Конденсаторы в блоке питания: Конденсаторы в БП? — Хабр Q&A

Содержание

Замена конденсаторов на блоке питания

Наиболее стандартная и частая проблема выхода из строя блока питания компьютера — конденсаторы. Электролитические конденсаторы — разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является пленка оксида металла на границе металла и электролита. Этот окисел получают методом электрохимического анодирования, что обеспечивает высокую равномерность изолирующего слоя.

Со временем электролит высыхает и конденсатор теряет свою емкость, в большинстве случаев выход конденсатора из строя можно оценить по внешнему виду. Конденсатор вздувается вверху, где у него имеется специальная штамповка.

Также может надуться и нижняя часть, где выходят ножки. А может вытечь и содержимое конденсатора.

Характерными признаками проблемных конденсаторов могут быть самопроизвольные выключения компьютера, монитора, телевизора и другой техники. Вначале это может проявляться только под нагрузкой, например при запуске требовательной к ресурсам компьютера игры.

Для самостоятельно замены конденсаторов в импульсном блоке питания не потребуется особых навыков и инструментов. Кроме паяльника, отвертки и кусачек, в принципе, больше ничего не понадобится.

Покажем замену конденсаторов на примере ремонта импульсного блока питания PC-ATX:

Откручиваем 4-ре винта и снимаем крышку БП:

Смотрим на вздутые конденсаторы и записываем их емкость и напряжение — это основные параметры для покупки новых кондеров:

К примеру, у нас под замену пошли конденсаторы 1000мкФ на 10В и на 16В. Заменить конденсатор с напряжением 10В на 16В можно, наоборот нельзя, т.е. напряжение может быть только выше. Однако на сегодня можно купить любой конденсатор, это до 2000-го года приходилось использовать то, что есть.

Выпаиваем конденсаторы:

Скорее всего, при покупке новых конденсаторов, особенно при замене их в материнской плате, Вам зададут вопрос: — «А Вам простой или для материнских плат?»

Чем же отличаются компьютерные конденсаторы от обычных?

В компьютерах часто используют оксидные конденсаторы с низким паразитным внутренним сопротивлением (Low ESR) — низкоимпедансные. Визуально их можно отличить по маркировке, которая нанесена золотистой краской.

ОСОБЕННОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С НИЗКИМ ESR

До последнего времени четкое определение конденсатора с низким ESR отсутствовало.

Такие стандарты, как JIS5141 и EIA395, касаются только процедур испытаний конденсаторов.

Отсутствие стандартов заставило отдельных производителей самостоятельно определять, что же значит конденсатор с низким ESR.

В итоге большинство поставщиков установили согласованный критерий, определяющий такие конденсаторы как элементы, у которых:

  • срок службы больше, чем у стандартных конденсаторов;
  • максимальный импеданс задается на частоте 100 кГц и остается неизменным в диапазоне температур +20…-10°С;
  • пульсирующий ток определяется на частоте 100 кГц;
  • повышенная температурная стабильность (температурный коэффициент импеданса) .

Стоимость таких конденсаторов порядка 4-6 грн., т.е цена ремонта будет копеечной.

Впаиваем новые конденсаторы соблюдая полярность:

Включаем и проверяем блок питания. У меня все работает! Пол часа работы и мы своими руками проделали большой фронт работы — сами перепаяли конденсаторы, получили опыт и таким же похожим способом мы можем самостоятельно перепаивать конденсаторы на материнской плате.

Конденсаторное питание | Электроника для всех

Что то часто меня стали спрашивать как подключить микроконтроллер или какую низковольтную схему напрямую в 220 не используя трансформатор. Желание вполне очевидное — трансформатор, пусть даже и импульсный, весьма громоздок. И запихать его, например, в схему управления люстрой размещенной прям в выключателе не получится при всем желании. Разве что нишу в стене выдолбить, но это же не наш метод!

Тем не менее простое и очень компактное решение есть — это делитель на конденсаторе.

Правда конденсаторные блоки питания не имеют развязки от сети, поэтому если вдруг в нем что нибудь перегорит, или пойдет не так, то он запросто может долбануть тебя током, или сжечь твою квартиру, ну а комп угробить это вообще за милое дело, в общем технику безопасности тут надо чтить как никогда — она расписана в конце статьи. В общем, если я тебя не убедил что бестрансформаторные блоки питания это зло — то сам себе злой Буратино, я тут не причем. Ну ладно, ближе к теме.

