BÀI 1: SỬA CHỮA NHỮNG HƯ HỎNG MẠCH ĐẦU VÀO CỦA BỘ để sử dụng được nguồn điện xoay chiều cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện một chiều, ta phải kiểm tra dòng xoay chiều đi vào qua cầu
Trang 1UBND TỈNH BÌNH ĐINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN : SỬA CHỮA BỘ NGUỒN NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA VÀ LẮP RÁP MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG - TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn
Bình Định, năm 2018
Trang 3LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Kỹ thuật sữa chữa và lắp
ráp máy tính ở trình độ Cao Đẳng và Trung Cấp, giáo trình “Sửa chữa bộ nguồn” là một trong những giáo trình môn đun đào tạo chuyên ngành được
biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới
có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học
và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường
có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao Đẳng KTCN Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP Quy Nhơn
Biên soạn
Dư Vĩ Bằng
Trang 4Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun
- Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học cơ bản
chuyên môn như linh kiện điện tử, đo lường điện tử, chế tạo và lắp ráp mạch điện tử và hàn linh kiện điện tử
- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Trang bị cho học viên các kiến thức về mạch nguồn cơ bản cũng như luyện tập kỹ năng phân tích mạch, đo kiểm và sửa chữa các hư hỏng của mạch nguồn ATX trên thực tế
Mục tiêu của mô đun:
- Về kiến thức:
+ Phân tích được nguyên lý một số mạch ứng dụng cơ bản như mạch nguồn xung Switching, mạch ổn áp, dao động, các mạch khuếch đại công suất dùng MosFet
- Về kỹ năng:
+ Sử dụng các dụng cụ và thiết bị chuẩn đoán những nguyên nhân gây
hư hỏng của bộ nguồn ATX
+ Vận dụng được các kiến thức để phân tích sơ đồ nguyên lý và nguyên
lý hoạt động của bộ nguồn ATX
+ Phân tích chính xác nguyên nhân gây ra hư hỏng và tìm ra được biện pháp sửa chữa hư hỏng đúng yêu cầu kỹ thuật
+ Kiểm tra sửa chữa và thay thế được các hiện tượng hư hỏng thường xảy ra của bộ nguồn ATX
Trang 5- Về năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm:
+ Rèn luyện thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong thực hiện công việc
+ Rèn luyện đức tính cần cù, chịu khó học hỏi và tích cực trong giờ học.+ Luyện tập tính chủ động trao đổi và thảo luận trong hoạt động nhóm.Nội dung của mô đun:
Số TT
Tên các bài trong
mô đun
Thời gian (giờ)
Tổng số
Lý thuyết
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
Kiểm tra
1 Bài 1: Sửa chữa những hư hỏng
2 Bài 2: Sửa chữa mạch nguồn cấp
3 Bài 3: Sửa chữa mạch tạo xung - ổn
4 Bài 4: Sửa chữa mạch nguồn chính
Cộng
Trang 6BÀI 1: SỬA CHỮA NHỮNG HƯ HỎNG MẠCH ĐẦU VÀO CỦA BỘ
để sử dụng được nguồn điện xoay chiều cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện một chiều, ta phải kiểm tra dòng xoay chiều đi vào qua cầu chì và các linh kiện điện tử liên quan trước khi vào bộ chỉnh lưu thành điện một chiều
Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu dùng các Thyristor hoặc các linh kiện công suất bán dẫn khác
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp.
1.1 Lý thuyết liên quan
1.1.1 Mạch nguồn máy tính ATX
Chức năng
+ Biến đổi nguồn xoay chiều dân dụng (ở Việt Nam là 220v/50Hz, Nhật Bản là 110V/60Hz ) thành các điện áp một chiều cung cấp cho PC Các mức nguồn một chiều ra bao gồm: +5V, +12V, +3.3V, -5V, -12V, +5V STB (standby – cấp trước, chờ), +4.5-5V PS-ON (Power Switch On – công tắc mở/bật nguồn), +5V PG (Power Good – Nguồn tốt, tín hiệu đồng bộ cho tất cả các mạch điện trong PC cùng khởi động)
Sơ đồ khối của bộ nguồn ATX
Trang 7Hình 1.1: Sơ đồ khối bộ nguồn ATX.
