Ремонт БП FSP Epsilon 1010, принцип работы APFC

Цена: $9.80, Брал за US $9.11

История применения микросхемы и её обзор. Сначала история для чего была заказана данная микросхема. Однажды сидя у себя в комнате занимаясь ремонтом какой-то аппаратуры услышал сильный хлопок и запах палённой микросхемы, компьютер был выключен но вставлен в розетку через ИБП. долго не мог понять где сгорело пока не нажал кнопку питания на компьютере. Включатся он отказался. Ну думаю накрылась дежурка. Вынул блок померил напряжение на дежурке — оно было в порядке. Разобрал и стал искать причину, всё было целое. Потратил около часа пока нашёл что дело в шим контроллере. Он по какой то неведомой причине встал на короткое по питанию, причём оба контроллера (GIGABYTE ODIN Pro 1200W собран как 2 блока питания по 600Ватт в одном). Всё остальное было целым, включая напряжение питания ШИМ контроллера. Поискав по магазинам увы в продаже его не нашёл. Обычно сейчас никто не ремонтирует блоки питания от компьютеров введу и дешевизны, но данный блок я покупал в своё время за 250$ и сгорел он не дожив трёх месяцев до 5 лет работы. Поискав на али нашёл у одно прода и сделал заказ, но продавец почему то не отправил его в течении отведённого срока и заказ аннулировался. После нашёл другого и заказал у него. В наличии у него были как CM6800G так и CM6800TX, отличия у них следующие (информация из даташита) To start evaluating CM6800T from the exiting CM6800, CM6800A, or ML4800 board, 6 things need to be taken care before doing the fine tune: 1.) Change RAC resistor (on pin 2, IAC) from the old value to a higher resistor value between 4.7 Mega ohm to 8 Mega ohm. Start with 6 Mega ohm for RAC first. 2.) Change RTCT pin (pin 7) from the existing value to RT=5.88K ohm and CT=1000pF to have fpfc=68Khz, fpwm=68Khz, frtct=272Khz for CM6800T 3.) Adjust all high voltage resistor around 5 mega ohm or higher. 4.) VRMS pin(pin 4) needs to be 1.14V at VIN=80VAC for universal input application from line input from 80VAC to 270VAC. 5.) At full load, the average Veao needs to around 4.5V and the ripple on the Veao needs to be less than 250mV when the load triggers the light load comparator. 6.) Soft Start pin (pin 5), the soft start current has been reduced from CM6800’s 20uA to CM6800T’s 10uA.Soft Start capacitor can be reduced to 1/2 from your original CM6800 capacitor. У меня в блоке стоял CM6800G но я попросил отправить мне 8 шт CM6800G и 2 шт CM6800TX. Прод согласился. Собрал блок и стал ожидать посылку. Через 39 дней получил товар на почте. Внутри посылки был пакетик с микросхемами, пакетик с подстроечными резисторами и открытка с извинениями.

Прод мне прислал 10шт CM6800G и на открытке попросил извинения сославшись на то что они закончились на складе. И как компенсацию прислал резисторы. Ну да ладно, мне были нужны CM6800G так что я особо не огорчился. Выпаял старые микросхемы, запаял планки и поставил в них новые.

При попытке вставить платы обратно в блок одна отказались влазить, так как стала больше по высоте из за панельки и с одной стороны мешал винт.

Он был спилен дремелем и плата встала как влитая.

Другая плата зашла очень плотно. Первый запуск через лампу накаливания. Всё прошло нормально, блок запустился выдавал все напряжения. Так как в блоке так же стоит корректор мощности то при работе через лампу она горит почти на 70% накала(специфика работы корректора мощьности). Запаиваем перемычку и запускаем так. Всё работает, все напряжения в норме. От чего они сгорели так и не понял. Ставим блок питания обратно в корпус (на время поломки ставил резервный блок, использую его для выявления неисправных блоков питания)

