Kolejny zasilacz buforowy w naszym serwisie na diagnostyce!
Po raz kolejny na naszym stole warsztatowym zawitał zasilacz buforowy. Tym razem urządzenie marki Pulsar, model PSB300W. Tym razem dostaliśmy informację o tym, że zasilacz dostał „strzał” z pioruna, zatem możemy spodziewać się dość dużych uszkodzeń – swoją drogą już, gdy zasilacz był zabezpieczony w paczce było słychać delikatne grzechotanie. Oznacza to, że coś się odlutowało lub wybuchło i pozostałości elementu krążą po obudowie zasilacza. Jako, że jest to zasilacz buforowy pozwala on zarówno na działanie jako źródło napięcia i jednoczesne ładowanie baterii. Kilka podstawowych parametrów: napięcie wyjściowe 13,8V, prąd wyjściowy do 20A (max. 8A do ładowania), całkowita moc maksymalna 300W. W celu ograniczeń strat poprzez moc bierną, urządzenie wyposażone jest w układ aktywnego PFC do poprawy współczynnika mocy. Przejdźmy więc do sedna i sprawdźmy co lata w środku i jakie ciekawostki na nas czekają!
Podstawowa diagnostyka zasilacza po burzy
Przede wszystkim, sprawdzamy najpierw uszkodzenia, które widać gołym okiem. Natychmiast w oczy rzuca się uszkodzony termistor typu NTC. Dokładne uszkodzenie widać na zdjęciu poniżej:
Elementy półprzewodnikowe NTC stosuje się w zasilacza dla ograniczenia prądu rozruchowego urządzenia – posiadają pewną rezystancję – w momencie gdy zaczyna płynąć prąd przez element na początku gdy prąd rozruchowy jest największy (ładowanie kondensatorów) to termistor ma dużą rezystancję, ale w związku z płynącym prądem, podzespół nagrzewa się co powoduje spadek rezystancji i znikome straty energii na termistorze. W tym przypadku prąd przepływający był tak duży, że termistor NTC praktycznie wybuchł (być może wcześniej uszkodził się któryś z elementów co spowodowało zwarcie). Kolejny element, który powinien znaleźć się w zasilaczu a klient sam go zdemontował to bezpiecznik.
Z relacji klienta wiemy, że każdy nowy bezpiecznik natychmiast się przepalał w dość intensywny sposób – filament nie przetapiał się powoli a praktycznie wybuchał, pozostawiając resztki filamentu na szklanym cylindrze bezpiecznika. Chwila z miernikiem i pomiędzy drugim terminalem bezpiecznika a złączem neutral mamy pełne zwarcie. Nic dziwnego, że bezpiecznik przepalał się w tak widowiskowy sposób. Sprawdźmy więc dalej co uległo uszkodzeniu, jednak taki rodzaj uszkodzenia nie znaczy nic dobrego…
Zaawansowana diagnostyka strony pierwotniej oraz przetwornicy aktywnego PFC
Wiemy już, że uszkodzenie wydaje się dosyć poważne. Sprawdźmy więc jaki jest stan kolejnych układów. Następnym elementem koniecznym do sprawdzenia jest układ PFC, dokładniej Active PFC. Jest to przetwornica w topologii boost converter, jednak ma ona zupełnie inne zadanie. Jej celem jest dopasowanie obciążenia o charakterystyce pojemnościowej, jakim jest zasilacz impulsowy (gdzie występuje przesunięcie fazowe między napięciem a prądem) do obciążenia o charakterystyce rezystancyjnej (nie występuje przesunięcie fazowe). Wtedy ograniczamy moc bierną zwiększając moc czynną a co za tym idzie straty u operatora sieci energetycznej – w dużym skrócie 🙂 Konieczne zatem jest sprawdzenia zarówno diody flyback jak i tranzystora kluczującego. Zacznijmy od tranzystora – chwila z lutownicą i jest już wylutowany. Niestety czeka na nas smutna wiadomość – całkowite zwarcie pomiędzy bramką a drenem, gdzie te złącza nie powinny mieć żadnego połączenia ze sobą w przypadku tranzystora MOSFET.
Niestety w przypadku całkowitego zwarcia tranzystora wyprostowane napięcie sieciowe trafiło również (poprzez wyprowadzenia rezystora pomiarowego prądu układu PFC) na przetwornicę PFC. W tym przypadku nie ma co sprawdzać diod, ponieważ mamy pewność, że nie przeżyły tego „strzału”. Sprawdźmy więc główny tranzystor kluczujący. W tym przypadku pomimo wysokiej mocy zasilacza występuje tylko jeden tranzystor kluczujący. Urządzenie po stronie pierwotnej wykonane jest w topologii 1-switch forward. Charakterystycznym elementem przetwornic typu forward jest cewka filtrująca zapewniająca chwilowy magazyn energii w trakcie, gdy tranzystor nie przewodzi. Również widać na stronie wtórnej dwa układy diod służące do prostowania napięcia na stronie wtórnej – podobnie jak w przypadku cewki, dwie diody to charakterystyczny element topologii forward – przewodzą one na zmianę w trakcie gdy tranzystor jest i nie jest w stanie przewodzenia. Przechodząc do samego tranzystora, niestety sytuacja wygląda bardzo podobnie jak w przypadku tranzystora od PFC – całkowite zwarcie pomiędzy wszystkimi wyprowadzeniami. W tym momencie naprawa zasilacza nie jest już opłacalna, ze względu na zbyt rozległe uszkodzenia. Gdy tranzystor jest całkowicie zwarty, wysokie napięcie trafiło również na wyjście sterownika bramki powodując jego zwarcie. Widać to na zdjęciu po lekkim odbarwieniu sterownika:
Drobny eksperyment na uszkodzonym zasilaczu…
Mimo wszystko z czystej ciekawości podłączyliśmy napięcie 30V z zasilacza labolatoryjnego w miejsce napięcia za układem PFC (trafiającego na tranzystor kluczujący). Oczywiście mimo wszystko wylutowaliśmy wcześniej zwarte elementy bo było jasne, że prąd przez nie popłynie. Pobór prądu wyniósł około 0,5A co przy wylutowanych tranzystorach jest wręcz ogromną mocą – resztki zasilacza pobierały moc 15W! Widać to na kamerze termowizyjnej, gdzie rezystory pomiarowe przetwornicy PFC osiągnęły temperaturę około 105 stopni Celsjusza.
Dla ścisłości wyprostowane napięcie za przetwornicą aktywnego PFC wynosi pomiędzy 370V a 400V. Gdyby więc podłączyć taki zasilacz (nawet bez tranzystorów) do prądu mamy pewność, że nie potrzebowalibyśmy fajerwerków. Na prawdę szkoda urządzenia, gdyż widać, że producent wykorzystywał markowe elementy – tranzystory i przetwornice marek ON Semiconductors, oraz nawet zadbał o takie detale jak koraliki ferrytowe na drenach tranzystorów w celu zmniejszenia zakłóceń.