Помните обычный резистивный делитель?

Казалось бы, в чем проблема, выбрал нужные номиналы и получил искомое напряжение. Потом выпрямил и Profit. Но не все так просто — такой делитель может и сможет дать нужное напряжение, но вот совершенно не даст нужный ток. Т.к. сопротивления сильно велики. А если сопротивления пропорционально уменьшать, то через них насквозь пойдет большой ток, что при напряжении в 220 вольт даст очень большие тепловые потери — резисторы будут греть как печка и в итоге либо выйдут из строя, либо пожар устроят.

Все меняется если один из резисторов заменить на конденсатор. Суть в чем — как вы помните из статьи про конденсаторы, напряжение и ток на конденсаторе не совпадают по фазе. Т.е. когда напряжение в максимуме — ток минимален, и наоборот.

Так как у нас напряжение переменное, то конденсатор будет постоянно разряжаться и заряжаться, а особенность разряда-заряда конденсатора в том, что когда у него максимальный ток (в момент заряда), то минимальное напряжение и наборот. Когда он уже зарядился и напруга на нем максимальная, то ток равен нулю. Соответственно, при таком раскладе, мощность тепловых потерь, выделяемая на конденсаторе (P=U*I) будет минимальной. Т.е. он даже не вспотеет. А рективное сопротивление конденсатора Xc=-1/(2pi*f*C).

Теоретическое отступление

В цепи бывают три вида сопротивлений:

Активное — резистор (R)
Реактивное — конденсатор (Xс) и катушка(XL)
Полное же сопротивление цепи (импенданс) Z=(R2+(XL+Xс)2)1/2

Да, чистые активные и реактивные элементы бывают только в теории. Например, у катушки есть индуктивное сопротивление — витки, активное сопротивление — сопротивление проволки и емкостное сопротивление — паразитные конденсаторы образующиеся между витками катушки.

Даже обычный проводник имеет какую то паразитную емкость и индуктивность.

Активное сопротивление всегда постоянно, а реактивное зависит от частоты.
XL=2pi*f * L
Xc=-1/(2pi*f*C)
Знак реактивного сопротивления элемента указывает на его характер. Т.е. если больше нуля, то это индуктивные свойства, если меньше нуля то емкостные. Из этого следует, что индуктивность можно скомпенсировать емкостью и наоборот.

f — частота тока.

Соответственно, на постоянном токе при f=0 и XL катушки становится равен 0 и катушка превращается в обычный кусок провода с одним лишь активным сопротивлением, а Xc конденсатора при этом уходит в бесконечность, превращая его в обрыв.

Эта зависимость от частоты также показывает почему в высокочастотных устройствах простые, казалось бы, дорожки печатной платы начинают вести себя как детали — а просто из за возросшей частоты их паразитные значения реактивных сопротивлений возрастают до ощутимых величин.

Получается у нас вот такая вот схема:

Теперь надо что-то сделать с тем, что у нас переменка. Не велика проблема — добавим парочку диодов (можно, конечно, и диодный мост, будет эффективней, но с двумя диодами проще) диоды должны быть на ток около ампера, не меньше. И чтобы обратное напряжение было вольт на 500. 1N4007, например, или похожий по параметрам:

Все, в одну сторону ток течет через один диод, в другую через второй. В итоге, в правой части цепи у нас уже не переменка, а пульсирующий ток — одна полуволна синусоиды.

Добавим сглаживающий конденсатор, чтобы сделать напряжение поспокойней, микрофарад на 100 и вольт на 25, электролит:

Но есть тут одна заковыка — у нас напряжение на нагрузке зависит от сопротивления нагрузки. Т.е. если у тебя схема, включенная вместо Rн снизила потребление тока, то соответственно напряжение на ней вырастет. А для всякой нежной электроники это черевато.

Лечится стабилитроном на нужное нам напряжение. Питать мы собираемся микроконтроллер, так что на 5 вольт:

В принципе уже готово, единственно что надо поставить стабилитрон на такой ток, чтобы он не сдох когда нагрузки нет вообще, ведь тогда отдуваться за всех придется ему, протаскивая весь ток который может дать БП.

