Ремонт маленького й дуже старого низьковольтного ДБЖ

Я вже й не пам’ятаю, коли й за яких обставин до мене потрапила ця платка, але минуло явно багато років. І ось лежала вона, лежала, аж поки я випадково на неї не натрапив і не вирішив просто з цікавості розібратися та полагодити. Що з цього вийшло — читайте у статті.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на обліковий запис

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog

Схоже, такий блок продається як окремо, так і в корпусі з батареєю. А з огляду на те, що на виході він має 12 і 18 вольт, то явно призначений для СКУД, де 12 вольт використовуються для контролера, а 18 вольт — для електромеханічного замка.
На проводах висять три світлодіоди:
1. Наявність 220
2. Наявність напруги на виході
3. Заряд батареї.


Монтаж доволі щільний, що для таких пристроїв недобре: нагрівання, деградація компонентів, а такі блоки живлення зазвичай працюють цілодобово й мають служити роками.


Судячи зі стану, плата ніколи не була в ремонті, а компоненти стоять рідні. Власне, тому мені й було цікаво її покопирсати.

1. Модель BBP-30, виготовлена фірмою Никтон-С у далекому 2005 році. Фірма працює й досі, і в неї є сайт.
2. На вході є мережевий фільтр, термістор, місце під варистор, але немає мережевого запобіжника. Припускаю, що його встановлюють безпосередньо в корпусі, що, на мій погляд, не завжди зручно.
3. Вхідний конденсатор 47мкФ 400 вольт
4. Як ШІМ-контролер використано TOP234Y, і мушу сказати, що для 2005 року це дуже прогресивне рішення. Я сам тоді широко застосовував ці мікросхеми разом із попередніми TOP22x. Загалом ці контролери мені дуже подобаються, і тоді я неабияк дивувався, коли читав, що в когось із ними були проблеми.
5. Міжобмотковий конденсатор звичайний високовольтний, що, звісно, неправильно. До того ж його маркування почало стиратися навіть від ватки зі спиртом, коли я спробував трохи почистити плату. Загалом — ніколи не використовуйте такі конденсатори в цьому колі.
6. Трансформатор на осерді E25, решта маркування особливого стосунку до справи не має.


На виході — жах: плата помітно підгоріла, але, судячи з вигляду, це сталося через перегрівання, а не займання.


Ззаду пилюка. Уже потім помітив, що фото вийшло невдалим, а тепер перезнімати буде вже не так автентично :)
Польовий транзистор ліворуч угорі відповідає за захист від надмірного розряджання та переполюсування, діод посередині — за канал 18 вольт.


Цікаве рішення з перевернутим оптроном. До речі, відстань між виводами явно замала, а крім того, тут добре видно пилюку: додамо вологу — і матимемо пробій.


Обробка радіатора просто неймовірна :)
До речі, один з отворів для кріплення компонентів овальний — для можливої компенсації в разі перекосу.

Але загалом я хотів би звернути увагу, що компоненти встановлені у звичайних корпусах, не Fullpak, просто через ізоляційну прокладку. Ба більше, радіатор заходить на обидва боки блока, тобто на холодний і гарячий боки.


Так, за таких умов пробити вхід на вихід може бути дуже просто, тому краще використовувати окремі радіатори — безпека зайвою не буває.


Паспорта на цю модель не знайшов, але знайшов, найімовірніше, на наступну. Тут радіатори вже якраз роздільні, а крім того, є дата 06.03.2008, тож 2005 рік на платі виглядає цілком правдоподібно.
Мене ж тут цікавили технічні характеристики.


Спроба ввімкнути показала кілька невдалих запусків, і тут явно типова проблема — вийшов з ладу конденсатор у колі живлення ШІМ-контролера. Замінюю конденсатор на новий — і блок оживає. Загалом тут краще використовувати якомога якісніші конденсатори.


Друга проблема: на платі вигорів транзистор вузла заряджання батареї. Тут струм заряджання стабілізується лінійним стабілізатором, а крім того, послідовно з ним увімкнений ще й діод. Я вважаю таку схемотехніку тупиковою і зазвичай заводжу стабілізацію струму на загальний зворотний зв’язок блока живлення: втрати менші, струм заряджання стабільніший, а саме заряджання наприкінці циклу відбувається швидше.

Проводи підключення світлодіодів стали буквально пластмасовими, ізоляція потріскалася.

Найімовірніше, акумулятор вийшов з ладу, стабілізатор перегрівся — і на цьому все померло.


Коли купував деталі для інших ремонтів, заодно купив транзистор і для цього блока, у цьому випадку це BCP69


Спочатку вкоротив проводи до світлодіодів і припаяв, як було спочатку. Для цього проводи краще позначити й зробити фото.

1. Знімаємо старий транзистор, разом із ним знімається і полігон, до якого його було припаяно.
2. Одразу знімаємо старий діод і зрештою маємо несправний транзистор, підсмажений діод і полігон.
3. Спроба відмити плату ні до чого не привела.
4. Беремо фрезу й вичищаємо місце монтажу.
5. Покриваємо місце роботи захисним лаком.
6. Припаюємо новий діод, вивід вставляємо в рідний отвір і загинаємо у формі літери О, щоб утворити нову контактну площадку. Я поставив звичайний діод 1N4937, хоча взагалі тут краще працював би діод Шотткі, наприклад 1N5819, але я відновлював схему до початкового стану, рідний стояв 1N4007.


Припаюємо новий транзистор на рідне місце.


Перевіряємо: працює, світяться світлодіоди наявності мережі та напруги на виході.


Заодно замінив клеми підключення до акумулятора, мінусова була зовсім погана.