Не стал проверять все микросхемы так как платка очень тяжело выпаивается из-за тонких гильз в плате. Извиняйте если кого то утомил столь длинным рассказом о такой мелочевке. Ремонт описал вкратце как смог не вдаваясь в подробности. Если есть вопросы пишите, отвечу. Всех с наступающим! Идея написать родилась после очередной непредвиденной поломки блока питания, чтобы поделиться опытом да и самому было где почитать в следующий раз, если попадётся на ремонт подобный блок питания (далее — БП) или понадобится вспомнить схему. Сразу скажу, статья рассчитана на простого пользователя ПК, хотя можно было и углубиться в академические подробности. Несмотря на то, что схемы не мои, я даю описание исключительно «от себя», которое не претендует не единственно правильное, а имеет целью объяснить «на пальцах» работу столь необходимого устройства, как БП компьютера. Необходимость вникнуть в работу APFC у меня появилась в 2005 году, когда я имел проблему с произвольной перезагрузкой компьютера. Комп я купил на «мыльной» фирмочке не вникая особо в тонкости. В сервисе не помогли: на фирме работает, а у меня перезагружается. Я понял, что пришла очередь напрячься самому… Оказалось проблема в домашней сети, которая вечером просаживалась скачками до 160В! Начал искать схему, увеличивать ёмкость входных конденсаторов, слегка попустило, но проблему не решило. В процессе поиска информации увидел в прайсах непонятные буквы APFC и PPFC в названиях блоков. Позже выяснил, что у меня оказался PPFC и я решил купить себе блок с APFC, потом взял ещё и бесперебойник. Начались другие проблемы — выбивает бесперебойник при включении системника и пропадании сети, в сервисе разводят руками. Сдал его обратно, купил в 3 раза мощнее, работает по сей день без проблем. Поделюсь с вами своим опытом и надеюсь, вам будет интересно узнать немного больше про компонент системника — БП, которому несправедливо отводят чуть ли не последнюю роль в работе компьютера. Блоки питания FSP Epsilon 1010 представляют собой качественные и надёжные устройства, но учитывая проблемы наших сетей и другие случайности, они иногда тоже выходят из строя. Выкидывать такой блок жалко, а ремонт может приблизиться к стоимости нового. Но бывают и мелочи, устранив которые, можно вернуть его к жизни. Как выглядит FSP Epsilon 1010: Самое главное — понять принцип работы и разложить блок по косточкам. Приведу пример фрагментов схем типового блока FSP Epsilon, которые мной нарыты в нете. Схемы составлены вручную очень усидчивым и грамотным человеком, который любезно вложил их для общего доступа: 1. Основная схема: Рисунок 1: Ссылка на полный размер: s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif 2. Схема контроллера APFC: Рисунок 2: Ссылка на полный размер: i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif Модификации блоков питания данной серии отличаются количеством элементов (впаиваются дополнительно в ту же плату), но принцип работы одинаков.APFC Итак, что же такое APFC?PFC — это коррекция коэффициента мощности (англ. power factor correction) PFC) — процесс приведения потребления конечного устройства, обладающего низким коэффициентом мощности при питании от силовой сети переменного тока, к состоянию, при котором коэффициент мощности соответствует принятым стандартам. Если показать это на трёх пальцах, то это выглядит так: — запустили блок питания, конденсаторы начали заряжаться — пошёл пик потребления тока совпадающий с пиком синусоиды переменного тока 220В 50Гц (лень рисовать). Почему совпадающий? А как они будут заряжаться при «0» вольт ближе к оси времени? Никак! Пики будут в каждой полуволне синусоиды, так как перед конденсатором стоит диодный мост. — нагрузка блока потянула ток и разрядила конденсаторы; — конденсаторы начали заряжаться и опять появились пики потребления тока на пиках синусоиды. И того, мы видим «ёжика», которым обросла синусоида, и который вместо постоянного потребления «дёргает» ток короткими скачками в узкие моменты времени. А чего тут страшного, нехай себе дергает, скажете вы. А вот тут и порылась собака Баскервилей: эти пики перегружают электрическую проводку и даже могут привести к пожару при номинально рассчитанном сечении проводов. А если учитывать, что блок в сети не один? Да и работающим в одной сети электронным устройствам вряд