А можно ему помочь слегонца. Поставить резистор токоограничительный. Правда это сильно снизит нагрузочную способность блока питания, но нам хватит и этого.

Ток который эта схема может отдать можно, ЕМНИП, примерно вычислить по формуле:

I = 2F * C (1.41U — Uвых/2).

  • F — частота питающей сети. У нас 50гц.
  • С — емкость
  • U — напряжение в розетке
  • Uвых — выходное напряжение

Сама формула выводится из жутких интегралов от формы тока и напряжения. В принципе можешь сам ее нагуглить по кейворду «гасящий конденсатор расчет», материала предостаточно.

В нашем случае получается что I = 100 * 0.46E-6 (1.41*U — Uвых/2) = 15мА

Не феерия, но для работы МК+TSOP+оптоинтерфейс какой- нибудь более чем достаточно. А большего обычно и не требуется.

Еще добавить парочку кондеров для дополнительной фильтрации питания и можно использовать:

Еще добавил резюк на 43ом 1Вт, чтобы кондер при втыкании кондер заряжался не так быстро и не было броска тока. На печатке он здоровый такой, возле разьема.

Печатная плата простая и вопросов по ее разводке под другую форму корпуса ни у кого не возникнет. Я же ее тут сделал просто для примера, поэтому не смотрите на ее большие размеры. Я не мельчил:

Как всегда, прикладываю LAY файл.

После чего, как обычно, все вытравил и спаял:

Схема многократно проверена и работает. Я ее когда то пихал в систему управления нагревом термостекла. Места там было со спичечный коробок, а безопасность гарантировалась тотальной остекловкой всего блока.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

В данной схеме нет никакой развязки по напряжению от питающей цепи, а значит схема ОЧЕНЬ ОПАСНА в плане электрической безопасности.

Поэтому надо крайне ответственно подходить к ее монтажу и выбору компонентов. А также внимательно и очень осторожно обращаться с ней при наладке.

Во первых, обратите внимание, что один из выводов идет к GND напрямую из розетки. А это значит что там может быть фаза, в зависимости от того как воткнули вилку в розетку.

Поэтому неукоснительно соблюдайте ряд правил:

  • 1. Номиналы надо ставить с запасом на как можно большее напряжение. Особенно это касается конденсатора. У меня стоит на 400вольт, но это тот что был в наличии. Лучше бы вообще вольт на 600, т.к. в электросети иногда бывают выбросы напряжения намного превышающие номинал. Стандартные блоки питания за счет своей инерционности его переживут запросто, а вот конденсатор может и пробить — последствия представьте себе сами. Хорошо если не будет пожара.
  • 2. Эта схема должна быть тщательным образом заизолирована от окружающей среды. Надежный корпус, чтобы ничего не торчало наружу. Если схема монтируется в стену, то она не должна касаться стен. В общем, пакуем все это дело наглухо в пластик, остекловываем и закапываем на глубине 20метров. :)))))
  • 3. При наладке ни в коем случае не лезть руками ни к одному из элементов цепи. Пусть вас не успокаивает что там на выходе 5 вольт. Так как пять вольт там исключительно относительно самой себя. А вот по отношению к окружающей среде там все те же 220.
  • 4. После отключения крайне желательно разрядить гасящий конденсатор. Т.к. в нем остается заряд вольт на 100-200 и если неосторожно сунуться куда нибудь не туда больно цапнет за палец. Вряд ли смертельно, но приятного мало, а от неожиданности можно и бед натворить.
  • 5. Если используется микроконтроллер , то прошивку его делать ТОЛЬКО при полном выключении из сети. Причем выключать надо выдергиванием из розетки. Если этого не сделать, то с вероятностью близкой к 100% будет убит комп. Причем скорей всего весь.
  • 6. То же касается и связи с компом. При таком питании запрещено подключаться через USART, запрещено обьединять земли.

Если все же хотите связь с компом, то используйте потенциально разделенные интерфейсы. Например, радиоканал, инфракрасную передачу, на худой конец разделение RS232 оптронами на две независимые части.