Це фото безпосередньо не стосується блока живлення, але стосується акумулятора, з яким я його перевіряв. Видно, що навіть просто від лежання на столі рамка акумуляторів тріснула, хоча я б не сказав, що вони там стояли туго, просто, мабуть, сам пластик поганий :(


Роботу зарядного пристрою перевіряв за допомогою електронного навантаження в режимі CV. Це важливо: навантаженням у режимі CC ви коректно цього не перевірите. Я вже неодноразово про це писав, але все одно нагадаю.

1. За напруги 12 вольт і нижче струм заряджання становить 340-370мА
2. За 12.8 вольта струм падає до 270мА, дається взнаки відносно велике падіння напруги на стабілізаторі
3. За 13 вольт струм падає до 220мА, а світлодіод індикації заряджання майже гасне, що, м’яко кажучи, не зовсім коректно: до кінця заряджання ще далеко.
4. А за 13.8 вольта струм заряджання прямує до нуля.

Загалом умови заряджання дотримано, напруга на акумуляторі не перевищує 13.8 вольта, але наприкінці струм заряджання дуууже малий, тому акумулятор заряджатиметься довго, і саме тому я використовую інший принцип стабілізації струму заряджання.


За напруги на акумуляторі 11.5 вольта транзистор нагрівається приблизно до 90 градусів, тож якщо акумулятор або один з елементів замкне (таке іноді трапляється), отримаємо перегрів цього транзистора.


Для цієї моделі блока живлення заявлено вихідний струм 2 ампери тривало і 2.5 ампера короткочасно, але, на жаль, я отримав лише 1.75А, а за підвищення до 1.77А БЖ переходив у захист. Практика показала, що навіть 1.7А блок тривало не витримує: струм спрацьовування захисту знижується в міру нагрівання.
У блока живлення є канал 18 вольт, але навантаження на нього дуже короткочасне й на тепловий режим ніяк не впливає. До речі, я б, мабуть, у такому варіанті поставив для заряджання акумулятора DC-DC на мікросхемі 34063 від каналу 18 вольт, але це лише моя думка.


Трохи поганяв за струму 1.7А, але блок почав переходити в захист, навіть особливо не нагрівшись.


Зрештою довелося тестувати за струму 1.5А. Можна подивитися, що відбувається з тепловими режимами.
1. Загальний вигляд, видно сильне нагрівання термістора (праворуч)
2. Вихідні діоди блока живлення: тут стоїть пара діодів, з’єднаних катодами, — з виходу власне БЖ і з акумулятора. І ось тут у мене питання: чому загальний діод БЖ стоїть на великому радіаторі, а діод діодної розв’язки, через який, по суті, тече той самий струм, не лише в меншому корпусі, а ще й без радіатора? У результаті маємо 102 градуси навіть за струму 1.5А, причому плата просто лежить на столі, а не стоїть у закритому корпусі.
3. ШІМ також має досить високу температуру — 103 градуси, що дещо дивно.


Також вихідна напруга блока сильно залежить від температури: у холодному стані 14.4 вольта, потім падає до 13.8 і далі майже не змінюється, знизившись до 13.65 вольта.


Тут мені стало цікаво, чи не старі конденсатори є причиною раннього вимкнення блока живлення. Таке, власне, трапляється часто, тим паче блоку вже 18 років.
1, 2. Рідні конденсатори на виході 12 вольт і на вході БЖ — відповідно 2х1000мкФ і 47мкФ.
3, 4. Нові конденсатори: один такий самий, як установлений, з тими ж параметрами 1000х35 і від тієї ж фірми, та високовольтний на 22мкФ.

Видно, що вихідні конденсатори цілком справні: ESR у пари — 81мОм, в одного, відповідно, 160мОм, у нового — 0.74мОм, але насправді це не так уже й критично. А от із вхідним усе гірше: ESR — 7 Ом, тоді як у нового — 2 Ома.


Але! Я знайшов такий самий конденсатор, як установлений у цьому БЖ, з тими ж параметрами й від того ж виробника, та ще й уживаний. Так от, навіть у нього ESR був 2 Ома проти 7 у рідного.
І так, нагадую: часто ESR набагато критичніший за ємність!


Зрештою для експерименту я зробив дві речі:
1. Паралельно до вихідних підключив 1000мкФ 50 вольт Samwha RD серії
2. Вхідний замінив на такий самий уживаний, але зі значно кращими параметрами.

І зрештою отримав... вимкнення за ще меншого струму. Тобто якщо на холодну БЖ вимикався приблизно за 1.76-1.77А, то тепер він став вимикатися вже за 1.72-1.74А. За 1.7А працював, але також мав схильність до зниження цього порога в міру прогрівання.

Тобто результат вийшов цілком протилежний, і думаю, що це пов’язано з вхідним конденсатором.


Висновки.
На мій погляд, цей ремонт не вдався. Точніше, не зовсім так: я повернув БЖ до початкового стану, але особисто мене цей стан не влаштовує.
У підсумку маємо цілком робочий ДБЖ: він заряджає акумулятор, живить навантаження, показує свій стан, але має низку недоліків: не надто хорошу безпеку (міжобмотковий конденсатор я згодом замінив), потужність менша за заявлену, малий струм заряджання наприкінці циклу, помітно нагрівається діод розв’язки виходу.

Але все ж розробників я сварити не буду. По-перше, це було дуже давно, і я не знаю, що спонукало зробити саме так, а по-друге, судячи з усього, частину недоліків вони згодом виправили.

На сьогодні в мене все. Сподіваюся, було корисно, і, як завжди, буду радий коментарям. А щодо цієї плати: якщо комусь потрібна, можу подарувати, але доставлення — за ваш рахунок.