Zasilacz UPS (Uninterruptible Power Supply) marki ActiveJet w naszym serwisie!
Na nasz stół serwisowy trafił tym razem zasilacz UPS marki ActiveJet. Zasilacz awaryjny zwany dalej UPS służy do podtrzymania pracy urządzenia w razie zaniku prądu sieciowego. Jego czas reakcji na zanik prądu jest bardzo krótki – zaledwie kilka mikrosekund – dzięki czemu pomiędzy zanikiem a włączeniem zasilacza UPS naładowane kondensatory strony pierwotnej zasilacza są w stanie podtrzymać pracę urządzenia. Zasilacze UPS mogą na wyjściu posiadać 2 typy przebiegów – czystą sinusoidę oraz tzw. sinusoidę modyfikowaną. W tym przypadku zasilacz posiada na wyjściu sinusoidę modyfikowaną, przez co nadaje się on do zasilania tylko i wyłącznie zasilaczy impulsowych.
Kolejnym ważnym parametrem takiego zasilacza jest moc – producent stosuje tutaj chwyt marketingowy i podawana moc w nazwie 1200 (VA) to moc pozorna. Maksymalna moc czynna wynosi 600W. Trzeba mieć to na uwadze w razie wyboru UPSa. Co więc jest nie tak z zasilaczem, który trafił do naszego serwisu, skoro jak widać przebieg wyjściowy jest poprawny?
Problem zasilacza UPS ActiveJet
Problem objawia się w różnicy napięć pomiędzy napięciem wejściowym a wyjściowym. Wiedząc, że napięcie wejściowe to około 239VAC, miernik zasilacza pokazuje odczyty pomiędzy 209VAC a 211VAC.
Problem jest na tyle uciążliwy, że program mikrokontrolera ściśle współpracuje z odczytami i na podstawie odczytów napięcia wejściowego i wyjściowego przełącza na korzystanie z baterii lub napięcia sieciowego. Pora zająć się tym problemem!
Diagnostyka uszkodzenia odczytów napięcia wejściowego
Po krótkiej analizie ułożenia ścieżek oraz chwili sprawdzania ciągłości obwodu ustaliliśmy że napięcie wejściowe mierzone jest bez izolacji galwanicznej od źródła napięcia sieciowego. W razie korzystania z uziemionych urządzeń pomiarowych trzeba pamiętać o odizolowaniu przewodu ochronnego od sieci. Napięcie sieciowe jest prostowane poprzez diody, następnie poprzez dzielnik napięcia jest odpowiednio obniżane oraz filtrowane za pomocą kondensatora. Takie napięcie trafia na układ wzmacniacza operacyjnego poprzez filtry dolnoprzepustowe, który stanowi swojego rodzaju „konwerter charakterystyki” (level shifter).
Względnie małe zmiany napięcia wejściowego (przykładowo około 50-70V) powodują względnie duże zmiany napięcia za wzmacniaczem operacyjnym (zmiana o 60V powoduje zmianę napięcia wyjściowego dostosowanego do poziomu logicznego mikrokontrolera – 3,3V).
Pierwszym podejrzanym zatem jest układ wzmacniacza. W tym przypadku układ to AS324 – jest to odpowiednik popularnego LM324, który jest bardzo popularny i stosunkowo prosty do dostania. Po podmianie układu scalonego na nowy niestety nie zauważyliśmy żadnej zmiany w odczycie wartości napięcia wejściowego. Dla uściślenia – wzmacniacz porównuje zarówno linię fazową jak i neutralną, a mikrokontroler dokonuje różnicowego odczytu napięcia i za pomocą przetworników A/C zamienia odczytane wartości na wartość cyfrową.
Próba oszukania uszkodzenia odczytów dokonywanych przez mikrokontroler
Wyjście ze wzmacniacza operacyjnego trafia bezpośrednio na mikrokontroler – niestety tutaj pojawia się pewien problem – w przypadku zbyt dużego skoku napięcia lub przekroczenia dopuszczalnych norm napięcia sieciowego, układ nie jest odizolowany galwanicznie od sieci energetycznej przez co może w bardzo prosty sposób zostać uszkodzony moduł przetwornika A/C. Jeśli po wymianie wzmacniacza nic nie uległo zmianie wiemy zatem, że mikrokontroler jest tutaj problemem. Niestety jest to mikrokontroler z wbudowaną pamięcią, która dodatkowo była zabezpieczona przed odczytem za pomocą fuse bits, przez co niemożliwe jest odczytanie programu z układu i jego wymiana. W takim przypadku szanse naprawy są bardzo nikłe, ale podjęliśmy próbę oszukania odczytów napięcia sieciowego – zastosowaliśmy do tego bardzo prosty trick – dzielnik napięcia na wejściu przetwornika A/C.
Zgodnie z naszymi obliczeniami potrzebny rezystor aby zwiększyć odczytywane napięcie to około 7kΩ zamiast 10kΩ. Zastosowaliśmy więc rezystor 6,8kΩ. Zgodnie z obliczeniami udało się wyrównać odczytywane napięcie do racjonalnego poziomu
Usterka naprawiona… czy aby na pewno?
Po dostarczeniu urządzenia do klienta i chwilowej próbie okazało się, że niestety nasza naprawa nie przyniosła pożądanego rezultatu. Rzeczywiście odczyty były prawidłowe, jednak zasilacz w przypadku spadku napięcia sieci energetycznej do 225V przełączał się na działanie z baterii (gdzie wartość napięcia całkowicie mieści się w normie i zasilacz nie ma prawa się przełączać na zasilanie bateryjne), a gdy napięcie przekroczyło 240V zasilacz przeładowywał akumulatory co powodowało nagrzewanie się ogniw do bardzo wysokiej temperatury. Niestety w tym przypadku nie mieliśmy możliwości naprawy urządzenia. Gdybyśmy posiadali odpowiedni wsad do mikrokontrolera, kto wie, może udałoby nam się naprawić usterkę. Jednak w tym przypadku niestety nie ma możliwości naprawy.
