Источники бесперебойного питания (ИБП) или иначе UPS (Uninterruptible Power Supply) – не только весьма полезные, но зачастую и необходимые приборы. Они помогут продержаться при кратковременном отключении электричества и, главное, позволят сохранить наработанные данные и корректно выключить компьютер. Но все когда-то ломается. В этой статье мы рассмотрим ремонт «бесперебойника» своими руками. Серьезную неисправность нам, конечно, не устранить, но с относительно простыми можно попробовать справиться самостоятельно.
Виды ИБП
Общий принцип работы бесперебойника довольно прост. Пока есть сетевое напряжение, нагрузка питается от него. Как только сетевое напряжение пропадет, нагрузка будет питаться от резервной АКБ. При появлении сетевого напряжения нагрузка снова переключится на него. На сегодняшний день существуют три типа источников бесперебойного питания, отличающихся принципом работы:
- Off-Line.
- Line-Interactive.
- On-Line.
Off-Line
Наиболее простой тип ИБП. Он состоит из сетевого фильтра помех, зарядного устройства, инвертора, модуля контроля и управления.
Пока присутствует сетевое напряжение, оно проходит через фильтр и поступает в нагрузку. Одновременно зарядное устройство заряжает резервный аккумулятор. Как только величина питающего напряжения выйдет за установленные пределы или оно будет недопустимо зашумлено помехами, запустится инвертор и произойдет переключение на питание от АКБ. При этом время переключения обычно составляет 4-6 мс.
К преимуществам ИБП этого типа можно отнести следующие:простотакомпактностьнизкая стоимостьНедостатки:повышенный износ АКБ (по сравнению с ИБП других типов)отсутствие стабилизации напряжения при работе от сетина переключение требуется времяпри работе от АКБ нагрузка питается аппроксимированной синусоидой или вообще разнополярными импульсамиМнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросПолезно! Понятие «аппроксимированная синусоида» обозначает форму выходного сигнала источника бесперебойного питания, условно приближенную к синусоидальной форме. Форма сигнала аппроксимированной синусоиды может быть трапецеидальной или ступенчатой.
Line-Interactive
Устройства этого типа работают по сходному принципу, но в цепи питания от сети стоит стабилизатор, выполненный на трансформаторе со ступенчатым переключением обмоток. Это позволяет питать от сети нагрузку даже тогда, когда сетевое напряжение сильно отличается от номинального.
Важно! Существуют ИБП типа Line-Interactive, выдающие при питании от АКБ чистую синусоиду. Стоят они существенно дороже, их меньше, тем не менее такие устройства есть.
On-Line
Наиболее продвинутый тип ИБП с двойным преобразованием. В нем сетевое напряжение выпрямляется и поступает на инвертор, где снова преобразуется в первоначальный вид, но уже без помех и со стабилизированным напряжением правильной синусоидальной формы. Как только сетевое напряжение пропадет, нагрузка начнет питаться от АКБ. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения можно считать равным нулю.
Типовые схемы источников бесперебойного питания
Прежде чем попытаться отремонтировать отказавшее устройство, взглянем на электрические схемы ИБП двух типов: Line-Interactive и On-Line.
Smart-UPS Line-Interactive
Схема этого источника бесперебойного питания, использующего технологию Line-Interactive, довольно сложна, но мы попытаемся хотя бы приблизительно разобраться в принципе ее работы. Начнем со структурной схемы.
Структурная схема ИБП Smart-UPS
Напряжение питания проходит через сетевой фильтр. Если характеристики этого напряжения в норме, то реле RY1-RY5 включены, нагрузка питается от сети. Реле RY2 и RY3 совместно с трансформатором исполняют роль стабилизатора напряжения. При необходимости обмотка W1 подключается последовательно к W2. В прямом включении выходное напряжение снижается, в инверсном – повышается.