Chức năng chính của các khối
Bộ nguồn ATX cơ bản được chia làm 3 khối chính bao gồm:
+ Mạch đầu vào: Trong khối này chia làm 2 khối con; gồm mạch lọc
nhiễu và mạch chỉnh lưu
+ Nguồn cấp trước
+ Nguồn chính: Trong nguồn chính còn có thêm mạch bảo vệ
- Mạch lọc nhiễu: Chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện
AC 220V, không để chúng lọt vào trong bộ nguồn và máy tính gây hỏng linh kiện và gây nhiễu trên màn hình, các nhiễu này có thể là sấm sét, nhiễu công nghiệp v.v…
- Mạch chỉnh lưu: Nhiệm vụ của mạch chỉnh lưu là đổi điện áp AC thành điện áp DC cung cấp cho nguồn cấp trước và nguồn xung hoạt động, sau đó điện
áp một chiều sẽ được các tụ lọc, lọc thành điện áp bằng phẳng
- Chức năng của mạch chỉnh lưu là để tạo ra điện áp 300 VDC bằng phẳng và cho điện áp ở điểm giữa của hai tụ lọc được cân bằng 150VDC
- Phụ tải của mạch chỉnh lưu là đèn công suất của nguồn cấp trước và hai đèn công suất của nguồn chính
- Khi đèn công suất của nguồn cấp trước hoặc hai đèn công suất của nguồn chính bị chập thì sẽ chập phụ tải 300 VDC => Khi chập tải 300 VDC nguồn sẽ bị
nổ cầu chì và có thể gây hỏng các Diode chỉnh lưu
- Nhiệm vụ nguồn cấp trước là cung cấp điện áp 5V stanby cho IC quản lý nguồn trên mainboard và cung cấp 12V cho IC dao động của nguồn chính
- Nguồn chính có nhiệm vụ cung cấp các mức điện áp cho mainboard và các ổ đĩa hoạt động
- Mạch bảo vệ có nhiệm vụ ổn định điện áp hoặc ngắt dao động khi điện áp
ra quá lớn, ngắt dao động khi có chập tải để bảo vệ mạch nguồn cũng như bảo
vệ tải (tránh hư hỏng thêm)
1.1.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch lọc nhiễu và mạch chỉnh lưu nguồn ATX
Sơ đồ nguyên lý của mạch
Trang 8Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch lọc nhiễu và chỉnh lưu.
Nhiệm vụ các linh kiện trong mạch
- F1 : Cầu chì bảo vệ quá dòng, khi có hiện tượng chạm chập trong bộ nguồn làm cho dòng qua F1 tăng, dây chì của nó sẽ chảy, ngắt nguồn cấp để bảo
vệ các linh kiện không bị hư hỏng thêm
- TH1 : Cầu chì bảo vệ quá áp, có cấu tạo là 1 cặp tiếp giáp bán dẫn, điện
áp tối đa trên nó khoảng 230V-270V (tùy loại nguồn) Khi điện áp vào cao quá hoặc sét đánh dẫn đến điện áp đặt trên TH1 tăng cao, tiếp giáp này sẽ đứt để ngắt điện áp cấp cho bộ nguồn
- CX1, CX2 : Tụ lọc đầu vào, làm chập mạch các xung nhiễu công nghiệp tần số lớn
- LF1 : Cuộn cảm, ngăn chặn xung nhiễu tần số lớn không cho lọt vào nguồn
- RV/C3/C3 : Mạch lọc kiểu RC tạo đường thoát cho xung cao tần
- D1-D4 : Mạch nắn cầu, biến đổi điện áp xoay chiều của nguồn cung cấp thành điện áp một chiều
- C5/C6 : Tụ lọc nguồn, san bằng điện áp sau mạch nắn
- R1/R2 : Điện trở cân bằng điện áp trên 2 tụ
- SW1 : Công tắc thay đổi điện áp vào 220 – ngắt, 110V - đóng Dòng xoay chiều đi qua cầu chì, các xung nhiễu bị loại bớt bởi CX1/LF1 tới RV Mạch lọc bao gồm RV/C3/C4 sẽ tiếp tục loại bỏ những can nhiễu công nghiệp còn sót lại Nói cách khác thì dòng xoay chiều đến cầu nắn đã sạch hơn Vì dòng xoay chiều là liên tục thay đổi nên điện áp vào cầu nắn sẽ thay đổi Ví dụ bán kỳ 1 A(+)/B(-), bán kỳ 2 A(-)/B(+) Nếu điện áp vào là 220V (SW1 ngắt)
