Если раньше элементная база системных блоков питания не вызывала ни каких вопросов - в них использовались стандартные микросхемы, то сегодня мы сталкиваемся с ситуацией, когда отдельные разработчики блоков питания начинают выпускать собственную элементную базу, не имеющую прямых аналогов среди элементов общего назначения. Одним из примеров подобного подхода является микросхема FSP3528, которая используется в достаточно большом количестве системных блоков питания, выпускаемых под торговой маркой FSP.

C микросхемой FSP3528 приходилось встречаться в следующих моделях системных блоков питания:

- FSP ATX-300GTF;

- FSP A300F–C;

- FSP ATX-350PNR;

- FSP ATX-300PNR;

- FSP ATX-400PNR;

- FSP ATX-450PNR;

- СomponentPro ATX-300GU.

Рис.1 Цоколевка микросхемы FSP3528

Но так как выпуск микросхем имеет смысл только при массовых количествах, то нужно быть готовым к тому, что она может встретиться и в других моделях блоков питания фирмы FSP. Прямых аналогов этой микросхемы пока не приходилось встречать, поэтому в случае ее отказа, замену необходимо осуществлять на точно такую же микросхему. Однако в розничной торговой сети приобрести FSP3528 не представляется возможным, поэтому найти ее можно лишь в системных блоках питания FSP, отбракованных по каким-либо другим соображениям.

Рис.2 Функциональная схема ШИМ-контроллера FSP3528

Микросхема FSP3528 выпускается в 20-контактном DIP-корпусе (рис.1). Назначение контактов микросхемы описывается в таблице 1, а на рис.2 приводится ее функциональная схема. В таблице 1 для каждого вывода микросхемы указано напряжение, которое должно быть на контакте при типовом включении микросхемы. А типовым применением микросхемы FSP3528 является использование ее в составе субмодуля управления блоком питания персонального компьютера. Об этом субмодуле речь пойдет в этой же статье, но чуть ниже.

Таблица 1. Назначение контактов ШИМ-контроллера FSP3528

№	Сигнал	Вх/Вых	Описание
		Вход	Напряжение питания +5В.
	COMP	Выход	Выход усилителя ошибки. Внутри микросхемы контакт соединен с неинвертирующим входом ШИМ-компаратора. На этом выводе формируется напряжение, являющееся разностью входных напряжений усилителя ошибки E / A + и E / A - (конт.3 и конт.4). Во время нормальной работы микросхемы, на контакте присутствует напряжение около 2.4В.
	E / A -	Вход	Инвертирующий вход усилителя ошибки. Внутри микросхемы этот вход смещен на величину 1.25В. Опорное напряжение величиной 1.25В формируется внутренним источником. Во время нормальной работы микросхемы, на контакте должно присутствовать напряжение 1.23В.
	E / A +	Вход	Не инвертирующий вход усилителя ошибки. Этот вход можно использовать для контроля выходных напряжений блока питания, т.е. этот контакт можно считать входом сигнала обратной связи. В реальных схемах, на этот контакт подается сигнал обратной связи, получаемый сум-мированием всех выходных напряжений блока питания (+3.3 V /+5 V /+12 V ). Во время нормальной работы микросхемы, на контакте должно присутствовать напряжение 1.24В.
	TREM		Контакт управления задержкой сигнала ON / OFF (сигнала управления включением блока питания). К этому выводу подключается времязадающий конденсатор. Если конденсатор имеет емкость 0.1 мкФ, то задержка при включении (Ton ) составляет около 8 мс (за это время конденсатор заряжается до уровня 1.8В), а задержка при выключении (Toff ) составляет около 24 мс (за это время напряжение на конденсаторе при его разряде уменьшается до 0.6В). Во время нормальной работы микросхемы, на этом контакте должно присутствовать напряжение около +5В.
		Вход	Вход сигнала включения/выключения блока питания. В спецификации на разъемы блоков питания ATX этот сигнал обозначается, как PS - ON . Сигнал REM является сигналом TTL и сравнивается внутренним компаратором с опорным уровнем 1.4В. Если сигнал REM становится ниже 1.4В микросхема ШИМ запускается и блок питания начинает работать. Если же сигнал REM установлен в высокий уровень (более 1.4В), то микросхема отключается, а соответственно отключается и блок питания. На этом контакте напряжение может достигать максимального значения 5.25 В, хотя типовым значением является 4.6В. Во время работы на этом контакте должно наблюдаться напряжение, величиной около 0.2В.
			Частотозадающий резистор внутреннего генератора. При работе, на контакте присутствует на-пряжение, величиной около 1.25В.
			Частотозадающий конденсатор внутреннего генератора. Во время работы на контакте должно наблюдаться пилообразное напряжение.
		Вход	Вход детектора превышения напряжения. Сигнал этого контакта сравнивается внутренним компаратором с внутренним опорным напряжением. Этот вход может использоваться для контроля питающего напряжения микросхемы, для контроля ее опорного напряжения, а также для организации любой другой защиты. При типовом использовании, на этом контакте во время нормальной работы микросхемы должно присутствовать напряжение, величиной примерно 2.5В.
			Контакт управления задержкой формирования сигнала PG (Power Good ). К этому выводу под-ключается времязадающий конденсатор. Конденсатор емкостью 2.2 мкФ обеспечивает времен-ную задержку 250 мс. Опорными напряжениями для этого времязадающего конденсатора яв-ляются 1.8В (при заряде) и 0.6В (при разряде). Т.е. при включении блока питания, сигнал PG устанавливается в высокий уровень в момент, когда на этом времязадающем конденсаторе на-пряжение достигает величины 1.8В. А при выключении блока питания, сигнал PG устанавливается в низкий уровень в момент, когда конденсатор разрядится до уровня 0.6В. Типовое на-пряжение на этом выводе равно +5В.
		Выход	Сигнал Power Good – питание в норме. Высокий уровень сигнала означает, что все выходные напряжения блока питания соответствуют номинальным значениям, и блок питания работает в штатном режиме. Низкий уровень сигнала означает неисправность блока питания. Состояние этого сигнала при нормальной работе блока питания - это +5В.
	VREF	Выход	Высокопрецизионное опорное напряжение с допустимым отклонением не более ±2%. Типовое значение этого опорного напряжения составляет 3.5 В.
	V 3.3	Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +3.3 В. На вход подается напряжение напрямую с канала +3.3 V .
		Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +5 В. На вход подается напряжение напрямую с канала +5 V .
	V 12	Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +12 В. На вход подается напряжение с канала +12 V через резистивный делитель. В результате использования делителя, на этом контакте устанавливается напряжение примерно 4.2В (при условии, что в канале 12 V напряжение равно +12.5В)
		Вход	Вход дополнительного сигнала защиты от превышения напряжения. Этот вход может использоваться для организации защиты по какому-либо другому каналу напряжения. В практических схемах этот контакт используется, чаще всего, для защиты от короткого замыкания в каналах -5 V и -12 V . В практических схемах на этом контакте устанавливается напряжение, величиной около 0.35В. При повышении напряжения до величины 1.25В, срабатывает защита и микросхема блокируется.
			«Земля»
		Вход	Вход регулировки «мертвого» времени (времени, когда выходные импульсы микросхемы неактивны – см.рис.3). Неинвертирующий вход внутреннего компаратора «мертвого» времени смещен на 0.12 В внутренним источником. Это позволяет задать минимальное значение «мер-твого» времени для выходных импульсов. Регулируется «мертвое» время выходных импульсов путем подачи на вход DTC постоянного напряжения величиной от 0 до 3.3В. Чем больше напряжение, тем меньше длительность рабочего цикла и больше время «мертвого» времени. Этот контакт часто используется для формирования «мягкого» старта при включении блока питания. В практических схемах на этом контакте устанавливается напряжение величиной примерно 0.18В.
		Выход	Коллектор второго выходного транзистора. После запуска микросхемы, на этом контакте формируются импульсы, которые следуют в противофазе импульсам на контакте С1.
		Выход	Коллектор первого выходного транзистора. После запуска микросхемы, на этом контакте формируются импульсы, которые следуют в противофазе импульсам на контакте С2.

