Непрекъсваемо захранване за ремонт на компютри. Типични неизправности на UPS и тяхната диагностика

Здравейте приятели!

Днес ще говорим за помощ на първия приятел на компютрите - непрекъсваемо захранване.

Непрекъсваемото захранване (UPS) е предназначено за защита и аварийно захранване на компютри.

Това е такъв "спасител". Но понякога самият „спасител“ се нуждае от помощ. В крайна сметка UPS, като всяко оборудване, може да се повреди!

В тази статия ще разгледаме само най-простите неизправности, които възникват по време на работа.

Те не полагат много усилия, за да се отърват от тях. Нека оставим трудните случаи на професионалистите.

Така че UPS изобщо не работи

Първата стъпка е да отворите кутията и внимателно да прегледате печатната платка отстрани на частите и. Изгорелите части, разбира се, подлежат на смяна. Особено внимателно (за предпочитане с лупа) трябва да се изследва конектори за запояване и проводници на елементи, през които протича голям ток.

Силнотоковите части са преди всичко, инверторни транзистори. Най-често в инвертори се използват мощни полеви транзистори (FET), чието съпротивление на отворен канал е в стотни и хилядни от ома.

Това е много малко съпротивление, но през транзисторите могат да протичат токове от десетки ампера. Следователно те се монтират на радиатори (или на един общ радиатор).

Ако транзисторът (или друга част) е много горещ, тогава маркировката, най-често направена с бяла боя, потъмнява. В същото време спойката на мястото на запояване също потъмнява. Ако частта е в близост до дъската, тогава самата дъска ще потъмнее в точката на контакт.

Понякога около проводниците на силнотокови части се появяват характерни пръстеновидни пукнатини. Контактът на такива места между изхода и печатната платка има повишено съпротивление, което води до още по-голямо нагряване.

Всички лоши и подозрителни спойки трябва да бъдат внимателно запоени!

Проверка на UPS части

След външен преглед е необходимо да се проверят транзисторите на инвертора. За да направите това, трябва да прочетете статията

Ако се установи, че транзисторите са дефектни, те трябва да бъдат заменени със същите или подобни.

След това проверете предпазителя. UPS обикновено има поне два предпазителя. Първият (достъпен отвън) е чрез мрежа 220 V. Той е с номинална мощност от няколко ампера, което зависи от мощността на UPS. Колкото по-мощен е UPS, толкова по-висок е рейтингът.

Най-често се намира в специален контакт, в непосредствена близост до конектора на захранващия кабел. Можете да го премахнете с отвертка с тясно острие. Често държачът на предпазителя има гнездо за друг предпазител (резервен) и самия предпазител. Така изгорял предпазител може бързо да бъде сменен.

Вторият предпазител е инсталиран на платката по веригата +12 V, в положителната шина на акумулатора. Предназначен е за много по-висок ток (30 - 40 A и повече). Факт е, че когато напрежението изчезне, инверторът започва да работи и батерията трябва да дава голям ток.

Например, при активна мощност от 250 W на товара, свързан към UPS, батерията трябва да дава ток от 250:12 = 21 A. И това е без да се вземат предвид загубите в инвертора!

Обикновено този предпазител има номинал 30 или 40 A. При по-мощни UPS може да има два от тях, докато са инсталирани паралелно. Такива предпазители се използват в автомобили, така че те могат да бъдат намерени на автомобилния пазар, ако е необходимо.

Имайте предвид, че предпазителите в по-голямата си част не се отказват „просто така“. Ето защо, преди да ги смените, трябва да се уверите, че други части са в добро състояние - токоизправители, същите инверторни транзистори.

Понякога изгорялите предпазители могат да бъдат причинени от късо съединение между завивки в трансформатора, но за щастие това се случва рядко.

Проблеми с превключването на релета

Превключването на UPS в режим на батерия най-често се извършва с помощта на електромеханични релета. DC релетата се използват с намотка 12 или 24 V и контакти с висока мощност. Понякога контактната група на едно от релетата не работи.

Това може да се прояви от факта, че непрекъсваемото захранване изобщо не се включва или не преминава към батерии, когато мрежовото напрежение отпадне. Ако подозирате такава неизправност, трябва да разпоявате релето и да проверите съпротивлението на затварящия контакт с тестер.

По правило такова реле има един превключващ контакт.

Когато напрежението е приложено към бобината, контактите 1 - 3 се отварят, а контактите 2 - 3 се затварят.

Съпротивлението на отворен контакт трябва да бъде безкрайно голямо, а затворен контакт трябва да има съпротивление от порядъка на десети от ома.

Ако е равно на няколко ома (или десетки ома), такова реле трябва да бъде заменено.

В заключение отбелязваме, че при подаване на мощност към намотката трябва да се чуе ясно щракване. Ако не се чува или се чуват някакви „шумления“, има механична неизправност и релето определено трябва да се смени.

Да кажем също, че електромагнитното реле най-често е надеждно и издръжливо нещо.

Обикновените (не тръстикови) релета имат ресурс от поне 100 000 операции, което е повече от достатъчно за цялото времетраене на UPS.

Във втората част ще продължим да се запознаваме с най-простите неизправности на непрекъсваемите захранвания.

Не пропускайте!

Ще се видим в блога!