Таким образом, мы получаем трехступенчатый стабилизатор напряжения. Как только сетевое напряжение пропадет, отключатся реле RY2-RY5. При этом запускается инвертор, и нагрузка начинает получать питание от аккумуляторов. Теперь перейдем непосредственно к принципиальной схеме ИБП.
Принципиальная электрическая схема модуля входных цепей (кликните для увеличения)
За фильтрацию сетевого напряжения отвечают дроссель L1, варисторы MV1, MV3, MV4 и конденсаторы С14-С16. Трансформаторы CT1 отвечает за анализ высокочастотной помехи, CT2 контролирует ток нагрузки. Сигналы с этих трансформаторов поступают на ЦАП IC10 (схема модуля процессора).
Трансформаторы Т1 и Т2 являются датчиками входного и выходного напряжений соответственно. Сигнал T1 поступает на компаратор IC7. Реле RY3 и RY2 управляются транзисторами Q43 и Q49, получающими команды от процессора IC1.
В модели Smart-UPS используется микропроцессор S87C654 (IC12). Он является сердцем устройства и управляет практически всеми узлами, получая соответствующие сигналы с тех или иных датчиков. Управляющая программа для него хранится в электрически перепрограммируемом ПЗУ IC13. ЦАП IC15 формирует эталонную опорную синусоиду.
Формирование управляющего сигнала доверено IC14 и IC17. Мощный мостовой инвертор собран на полевых транзисторах Q9-Q14, Q19-Q24. Во время положительной полуволны управляющего сигнала открыты Q12-Q14 и Q22-Q24, a Q19-Q21 и Q9-Q11 закрыты. Во время отрицательной открыты Q19-Q21 и Q9-Q11, a Q12-Q14 и Q22-Q24 закрыты. Управляют ключами транзисторы Q27-Q30, Q32, Q33, Q35, Q36.
В качестве нагрузки ключей используется мощный трансформатор, подключаемый к точкам W5 (желтый) и W6 (черный). На схеме он не показан. В результате работы ключей на выходной обмотке трансформатора формируется выходное синусоидальное напряжение 230 В частотой 50 Гц. Зарядка батареи при питании от сети осуществляется теми же мощными ключами инвертора, работающими в «обратном» режиме.
Back-UPS
Этот источник бесперебойного питания, работающий в режиме OFF-LINE, не имеет процессора, и все управляющие сигналы формируются компараторами. Рассмотрим его структурную схему.
Сетевое напряжение через прерыватель по перегрузке поступает на фильтр. Прерыватель расположен на задней стенке прибора. Если возникла перегрузка, он срабатывает и его кнопка «выскакивает». Чтобы запустить ИБП после перегрузки, кнопку нужно вернуть в исходное положение, просто нажав на нее рукой.
При нормальном сетевом напряжении реле RY1 включено, его контакты 3 и 5 замкнуты. Нагрузка питается от сети через фильтр помех. Зарядное устройство в таком режиме заряжает аккумуляторную батарею. Если напряжение исчезает, ниже нормы или сильно зашумлено помехами, замыкаются контакты 3 и 4 реле RY1, и нагрузка получает питание от АКБ через инвертор. Время переключения на инвертор и обратно составляет 4-6 мс.
Важно! Форма выходного сигнала у инверторов этого типа прямоугольная разнополярная с частотой 50 Гц. Длительность импульсов – 5 мс, амплитуда – 300 В. При этом эффективное напряжение составляет 225 В.
Роль сетевого фильтра исполняют дроссели L1 и L2, варисторы MOV2 и 5MOV, конденсаторы С38 и С40. Трансформатор T1 (см. схему управления) является датчиком входного напряжения и одновременно источником питания для зарядки АКБ. Если напряжение на входе пропадает, то микросхемы IC3 и IC4 формируют команду включения инвертора, которая усиливается ключом IC6 (сигнал лог. «1», поступающий на выводы 1 и 13 IC2).
Элементы R55, R122, R123 совместно с DIP-переключателем SW1 определяют порог входного напряжения, ниже которого запускается инвертор, и нагрузка переключается на питание от батареи. Тонкую настройку нижнего порога можно настроить резистором VR2.