Рис.3 Основные параметры импульсов

Микросхема FSP3528 является ШИМ-контроллером, разработанным специально для управления двухтактным импульсным преобразователем системного блока питания персонального компьютера. Особенностями этой микросхемы являются:

- наличие встроенной защиты от превышения напряжений в каналах +3.3V/+5V/+12V;

- наличие встроенной защиты от перегрузки (короткого замыкания) в каналах +3.3V/+5V/+12V;

- наличие многоцелевого входа для организации любой защиты;

- поддержка функции включения блока питания по входному сигналу PS_ON;

- наличие встроенной схемы с гистерезисом для формирования сигнала PowerGood (питание в норме);

- наличие встроенного прецизионного источника опорных напряжений с допустимым отклонением 2%.

В тех моделях блоков питания, которые были перечислены в самом начале статьи, микросхема FSP3528 размещается на плате субмодуля управления блоком питания. Этот субмодуль находится на вторичной стороне блока питания и представляет собой печатную плату, размещенную вертикально, т.е. перпендикулярно основной плате блока питания (рис.4).

Рис.4 Блок питания с сбмодулем FSP3528

Этот субмодуль содержит не только микросхему FSP3528, но и некоторые элементы ее «обвязки», обеспечивающие функционирование микросхемы (см. рис.5).

Рис.5 Субмодуль FSP3528

Плата субмодуля управления имеет двусторонний монтаж. На тыльной стороне платы находятся элементы поверхностного монтажа – SMD, которые, к слову сказать, дают наибольшее количество проблем из-за не очень высокого качества пайки. Субмодуль имеет 17 контактов, расположенных в один ряд. Назначение этих контактов представлено в табл.2.

Таблица 2. Назначение контактов субмодуля FSPЗ3528-20D-17P

№	Назначение контакта
	Выходные прямоугольные импульсы, предназна-ченные для управления силовыми транзисторами блока питания
	Входной сигнал запуска блока питания (PS _ ON )
	Вход контроля напряжения канала +3.3 V
	Вход контроля напряжения канала +5 V
	Вход контроля напряжения канала +12 V
	Входной сигнал защиты от коротких замыканий
	Не используется
	Выход сигнала Power Good
	Катод регулятора напряжения AZ431
	AZ 431
	Вход опорного напряжения регулятора AZ 431
	Катод регулятора напряжения AZ431
	Земля
	Не используется
	Питающее напряжение VCC

На плате субмодуля управления кроме микросхемы FSP3528, находятся еще два управляемых стабилизатора AZ431 (аналог TL431) которые никак не связаны с самим ШИМ-контроллером FSP3528, и предназначены для управления цепями, расположенными на основной плате блока питания.