ли понравится подобная «попиленная» сеть с помехами. Мало того, при заявленной паспортной мощности БП, вы будете платить за свет больше, так как нагрузкой уже выступают ваши сетевые провода в квартире (офисе). Возникает задача сбить пики потребления тока по времени в строну провалов синусоиды, тоесть приблизиться к подобию линейности и разгрузить проводку.PPFC — пассивная коррекция коэффициента мощности. Это значит, что перед одним сетевым проводом БП стоит массивный дроссель, задача которого сбить по времени пики потребления тока во время заряда конденсаторов, учитывая нелинейные свойства дросселя (тоесть то, что ток через него отстаёт от приложенного к нему напряжения — вспоминайте школу). Выглядит это так: на максимуме синусоиды должен заряжаться конденсатор и он этого ждёт, но вот незадача — перед ним поставили дроссель. А вот дроссель не совсем обеспокоен тем, что нужно конденсатору — к нему приложили напряжение и возникает ток самоиндукции, который направлен в обратную сторону. Таким образом дроссель препятствует заряду конденсатора на пике входной синусоиды — в сети пик, а конденсатор разряжен. Странно, правда? А не этого ли мы хотели? Теперь синусоида спадает, но дроссель и тут ведёт себя как и большинство людей: (имеем — не ценим, теряем — жалеем) опять возникает ток самоиндукции только уже совпадающий с убывающим током, что и заряжает конденсатор. Что мы имеем: на пике — ничего, на провалах — заряд! Задача выполнена! Именно так и работает схема PPFC за счет затягивания пиков потребления тока на провалы синусоиды (восходящий и нисходящий участки) с помощью всего лишь одного дросселя. Коэффициент мощности близок к 0,6. Неплохо, но не идеально.APFC — активная коррекция коэффициента мощности. Это значит с использованием электронных компонентов, для которых требуется питание. В этом блоке питания фактически два блока питания: первый — стабилизатор 410В, второй — обычный классический импульсный блок питания. Это мы рассмотрим ниже. APFC и принцип работы. Рисунок 3: Мы только подошли к принципу работы активной коррекции коэффициента мощности, поэтому определим некоторые моменты для себя сразу. Помимо основного назначения (приближение к линейности потребления тока по времени), APFC решает триединую задачу и имеет особенности: — блок питания с APFC состоит из двух блоков: первый — стабилизатор 410В (собственно APFC), второй — обычный классический импульсный блок питания. — схема APFC обеспечивает коэффициент мощности около 0,9. Это то, к чему мы стремимся — к «1». — схема APFC работает на частоте около 200KHz. Согласитесь, дёрнуть ток 200000 раз в секунду по отношению к 50 Гц — это практически в каждый момент времени, тоесть линейно. — схема APFC обеспечивает стабильное постоянное напряжение на выходе около 410B и работает от 110 до 250В (на практике от 40В). Это значит, что промышленная сеть практически не влияет на работу внутренних стабилизаторов.Работа схемы: Принцип работы APFC основан на накоплении энергии в дросселе и последующей отдаче её в нагрузку. При подаче питания через дроссель, его ток отстаёт от напряжения. При снятии напряжения возникает явление самоиндукции. Вот его и кушает блок питания, а так как напряжение самоиндукции может приближаться у двойному приложенному — вот вам и работа от 110В! Задача схемы APFC — с заданной точностью дозировать ток через дроссель, чтобы на выходе всегда было напряжение 410В независимо от нагрузки и входного напряжения. На рисунке 3 мы видим DC — источник постоянного напряжения после моста (не стабилизированный), накопительный дроссель L1, транзисторный ключ SW1, которым управляет компаратор и ШИМ. Схема сделана довольно смело на первый взгляд, так как ключ фактически делает короткое замыкание в розетке в момент открытия, но мы его простим, учитывая что замыкание происходит на микросекунды с частотой 200000 раз в секунду. А вот при неисправностях схемы управления ключом вы обязательно услышите и даже понюхаете, а может и увидите как сгорят силовые ключи в подобной схеме.1. Транзистор SW1 открыт, ток в нагрузку течёт как и раньше через дроссель от «+ DC» — «L1» — «SW2» — «RL» к «-DC». Но дроссель сопротивляется движению тока (самоиндукция начало), при этом идёт накопление энергии в дросселе L1 — на нём растёт напряжение практически до напряжения DC, так как это короткое замыкание (правда на долю времени (пока всё исправно). Диод SW2 предотвращает разряд конденсатора C1 в момент открытия транзистора.2. Транзистор SW1 закрылся… напряжение на нагрузке будет равно сумме напряжений источника DC1 и дросселя L1, который только что некисло приложился к источнику и выбросил ток самоиндукции с обратной полярностью. Магнитное поле дросселя пропадая пересечёт его, индуцируя на нём ЭДС самоиндукции противоположной полярности. Теперь ток самоиндукции имеет одно направление с пропадающим током источника (самоиндукция конец). Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока. Так вот, в момент самоиндукции после закрытия транзистора и получается наша добавочка до 410В из-за добавления энергии от дросселя. Почему добавочка? Вспоминайте школу, сколько будет на выходе моста с конденсатором, если на входе 220в? Правильно, 220В умножить на корень из двух (1,41421356) = 311В. Вот это было бы без работы схемы APFC. Оно так и есть в точке, где мы ждём 410В, пока работает только дежурка +5В и не запущен сам блок. Сейчас нет смысла гонять APFC, дежурке и так хватит её 2 Ампера. Всё это строго контролируется схемой управления с помощью обратной связи от точки 410В. Регулируется уровень самоиндукции временем открытия транзисторов, тоесть временем накопления энергии L1 — это широтно-импульсная стабилизация. Задача APFC — стабильно держать 410В на выходе при изменении внешних факторов сети и нагрузки. Вот и получается, что в блоке питания с APFC — два блока питания: стабилизатор 410В и сам классический блок питания. Сбивание зависимости пиков потребления тока от пиков синусоиды обеспечивается перенесением этих пиков на частоту работы схемы APFC — 200000 раз в секунду, что приближается к линейному потреблению тока в каждый момент времени синусоиды 50Гц 220В. Что и требовалось доказать.Достоинства APFC: — коэффициент мощности около 0,9; — работа от любой капризной сети 110 — 250В, в том числе нестабильной сельской; — помехоустойчивость: — высокий коэффициент стабилизации выходных напряжений за счёт стабильного входного 410В; — низкий коэффициент пульсаций выходных напряжений; — малые размеры фильтров, так как частота около 200КГц. — высокий общий КПД блока. — малые помехи отдаваемые в промышленную сеть; — высокий экономический эффект в оплате за свет; — разгружается электрическая проводка; — на предприятиях и в организациях телекоммуникаций, имеющих станционные батареи 60В, для питания критических серверов можно обойтись вообще без UPS — просто включите блок в цепь гарантированного питания 60В ничего не меняя и не соблюдая полярность (которой нет). Это позволит уйти от тех несчастных 15 минут работы от UPS до 10 часов от станционных батарей, чтобы не легла вся система управления в случае незапуска дизеля. А на это многие не обращают внимание или об этом не думали, пока дизель не обидится как-нибудь разок… Всё оборудование будет продолжать работать, а управлять будет нечем, так как компы поотрубаются через 15 минут. Изготовителем представлен диапазон работы 90 — 265В по причине отсутствия такого стандарта питания как переменные 60В, но практический предел работы был получен на величине 40В, ниже проверять небыло смысла. Перечитайте пункт внимательно ещё раз и оцените возможности своих бесперебойников для критических серверов!Недостатки APFC: — цена; — сложность в диагностике и ремонте; — дорогие детали (транзисторы — около 5$ за шт., а их там до 5шт. иногда), зачастую стоимость ремонта себя не оправдывает; — проблемы совместной работы с бесперебойниками (UPS) за счёт большого пускового тока. Выбирать UPS нужно с двукратным запасом мощности. А теперь рассмотрим схему блока питания FSP Epsilon 1010 на рис. 1, 2. У FSP Epsilon 1010 силовая часть APFC представлена тремя транзисторами HGTG20N60C3 с током 45А и напряжением 600В, стоящими в параллель: www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf На нашей типовой схеме их 2 Q10, Q11, но это не меняет сути. Наш блок просто мощнее. Сигнал FPC OUT выходит с 12 ноги микросхемы CM6800G на 12 контакт модуля управления на рис №2. Далее через резистор R8 за затворы ключей. Так происходит управление APFC. Схема управления APFC питается от +15В дежурки через оптопару M5, резистор R82 — 8pin CB (A). Но запускается она только после запуска блока на нагрузку по сигналу PW-ON (зелёный провод 24 контактного разъёма на землю).