Здравейте, след година и половина работа непрекъсваемото ми захранване спря да издържа товара. Когато има прекъсване на захранването, компютърът също веднага се изключва. Какъв може да е проблемът?

Руслан, Катав-Ивановск

Всеки знае, че токовите удари са опасни за домакинското и компютърно оборудване, както и за електронните компоненти на електрическите инструменти и промишленото оборудване. За съжаление, ударите на тока не са рядкост в електрическите мрежи на нашите градове и още повече в селата. За да се предпази оборудването от тези явления, е изобретено UPS устройството, което е съкращение от името му: непрекъсваемо захранване. UPS е неговият английски. съкращение. Благодарение на съвременните технологии UPS ефективно изглажда колебанията на напрежението и радиочестотните смущения, а в случай на пълно прекъсване на захранването преминава към захранване на консуматорите от резервна батерия.

Съществуващи типове "непрекъсваеми"

Днес има три основни типа UPS:

Основни неизправности

Въпреки факта, че "непрекъсваемият" е предназначен за защита на оборудването, самият той е електронно оборудване, което също може да се повреди и да изисква ремонт, независимо от неговия вид и дизайн. По правило ремонтът на непрекъсваемо захранване се извършва в сервизен център или в специализирана работилница, но някои видове повреди могат да бъдат отстранени у дома, без да се прибягва до услугите на скъпи специалисти. Става дума за такива неизправности, които могат да бъдат отстранени, както се казва "на колене" и ще бъдат обсъдени в тази част на публикацията.

• Непрекъсваемото захранване издава звуков сигнал. Може да има три причини за това явление: „всичко е наред“, при превключване на устройството към батерия; „всичко е лошо“, ако непрекъсваемото захранване не е преминало самотеста; и "претоварване". На всеки UPS за диагностика има LED или LCD индикатор.
• UPS не се включва. Всъщност има много причини за това явление: мрежовият кабел е повреден, лош контакт в контакта, предпазителят е изгорял, батерията е напълно разредена. Най-често, след продължително съхранение на UPS, батерията е напълно загубила заряда си.
• Устройството не поддържа натоварване. Има само два вида възможна неизправност: батерията е повредена или електрониката е повредена. В първия случай можете да опитате да заредите батерията. Във втория - определено сервиз.
• Непрекъсваемото захранване се изключва след кратък период на работа. Причината за изключване може да е високо натоварване, което надвишава максималната мощност на самия "непрекъсваем". Причината за изключване може да са други неизправности на UPS, но тяхната диагностика и отстраняване трябва да се извършват изключително от специалистите на сервизния център.

Прости методи за отстраняване на тези проблеми

Кой е виновен за основните проблеми на UPS вече е предложено, сега остава да решим какво да правим. Оказа се почти като Шекспир!

• UPS бипка. Ако по време на работа устройството доста често излъчва звуков сигнал, това може да означава сериозни прекъсвания в доставката на електричество. Тук е необходимо да се справим с качеството на захранването. Ако причината за скърцането е претоварване, тогава първо трябва да разберете кое устройство го създава. За да направите това, трябва да изключите всички източници на натоварване, да включите "непрекъсваемия" и да свържете един по един. Ако това не помогне, тогава причината за скърцането може да са проблеми с електрониката, но с него най-добре е да се свържете със сервизен център.
• UPS не се включва. Преди всичко трябва да проверите връзката на мрежовия кабел и предпазителите, които обикновено се намират на гърба на устройството. Ако това не е причината, опитайте да оставите устройството включено през нощта, като по този начин заредите батерията. Ако батерията не се зарежда от непрекъсваемото захранване, тогава можете да я заредите в специално устройство (ако има такова) или да я замените с известна добра и заредена батерия. Ако това не помогне, тогава най-вероятно проблемът се крие много по-дълбоко и в този случай няма да можете сами да поправите UPS. Изходът е да се свържете със специалисти за диагностика и ремонт на UPS.

• UPS не поддържа натоварване. На първо място, трябва да проверите колко дълго устройството може да работи без мрежа.

  Как да ремонтирате UPS. Част 1

  Ако се получи поне малко, тогава проблемът най-вероятно е загуба на капацитет на батерията. Доста лесно е да проверите това, като свържете 100-ватова лампа с нажежаема жичка към непрекъсваемото захранване като товар. Стандартна батерия, с капацитет 7 Ah. Добрата батерия ще поддържа лампата да работи поне 20 минути. Ако това време се намали наполовина, тогава батерията трябва да се смени.

• UPS се изключва. Отново грешим на батерията. Ако всичко е наред с батерията и сте сигурни в нейния капацитет, значи проблемът е в електрониката. Определено - до сервиза.

Нашите съвети за самостоятелно поправяне на непрекъсваемо захранване обхващат най-основните проблеми. Ако не сте сигурни в знанията си и нямате опит от "комуникация" с оборудване, работещо от опасно напрежение, най-добре е да се свържете със специалисти. Пълен списък с услуги за ремонт и модернизация можете да намерите тук. Ако имате някакви нерешени проблеми с работата на вашия компютър, тогава не се колебайте да се свържете със специалистите на нашата компания, ние винаги сме готови да се заемем с всяка трудна работа. Работим както в град Челябинск, така и в региона.

Намерихте ли отговора на вашия въпрос? Помогнете и на другите да го намерят.