В качестве примера практической реализации микросхемы FSP3528, на рис.6 представлена схема субмодуля FSP3528-20D-17P. Этот субмодуль управления используется в блоках питания FSP ATX-400PNF. Стоит обратить внимание, что вместо диода D5 , на плате устанавливается перемычка. Это иногда смущает отдельных специалистов, которые пытаются установить в схему диод. Установка вместо перемычки диода не изменяет работоспособности схемы – она должна функционировать, как с диодом, так и без диода. Однако установка диода D5 способно снизить чувствительность цепи защиты от коротких замыканий.

Рис.6 Схема субмодуля FSP3528-20D-17P

Подобные субмодули являются, фактически, единственным примером применения микросхемы FSP3528, поэтому неисправность элементов субмодуля зачастую принимается за неисправность самой микросхемы. Кроме того, нередко часто случается и так, что специалистам не удается выявить причину неисправности, в результате чего предполагается неисправность микросхемы, и блок питания откладывается в «дальний угол» или вообще списывается.

На самом же деле, выход из строя микросхемы – явление достаточно редкое. Гораздо чаще подвержены отказам элементы субмодуля, и, в первую очередь, полупроводниковые элементы (диоды и транзисторы).

На сегодняшний день, основными неисправностями субмодуля можно считать:

- выход из строя транзисторов Q1и Q2;

- выход из строя конденсатора C1, что может сопровождаться его «вспуханием»;

- выход из строя диодов D3 и D4 (одновременно или по отдельности).

Отказ остальных элементов маловероятен, однако в любом случае, при подозрениях на неисправность субмодуля, необходимо провести, в первую очередь, проверку пайки SMD-компонентов на стороне печатного монтажа платы.

Диагностика микросхемы

Диагностика контроллера FSP3528 ничем не отличается от диагностики всех других современных ШИМ-контроллеров для системных блоков питания, о чем мы уже неоднократно рассказывали на страницах нашего журнала. Но все-таки, еще раз, в общих чертах, расскажем, как можно убедиться в исправности субмодуля.

Для проверки необходимо блок питания с диагностируемым субмодулем отключить от сети, а на его выходы подать все необходимые напряжения (+5V, +3.3V, +12V, -5V, -12V, +5V_SB ). Это можно сделать с помощью перемычек от другого, исправного, системного блока питания. В зависимости от схемы блока питания, возможно, потребуется подать еще и отдельное питающее напряжение +5В на конт.1 субмодуля. Это можно будет сделать с помощью перемычки между конт.1 субмодуля и линией +5V.

При этом на контакте CT (конт.8 ) должно появиться пилообразное напряжение, а на контакте VREF (конт.12 ) должно появиться постоянное напряжение +3.5В .

Далее, необходимо замкнуть «на землю» сигнал PS-ON . Это делается замыканием на землю либо контакта выходного разъема блока питания (обычно зеленый провод), либо конт.3 самого субмодуля. При этом на выходе субмодуля (конт.1 и конт.2 ) и на выходе микросхемы FSP3528 (конт.19 и конт.20 ) должны появиться прямоугольные импульсы, следующие в противофазе.

Отсутствие импульсов указывает на неисправность субмодуля или микросхемы.

Хочется отметить, что при использовании подобных методов диагностики необходимо внимательно анализировать схемотехнику блока питания, так как методика проверки может несколько измениться, в зависимости от конфигурации цепей обратной связи и цепей защиты от аварийных режимов работы блока питания.

Если раньше элементная база системных блоков питания не вызывала ни каких вопросов - в них использовались стандартные микросхемы, то сегодня мы сталкиваемся с ситуацией, когда отдельные разработчики блоков питания начинают выпускать собственную элементную базу, не имеющую прямых аналогов среди элементов общего назначения. Одним из примеров подобного подхода является микросхема FSP3528, которая используется в достаточно большом количестве системных блоков питания, выпускаемых под торговой маркой FSP.

C микросхемой FSP3528 приходилось встречаться в следующих моделях системных блоков питания:

- FSP ATX-300GTF;

- FSP A300F–C;

- FSP ATX-350PNR;

- FSP ATX-300PNR;

- FSP ATX-400PNR;

- FSP ATX-450PNR;

- СomponentPro ATX-300GU.

Рис.1 Цоколевка микросхемы FSP3528

Но так как выпуск микросхем имеет смысл только при массовых количествах, то нужно быть готовым к тому, что она может встретиться и в других моделях блоков питания фирмы FSP. Прямых аналогов этой микросхемы пока не приходилось встречать, поэтому в случае ее отказа, замену необходимо осуществлять на точно такую же микросхему. Однако в розничной торговой сети приобрести FSP3528 не представляется возможным, поэтому найти ее можно лишь в системных блоках питания FSP, отбракованных по каким-либо другим соображениям.

Рис.2 Функциональная схема ШИМ-контроллера FSP3528

Микросхема FSP3528 выпускается в 20-контактном DIP-корпусе (рис.1). Назначение контактов микросхемы описывается в таблице 1, а на рис.2 приводится ее функциональная схема. В таблице 1 для каждого вывода микросхемы указано напряжение, которое должно быть на контакте при типовом включении микросхемы. А типовым применением микросхемы FSP3528 является использование ее в составе субмодуля управления блоком питания персонального компьютера. Об этом субмодуле речь пойдет в этой же статье, но чуть ниже.