Типовые неисправности:Симптомы:Диагноз: отказ схемы APFC.Лечение: В диагностике отказа схемы APFC ошибиться сложно. Принято считать, что блок с APFC можно запустить и без APFC, если он вышел из строя. И мы так посчитаем, и даже проверим это, особенно когда речь идёт об опасных экспериментах с дорогими транзисторами HGT1S20N60C3S. Выпаиваем транзисторы. Блок удачно работает, если проблема была только в схеме APFC, но нужно понимать, что блок питания потеряет мощность до 30% и в эксплуатацию его пускать нельзя — только проверка. Ну а далее уже меняем транзисторы на новые, но включаем блок последовательно через лампу накала 220В 100Вт. Блок нагружаем например на старый HDD. Если лампа горит в пол накала и HDD запустился (трогаем пальцами), на блоке крутится вентилятор — есть вероятность, что на этом ремонт закончен. Запускаем без лампы с уменьшенной в 3 раза величиной предохранителя. И сейчас не сгорел? Ну тогда впаиваем родной F1 и вперёд на часовой тест под эквивалентом нагрузки ватт на 300-500! Горящая полным накалом лампа вам говорит об полном открытии ключевых транзисторов или их заупокойном состоянии, ищем проблему перед ними. Если на каком-то этапе не повезло, возвращаемся к новой покупке транзисторов, не забыв при этом купить и контроллер CM6800G. Меняем детали, повторяем всё заново. Не забываем визуально осмотреть всю плату!Симптомы:Диагноз: высохли электролитические конденсаторы.Лечение: — разобрать блок и визуально найти вздутые конденсаторы; — лучшее решение поменять все на новые, а не только вздутые; Незапуск происходит из за высохших конденсаторов дежурки C43, C44, C45, C49; Отказы компонентов происходят из-за повышения пульсаций в цепи +5В, +12В вследствие высыхания конденсатов фильтров.Симптомы:Диагноз: Трещины печатной платы или непропай элементов.Лечение: — разбираем блок; — визуально осматриваем печатную плату в местах пайки ключевых транзисторов и дросселей фильтров на предмет овальных трещин на месте пайки; — если ничего не нашли, то всё равно пропаиваем ножки силовых элементов. — проверяем и наслаждаемся тишиной. Остальных неисправностей великое множество, вплоть до внутренних обрывов или межвитковых пробоев, трещин в плате и деталях, и прочее. Особенно досаждают температурные неисправности, когда работает пока не нагреется или не остынет. Блоки питания других производителей имеют похожий принцип работы, который позволит найти и устранить неисправность.В конце пара советов по БП: 1. Никогда не выключайте из розетки работающий блок питания с APFC! Сначала припаркуйте систему, а потом вынимайте из розетки или выключайте не удлинителе — иначе доиграетесь… При пропадании напряжения в момент работы блока тянется дуга и происходит искрение, что приводит к куче гармоник отличных от 50Гц — это раз, напряжение убывает и ключи APFC пытаются удержать стабильное напряжение на выходе, открываясь при этом полностью и на большее время, вызывая ещё больший ток и дугу — это два. Это приводит к пробою открытых транзисторов огромными токами и неконтролируемыми напряжениями гармоник — это три. Это легко проверить, если есть желание. Лично я уже проверил… теперь написал эту статью и потратил 25$ на ремонт. Вы можете тоже написать свою. Кстати у FSP Epsilon 1010 кнопка на корпусе отключает не провод питания, а систему управления, при этом все силовые элементы остаются под напряжением — будьте осторожны! Поэтому, если уж нужно срочно выключить комп, то делайте это кнопкой питания на блоке — тут всё продумано. 2. Если вы заранее знаете, что будете работать с бесперебойником, то покупайте блок питания с PPFC. Это избавит вас от ненужных проблем. В рассказе я старался не приводить лишних графиков, схем, формул и технических терминов, чтобы на пятой строке не отпугнуть рядового мучителя своего ПК, более глубокое понимание основ питания которого, продлит ему время безотказной работы. Сейчас самое время разобрать системник и определить модель вашего блока питания, заодно и пыль с него вытряхнуть. Одну неисправность вы уже предотвратили. Чистым он с благодарностью будет служить дольше. Смажьте вентилятор, это тоже приветствуется. Кто дочитал статью до конца — всем спасибо! Теперь ваш БП в безопасности.