- Khi A(+)/B(-) thì diode D2/D4 được phân cực thuận, dòng điện đi từ điểm A qua D2, nạp cho cặp tụ C5/C6, qua tải xuống mass, qua D4 trở về điểm
Trang 9điểm C, âm (-) ở điểm D (mass) Giá trị điện áp trên C5/C6 là : - (220V-2x0.7) x sqrt2= 309,14V (nếu dùng diode silic, sụt áp trên mỗi diode ~0.7V) - (220V-2x0.3) x sqrt2= 310,27V (nếu dùng diode gecmani, sụt áp trên mỗi diode
~0.3V) Nếu điện áp vào là 110V (SW1 đóng)
- Khi A(+)/B(-) thì D2 được phân cực thuận, dòng điện đi từ điểm A qua D2, nạp cho C5, về B kín mạch Giá trị điện áp trên C5 là : 110V-x0.7)x sqrt2= 154,57V (do chỉ sụt áp trên 1 diode)
- Khi A(-)/B(+) thì D1 được phân cực thuận, dòng điện đi từ điểm B nạp cho C6, qua D1 về A kín mạch Giá trị điện áp trên C6 là : (110V-x0.7)x sqrt2= 154,57V (do chỉ sụt áp trên 1 diode) Tổng điện áp trên C5/C6 sẽ là: 154,57 x 2
= 309,14V Đây chính là nguồn 1 chiều sơ cấp cung cấp cho toàn mạch nguồn, các bạn thợ quen gọi điện áp trên điểm A là điện áp 300V, dĩ nhiên gọi vậy là chưa chính xác về mặt giá trị
1.2 Trình tự thực hiện
+ Bước 1: Nhận dạng vị trí của các linh kiện của mạch điện trong bo
mạch thực tế
Hình 1.3: Các linh kiện của mạch lọc nhiễu và mạch chỉnh lưu AC - DC
trên sơ đồ nguyên lý và trên vỉ máy.
+ Bước 2: Phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục các hiện tượng
hư hỏng thường gặp trong mạch lọc nhiễu và mạch chỉnh lưu
Hiện tượng 1 : Đứt cầu chì
- Nguyên nhân: Do sét đánh hoặc bị quá áp
- Biện pháp: Thay đúng chủng loại
Hiện tượng 2 : Đứt cầu chì, thay vào lại đứt
- Nguyên nhân:
+ Do chập 1, 2, 3 hoặc cả 4 diode nắn cầu Khi đó đo điện trở
thuận/ngược của chúng đều ~0Ω
+ Do chập 1 trong các tụ lọc Đo sẽ thấy trở kháng của chúng bằng 0Ω Tuy nhiên, nguyên nhân này cực kỳ ít xảy ra (xác suất 1%)
- Biện pháp: Thay đúng chủng loại Diode và tụ có điện dung bằng nhưng điện áp bằng hoặc có thể lớn hơn
Trang 10- Lưu ý : 1 số nguồn còn có ống phóng lôi (hình dạng như tụ gốm) bảo vệ quá áp mắc song song sau cầu chì F1, khi sét đánh hoặc điện áp cao thì nó sẽ chập làm tăng dòng và gây đứt cầu chì F1 Nếu nguồn sử dụng kiểu bảo vệ này thì ta phải đo kiểm tra, trở kháng bằng 0 thì thay
Hiện tượng 3 : Điện áp điểm A thấp, từ 220V-250V
- Nguyên nhân: Do 1 hoặc cả 2 tụ lọc bị khô Khi tụ khô thường sẽ kèm theo hiện tượng máy không khởi động hoặc khởi động nhưng reser, treo do nguồn vào lúc đó được lọc ko kỹ, còn xoay chiều dẫn đến nguồn ra bị gợn
- Biện pháp: Thay đúng chủng loại tụ có điện dung bằng nhưng điện áp bằng hoặc có thể lớn hơn
Hiện tượng 4 : Không có điện áp 300VDC sau chỉnh lưu
+ Nguyên nhân: Cháy diode, có thể do chập nguồn DC
+ Biện pháp khắc phục: Kiểm tra nguồn DC, kiểm tra tải R Sau khi đã kiểm tra thì xác định cặp diode cháy và thay thế
Hiện tượng 5 : Điện áp chỉnh lưu DC không ổn định 300V
+ Nguyên nhân: 2 tụ lọc nguồn bị rỉ hoặc cháy 2 điện trở
+ Biện pháp khắc phục: Kiểm tra xác định điện trở và tụ điện sau đó thay thế
Bước 3: Giải đáp những câu hỏi liên quan đến mạch lọc nhiễu và mạch chỉnh lưu
Câu hỏi 1: Mạch lọc nhiễu có quan trọng không, vì sao một số nguồn chúng bị nối tắt?