В общем, я настоятельно НЕ РЕКОМЕНДУЮ пользоваться такой схемой включения. И если можно от нее избавиться, то от нее нужно избавиться. Перейдя на традиционные схемы блоков питания с развязкой от сети.

Ну и, как обычно, видеосьемка процесса запуска девайса от розетки через такой вот БП:

Offtop:
Для троллей я заготовил много вкусной еды — энджой!

Меняем конденсаторы в блоке питания компьютера » PCmodern.ru


Сегодня я расскажу, как заменить неисправные конденсаторы в блоке питания ПК.
Итак, у нас есть нерабочий блок питания. Нужно, выяснить, точно ли виноваты конденсаторы.


Замена конденсатора в блоке питания пк

Диагностика неисправности блока питания

Первым делом нужно попробовать включить блок питания без компьютера. Для этого надо подключить его в сеть и замкнуть 20 или 24-пиновый коннекторы (в зависимости от модели). Возьмите пинцет, скрепку или кусочек провода и поместите предмет в контактный ATX коннектор – одним концом, куда выходит единственный зеленый провод, а другим, куда выходит любой черный провод. Мультиметр нужно вставить в любой другой разъем – черный щуп к черному проводу, а красный щуп к одному из трех цветных проводов – желтому, красному или оранжевому. При соединении с желтым проводом мультиметр должен показывать напряжение 12 V, с красным – 5 V, с оранжевым – 3.3 V.
24-пиновый коннектор блока питания

При исправном блоке питания запустятся вентиляторы, а на разъёмах появится напряжение, что говорит нам о полной исправности устройства.


Таблица напряжения разъемов блока питания ATX
Таблица напряжения

Но в нашем случае блок не запустился, напряжения нет.


Замер напряжение мультиметром

Ремонт блока 

Придется разбирать блок питания. Для этого нужно снять 4 винта на верхней крышке.
Винты крышки БП

Открываем крышку и видим плату.


Блок питания стационарного компьютера ремонт

На плате нужно найти неисправные конденсаторы. В большинстве случаев их можно определить по внешнему виду – неисправные вздуваются сверху, там, где у них имеется специальная штамповка. В данном случае обнаружено 4 неисправных конденсатора. Зачастую именно они и становятся причиной выхода блока питания из строя. 


Неисправные конденсаторы

Отсоединяем разъём питания.


Разборка блока питания пк

Откручиваем плату от корпуса. Плата прикручена 4 винтами по краям.


Разбор блока питания

Аккуратно вынимаем плату. Будьте бдительны, конденсаторы могут быть заряжены. Для безопасности желательно надеть резиновые перчатки.


Плата блока питания

Как видите, плата вся в пыли – очищаем ее кисточкой или сжатым воздухом.


Чистка платы от пыли

Выпаиваем неисправные конденсаторы. Для этого понадобится паяльник и флюс. О том, как правильно выпаивать конденсаторы с платы, мы рассказывали в отдельной статье.

Флюс для пайки

После окончания пайки не забываем стереть флюс


Запайка конденсаторов

Если мощности паяльника не хватает, можно воспользоваться паяльным феном.


Пайка конденсаторов на плате

После выпаивания конденсаторов надо определить их емкость и рабочее напряжение. В данном случае у нас 4 конденсатора на 2200МкФ 10V.


Конденсаторы 10 v

Покупаем новые или ищем на платах-донорах аналогичные конденсаторы.


Конденсаторы с платы донора

В данном случае конденсаторы сняты с платы-донора.


Пайка конденсаторов на плату БП

Припаиваем конденсаторы, строго соблюдая полярность.


Характеристики конденсатора
На плате полярность обозначается так:

Полярность конденсаторов на плате блока питания

После запайки всех конденсаторов устанавливаем плату на место.


Сборка блока питания пк


После установки платы проверяем блок питания мультиметром. Черный щуп к черному проводу, красный к цветному. Я присоединил щуп к желтому проводу. Как помним, напряжение должно составлять 12 V.


Проверка блока питания

Теперь блок работает исправно. Напряжение находится в допустимых пределах. Собираем блок и подключаем его к компьютеру.
Ремонт завершён.


Источник: httрs://tehnichка.рro/change-capacitors-in-a-computer-power-supply/