ДИАГРАМА ОПИСАНИЕ НА РЕМОНТ UPS

UPS е много сложно устройство, което условно може да бъде разделено на два блока - преобразувател и зарядно устройство, което изпълнява противоположната функция. В повечето случаи ремонтите на UPS са много проблематични и скъпи. Но все пак си струва да опитате - понякога проблемът е прост и лежи буквално на повърхността.

Компанията изхвърли неработещо непрекъсваемо захранване APC500. Но преди да го пусна за части, реших да се опитам да го съживя. И както се оказа, не напразно. На първо място измерваме напрежението на акумулаторната гел батерия. За работата на непрекъсваемо захранване то трябва да е в рамките на 10-14 V. Напрежението е нормално, така че няма проблем с батерията.

Сега нека да разгледаме самата платка и да измерим мощността в ключови точки от веригата. Не намерих собствена непрекъсваема схема на APC500, но ето нещо подобно. За по-голяма яснота изтеглете пълната диаграма тук. Проверяваме мощни полеви транзистори - норма. Електронната управляваща част на непрекъсваемото захранване се захранва от малък 15 V мрежов трансформатор.

Проектиране и ремонт на АРС непрекъсваеми захранвания

Измерваме това напрежение преди диодния мост, след и след 9 V стабилизатора.

И тук е отклонението. Напрежението от 16 V след като филтърът влезе в микросхемата - стабилизатора, а изходът е само няколко волта. Заменяме го с подобен по напрежение модел и възстановяваме захранването на веригата на управляващия блок.

Друг проблем е, че една от тънките писти изгоря и трябваше да бъде заменена с тънък проводник. Сега блокът за непрекъсваемо захранване APC500 работи без проблеми.

Тествайки в реални условия, стигнах до извода, че вграденият писклив сигнал за липса на мрежа вика като лоша и няма да е лошо да го успокоя малко. Не можете да го изключите напълно - тъй като няма да чуете състоянието на батерията в авариен режим (определя се от честотата на сигналите), но можете и трябва да го направите по-тих.

Това се постига чрез включване на резистор 500-800 ома последователно със звуковия емитер. И накрая, няколко съвета за собствениците на непрекъсваеми захранвания. Ако понякога изключва товара, проблемът може да е в захранването на компютъра с "изсъхнали" кондензатори. Свържете UPS към входа на известен добър компютър и вижте дали пътуванията спират.

UPS понякога неправилно определя капацитета на оловните батерии, показвайки състоянието ОК, но щом превключи към тях, те изведнъж сядат и товарът се "избива". Уверете се, че клемите са стегнати и не са разхлабени. Не го изключвайте от електрическата мрежа за дълго време, което прави невъзможно постоянното презареждане на батериите. Избягвайте дълбоко разреждане на батериите, като оставите поне 10% капацитет, след което UPS трябва да бъде изключен, докато захранващото напрежение се възстанови.

Повечето модерни потребителски електронни устройства имат в своя дизайн независими или разположени на отделна платка електронни модули, които понижават и коригират мрежовото напрежение.

Нещо повече, през последните 20 години, вместо традиционните вериги с изправители на бак-изправител, базирани на силови трансформатори и диоден мост, те са изградени по схема за преобразуване на импулсно напрежение. Въпреки високата си надеждност на веригата, те често се провалят.

Има няколко причини за това, но основните са:

• колебания в мрежовото напрежение, за които тези изправителни устройства не са предназначени;
• неспазване на правилата за работа;
• свързване на товар, за който устройствата не са предназначени.

Разбира се, може да бъде много разочароващо, когато трябва да се свърши спешна работа, а захранващият модул на компютъра е повреден или докато гледате любимото си телевизионно предаване, това устройство се повреди.

Не трябва незабавно да се паникьосвате и да се свържете с сервиз или да бързате до супермаркет за електроника, за да закупите нов модул. Често причините за неработоспособност са толкова тривиални, че могат да бъдат отстранени у дома, с минимални финансови и нервни разходи.

Общо описание на битово импулсно захранване

Разбира се, за да опитате не само да поправите импулсно захранване, но и да определите неговата неизправност, трябва да имате основни познания по електроника и да имате определени електрически умения.

Освен това трябва да се помни, че някои елементи на уреда са под мрежово напрежение, поради което дори при първоначалната проверка на устройството трябва да се внимава. Повечето от блоковете обаче са изградени по типични схеми и имат подобни неизправности, така че всеки може да се опита сам да поправи импулсното захранване.

Като част от всеки източник на захранване, независимо дали е вграден, като в телевизор или инсталиран като отделно устройство, както в настолен компютър, има два функционални блока - високо напрежение и ниско напрежение.

В кутията с високо напрежение мрежовото напрежение се преобразува от диоден мост в константа и се изглажда на кондензатора до ниво от 300,0 ... 310,0 волта. Постоянно високо напрежение се преобразува в импулсно напрежение с честота 10,0 ... 100,0 килохерца, което дава възможност да се изоставят масивни нискочестотни понижаващи трансформатори, като се заменят с импулсни с малък размер.

В нисковолтовия блок импулсното напрежение се намалява до необходимото ниво, изправя се, стабилизира се и се изглажда. На изхода на този блок има едно или повече напрежения, необходими за захранване на домакински уреди. Освен това в нисковолтовия блок са монтирани различни управляващи вериги, за да се подобри надеждността на устройството и да се гарантира стабилността на изходните параметри.