Таблица 1. Назначение контактов ШИМ-контроллера FSP3528

№	Сигнал	Вх/Вых	Описание
		Вход	Напряжение питания +5В.
	COMP	Выход	Выход усилителя ошибки. Внутри микросхемы контакт соединен с неинвертирующим входом ШИМ-компаратора. На этом выводе формируется напряжение, являющееся разностью входных напряжений усилителя ошибки E / A + и E / A - (конт.3 и конт.4). Во время нормальной работы микросхемы, на контакте присутствует напряжение около 2.4В.
	E / A -	Вход	Инвертирующий вход усилителя ошибки. Внутри микросхемы этот вход смещен на величину 1.25В. Опорное напряжение величиной 1.25В формируется внутренним источником. Во время нормальной работы микросхемы, на контакте должно присутствовать напряжение 1.23В.
	E / A +	Вход	Не инвертирующий вход усилителя ошибки. Этот вход можно использовать для контроля выходных напряжений блока питания, т.е. этот контакт можно считать входом сигнала обратной связи. В реальных схемах, на этот контакт подается сигнал обратной связи, получаемый сум-мированием всех выходных напряжений блока питания (+3.3 V /+5 V /+12 V ). Во время нормальной работы микросхемы, на контакте должно присутствовать напряжение 1.24В.
	TREM		Контакт управления задержкой сигнала ON / OFF (сигнала управления включением блока питания). К этому выводу подключается времязадающий конденсатор. Если конденсатор имеет емкость 0.1 мкФ, то задержка при включении (Ton ) составляет около 8 мс (за это время конденсатор заряжается до уровня 1.8В), а задержка при выключении (Toff ) составляет около 24 мс (за это время напряжение на конденсаторе при его разряде уменьшается до 0.6В). Во время нормальной работы микросхемы, на этом контакте должно присутствовать напряжение около +5В.
		Вход	Вход сигнала включения/выключения блока питания. В спецификации на разъемы блоков питания ATX этот сигнал обозначается, как PS - ON . Сигнал REM является сигналом TTL и сравнивается внутренним компаратором с опорным уровнем 1.4В. Если сигнал REM становится ниже 1.4В микросхема ШИМ запускается и блок питания начинает работать. Если же сигнал REM установлен в высокий уровень (более 1.4В), то микросхема отключается, а соответственно отключается и блок питания. На этом контакте напряжение может достигать максимального значения 5.25 В, хотя типовым значением является 4.6В. Во время работы на этом контакте должно наблюдаться напряжение, величиной около 0.2В.
			Частотозадающий резистор внутреннего генератора. При работе, на контакте присутствует на-пряжение, величиной около 1.25В.
			Частотозадающий конденсатор внутреннего генератора. Во время работы на контакте должно наблюдаться пилообразное напряжение.
		Вход	Вход детектора превышения напряжения. Сигнал этого контакта сравнивается внутренним компаратором с внутренним опорным напряжением. Этот вход может использоваться для контроля питающего напряжения микросхемы, для контроля ее опорного напряжения, а также для организации любой другой защиты. При типовом использовании, на этом контакте во время нормальной работы микросхемы должно присутствовать напряжение, величиной примерно 2.5В.
			Контакт управления задержкой формирования сигнала PG (Power Good ). К этому выводу под-ключается времязадающий конденсатор. Конденсатор емкостью 2.2 мкФ обеспечивает времен-ную задержку 250 мс. Опорными напряжениями для этого времязадающего конденсатора яв-ляются 1.8В (при заряде) и 0.6В (при разряде). Т.е. при включении блока питания, сигнал PG устанавливается в высокий уровень в момент, когда на этом времязадающем конденсаторе на-пряжение достигает величины 1.8В. А при выключении блока питания, сигнал PG устанавливается в низкий уровень в момент, когда конденсатор разрядится до уровня 0.6В. Типовое на-пряжение на этом выводе равно +5В.
		Выход	Сигнал Power Good – питание в норме. Высокий уровень сигнала означает, что все выходные напряжения блока питания соответствуют номинальным значениям, и блок питания работает в штатном режиме. Низкий уровень сигнала означает неисправность блока питания. Состояние этого сигнала при нормальной работе блока питания - это +5В.
	VREF	Выход	Высокопрецизионное опорное напряжение с допустимым отклонением не более ±2%. Типовое значение этого опорного напряжения составляет 3.5 В.
	V 3.3	Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +3.3 В. На вход подается напряжение напрямую с канала +3.3 V .
		Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +5 В. На вход подается напряжение напрямую с канала +5 V .
	V 12	Вход	Сигнал защиты от превышения напряжения в канале +12 В. На вход подается напряжение с канала +12 V через резистивный делитель. В результате использования делителя, на этом контакте устанавливается напряжение примерно 4.2В (при условии, что в канале 12 V напряжение равно +12.5В)
		Вход	Вход дополнительного сигнала защиты от превышения напряжения. Этот вход может использоваться для организации защиты по какому-либо другому каналу напряжения. В практических схемах этот контакт используется, чаще всего, для защиты от короткого замыкания в каналах -5 V и -12 V . В практических схемах на этом контакте устанавливается напряжение, величиной около 0.35В. При повышении напряжения до величины 1.25В, срабатывает защита и микросхема блокируется.
			«Земля»
		Вход	Вход регулировки «мертвого» времени (времени, когда выходные импульсы микросхемы неактивны – см.рис.3). Неинвертирующий вход внутреннего компаратора «мертвого» времени смещен на 0.12 В внутренним источником. Это позволяет задать минимальное значение «мер-твого» времени для выходных импульсов. Регулируется «мертвое» время выходных импульсов путем подачи на вход DTC постоянного напряжения величиной от 0 до 3.3В. Чем больше напряжение, тем меньше длительность рабочего цикла и больше время «мертвого» времени. Этот контакт часто используется для формирования «мягкого» старта при включении блока питания. В практических схемах на этом контакте устанавливается напряжение величиной примерно 0.18В.
		Выход	Коллектор второго выходного транзистора. После запуска микросхемы, на этом контакте формируются импульсы, которые следуют в противофазе импульсам на контакте С1.
		Выход	Коллектор первого выходного транзистора. После запуска микросхемы, на этом контакте формируются импульсы, которые следуют в противофазе импульсам на контакте С2.

