Импульсный блок питания свитча D-LINK DES-1024D

Свитчи (коммутаторы), являются одними из основных элементов компьютерных сетей, именно они соединяют компьютеры в единую сеть. В статье представлен импульсный блок питания 24-портового свитча китайского производства модели DES-1024D. Он смонтирован на отдельной плате (рис.1) размером 75×50 мм, размещен в металлическом корпусе свитча, отдельно от основной платы, и выдает стабилизированное напряжение +3,3 В при изменении напряжения питающей сети в пределах 100…250 В.

Принцип работы импульсных блоков питания (ИБП) прост. Вначале переменное напряжение сети поступает на сетевой фильтр и низкочастотный выпрямитель, где выпрямляется до напряжения порядка 300 В. Далее с помощью ШИМ-контроллера и ключа (в данном ИБП все находится в одной микросхеме) это напряжение преобразуется в импульсное напряжение и подается на первичную обмотку импульсного трансформатора, осуществляющего развязку между первичной сетью и потребителем. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки, выпрямляется и сглаживается фильтрами, его величина зависит от количества витков этой обмотки.

Принципиальная схема блока питания свитча, нарисованная по монтажной схеме, показана на рис.2. Она является типовой для импульсных блоков питания. Монтаж платы односторонний. Основу схемы составляет микросхема А6351, в ней же находится и ключ коммутации.

Назначение элементов импульсного блока питания:

• предохранитель F1 и варистор MOV1 — защитные элементы, первый из них защищает от токов, превышающих 1 А, а второй — от скачков напряжения питающей сети амплитудой более 430 В;
• R1, CX1, L1 — заградительный фильтр, предотвращающий проникновение импульсных помех блока питания в электросеть;
• BD1, С1 (22,ОмкФх400 В) — выпрямительный мост и сглаживающий конденсатор;
• U1 (A6351) — главная микросхема с импульсным ключом;
  
• Т1 — импульсный трансформатор с тремя обмотками: 1 — первичная, принимающая на себя импульсы от ключа; 2 — обмотка, обеспечивающая питание микросхемы в рабочем режиме; 3 — вторичная обмотка, которая выдает импульсное напряжение на выпрямитель и сглаживающий фильтр для напряжения +3,3 В;
• R2, R3 — резисторы, подающие переменное напряжение в микросхему для запуска ИБП;
• R7 — датчик тока (снимаемое с него напряжение через резистор R6 подается на вывод 4 микросхемы); при перегрузке ИБП это напряжение превышает заданный порог и микросхема отключает БП;
• D2, СЗ — выпрямитель и сглаживающий конденсатор, питающие микросхему (вывод 3) во время работы ИБП, R4 -гасящий резистор в этой цепи;
• С2, D1, R5 — демпферная цепочка, препятствующая выбросам напряжения на ключе в момент его запирания. Эти выбросы могу, превышать напряжение сети в 3-4 раза;
• D3, С5, С6, L2 — выпрямитель и сглаживающий фильтр во вторичной цепи +3,3 В;
• R9 — нагрузочный резистор, нагружающий ИБП при его включении без внешней нагрузки;
• цепь обратной связи, предназначенная для стабилизации выходного напряжения +3,3 В. Ее составные элементы: U2 — оптрон, развязывающий высоковольтную и низковольтною части ИБП, U3 — управляемый стабилитрон, создающий опорное напряжение, R12 и R13 — делитель напряжения для управляемого стабилитрона, R8, RI0, R11 -гасящие резисторы.

Принцип работы цепи обратной связи заключается в изменении скважности (длительности) импульсов, подаваемых микросхемой U1 в первичную обмотку импульсного трансформатора Т1, в зависимости от изменения величины напряжения +3,3 В. Если это напряжение уменьшилось, то длительность импульса увеличивается, и в импульсный трансформатор передается больше энергии, отчего напряжение на вторичной обмотки увеличивается до установленной нормы, т.е. +3,3 В, и наоборот. Управление скважностью импульсов осуществляется путем подачи сигналов с оптрона U2 на вывод 4 микросхемы U1 (рис.2).

Ремонт поврежденного ИБП начинают с внешнего осмотра, при котором выявляют: поврежденные детали, целость токоведущих дорожек, отсутствие трещин в пайках. Выявленные поврежденные детали заменяют новыми. Затем, подключив омметр к выводам 220 В проверяют отсутствие короткого замыкания в высоковольтной цепи. Далее нагружают цепь +3,3 В лампочкой 6,3 В, 0,28 А, которая осуществляет нагрузку ИБП и является индикатором его работы. После чего, ИБП, через последовательно включенную лампочку 220 В, 100 Вт, включают в сеть 220 В. Эта лампочка защитит ИБП от сгорания при замыкании в блоке.

Если после включения в сеть ИБП не начал работать, то проверяют наличие напряжения +300 В на конденсаторе С1 (рис.2). При его отсутствии проверяют исправность элементов F1, BD1, L1, MOV1, CX1, R1. Если напряжение на С1 присутствует, а устройство не работает, то проверяют элементы обвязки микросхемы U1, целость обмоток импульсного трансформатора, исправность электролитических конденсаторов, исправность элементов вторичной цепи, наличие напряжений на микросхеме U1 (рис.2). Если все проверенные элементы исправны, а свитч не работает, заменяют микросхему U1, она не дефицитна и стоит S1,2-1,3. Напряжения в исправном ИБП показаны на схеме рис.2.

При ремонте ИБП следует помнить, что его высоковольтная часть находится под фазным напряжением. Чтобы обезопасить себя от поражения высоким напряжением (при случайном прикосновении), рекомендуется применять силовой разделительный трансформатор 220 В /~220 В.

Чтобы ИБП свитча долго и надежно работал его необходимо питать от блока бесперебойного питания, гарантирующего наличие на выходе стабильного напряжения -220 В и имеющего защиту от скачков (выбросов) напряжения сети, которые бывают довольно часто. Основными причинами, вызывающими скачки напряжения сети, являются грозовые разряды, захлестывание проводов воздушных линий электропередачи при сильных ветрах и плохие контакты в нулевом проводе в 3-фазных сетях.

ИБП свитча, попавший автору в ремонт, питался от обычной розетки -220 В и был поврежден именно от скачка напряжения, вызванного захлестыванием проводов при сильном ветре. Включенный на входе ИБП варистор MOV1 (рис.2), обладая достаточным быстродействием, защитил ИБП от полного сгорания. При скачке напряжения варистор, закоротив линию, не пропустил выброс дальше в схему, но от этого сгорел предохранитель. Предохранитель прервал связь, но защитил свитч от полного сгорания, ведь выбросы напряжения продолжались более суток.
Чтобы у вас не случались подобных повреждений импульсных блоков питания, питайте их от блоков бесперебойного питания.

Н.П. Власюк, г. Киев