Визуално на истинска платка е доста лесно да се направи разлика между високоволтова и нисковолтова част. Мрежовите проводници идват до първия, а захранващите проводници се отклоняват от втория.

Превключващ стабилизатор в захранването на транзистори

Диагностика и лесен ремонт

Човек, който ще се опита да поправи захранването на потребителско електронно оборудване, трябва да бъде предварително подготвен за факта, че не всяко захранващо устройство може да бъде ремонтирано. Днес някои производители произвеждат електроника, чиито блокове не подлежат на ремонт, а на пълна подмяна.

Нито един майстор няма да се заеме с ремонта на такова захранване, тъй като първоначално то е предназначено за пълното демонтиране на старото устройство и замяната му с ново. Често такива електронни устройства просто са пълни с някакъв вид съединение, което незабавно премахва въпроса за неговата поддръжка.

Както показва статистиката, основните неизправности на захранването са причинени от:

• неизправност на частта с високо напрежение (40,0%), която се изразява в повреда (изгаряне) на диодния мост и повреда на филтърния кондензатор;
• пробив на силово поле или биполярен транзистор (30,0%), който генерира високочестотни импулси и се намира във високоволтовата част;
• повреда на диодния мост (15,0%) в нисковолтовата част;
• пробив (изгаряне) на индукторните намотки на изходния филтър.

В други случаи диагнозата е доста трудна и без специални инструменти (осцилоскоп, цифров волтметър) няма да е възможно да се извърши. Ето защо, ако неизправността на захранването не е причинена от четирите основни причини, споменати по-горе, не трябва да го ремонтирате у дома, а незабавно да се обадите на съветника, за да го смени или да закупите ново захранване.

Неизправностите на високоволтовата част са доста лесни за откриване. Диагностицират се по изгорял предпазител и липса на напрежение след него. Третият и четвъртият случай могат да се допуснат, ако предпазителят е в добро състояние, напрежението на входа на нисковолтовия блок е налице, но входът отсъства.

Ако предпазителят изгори, трябва да проверите електронната платка. Неизправността на филтриращия електролитен кондензатор обикновено се изразява чрез неговото набъбване. За да тествате диодите на частта на токоизправителя с високо напрежение, ще трябва да запоите всеки от тях и (с тестер).

Препоръчително е да проверите всички подробности едновременно. Ако няколко електронни елемента изгорят при смяна на един от тях с изправен, той може да изгори отново поради сложна неизправност, която не е отстранена.

След подмяна на части трябва да инсталирате нов предпазител и да включите захранването. По правило след това захранването започва да работи.

Ако предпазителят не е изгорял и няма напрежение на изхода на захранването, тогава причината за неизправността е повреда на токоизправителните диоди на нисковолтовата част, изгарянето на индуктора или изхода на електролитните кондензатори на вторичния токоизправител.

Неизправността на кондензаторите се диагностицира, когато те набъбнат или изтекат течност от тялото си. Диодите трябва да бъдат запоени и подобно на проверката на частта с високо напрежение. Целостта на намотката на дросела се проверява от тестер. Всички дефектни части трябва да бъдат заменени.

Ако не е възможно да се намери правилният индуктор, тогава някои "занаятчии" пренавиват изгорелия, като избират проводник с подходящ диаметър и определят броя на завоите. Такава работа е доста старателна и обикновено се извършва само за уникални захранвания, трудно е да се намери аналог, за който е трудно.

Ремонт на стандартни устройства

Както вече споменахме, повечето захранвания на съвременните компютри и телевизори са изградени по типична схема. Те се различават по размера на използваните електронни компоненти и изходната мощност. Процедурите за диагностика и отстраняване на неизправности за тези устройства са идентични.

Въпреки това, висококачествените ремонти изискват подходящ инструмент, чийто обхват включва:

• (за предпочитане с регулируема мощност);
• спойка, флюс, алкохол или рафиниран бензин ("Галоша");
• устройство за отстраняване на разтопен припой (изсмукване на спойка);
• Комплект отвертки;
• странични резачки (нипери);
• домакински мултицет (тестер)
• пинсети;
• 100,0 вата лампа с нажежаема жичка (използва се като баластен товар).

При започване на ремонт на телевизионно захранване или настолна компютърна система е желателно да имате тяхната електрическа схема. Днес не е трудно да се направи това - подобни материали за повечето модели електронно оборудване могат да бъдат намерени в интернет.

По принцип обикновените телевизори могат да се ремонтират без схема, но основната трудност при ремонта на някои модели е, че захранването генерира целия диапазон от напрежения – включително и високоволтовото, използвано за сканиране на кинескопа. Захранването за домакински компютри се изработва по същия тип схема. Разгледайте отделно методологията за определяне на неизправността и ремонт на телевизора и работния плот.

ремонт на телевизори

Неизправността на модула за захранване на телевизора се обозначава главно от липсата на светене на диода в режим на „сън“. Първите ремонтни операции са:

• проверка за целостта (липса на счупване) на захранващия кабел;
• демонтаж на телевизионния приемник и освобождаване на електронното табло;
• проверка на захранващата платка за външни дефектни части (подути кондензатори, изгорени места по печатната платка, спукани кутии, овъглена повърхност на резистори);
• проверка на местата на запояване, като се обръща специално внимание на запояването на контактите на импулсния трансформатор.