Рис.3 Основные параметры импульсов

Микросхема FSP3528 является ШИМ-контроллером, разработанным специально для управления двухтактным импульсным преобразователем системного блока питания персонального компьютера. Особенностями этой микросхемы являются:

- наличие встроенной защиты от превышения напряжений в каналах +3.3V/+5V/+12V;

- наличие встроенной защиты от перегрузки (короткого замыкания) в каналах +3.3V/+5V/+12V;

- наличие многоцелевого входа для организации любой защиты;

- поддержка функции включения блока питания по входному сигналу PS_ON;

- наличие встроенной схемы с гистерезисом для формирования сигнала PowerGood (питание в норме);

- наличие встроенного прецизионного источника опорных напряжений с допустимым отклонением 2%.

В тех моделях блоков питания, которые были перечислены в самом начале статьи, микросхема FSP3528 размещается на плате субмодуля управления блоком питания. Этот субмодуль находится на вторичной стороне блока питания и представляет собой печатную плату, размещенную вертикально, т.е. перпендикулярно основной плате блока питания (рис.4).

Рис.4 Блок питания с сбмодулем FSP3528

Этот субмодуль содержит не только микросхему FSP3528, но и некоторые элементы ее «обвязки», обеспечивающие функционирование микросхемы (см. рис.5).

Рис.5 Субмодуль FSP3528

Плата субмодуля управления имеет двусторонний монтаж. На тыльной стороне платы находятся элементы поверхностного монтажа – SMD, которые, к слову сказать, дают наибольшее количество проблем из-за не очень высокого качества пайки. Субмодуль имеет 17 контактов, расположенных в один ряд. Назначение этих контактов представлено в табл.2.

Таблица 2. Назначение контактов субмодуля FSPЗ3528-20D-17P

№	Назначение контакта
	Выходные прямоугольные импульсы, предназна-ченные для управления силовыми транзисторами блока питания
	Входной сигнал запуска блока питания (PS _ ON )
	Вход контроля напряжения канала +3.3 V
	Вход контроля напряжения канала +5 V
	Вход контроля напряжения канала +12 V
	Входной сигнал защиты от коротких замыканий
	Не используется
	Выход сигнала Power Good
	Катод регулятора напряжения AZ431
	AZ 431
	Вход опорного напряжения регулятора AZ 431
	Катод регулятора напряжения AZ431
	Земля
	Не используется
	Питающее напряжение VCC

На плате субмодуля управления кроме микросхемы FSP3528, находятся еще два управляемых стабилизатора AZ431 (аналог TL431) которые никак не связаны с самим ШИМ-контроллером FSP3528, и предназначены для управления цепями, расположенными на основной плате блока питания.

В качестве примера практической реализации микросхемы FSP3528, на рис.6 представлена схема субмодуля FSP3528-20D-17P. Этот субмодуль управления используется в блоках питания FSP ATX-400PNF. Стоит обратить внимание, что вместо диода D5 , на плате устанавливается перемычка. Это иногда смущает отдельных специалистов, которые пытаются установить в схему диод. Установка вместо перемычки диода не изменяет работоспособности схемы – она должна функционировать, как с диодом, так и без диода. Однако установка диода D5 способно снизить чувствительность цепи защиты от коротких замыканий.

Рис.6 Схема субмодуля FSP3528-20D-17P

Подобные субмодули являются, фактически, единственным примером применения микросхемы FSP3528, поэтому неисправность элементов субмодуля зачастую принимается за неисправность самой микросхемы. Кроме того, нередко часто случается и так, что специалистам не удается выявить причину неисправности, в результате чего предполагается неисправность микросхемы, и блок питания откладывается в «дальний угол» или вообще списывается.

На самом же деле, выход из строя микросхемы – явление достаточно редкое. Гораздо чаще подвержены отказам элементы субмодуля, и, в первую очередь, полупроводниковые элементы (диоды и транзисторы).

На сегодняшний день, основными неисправностями субмодуля можно считать:

- выход из строя транзисторов Q1и Q2;

- выход из строя конденсатора C1, что может сопровождаться его «вспуханием»;

- выход из строя диодов D3 и D4 (одновременно или по отдельности).