Trả lời:
- Mạch lọc nhiễu là mạch lọc bỏ can nhiễu bám theo đường điện AC, từ
đó làm tăng chất lượng của bộ nguồn, nhưng mạch lọc nhiễu không tham gia vào hoạt động của nguồn, trên các bộ nguồn chất lượng thấp thì mạch lọc nhiễu thường bị đấu tắt
- Trên các bộ nguồn chất lượng cao thường có mạch lọc nhiễu, tuy nhiên bạn có thể bỏ đi và đấu tắt mà nguồn vẫn hoạt động được
- Mạch lọc nhiễu còn có tác dụng chống xung điện do sét đánh vào đường điện lưới, không để chúng lọt vào trong làm hỏng linh kiện
Hình 1.4: Giải thích hiện tượng sét đánh vào mạch điện.
Câu hỏi 2: Cầu chì AC có tác dụng gì tại sao nguồn bị đứt cầu chì thì thường bên trong nguồn có linh kiện bị hỏng, bị chập, vậy nó bảo vệ cái gì?
Trang 11Hình 1.5: Vị trí của cầu chì trong vỉ mạch thực tế.
- Khi đứt cầu chì, nếu bạn thay bằng một sợi dây đồng to nó sẽ mất tác dụng bảo vệ nguồn khi có sảy ra chạm chập, giả sử bạn đấu tắt cầu chì bằng một sợi dây đồng to, khi đó nếu nguồn bình thường thì không sao nhưng nếu sảy ra chập phụ tải 300V (ví dụ trường hợp chập các đèn công suất) thì các linh kiện như đi ốt chỉnh lưu, các cuộn dây lọc nhiễu và mạch in sẽ bị cháy thành than
Câu hỏi 3: Điện trở hạn dòng ở gần các Diode chỉnh lưu có tác dụng gì, khi nó hỏng có thể đấu tắt được không, có thể thay bằng một điện trở khác được không?
Hình 1.6: Vị trí của điện trở hạn dòng TR1 trong vỉ mạch thực tế.
Trả lời:
- Điện trở hạn dòng (TR1) là một biến trở nhiệt, nó có tác dụng hạn chế bớt dòng điện nạp vào các tụ lọc, ngoài ra nó còn có tác dụng như một cầu chì thứ 2
Trang 12- Không nên đấu tắt điện trở hạn dòng khi chúng bị đứt, vì nếu đấu tắt điện trở này thì cầu chì sẽ đứt liên tục bởi dòng nạp vào tụ quá tải.
- Có thể thay bằng một điện trở sứ có công suất khoảng 10W/2,2Ω, tuy nhiên tốt nhất là kiếm được một điện trở ở vị trí tương đương lấy từ một bộ nguồn khác
Câu hỏi 4: Các Diode ở mạch chỉnh lưu cầu có hay bị hỏng không, khi hỏng chúng gây ra hiện tượng gì, nguyên nhân nào làm cho các Diode này bị hỏng?
Trả lời:
- Các Diode trong mạch chỉnh lưu cầu tự nhiên ít khi chúng bị hỏng, chúng chỉ hỏng khi điện áp 300V DC bị chập, khi đó dòng qua Diode tăng cao làm cho Diode bị chập hoặc đứt
Hình 1.7: Hoạt động của mạch chỉnh lưu cầu 1 pha.
- Điện áp AC 220V đầu vào có hai cực, một cực tiếp đất có giá trị 0V, cực kia có hai pha âm và dương đảo chiều liên tục
- Khi cực trên có pha dương, dòng điện sẽ đi từ +220V qua Diode D2 => qua R tải => qua D4 rồi trở về 0V
- Khi cực trên có pha âm, dòng điện đi từ 0V đi qua Diode D3 => qua R tải => qua D1 rồi trở về điện áp -220V
=> Trong mỗi pha điện chỉ có hai Diode mắc đối xứng hoạt động, hai Diode kia tạm thời tắt
- Nếu một Diode bất kỳ bị đứt hoặc có hai Diode đối diện bị đứt thì điện
áp đầu ra có dạng nhấp nhô thưa cách quãng, lúc này nguồn vẫn hoạt động nhưng khi cấp điện cho Mainboard thì nó làm cho máy tính khởi động lại liên tục do chất lượng của điện DC không được lọc bằng phẳng
Hình 1.8: Dạng song hoạt động của mạch khi có tụ và không tụ.