2016, 24 мая. Куплен очередной поломанный блок питания. Судя по названию трансформатора и внешнему виду это практически полный аналог CHIEFTEC APS-500C. Правда радиаторы неразвитые, что неверно концептуально.

UPD. первоначальная диагностика

ШИМ CM6800G (dip)
дежурка tny278, выдает 5,1 вольта
Пред и входные цепи — все живые
Последовательно включенные высокоомные измерительные резисторы для ШИМ- живые
При запуске вспыхивают лампочки (400вт) вместо предохранителя, на конденсаторе выпрямителя 290 вольт (208 в сети было). Слышен периодически возникающий свист высокой частоты,
Проверил выводы трансформатора. Один вывод на горячей части — не подсоединен. Очевидно это экран.
Проверил все полупроводниковое, что выступает. Вроде все живое. Заменил конденсатор 50мкф/50в, который стабилизирует ШИМ. Без результатов.
Напряжение питания и опорное ШИМ 14,5 и 7,5 вольт соответственно — в норме.
Заказаны ИМС ШИМ CM6805G, на всякий случай. Пока идей нет. Придется включать осциллограф.

Полезные ссылки:

Схема какого-то Sirtec HP — CFT-850G-DF_0
Схема Chieftec CFT-500 — CFT-500A-12S
Datasheet CM6800G — CM6800G
Datasheet PS224 — PS224

Upd. Проверил ключи, мосты, все в порядке. Остается проверить обвязку шим,

UPd. Дали схему — HP-500-G14C, большое спасибо приславшему. Выходной трансформатор в норме. Проходной трансформатор в норме.

Выпаял шим имс — жду замену. Будет через недели три.

UPD. Приехали ШИМ, перепаял, оказалось что это не ШИМ виновата. Опять тот же свист, который оказался перезапуском ШИМ, Все из-за лени включить осциллограф.

Топ 5 лучших лабораторных блоков питания

Выяснил что КЗ на 12В выходе. Сгорел один из диодов Шоттки в сборке ESAD83-004, перепаял, поставил сборку от другого блока питания. Запустился, но не крутился вентилятор. Оказалось что выходной транзистор схемы регулировки оборотов вентилятора ушел, поменял на похожий.

Также заменил конденсатор фильтра на новый, поставил конденсаторы дежурки, и стабилизации схемы регулировки оборотов кулера, новые, большей емкости, для уменьшения ESR. Смазал подшипник кулера силиконовой смазкой и вычистил шерсть кота. Все работает. Блок питания выдерживает 500Вт. Выдерживает изменение нагрузки 250/500 вт. Все в норме.

В окончание добавлю фото платы блока питания — может кому-то поможет.