Отказ остальных элементов маловероятен, однако в любом случае, при подозрениях на неисправность субмодуля, необходимо провести, в первую очередь, проверку пайки SMD-компонентов на стороне печатного монтажа платы.

Диагностика микросхемы

Диагностика контроллера FSP3528 ничем не отличается от диагностики всех других современных ШИМ-контроллеров для системных блоков питания, о чем мы уже неоднократно рассказывали на страницах нашего журнала. Но все-таки, еще раз, в общих чертах, расскажем, как можно убедиться в исправности субмодуля.

Для проверки необходимо блок питания с диагностируемым субмодулем отключить от сети, а на его выходы подать все необходимые напряжения (+5V, +3.3V, +12V, -5V, -12V, +5V_SB ). Это можно сделать с помощью перемычек от другого, исправного, системного блока питания. В зависимости от схемы блока питания, возможно, потребуется подать еще и отдельное питающее напряжение +5В на конт.1 субмодуля. Это можно будет сделать с помощью перемычки между конт.1 субмодуля и линией +5V.

При этом на контакте CT (конт.8 ) должно появиться пилообразное напряжение, а на контакте VREF (конт.12 ) должно появиться постоянное напряжение +3.5В .

Далее, необходимо замкнуть «на землю» сигнал PS-ON . Это делается замыканием на землю либо контакта выходного разъема блока питания (обычно зеленый провод), либо конт.3 самого субмодуля. При этом на выходе субмодуля (конт.1 и конт.2 ) и на выходе микросхемы FSP3528 (конт.19 и конт.20 ) должны появиться прямоугольные импульсы, следующие в противофазе.

Отсутствие импульсов указывает на неисправность субмодуля или микросхемы.

Хочется отметить, что при использовании подобных методов диагностики необходимо внимательно анализировать схемотехнику блока питания, так как методика проверки может несколько измениться, в зависимости от конфигурации цепей обратной связи и цепей защиты от аварийных режимов работы блока питания.

У компьютерного блока питания, наряду с такими преимуществами, как малые габариты и вес при мощности от 250 Вт и выше, есть один существенный недостаток – отключение при перегрузке по току. Этот недостаток не позволяет использовать БП в качестве зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, поскольку у последнего в начальный момент времени зарядный ток достигает нескольких десятков ампер. Добавление в БП схемы ограничения тока позволит избежать его отключения даже при коротком замыкании в цепях нагрузки.

Зарядка автомобильного аккумулятора происходит при постоянном напряжении. При этом методе в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Заряд аккумулятора таким методом в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить запуск двигателя. Сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. Сила зарядного тока в первоначальный момент может достигать 1,5С, однако для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий, а наиболее распространённые БП ATX мощностью 300 – 350 Вт не в состоянии без последствий для себя отдать ток более 16 – 20А.

Максимальный (начальный) зарядный ток зависит от модели используемого БП, минимальный ток ограничения 0,5А. Напряжение холостого хода регулируется и для заряда стартёрного аккумулятора может составлять 14…14,5В.

Вначале необходимо доработать сам БП, отключив у него защиты по превышению напряжений +3,3В, +5В, +12В, -12В, а также удалив неиспользуемые для зарядного устройства компоненты.

Для изготовления ЗУ выбран БП модели FSP ATX-300PAF. Схема вторичных цепей БП рисовалась по плате, и несмотря на тщательную проверку, незначительные ошибки, к сожалению, не исключены.

На рисунке ниже представлена схема уже доработанного БП.

Для удобной работы с платой БП последняя извлекается из корпуса, из неё выпаиваются все провода цепей питания +3,3V, +5V, +12V, -12V, GND, +5Vsb, провод обратной связи +3,3Vs, сигнальная цепь PG, цепь включения БП PSON, питание вентилятора +12V. Вместо дросселя пассивной коррекции коэффициента мощности (установлен на крышке БП) временно впаивается перемычка, провода питания ~220V, идущие от выключателя на задней стенке БП, выпаиваются из платы, напряжение будет подаваться сетевым шнуром.

В первую очередь деактивируем цепь PSON для включения БП сразу после подачи сетевого напряжения. Для этого вместо элементов R49, C28 устанавливаем перемычки. Убираем все элементы ключа, подающего питание на трансформатор гальванической развязки Т2, управляющего силовыми транзисторами Q1, Q2 (на схеме не показаны), а именно R41, R51, R58, R60, Q6, Q7, D16. На плате БП контактные площадки коллектора и эмиттера транзистора Q6 соединяются перемычкой.

После этого подаем ~220V на БП, убеждаемся в его включении и нормальной работе.

Далее отключаем контроль цепи питания -12V. Удаляем с платы элементы R22, R23, C50, D12. Диод D12 находится под дросселем групповой стабилизации L1, и его извлечение без демонтажа последнего (о переделке дросселя будет написано ниже) невозможно, но это и не обязательно.

Удаляем элементы R69, R70, C27 сигнальной цепи PG.

Затем отключается защита по превышению напряжения +5В. Для этого выв.14 FSP3528 (контактная площадка R69) соединяется перемычкой с цепью +5Vsb.

На печатной плате вырезается проводник, соединяющий выв.14 с цепью +5V (элементы L2, C18, R20).

Выпаиваются элементы L2, C17, C18, R20.

Включаем БП, убеждаемся в его работоспособности.

