修牛記-電源供應器研究系列(二)-重溫

本帖最後由 jwong852 於 2015-9-12 18:20 編輯

修牛記-電源供應器研究系列(二)-重溫

ISSUE 02

text.photo/庖丁

POWER SUPPLY                 維修手記 – Antec ATX 480W

這次待修的電源供應器(俗稱火牛)是市場頗流行的品牌:Antec True 480W型號(圖1),是數年前的產品,並非最新之80PLUS型號。

圖1: 待修之電源供應器 Antec True 480W

此電源供應器之問題為完全不能開機,沒有任何反應。

首先供電AC220V,測試+5V standby 有沒有輸出,+5V standby輸出位是在ATX主電源插頭第9腳、紫色電線,正常電壓應該為4.75V至5.25V之間,現在完全沒有輸出,肯定+5Vstandby部份有問題。

內部結構
先拔掉AC220V電源,開蓋研究內部結構(圖2),主要零件都是在主底板上,只是風扇控速在一小板掛在風扇上。此電源供應器不帶功率系數較正電路(PFC : Power Factor Correction)。AC輸入EMI瀘波有兩級(圖3),一級在輸入電源插座上,另一級在主底板上,主要高壓電容(圖4)採用二個日系松下 (Matsushita) 1200uF 200V 85゚C電容, 用料相當不錯。主電源之PWM控制器(Pulse Width Modulation,使用脈衝闊度控制輸出)為ST的 UC3844B(圖5),推動二枚IR的 IRFP460A高壓MOSFET(圖6),組成雙開關前推式電源結構(2-Switch Forward Topology),常見於400-1000W之電源供應器上。+5V standby電源(圖7)採用分立式原件組成自振式電路。輸出電容(圖8)為台系之富之餘(Fuhjyyu),輸出保護採用TI的 TPS3510P(圖9),此IC提供輸出過高、過低電壓保護,但沒有輸出電流過高保護。


圖2: 內部結構


圖3: AC輸入部份


圖4: 高壓電容


圖5: 主電源之PWM控制器


圖6: 高壓MOSFET


圖7: +5V standby 部份


圖8: 輸出部份

圖9: 輸出保護部份

維修過程
維修前須碓保主高壓電容已完全放電,以免觸電,尤其是+5V standby沒有輸出,高壓電容之儲電無處被消耗,切斷電源後電容仍帶高壓一段長時間,須使用5W 10-100ohm 電阻放電,並再三以電錶量度淨餘電壓,必須少於1V,才可以開始工作。

開始先用DC30V供電,由於+5V standby電源使用分立式原件,一般供電DC30V都能起動。 由於此部份於AC220V供電時已不能工作,供電DC30V目的是用以檢測各點之電壓。 整流後有約28V,量度+5V standby 之高壓MOSFET Drain 腳,發現無電壓到,RF變壓器亦無電壓到,檢查到RF變壓器供電是通過一1/4W 4.7ohm 電阻,很明顯這是問題所在,拆出量度到電阻已內部燒斷,無表面傷痕,換入一功率更大1/2W 4.7ohm 電阻以增強可靠度(圖10)。
再供電DC30V,現在+5V standby能輸出+5V正常電壓。將供電提升至AC220V,加負載於+12V、+5V、+3.3V,再將ATX主電源插頭綠色電線(Power On Input)跟黑色電線短路,起動電源供應器,各電壓及Power Good Signal (主電源插身灰色電線)輸出正常(圖11),接主板亦能正常起動,正常工作一小時後,維修工作至此完結。

維修電源供應器之成本效益不高,但能減少一件電子廢物,亦算盡一分環保責任。

安全警告電源供應器內有高壓電,維修人員須曾受有關之工業安全訓練,及於AC220V輸入端使用隔離變壓器減低觸電危險。


圖10: 問題所在


圖11: 最後測試




POWER SUPPLY                 維修手記 – Asus 220W


圖1: 待修之華碩準系統電源供應器

這次待修的電源供應器(俗稱火牛)是華碩準系統(Asus barebone system)使用之電源供應器(圖1)。由於外型非標準,在市面上很難買到,故維修是唯一可行之途徑。雖然外殼上的標貼是華碩品牌,但從UL註冊號碼可以查出原生產廠商是台灣Enhance Electronics Co. Ltd.。此電源供應器之問題為開機一秒後即自動關機。