Ако не е било възможно визуално да се установи дефектната част, тогава е необходимо последователно да се провери работоспособността на предпазителя, диодите, електролитните кондензатори и транзисторите. За съжаление, ако микросхемите за управление са неизправни, тяхната неизправност може да се установи само косвено - когато при напълно функционални дискретни елементи захранването не работи.

В практиката на ремонт има случаи, когато захранващият модул не работи (не стартира) и предпазителят не изгори. Това може да показва повреда (изгаряне) на транзистора на високочестотния импулсен генератор.

Най-честите причини за неработоспособността на телевизионните блокове са:

• счупване на баластни съпротивления;
• неработоспособност (късо съединение) на високоволтовия филтърен кондензатор;
• неизправност на филтърните кондензатори за вторично напрежение;
• повреда или изгаряне на токоизправителни диоди.

Всички тези части (с изключение на изправителните диоди) могат да бъдат проверени, без да се разпояват от платката. Ако е било възможно да се определи дефектната част, тя се заменя и ремонтът се проверява. За да направите това, инсталирайте лампа с нажежаема жичка на мястото на предпазителя и включете устройството в мрежата.

Има няколко опции за поведението на ремонтираното устройство:

1. Лампата мига и затъмнява, светодиодът за режим на заспиване светва, на екрана се появява растер. В тази ситуация първо се измерва хоризонталното сканиращо напрежение. Ако е твърде висока, е необходимо да проверите и смените електролитните кондензатори с гарантирано изправни. Подобна ситуация се проявява в случай на неизправност на двойки оптрони.
2. Ако светлината мига и изгасне, светодиодът не свети, няма растер, тогава генераторът на импулси не се стартира. В този случай се проверява нивото на напрежението на електролитния кондензатор на филтъра на частта с високо напрежение. Ако е под 280,0 ... 300,0 волта, най-вероятни са следните неизправности:
   • един от диодите на токоизправителния мост е счупен;
   • голям кондензатор за изтичане (кондензатор "остарял").

   Ако няма напрежение, е необходимо да се провери отново целостта на захранващите вериги и всички диоди на токоизправителя за високо напрежение.

3. Ако светенето на крушката е силно, трябва незабавно да изключите захранващия модул от електрическата мрежа и да проверите отново всички електронни компоненти.

Горната последователност и тестова схема ви позволяват да идентифицирате основните неизправности на захранването на телевизионния приемник.

Ремонт на настолно захранване

Днес ATX устройства с различен капацитет се използват най-широко за захранване на настолни (настолни) дизайнери. Причината за техния ремонт трябва да бъде:

• дънната платка не се стартира (компютърът е напълно неработещ);
• охлаждащият вентилатор на самото устройство не се върти;
• уредът многократно се "опитва" да се стартира сам.

Преди да започнете ремонта на ATX устройства, е необходимо да сглобите веригата на натоварване (фигура). Ремонтът се извършва в следната последователност:

• устройството се отстранява от компютъра и корпусът се отстранява от него;
• прахът се отстранява от електронни платки и повърхности на части с прахосмукачка и четка;
• външен преглед на електронни елементи и печатни платки;
• устройство за зареждане е свързано.

При липса на външни признаци на причината за неизправността, проверете предпазителя. В случай на изгаряне на негово място се включва 100,0-ватова лампа с нажежаема жичка (подобно на ремонт на телевизионен блок).

Ако при включване лампата мига ярко и продължава да гори, тогава диодният мост във високоволтовата част или филтърният кондензатор е повреден. Възможно изгаряне на високоволтовия трансформатор.

Ако предпазителят е непокътнат, тогава причината за неработоспособност може да бъде:

• повреда на транзисторите на импулсния генератор;
• Повреда на PWM контролера.

В тези случаи е по-лесно да закупите ново устройство, което в зависимост от мощността струва от 600 ... 800 рубли.

При многократно самозапускане на устройството причината за неработоспособност обикновено е повредата на стабилизатора на еталонното напрежение. В този случай компютърната система не може да премине режима на самотест чрез изключване и включване на захранващия модул.

Изненадващо е пълната липса на информация за такива често срещани устройства като непрекъсваемите захранвания. Пробиваме информационната блокада и започваме да публикуваме материали за изграждането и ремонта им. От статията ще получите обща представа за съществуващите типове непрекъсваеми захранвания и по-подробно, на ниво схема, за най-често срещаните модели Smart-UPS.
Надеждността на компютрите до голяма степен се определя от качеството на електрическата мрежа. Прекъсванията на захранването като пренапрежения, пренапрежения, спадове и прекъсвания на захранването могат да доведат до блокиране на клавиатурата, загуба на данни, повреда на системната платка и др. Непрекъсваемите захранвания (UPS) се използват за защита на скъпите компютри от проблеми, свързани със захранването. UPS осигурява решение на проблеми, свързани с лошо качество на захранването или временно прекъсване на захранването, но не е дългосрочен алтернативен източник на енергия като генератор.