Отключаем защиту по превышению напряжения +3,3В. Для этого на печатной плате вырезаем проводник, соединяющий выв.13 FSP3528 с цепью +3,3V (R29, R33, C24, L5).

Удаляем с платы БП элементы выпрямителя и магнитного стабилизатора L9, L6, L5, BD2, D15, D25, U5, Q5, R27, R31, R28, R29, R33, VR2, C22, C25, C23, C24, а также элементы цепи ООС R35, R77, C26. После этого добавляем делитель из резисторов 910 Ом и 1,8 кОм, формирующий из источника +5Vsb напряжение 3,3В. Средняя точка делителя подключается к выв.13 FSP3528, вывод резистора 931 Ом (подойдёт резистор 910 Ом) – к цепи +5Vsb, а вывод резистора 1,8 кОм – к «земле» (выв. 17 FSP3528).

Далее, не проверяя работоспособность БП, отключаем защиту по цепи +12В. Отпаиваем чип-резистор R12. В контактной площадке R12, соединённой с выв. 15 FSP3528 сверлится отверстие 0,8 мм. Вместо резистора R12 добавляется сопротивление, состоящее из последовательно соединённых резисторов номинала 100 Ом и 1,8 кОм. Один вывод сопротивления подсоединяется к цепи +5Vsb, другой – к цепи R67, выв. 15 FSP3528.

Отпаиваем элементы цепи ООС +5V R36, C47.

После удаления ООС по цепям +3,3V и +5V необходимо пересчитать номинал резистора ООС цепи +12V R34. Опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 равно 1,25В, при среднем положении регулятора переменного резистора VR1 его сопротивление составляет 250 Ом. При напряжении на выходе БП в +14В, получаем: R34 = (Uвых/Uоп – 1)*(VR1+R40) = 17,85 кОм, где Uвых, В – выходное напряжение БП, Uоп, В – опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 (1,25В), VR1 – сопротивление подстроечного резистора, Ом, R40 – сопротивление резистора, Ом. Номинал R34 округляем до 18 кОм. Устанавливаем на плату.

Конденсатор C13 3300х16В желательно заменить на конденсатор 3300х25В и такой же добавить на место, освободившееся от C24, чтобы разделить между ними токи пульсаций. Плюсовой вывод С24 через дроссель (или перемычку) соединяется с цепью +12V1, напряжение +14В снимается с контактных площадок +3,3V.

Включаем БП, подстройкой VR1 устанавливаем на выходе напряжение +14В.

После всех внесённых в БП изменений переходим к ограничителю. Схема ограничителя тока представлена ниже.

Резисторы R1, R2, R4…R6, соединённые параллельно, образуют токоизмерительный шунт сопротивлением 0,01 Ом. Ток, протекающий в нагрузке, вызывает на нём падение напряжения, которое ОУ DA1.1 сравнивает с опорным напряжением, установленным подстроечным резистором R8. В качестве источника опорного напряжения используется стабилизатор DA2 с выходным напряжением 1,25В. Резистор R10 ограничивает максимальное напряжение, подаваемое на усилитель ошибки до уровня 150 мВ, а значит, максимальный ток нагрузки до 15А. Ток ограничения можно рассчитать по формуле I = Ur/0,01, где Ur, В – напряжение на движке R8, 0,01 Ом – сопротивление шунта. Схема ограничения тока работает следующим образом.

Выход усилителя ошибки DA1.1 подсоединён с выводом резистора R40 на плате БП. До тех пор, пока допустимый ток нагрузки меньше установленного резистором R8, напряжение на выходе ОУ DA1.1 равно нулю. БП работает в штатном режиме, и его выходное напряжение определяется выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*Uоп. Однако, по мере того, как напряжение на измерительном шунте из-за роста тока нагрузки увеличивается, напряжение на выв.3 DA1.1 стремится к напряжению на выв.2, что приводит к росту напряжения на выходе ОУ. Выходное напряжение БП начинает определяться уже другим выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош), где Uош, В – напряжение на выходе усилителя ошибки DA1.1. Иными словами, выходное напряжение БП начинает уменьшаться до тех пор, пока ток, протекающий в нагрузке, не станет чуть меньше установленного тока ограничения. Состояние равновесия (ограничения тока) можно записать так: Uш/Rш=(((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош))/Rн, где Rш, Ом – сопротивление шунта, Uш, В – напряжение падения на шунте, Rн, Ом – сопротивление нагрузки.

ОУ DA1.2 используется в качестве компаратора, сигнализируя с помощью светодиода HL1 о включении режима ограничения тока.

Печатная плата (под "утюг") и схема расположения элементов ограничителя тока изображена на рисунках ниже.

Несколько слов о деталях и их замене. Электролитические конденсаторы, установленные на плате БП FSP, имеет смысл заменить на новые. В первую очередь в цепях выпрямителя дежурного источника питания +5Vsb, это С41 2200х10V и С45 1000х10V. Не забываем о форсирующих конденсаторах в базовых цепях силовых транзисторов Q1 и Q2 – 2,2х50V (на схеме не показаны). Если есть возможность, конденсаторы выпрямителя 220В (560х200V) лучше заменить на новые, большей ёмкости. Конденсаторы выходного выпрямителя 3300х25V должны быть обязательно с низким ЭПС – серии WL или WG, в противном случае они быстро выйдут из строя. В крайнем случае, можно поставить б/у конденсаторы этих серий на меньшее напряжение – 16В.

