związku z tym zaczęto wprowadzać przetwornice aktywnego PFC do poprawy tej sytuacji. W przypadku aktywnej przetwornicy jest to układ, który pracuje bardzo podobnie do przetwornicy Step-Up (zwiększającej napięcie), jednak pracuje ona zsynchronizowanie z napięciem sieciowym.
Dzięki temu charakterystyka zasilacza jest niemalże idealnie rezystancyjna. Dzisiejsze przetwornice APFC potrafią zmniejszać „odkształcenia” pobieranego prądu nawet do 1% błędu.
Linią niebieską zaznaczono napięcie wejściowe, linią przerywaną zaznaczono uśredniony przebieg prądu (ponieważ przetwornica APFC jest przetwornicą impulsową). Widać również praktycznie idealny prąd sinusoidalny – podobnie jak napięcie. Dziś przetwornice aktywnego PFC są wykorzystywane również w urządzeniach o mniejszej mocy – takich jak ładowarki/zasilacze do telefonów czy laptopów. Warto również pamiętać, że skoro jest to przetwornica boost to napięcie na kondensatorze filtrującym jest odrobinę wyższe niż wyprostowane napięcie sieciowe – około 400V zamiast 325V.
Sprawdzenie przetwornicy PFC po zwarciu tranzystorów
Konieczne było sprawdzenie zasilacza Thermaltake jak się zachowuje pod napięciem. Koniecznie w tym celu było zastosowanie połączenia poprzez żarówkę – żarówka wpięta szeregowo w miejsce bezpiecznika – pozwoli to uniknąć wybicia bezpieczników oraz zwizualizuje przepływ prądu.
Niestety z wlutowanymi tranzystorami żarówka zaświeciła się pełną mocą – co oznacza całkowite zwarcie na wyjściu. Postanowiliśmy więc sprawdzić sam układ sterujący przetwornicy. Po wylutowaniu tranzystorów kluczujących zarówno od przetwornicy PFC jak i półmostu sprawdziliśmy czy układ „chce” w jakikolwiek sposób sterować bramkami tranzystorów. Niestety żadnych impulsów nie generował. W tym przypadku oznacza to całkowite uszkodzenie układu sterującego przetwornicą od korekcji współczynnika mocy.
A może by tak ominąć przetwornicę PFC?
Postanowiliśmy wykonać jeszcze jeden test – mianowicie całkowicie pominąć przetwornicę aktywnego PFC oraz podać wyprostowane napięcie sieciowe (uprzednio wyrównane kondensatorem) do głównej przetwornicy. Taki zabieg jest jak najbardziej możliwy, choć wprowadza on moc bierną do obwodu – na szczęście dla klientów indywidualnych liczy się tylko moc czynna, i tylko z mocy czynnej klienci indywidualni są rozliczani. Po podłączeniu zasilacza do prądu z pominięciem przetwornicy korekcji współczynnika niestety żarówka również zaświeciła się pełną mocą. Co oznacza, że w zasilaczu Thermaltake uszkodzona jest zarówno przetwornica PFC jak i główna przetwornica Half-Bridge.
Niestety w takim przypadku naprawa urządzenia nie jest opłacalna. Klient zrezygnował z naprawy. Być może udałoby się uratować zasilacz po pierwszym zwarciu u klienta – zanim on podjął ingerencję. Być może wystarczyłoby tylko ominąć przetwornicę i zasilacz by działał. Niestety tego już nigdy się nie dowiemy, dlatego uczulamy na samodzielne próby naprawy – być może specjaliści potrafią bardzo łatwo naprawić urządzenie, a użytkownik może je bezpowrotnie zepsuć.