UPS са разделени на три основни класа: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Тези устройства имат различни дизайни и характеристики. Блоковата схема на UPS клас Off-line е показана на фиг. 1. При нормална работа товарът се захранва от филтрирано мрежово напрежение. За потискане на електромагнитни и радиочестотни смущения във входните вериги се използват EMI / RFI шумови филтри върху металооксидни варистори. Ако входното напрежение стане по-ниско или по-високо от зададената стойност или изчезне напълно, инверторът се включва, който обикновено е в изключено състояние. Чрез преобразуване на постояннотоковото напрежение на батериите в AC, инверторът захранва товара от батериите.
Формата на изходното му напрежение е правоъгълни импулси с положителна и отрицателна полярност с амплитуда 300 V и честота 50 Hz. Офлайн UPS не работят икономично в захранващи мрежи с чести и значителни отклонения на напрежението от номиналната стойност, тъй като честото превключване към работа с батерия намалява живота на батерията. Мощността на Back-UPS Off-line UPS, произведени от APC, е в диапазона от 250…1250 VA, докато моделите Back-UPS Pro са в диапазона от 280…1400 VA. Блоковата схема на UPS клас Line-interactive е показана на фиг. 2. Точно като UPS клас Off-line, те предават променливотоковото напрежение към товара, като същевременно поглъщат относително малки скокове на напрежение и изглаждат смущенията.
Входните вериги използват EMI/RFI филтър за шум върху метални оксидни варистори за потискане на EMI и RFI. Ако възникне авария в електрическата мрежа, UPS синхронно, без да губи фазата на трептене, включва инвертора за захранване на товара от батериите, докато синусоидалната форма на изходното напрежение се постига чрез филтриране на PWM трептене. Веригата използва специален инвертор за презареждане на батерията, който работи и при скокове в тока. Обхватът на работа без свързване на батерия се разширява чрез използване на автотрансформатор с превключена намотка във входните вериги на UPS. Прехвърлянето към захранване от батерията става, когато мрежовото напрежение е извън обхвата.
Мощността, произведена от APC UPS клас Line-interactive модел Smart-UPS е 250…5000 VA.

Ориз. 1. Блокова схема на UPS клас Off-line

Ориз. 2. Блокова схема на Line-интерактивен UPS

Ориз. 3. Блокова схема на UPS клас On-line

Блоковата схема на UPS клас On-line е показана на фиг. 3. Тези UPS преобразуват AC входното напрежение в DC, което след това се преобразува обратно в AC със стабилни параметри с помощта на PWM инвертор. Тъй като товарът винаги се захранва от инвертора, няма нужда да се превключва от електрическата мрежа към инвертора и времето за прехвърляне е нула. Благодарение на инерционната DC връзка, която е батерията, натоварването е изолирано от мрежови аномалии и се образува много стабилно изходно напрежение. Дори при големи колебания на входното напрежение, UPS продължава да захранва товара с чисто синусоидално напрежение в рамките на ±5% от конфигурираната от потребителя номинална стойност. APC On-line UPS имат следните изходни мощности: Matrix UPS модели - 3000 и 5000 VA, модели Symmetra Power Array - 8000, 12 000 и 16 000 VA. Моделите Back-UPS не използват микропроцесор, докато моделите Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix и Symmetria използват микропроцесор.
Най-често срещаните устройства са: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS.
Устройства като Matrix и Symmetria се използват основно за банкови системи.
В тази статия ще разгледаме дизайна и оформлението на моделите Smart-UPS 450VA ... 700VA, използвани за захранване на персонални компютри (PC) и сървъри.
UPS Smart-UPS 450VA…700VA и Smart-UPS 1000VA…1400VA имат една и съща електрическа верига и се различават по капацитет на батерията, брой изходни транзистори в инвертора, капацитет на силовия трансформатор и размери. Помислете за параметрите, характеризиращи качеството на електроенергията, както и терминологията и обозначенията. Проблемите с мощността могат да се изразят като:
пълна липса на входно напрежение – затъмнение;
временно отсъствие или сериозен спад на напрежението, причинен от включването на мощен товар (електродвигател, асансьор и др.) в мрежата - провисване или прекъсване;
моментално и много мощно повишаване на напрежението, като при удар от мълния - пик;