Прецизионный ОУ DA1 AD823AN «rail-to-rail» как нельзя кстати подходит к данной схеме. Однако его можно заменить на порядок более дешёвым ОУ LM358N. При этом стабильность выходного напряжения БП будет несколько хуже, также придется подбирать номинал резистора R34 в меньшую сторону, поскольку у этого ОУ минимальное выходное напряжение вместо нуля (0,04В, если быть точным) 0,65В.

Максимальная суммарная рассеиваемая мощность токоизмерительных резисторов R1, R2, R4…R6 KNP-100 равна 10 Вт. На практике лучше ограничиться 5 ваттами – даже при 50% от максимальной мощности их нагрев превышает 100 градусов.

Диодные сборки BD4, BD5 U20C20, если их действительно стоит 2шт., менять на что-либо более мощное не имеет смысла, обещанные производителем БП 16А они держат хорошо. Но бывает так, что в действительности установлена только одна, и в этом случае необходимо либо ограничиться максимальным током в 7А, либо добавить вторую сборку.

Испытание БП током 14А показало, что уже спустя 3 минуты температура обмотки дросселя L1 превышает 100 градусов. Долговременная безотказная работа в таком режиме вызывает серьёзное сомнение. Поэтому, если подразумевается нагружать БП током свыше 6-7А, дроссель лучше переделать.

В заводском исполнении обмотка дросселя +12В намотана одножильным проводом диаметром 1,3 мм. Частота ШИМ – 42 кГц, при ней глубина проникновения тока в медь составляет около 0,33 мм. Из-за скин-эффекта на данной частоте эффективное сечение провода составляет уже не 1,32 мм 2 , а только 1 мм 2 , что недостаточно для тока в 16А. Иными словами, простое увеличение диаметра провода для получения большего сечения, а следовательно, уменьшения плотности тока в проводнике неэффективно для этого диапазона частот. К примеру, для провода диаметром 2мм эффективное сечение на частоте 40 кГц только 1,73мм 2 , а не 3,14 мм 2 , как ожидалось. Для эффективного использования меди намотаем обмотку дросселя литцендратом. Литцендрат изготовим из 11 отрезков эмалированного провода длиной 1,2м и диаметром 0,5мм. Диаметр провода может быть и другим, главное, чтобы он был меньше удвоенной глубины проникновения тока в медь – в этом случае сечение провода будет использовано на 100%. Провода складываются в «пучок» и скручиваются с помощью дрели или шуруповёрта, после чего жгут продевается в термоусадочную трубку диаметром 2мм и обжимается с помощью газовой горелки.

Готовый провод целиком наматывается на кольцо, и изготовленный дроссель устанавливается на плату. Наматывать обмотку -12В смысла нет, индикатору HL1 «Питание» какой-либо стабилизации не требуется.

Остаётся установить плату ограничителя тока в корпус БП. Проще всего её прикрутить к торцу радиатора.

Подключим цепь «ООС» регулятора тока к резистору R40 на плате БП. Для этого вырежем часть дорожки на печатной плате БП, которая соединяет вывод резистора R40 с «корпусом», а рядом с контактной площадкой R40 просверлим отверстие 0,8мм, куда будет вставлен провод от регулятора.

Подключим питание регулятора тока +5В, для чего припаяем соответствующий провод к цепи +5Vsb на плате БП.

«Корпус» ограничителя тока присоединяется к контактным площадкам «GND» на плате БП, цепь -14В ограничителя и +14В платы БП выходят на внешние «крокодилы» для подключения к аккумулятору.

Индикаторы HL1 «Питание» и HL2 «Ограничение» закрепляются на месте заглушки, установленной вместо переключателя «110V-230V».

Скорее всего, в вашей розетке отсутствует контакт защитного заземления. Вернее, контакт, может быть, и есть, а вот провод к нему не походит. Про гараж и говорить нечего… Настоятельно рекомендуется хотя бы в гараже (подвале, сарае) организовать защитное заземление. Не стоит игнорировать технику безопасности. Это иногда заканчивается крайне плачевно. Тем, у кого розетка 220В не имеет контакта заземления, оборудуйте БП внешней винтовой клеммой для его подключения.

После всех доработок включаем БП и корректируем подстроечным резистором VR1 требуемое выходное напряжение, а резистором R8 на плате ограничителя тока – максимальный ток в нагрузке.

Подключаем к цепям -14В, +14В зарядного устройства на плате БП вентилятор 12В. Для нормальной работы вентилятора в разрыв провода +12В, либо -12В, включаются два последовательно соединённых диода, которые уменьшат напряжение питания вентилятора на 1,5В.

Подключаем дроссель пассивной коррекции коэффициента мощности, питание 220В от выключателя, прикручиваем плату в корпус. Фиксируем нейлоновой стяжкой выходной кабель зарядного устройства.

Прикручиваем крышку. Зарядное устройство готово к работе.

В заключение стоит отметить, что ограничитель тока будет работать с БП ATX (или AT) любого производителя, использующего ШИМ-контроллеры TL494, КА7500, КА3511, SG6105 или им подобным. Разница между ними будет заключаться лишь в методах обхода защит.

Скачать печатную плату ограничителя в формате PDF и DWG (Autocad)