修牛記-電源供應器研究系列(八)-重溫

本帖最後由 jwong852 於 2015-10-26 10:10 編輯

DIY                                        text.photo/庖丁
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電源供應器使用一段長時間後,各零件皆會老化,除電解質電容使用時間有限外,需要零件數值準確的保護電路,亦是最易出問題的地方。如保護電路被錯誤觸發,現象為開機不到一秒鐘即自動關機,以下為此類個案之維修過程。

電源供應器研究系列(八)
電源供應器老化之故障及維修

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。

Enermax EG495P-VE
此次維修的型號為Enermax EG495P-VE,最高輸出功率是485W,並不是型號所用之號碼495,
其風扇於主電源關閉後仍會轉動,直至溫度低於40゚C為止,是較為少有之有用設計。

<Photo01>Enermax EG495P-VE電源供應器


<Photo02>最高輸出功率是485W


<Photo03>風扇於主電源關閉後仍會轉動,直至溫度低於40゚C為止


用戶發覺一開電腦,電源指示燈閃一下,隨即關機,轉用其他電源供應器則無此現象,確定問題出自此Enermax電源供應器。

筆者以電源監察器量度開機時一舜間之各輸出電壓,發現各電壓皆正常,只是隨即消失,不能維持連續輸出,+5V standby輸出則正常。

內部拆解
開蓋研究,所有零件裝於一主線路板上,從箱內之印章可得知生產日期為2005年3月,已是4年前之產品,並無功率系數較正電路(PFC)。AC輸入EMI瀘波有2級,1級在輸入插座之小板,另1級在主板上。高壓電容為2個日系松下 820uF 200V電容,主電源PWM使用On-Semi UC3842推動2枚並聯的Toshiba 2SK2746 (800V、7A)特別高壓MOSFET,組成單端正激式開關電源結構 (Single End Forward Switching Topology),較為罕見於>400W之電源供應器,此功率通常是使用雙開關正激式結構 (2-Switch Forward Switching Topology)。輸出保護使用台灣Silicon Touch PS223 IC,提供輸出過高、過低電壓,及輸出電流過高保護。傍邊另有一枚DIP-18封裝、印有”ENERMAX”之專用IC,作為風扇溫度控速及關機後延遲停轉之用。輸出均採用印有”PCE-TUR”香港CEC國際的電容。+5V standby電源則採用一枚無印刷編號的6腳SOT-23 PWM IC,推動Toshiba 2SK2750 (600V、3.5A)高壓MOSFET。

<Photo04>內部結構


<Photo05>內部結構


<Photo06>生產日期為2005年3月


<Photo07>On-Semi UC3842主電源PWM


<Photo08>+5V standby無印刷編號的6腳SOT-23 PWM IC


<Photo09>高壓MOSFET 2SK2746 (800V、7A) 及2SK2750 (600V、3.5A)


<Photo10>ENERMAX作為風扇控速專用IC及台灣Silicon Touch PS223輸出保護 IC


<Photo11>印有”PCE-TUR”香港CEC國際的輸出電容



維修過程
檢查+12V、+5V、+3.3V、-12V,各輸出之阻抗皆正常,沒有短路。應該是保護電路錯誤觸發。將PS223第3腳(FPO輸出)接地強行開機,各輸出電壓皆正常,只是”Power Good”訊號沒有輸出。再量度PS223各管腳電壓,發現第13腳(+3.3V檢測)電壓只有2.97V,跟輸出點所量得之3.44V有明顯差異,跟蹤底板上之線路,看到ENERMAX並非使用標準接法,而是增加了一NPN晶體管及數枚電阻,將-12V之檢測同時注入PS223第13腳,以達至-12V之保護。先將連接PS223第11腳(+3.3V輸出電流檢測)之1.5k電阻拆走,將PS_ON(ATX主電源插頭綠色電線)接地,不用通過FPO強行開機,+12V、+5V、+3.3V、-12V均輸出正常,並能維持連續輸出,証明錯誤觸發點在+3.3V通道。量得此原本1.5k 1%誤差之阻值為1.46k,誤差增至3%。將50ohm電阻串聯於此1.5k電阻上,便能將保護電路工作點調回正常。

<Photo12>PS223標準線路及強行開機後的各點電壓


<Photo13>ENERMAX使用之線路,#為增加之零件


<Photo14>1.5k 1%誤差之阻值為1.46k,誤差增至3%


<Photo15>將50ohm電阻串聯於1.5k電阻



再開機測試,各輸出均正常,唯PGO(Power Good Output)並無輸出,這樣主板是不會起動的。 翻查剛才PS223各管腳電壓的記錄,PS223第1腳(PGI-Power Good Input)的電壓只有0.89V,未及datasheet要求之1.33V,原因為輸出功率太低,未達設計之最低要求。通常連接主板後,使用之功率會上升,PGI之電壓亦跟隨,但使用低功耗主板(如Atom ITX主板),亦有可能開不了機,經測試後,將+12V之輸出增加一120ohm之負載電阻,便能保證任何時間皆能產生PGO開機訊號,由於空間限制,此120ohm負載電阻是由十枚1.2k ohm表面貼電阻組成並銲於底板下,至此維修工作才真正完成。

<Photo16>由十枚1.2k ohm表面貼電阻組成負載電阻


由於-12V通常使用7912穩壓IC提供獨立保護,市場上之輸出保護IC皆沒有照顧-12V通道,而ENERMAX的設計將-12V加回總體保護,可算用心良苦,但增加了之數枚零件,老化後加起來的數值漂移反而更大,最後引致錯誤觸發,不能正常工作,可謂得不償失。

技術淺談: 多路+12V輸出
現在較高輸出功率(>400W)之電源供應器多提供多路+12V輸出,以分配給各高功耗之配件使用,如CPU及顯示卡。其實在大部份<1000W(包括此ENERMAX)的電源供應器內,+12V是由同一高頻變壓器繞組,整流子及瀘波電容提供輸出,只是最後使用獨立的分流器(current shunt)及過流保護,以限制每一組+12V之輸出電流不會超過Intel 所定之ATX電源規格:最高20A。

<Photo17>RS1及RS2為+12V1及+12V2之分流器(current shunt)連接至相同+12V供電線路


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如何檢查電源供應器
單獨檢查電源供應器時,可將ATX主電源插頭綠色電線(PS_ON)跟任何黑色電線短路以起動主電源,除各輸出電壓外,亦應檢查PGO(ATX插頭灰色電線)輸出,正常應為2.5V以上。如輸出<2.5V,可能只是輸出功率太低,未達設計之最低要求,此時可連接一harddisk,如PGO能輸出>2.5V,即代表此電源供應器工作正常,否則應送回代理檢查及修理。


DIY COMMENT
只有每組+12V輸出皆使用獨立之PWM IC,推動電路及高頻變壓器,才算是真正的多路+12V獨立輸出,這只會出現於>1000W之高成本設計。只要電源供應器能提供穩定的輸出及良好的過載保護,用戶不必追求是否真正多路獨立輸出。
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又有嘢學。

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good!!

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電腦隻牛出煙, 想搵人修, 可惜無從入手

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句"Fans stop till temp. below 40degC after power off"
係咪應該
"Fans run till to temp. below 40degC after power off"?

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再次感謝分享。

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句"Fans stop till temp. below 40degC after power off"
係咪應該
"Fans run till to temp. below 40degC  ...
YES_MAN 發表於 2015-10-26 07:09


台灣佬英文係咁上下

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再一次感謝分享

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謝謝分享

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其實呢D問題廠商知風險所在嗎? 還是會由其他version 解決呢?

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