Микросхема IC7 отвечает за формирование управляющих импульсов. Эти импульсы подаются на мощные ключи Q4-Q6, Q36 (первое плечо) и Q1-Q3, Q37 (второе плечо). Ключи нагружены на трансформатор (на схеме не показан), на вторичной обмотке которого формируется импульсное разнополярное напряжение величиной 225 В частотой 50 Гц. Длительность импульсов можно регулировать резистором VR3, а частоту резистором VR4 (схема управления).
На элементах IC3, IC6 собран узел синхронизации включения инвертора с напряжением сети. IC5, IC2, IC3 включают звуковой сигнал, информирующий о переходе на питание от батареи. При этом короткие звуковые сигналы информируют о работе от батареи, а непрерывный о том, что энергии АКБ хватит еще на 5 мин. (SW1 разомкнут) или на 2 мин. (SW1 замкнут). Этот переключатель расположен на схеме управления.
Пошаговая инструкция по ремонту
Со схемами мы разобрались, можно начать ремонт ИБП своими руками. Как было замечено ранее, схема любого бесперебойника довольно сложна, но наиболее распространенные типовые неисправности можно устранить своими силами, имея самый простой инструмент – тестер, паяльник, отвертки.
Как разобрать бесперебойник
В зависимости от производителя и модели компьютерного источника бесперебойного питания разобрать их можно одним из двух способов.
Способ 1
На задней стенке находим 4 винта и отворачиваем их. Аккуратно тянем заднюю стенку на себя и отодвигаем. Снять полностью ее не получится – она соединена с блоком проводами.
Над передней стенкой находим паз и при помощи отвертки отжимаем замок. Снимаем переднюю панель. Она тоже на проводах!
Под передней стенкой находим еще три винта. Отворачиваем их. После этого боковая стенка легко снимется.
Способ 2
Здесь все несколько проще. Переворачиваем ИБП вверх «ногами». Находим 4 винта, отмеченные на фото ниже красными стрелками. Отверткой с длинным стержнем отворачиваем их. Беремся за заднюю часть крыши и слегка приподнимаем.
Ставим ИБП передней панелью к себе. Беремся за задний край верхней крышки. Тянем его на себя и вверх одновременно. Передняя панель держится на замках (на фото выше указаны зелеными стрелками), именно они должны выйти из зацепления. После этого верхняя крышка легко снимется.
Устраняем неисправности
Итак, мы разобрали прибор, можно заняться ремонтом. Ремонтировать будем оба, но начнем с OFF-LINE, как с более простого и популярного.
Back-UPS
Прежде всего необходимо проверить основные параметры и при необходимости их отрегулировать. Вот они:
- Частота выходного напряжения. Подключаем к выходу ИБП частотомер или осциллограф. Подстроечным резистором VR4 устанавливаем частоту 50 Гц.
- Величина выходного напряжения. Включаем ИБП в режим работы от АКБ, вместо нагрузки подключаем вольтметр. При помощи подстроечного резистора VR3 устанавливаем напряжение 208 В.
- Пороговое напряжение. Переводим переключатели 2 и 3 на задней стенке в положение OFF. Включаем ИБП в сеть через ЛАТР. Устанавливаем на ЛАТРе напряжение 196 В. Поворачиваем движок резистора VR2 до упора против часовой стрелки. Медленно поворачиваем движок по часовой стрелке до тех пор, пока ИБП не переключится на питание от аккумулятора.
- Напряжение заряда. Убедимся, что сетевое напряжение в норме. Отключаем АКБ, вместо нее подключаем вольтметр. Подстроечным резистором VR1 устанавливаем напряжение 13.6 В.