Ориз. 4. Структурна схема на моделите Smart-UPS и Smart-UPS/VS
периодично повишаване на напрежението, продължаващо част от секундата, обикновено причинено от промени в натоварването в мрежата - пренапрежение.
В Русия спадове, прекъсвания и скокове на тока, както нагоре, така и надолу, представляват приблизително 95% от отклоненията от нормата, останалото е шум, импулсен шум (игли), високочестотни емисии.
Като захранващи единици се използват волт-ампери (VA, VA) и ватове (W, W). Те се различават по коефициента на мощност PF (коефициент на мощност):
W = VA x PF.
Коефициентът на мощност за компютърните технологии е 0,6 ... 0,7. Числото в обозначението на моделите APC UPS показва максималната мощност във VA.
Например, моделът Smart-UPS 600VA е 400W, докато моделът 900VA е 630W.
Блоковата схема на моделите Smart-UPS и Smart UPS/VS е показана на фиг. 4. Мрежовото напрежение се подава към входния филтър EM/RFI, който се използва за потискане на смущенията в мрежата. При номиналното мрежово напрежение се включват релетата RY5, RY4, RY3 (контакти 1, 3), RY2 (контакти 1, 3), RY1 и входното напрежение преминава към товара. Релетата RY3 и RY2 се използват за режим на регулиране на изходното напрежение BOOST/TRIM. Например, ако мрежовото напрежение се е увеличило и е надхвърлило допустимата граница, релетата RY3 и RY2 свързват допълнителна намотка W1 последователно с основната W2. Образува се автотрансформатор с коефициент на трансформация
K = W2 / (W2 + W1)
по-малко от единица и изходното напрежение пада. В случай на намаляване на мрежовото напрежение, допълнителната намотка W1 се обръща от релейните контакти RY3 и RY2. Коефициент на трансформация
K = W2 / (W2 - W1)
става по-голямо от единица и изходното напрежение се повишава. Диапазонът на настройка е ±12%, стойността на хистерезиса се избира от програмата Power Chute. При отпадане на входното напрежение релетата RY2…RY5 се изключват, включва се мощен PWM инвертор, захранван от батерията, и се подава синусоидално напрежение от 230 V, 50 Hz към товара.
Многоканалният филтър за потискане на шума на мрежата се състои от варистори MV1, MV3, MV4, индуктор L1, кондензатори C14 ... C16 (фиг. 5). Трансформатор CT1 анализира високочестотните компоненти на мрежовото напрежение. Трансформаторът CT2 е сензор за ток на натоварване. Сигналите от тези сензори, както и от температурния сензор RTH1, се изпращат към аналогово-цифровия преобразувател IC10 (ADC0838) (фиг. 6).
Трансформатор T1 е сензор за входно напрежение. Командата за включване на устройството (AC-OK) се изпраща от двустепенния компаратор IC7 към базата Q6. Transformer T2 е сензор за изходно напрежение за режим Smart TRIM/BOOST. От изводи 23 и 24 на IC12 (фиг. 6) сигналите BOOST и TRIM се подават към базите на транзисторите Q43 и Q49 за превключване на релета RY3 и RY2, съответно.
Сигналът за фазова синхронизация (PHAS-REF) от щифт 5 на трансформатора T1 отива към основата на транзистор Q41 и от неговия колектор към пин 14 на IC12 (фиг. 6).
Моделът Smart-UPS използва микропроцесор IC12 (S87C654), който:
контролира наличието на напрежение в мрежата. Ако изчезне, тогава микропроцесорът свързва мощен инвертор, работещ с батерии;
включва звуков сигнал за уведомяване на потребителя за проблеми със захранването;
осигурява безопасно автоматично изключване на операционната система (Netware, Windows NT, OS/2, Scounix и Unix Ware, Windows 95/98), запазване на данни чрез двупосочен превключващ порт, когато е инсталиран Power Chute plus;
автоматично коригира спадовете (режим Smart Boost) и излишъците (режим Smart Trim) на мрежовото напрежение, привеждайки изходното напрежение до безопасно ниво без превключване на работа от батерия;

Ориз. 5. Входни вериги

Ориз. 6. Включете процесора

Ориз. 7. Изходен инвертор

Таблица 3. Типични неизправности на Smart-Ups 450VA…700VA

Следи зареждането на батерията, тества я с реален товар и я предпазва от презареждане, осигурявайки непрекъснато зареждане;
осигурява режим на смяна на батерията без изключване на захранването;
извършва самотест (на всеки две седмици или чрез натискане на бутона за захранване) и издава предупреждение за необходимост от смяна на батерията;
показва нивото на зареждане на батерията, мрежовото напрежение, натоварването на UPS (броя на оборудването, свързано към UPS), режима на захранване на батерията и необходимостта от нейната смяна.
Чипът памет EEPROM IC13 съхранява фабричните настройки, както и калибрирани настройки за нивата на честотния сигнал, изходното напрежение, границите на прехода и напрежението на зареждане на батерията.
Цифрово-аналоговият преобразувател IC15 (DAC-08CN) генерира еталонен синусоидален сигнал на щифт 2, който се използва като еталон за IC17 (APC2010).
ШИМ сигналът се генерира от IC14 (APC2020) заедно с IC17. Мощните полеви транзистори Q9 ... Q14, Q19 ... Q24 образуват мостов инвертор.
По време на положителната полувълна на PWM сигнала, Q12…Q14 и Q22…Q24 са отворени, а Q19…Q21 и Q9…Q11 са затворени. По време на отрицателната полувълна Q19…Q21 и Q9…Q11 са отворени, а Q12…Q14 и Q22…Q24 са затворени. Транзисторите Q27 ... Q30, Q32, Q33, Q35, Q36 образуват push-pull драйвери, които генерират управляващи сигнали за мощни полеви транзистори с голям входен капацитет. Натоварването на инвертора е намотката на трансформатора, тя е свързана с проводници W5 (жълт) и W6 (черен). На вторичната намотка на трансформатора се генерира синусоидално напрежение от 230 V, 50 Hz за захранване на свързаното оборудване.
Работата на инвертора в режим "обратен" се използва за зареждане на батерията с пулсиращ ток по време на нормална работа на UPS.
UPS има вграден SNMP слот, който ви позволява да свържете допълнителни карти, за да разширите възможностите на UPS:
Power Net SNMP адаптер, който поддържа директна връзка със сървъра в случай на аварийно изключване на системата;
UPS интерфейсен разширител, който управлява до три сървъра;
устройство за дистанционно управление Call-UPS, което осигурява отдалечен достъп чрез модем.
UPS има няколко напрежения, необходими за нормалната работа на устройството: 24 V, 12 V, 5 V и -8 V. За да ги проверите, можете да използвате таблицата. 2. Измерете съпротивлението от изводите на микросхемите към общия проводник, когато UPS е изключен и кондензаторът C22 е разреден. Типичните неизправности на UPS Smart-Ups 450VA ... 700VA и начините за отстраняването им са показани в Таблица. 3.