圖2: 內部結構

圖3: 主板底部有不少表面貼零件

圖4: 次底板上裝有主電源之PWM IC(TL3843)及輸出保護IC(PS3510)

圖5: 輸出電容均為台系TEAPO

初步檢查
首先供電AC220V,測試+5V standby 有沒有輸出(+5V standby輸出位是在ATX主電源插頭第9腳、紫色電線),此部份輸出電壓正常,有約+5V輸出。將ATX主電源插頭綠色電線(Power On Input)跟黑色電線短路,起動電源供應器,約一秒後即自動關機。

內部結構
先拔掉AC220V電源,開蓋研究內部結構(圖2),左上角、線性變壓器樣子的是功率系數較正(PFC : Power Factor Correction)用的電感器,同時亦看到主要高壓電容是二個台系TEAPO的390uF 200V電容。主板底部(圖3)有不少表面貼(SMD)電阻及電容,主電源之PWM IC為TI的TL3843,推動一高壓MOSFET組成單端前推式開關電源結構(Single End Forward Switching Topology)。輸出保護 IC為TI的PS3510,兩IC皆在垂直於主板的另一底板上(圖4)。輸出電容(圖5)均為台系TEAPO。


圖6: 將PS3510之第3腳(FPO)接地能強行開機

圖7: +5V輸出在無負載下之漣波達150mVp-p

圖8: 原本容量為2200uF之電容,現只餘64uF

圖9: 原本容量為3300uF之電容只餘264uF

維修過程
由於此電源供應器開機一秒後即自動關機,時間太短,無法測量。對此情況必須強行開機,方法是將PS3510之第3腳(FPO)接地(圖6),在這樣狀態下測出+5V輸出上升至7V,以及漣波在無負載下達150mVp-p(圖7)。拆下輸出電容檢查,發現原本容量為2200uF之電容,現只餘64uF(圖8),不足3%。其他輸出電容之容量亦已大幅下跌,如原本容量為3300uF之電容只餘264uF(圖9),拆出後同時亦可看到電容的底部已爆開,相信電解液已大量流失,幸好主要高壓電容並無老化,不須要更換。其實,在圖2及圖5已可看到有些電容頂部已微微漲起。


圖10: 上為拆出的輸出電容, 下為準備入替的日系電容

圖11: 以大功率電阻作負載測試,一切電壓回復正常

最後將所有輸出電容更換為日系電容(圖10)。重新供電,+3.3V、+5V及+12V皆以大功率電阻作負載測試,一切電壓回復正常(圖11)。

總結
在電源供應器各零件中,電解質電容是最容易老化的零件,一般壽命只有數千至數萬小時,工作溫度越高壽命越短。平均有一半以上的電源供應器毛病皆由電解質電容所引起。電腦的電源供應器,由於工作環境溫度高,質量差的電解質電容便提早老化、漏液、甚至爆開。電解質電容失效很普遍,因此視覺檢查電解質電容是維修電源供應器的基本步驟,但有些個案是無表面痕跡,必須通過訊號檢測才能找出問題電容所在。

安全警告電源供應器內有高壓電,維修人員須曾受有關之工業安全訓練,及於AC220V輸入端使用隔離變壓器減低觸電危險。切斷電源後,電容仍儲存高壓一段時間,須使用電阻放電,並量度淨餘電壓,必須少於1V,才可以開始工作。

小貼士
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有很多品牌的電源供應器都是由代工生產,如要知道真正的生產廠商,可通過UL登記編號,到UL的網站查詢 : http://database.ul.com/cgi-bin/X ... XT/1FRAME/index.htm以此次維修之華碩準系統電源供應器為例,在”UL File Number”處輸入”E166947” ,即能查出登記廠商為Enhance Electronics Co. Ltd.。

圖12: UL登記編號
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台系電容真係問題根源,壽命真的差太多

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jwong852 發表於 2015-9-12 18:14

開機即off,所以disable protection circuit去開機,under咁既condition去measure同test,期實都有一定危險。
無專業既測試平台(隔離牛,有保護既AC電源供應…)都幾危,就算有,正規計,做這類有危險性既嘢,同一時間應該有其他人在旁,in case有意外,都有其他人幫你cut power同救你。

你老人家都係唔好玩咁多咁危既嘢好啲。

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專用名詞還是只用英文
港式翻繹中文名詞作關鍵詞
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好像Forward topolopy
大陸的正激或台灣的順向
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頂一頂引,期待其他,謝 黃sir

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