Ну а теперь рассмотрим наиболее часто встречающиеся неисправности источников бесперебойного питания типа OFF-LINE, которые можно устранить самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросПозиционные обозначения деталей указаны согласно одноименным схемам, расположенным выше. Они могут быть расположены на разных каскадах схем, будьте внимательны, анализируйте все схемы и ищите расположение элементов.
| Поведение ИБП | Возможная причина | Действия |
|---|---|---|
| ИБП не работает, пахнет дымом | Неисправен входной фильтр | Проверить варисторы MOV2, MOV5, L1, L2, С38, С40, а также дорожки печатной платы, соединяющие их |
| ИБП не включается | Сработал прерыватель цепи по перегрузке | Отключить часть потребителей, включить сработавший прерыватель, нажав на кнопку, расположенную на задней стенке |
| АКБ неисправна | Отключить АКБ, замерить напряжение на ней, при необходимости заменить | |
| Неисправность инвертора | Прозвонить транзисторы Q1-Q6, Q37, Q36, резисторы R1-R3, R6-R8, R147, R148, диоды D36-D38, D41 и транзисторы Q30, Q31. Проверить предохранители F1 и F2 | |
| Заменить микросхему IC2 | ||
| При включении ИБП отключается нагрузка | Неисправность Т1 | Прозвонить трансформатор Т1. Осмотреть дорожки на плате, ведущие от Т1. Проверить предохранитель F3 |
| Напряжение в сети есть, но нагрузка питается от аккумуляторов | Сетевое напряжение слишком низкое | Замерить напряжение в сети. Изменить границу срабатывания при помощи переключателей, расположенных на задней стенке устройства |
| ИБП включается, но не питает нагрузку | Неисправно реле RY1 или питающих его узлов | Прозвонить RY1 и транзистор Q10. Проверить исправность IC4 и IC3, замерить напряжения на их выходах |
| Осмотреть дорожки на плате, отвечающие за реле | ||
| ИБП жужжит и/или отключает нагрузку. | Неисправен инвертор | См. «Неисправность инвертора» |
| Время резервного питания ниже ожидаемого | Аккумуляторные батареи были недозаряжены или не держат емкость | Замерить напряжение на отключенной АКБ, при необходимости зарядить. Проверить емкость АКБ, подключив к нему нагрузку известной мощности. К примеру, автомобильную лампу дальнего света. |
| Слишком велика нагрузка | Отключить потребители, которые могут обойтись без резервного питания (принтер, дополнительный монитор, и т. д.). | |
| При включении слышен непрерывный звуковой сигнал | АКБ сильно разряжена или неисправна | Замерить напряжение на отключенной АКБ, при необходимости зарядить.Проверить емкость АКБ, подключив к нему нагрузку известной мощности. К примеру, автомобильную лампу дальнего света. |
| АКБ не заряжается или заряжается не полностью | Неисправен диод D8 | Прозвонить D8. |
| Напряжение заряда ниже нормы | Откалибровать напряжение заряда аккумулятора подстройкой резистора VR1 |
Smart-UPS
Теперь перейдем к ремонту ИБП типа Line-Interactive. Прежде всего проверим все необходимые для работы устройства напряжения. Измерять будем на выводах микросхем относительно общего провода.
Напряжения в Smart-UPS и возможные причины их отсутствия
| Микросхема/вывод | Напряжение, В | Возможная причина неисправности |
| IC4/1 | +24 | IC4, C63, C41, C36, SNMP, плата дисплея или ее гибкий шлейф |
| IC4/3 | +12 | IC5, IC2, C8, D401, Q9 Q14, Q19 Q24 |
| IC5/3 | +5 | IC5, IC12, D402, С65, IC10, IC13 (РПЗУ) |
| IC17/1 | -8 | IC17, IC9, Q39, Q40, С7, С53, С54, D27, D28 |
Если напряжения в норме или мы восстановили недостающие, переходим к возможным причинам неисправности и методам их устранения.