UPS се използват за защита на различни видове електрическо оборудване, предимно компютърно оборудване, от пренапрежения на тока и могат също да поддържат тяхната работа за няколко минути, часове или дори дни по време на пълно прекъсване на захранването

Непрекъсваемото захранване е в състояние да се справи със следните проблеми в електрическата мрежа: пълно изключване на мрежовото захранване, високоволтов импулсен шум, продължителни и краткотрайни скокове на напрежението; високочестотен шум или смущения, възникващи в мрежата, отклонение на честотата над 3 Hz.

Важни параметри на UPS са времето за прехвърляне на натоварването към захранването на батерията и времето за резервиране на батерията.

Резервиран дизайн на UPSв работен режим товарът се захранва от електрическата мрежа, която непрекъсваемото захранване филтрира за високоволтови импулси и електромагнитни смущения с пасивни филтри.

Ако мрежовото напрежение се отклони над номиналните стойности, товарът автоматично се свързва към захранването на батерията чрез инверторната верига, която е налична във всеки UPS. Веднага след като напрежението в мрежата се върне към нормалното, непрекъсваемото захранване ще превключи товара към захранването от мрежата.

Интерактивна диаграма на UPSподобно на резервната верига, но освен това на входа е инсталиран стъпков регулатор на напрежението, базиран на автотрансформатор, който ви позволява да регулирате изходното напрежение. При нормална работа интерактивният UPS не регулира честотата, но в случай на прекъсване на захранването започва да се захранва от инвертор с батерия. Предимството на тази схема е по-краткото време за превключване. В допълнение, инверторът е синхронизиран с входното напрежение.

Диаграма за двойно преобразуване на UPSРаботи по следния начин: Входното променливо напрежение се преобразува в постоянен ток, след което обратно в променливотоково с помощта на инвертор. При липса на входно напрежение превключването на товара към захранване на батерията става мигновено, тъй като батериите са постоянно свързани към веригата.

Основните блокове и възли, които могат да бъдат част от UPS:

Превключващо устройство
Мрежов филтър
зарядно устройство
Акумулаторна батерия
Инвертор: AC в DC преобразувател, DC стабилизатор на напрежение, DC към AC преобразувател
байпасно превключващо устройство
сензор за ток
Изходен филтър
температурен сензор
Интерфейс
Устройство за показване

Входното мрежово напрежение 220V, 50Hz се подава през превключващото устройство и мрежовия филтър към зарядното устройство. Необходим е предпазител от пренапрежение, за да се предотврати навлизането на смущения в мрежата, зарядното устройство зарежда батерията при наличие на мрежово напрежение.

Инверторът е част от всеки UPS. Изграден е на базата на полупроводников DC преобразувател на напрежение AB в променливо напрежение, подавано към товара. Често инверторът комбинира функциите както на самия инвертор, така и на зарядното устройство. В зависимост от вида на UPS, инверторът произвежда напрежение в различни форми.

Байпас - превключващо устройство. Това устройство се използва за директно свързване на входа и изхода на UPS, с изключение на веригата за резервно захранване.

Байпасът изпълнява следните функции:

включете или изключете UPS

прехвърляне на натоварване от инвертор към байпас в случай на претоварване и късо съединение на изхода

прехвърляне на натоварване от инвертор към байпас за намаляване на загубите на мощност

Статичният байпас е сглобен на базата на тиристорен ключ от тиристори един към друг. Управлението на ключовете идва от системата за управление на UPS

Импулсното захранване е взето готово за 28 V, 50A, но можете да сглобите веригите сами и има много. Две 12-волтови автомобилни акумулатори, свързани последователно, са свързани към импулсното захранване. Инверторът също е използван готов, тъй като цената на компонентите му е почти два пъти по-висока от готовото устройство. Този UPS е достатъчен за почти ден консумация на електроенергия на малка частна къща. В случай на продължително спиране, а това често се случва в нашите сибирски простори, включвам дизеловия генератор за 6 часа.

Нашият UPS е проектиран за следните функции: Директно преобразуване от DC 12V в AC 220V при 50Hz. Максималната мощност на тази UPS верига е 220W. Обратното преобразуване се използва за зареждане на батерията. Ток на зареждане 6 A. Веригата осигурява бързо превключване от директно преобразуване към реверсен режим.

На радиокомпонентите VT3, VT4, R3 ... R6, C5, C6 е направен тактов генератор, който генерира импулси с честота на повторение 50 Hz. Генераторът задава режима на работа на биполярните транзистори VT1, VT6. Намотките IIa, IIb на трансформатора са свързани към тяхната колекторна верига. Мрежовият филтър е сглобен върху пасивни компоненти C1, C2, L1, а на радиоелементите VD1, C3, C4 филтъра за тактово генератор.