| Поведение прибора | Возможная причина | Действия |
|---|---|---|
| ИБП не включается | Отсутствует контакт на клеммах батареи | Проверить клеммы, при необходимости почистить |
| Мала емкость АКБ или она неисправна | Замерить напряжение на отключенной АКБ, при необходимости зарядить. Проверить емкость АКБ, подключив к нему нагрузку известной мощности. К примеру, автомобильную лампу дальнего света. | |
| Пробиты полевые транзисторы мощного инвертора | Прозвонить Q9-Q14, Q19-Q24. Проверить резисторы в цепях их затворов. Заменить IC16. | |
| Обрыв или замыкание в шлейфе дисплея | Проверить и при необходимости заменить шлейф. Проверить предохранитель F3 и транзистор Q5. | |
| Неисправна кнопка включения | Проверить и при необходимости заменить SW2 | |
| ИБП работает только от АКБ | Сгорел предохранитель F3 | Проверить F3. Прозвонить транзисторы Q5 и Q6 |
| Горит индикатор замены АКБ, ИБП не включается | Неисправна АКБ или сбой программного обеспечения | Запустить тест-программу от APC, провести калибровку АКБ |
| ИБП не включается | Неисправен сетевой кабель | Прозвонить кабель |
| Холодная пайка или неисправность элементов входного фильтра | Проверить качество пайки и исправность L1, L2 и Т1 | |
| Сработали варисторы защиты | Проверить варисторы MV1MV4 | |
| При включении ИБП нагрузка отключается | Неисправен датчик напряжения Т1 | Прозвонить обмотки Т1 и дорожки его питания. Прозвонить D18-D20, С63, С10 |
| Мигают индикаторы дисплея | Конденсатор С17 потерял емкость (высох) | Заменить С17 |
| Большой ток утечки конденсаторов С44 или С52 | Заменить С44 или С52 | |
| Неисправны оптопара IC3 и диод D20 | Проверить и при необходимости заменить IC3 и D20. | |
| Перегрузка | Слишком велика нагрузка | Отключить потребители, которые могут обойтись без резервного питания (принтер, дополнительный монитор, и т. д.). |
| Неисправен трансформатор Т2 | Прозвонить обмотки Т2, проверить дорожки на плате в его окружении | |
| Неисправен датчик тока СТ1 | Прозвонить и при необходимости заменить СТ1. Сопротивление должно быть не более 4 Ом. | |
| Неисправна микросхема IC15 | Заменить IC15. Проверить напряжение 8 В и 5 В. Проверить и при необходимости заменить: IC12, IC8, IC17, IC14 и мощные полевые транзисторы инвертора. Проверить обмотки силового трансформатора. | |
| Не заряжается АКБ | Сбой программного обеспечения | Откалибровать АКБ тест-программой от АРС. Проверить константы 4, 5, 6, 0. |
| Вышла из строя схема заряда АКБ | Заменить IC14. Измерить напряжение на выводе 9 микросхемы IC14, если +8 В нет, то заменить IC17 или С88. | |
| Неисправна батарея | Замерить напряжение на отключенной АКБ, при необходимости зарядить. Проверить емкость АКБ, подключив к нему нагрузку известной мощности. К примеру, автомобильную лампу дальнего света. | |
| Неисправен микропроцессор | Заменить IC12 | |
| При включении слышен щелчок, ИБП не включается | Неисправна схема сброса | Проверить исправность Q51-Q53,С77, R115. Возможно, придется заменить IC11 или IC15, |
| Искаженное отображение информации на дисплее | Неисправны элементы платы индикации | Проверить и при необходимости заменить Q57Q60. |
| При работе от АКБ ИБП самопроизвольно выключается и включается | Пробит транзистор Q3 | Проверить и при необходимости заменить Q3 |
Ну вот мы и отремонтировали свой источник бесперебойного питания самостоятельно, не имея при этом специальных знаний. А если ничего не получилось, то хотя бы попытались. Во всяком случае, не стоит отчаиваться при неудаче. ИБП – сложное электронное устройство и при серьезной неисправности его ремонт под силу лишь специалистам.