- Nếu có hai Diode liên tiếp đứng cạnh nhau bị đứt thì điện áp ra sau cầu chỉnh lưu sẽ bằng 0V và nguồn ATX sẽ không hoạt động
- Chỉ cần một Diode bị chập là sẽ gây ra chập nguồn đầu vào và sẽ nổ cầu chì hoặc đứt R hạn dòng ngay
Giả sử Diode D3 bị chập, ở chu kỳ dương, dòng điện đi từ +220V => đi qua D2 nhưng không đi qua R tải mà đi thẳng qua D3 đang chập để về 0V, đây
là dòng chập mạch và nó sẽ gây nổ cầu chì
Trang 13* Nguyên nhân hỏng Diode thường do dòng đi qua Diode quá lớn như trong các trường hợp nguồn bị chập các đèn công suất
Câu hỏi 5: Vì sao nguồn ATX phải sử dụng hai tụ lọc mắc nối tiếp, khi hỏng các tụ lọc này thì sinh ra hiện tượng gì và khi thay thế thì cần lưu ý điều gì?
Trả lời:
Hình 1.9: Hai tụ lọc nguồn mắc nối tiếp
Người ta sử dụng hai tụ lọc mắc nối tiếp để lọc điện áp DC 300V đầu ra với hai mục đích
- Có thể sử dụng mạch làm mạch chỉnh lưu nhân đôi khi ta chập một đầu
AC vào điểm giữa của hai tụ lọc, khi đó ta cắm điện áp đầu vào 110V AC nhưng đầu ra sau cầu Diode ta vẫn thu được 300V DC
- Tạo ra điện áp cân bằng 150V ở điểm giữa của hai tụ lọc, điện áp này sẽ được đấu vào một đầu của biến áp chính của bộ nguồn
Khi hỏng tụ thì sinh ra hiện tượng gì ?
- Nếu bị hỏng một tụ (tụ bị khô hoặc phồng lưng), khi đó điện dung bị giảm và kết quả là sụt áp trên tụ đó sẽ giảm Giả sử tụ C1 ở sơ đồ trên bị hỏng, khi đó sụt áp trên tụ C1 sẽ giảm < 150V, làm cho điện áp ở điểm giữa của hai tụ lọc bị lệch
- Nếu hỏng cả hai tụ thì điện áp trên cả hai tụ đều bị giảm < 150V và kết quả là điện áp ra sẽ giảm < 300V DC, và điện áp này bị nhiễm xoay chiều, hiện tượng này có thể gây ra nguồn có tiếng rít nhẹ, khi có tải thì nguồn tự ngắt do không đủ dòng cung cấp cho Mainboard
Lưu ý: Trong các trường hợp làm cho điện áp điểm giữa của hai tụ lọc bị lệch, khi đó nguồn có thể bị hỏng các đèn công suất của nguồn chính
Khi thay thế tụ lọc - khi thay thế các tụ lọc của nguồn chính cần lưu ý các điểm sau:
Trang 14- Phải thay tụ có điện áp bằng hoặc cao hơn 200V , không được thay tụ có điện áp < 200V.
- Về điện dung thì cũng phải thay bằng hoặc cao hơn tụ cũ
- Hai tụ phải luôn luôn có điện dung và điện áp bằng nhau
- Tuyệt đối không được hàn ngược chiều âm dương của tụ lọc, khi đó tụ
sẽ bị nổ rất nguy hiểm
Câu hỏi 6: Hai điện trở đấu song song với hai tụ lọc có tác dụng gì, khi hỏng sẽ gây hiện tượng gì, khi thay thế cần lưu ý điều gì ?
Trả lời:
Hình 1.10: Hai điện trở mắc song song với hai tụ lọc nguồn.
- Hai điện trở song song với hai tụ lọc có tác dụng giữ cho điện áp ở điểm giữa hai tụ được cân bằng, hai điện trở này phải có trị số bằng nhau
- Nếu một trong hai điện trở này bị đứt, điện áp ở điểm giữa của hai tụ lọc sẽ bị lệch, khi đó sẽ rất nguy hiểm cho các đèn công suất của nguồn chính
- Nếu điện trở nào bị đứt thì điện áp rơi trên tụ lọc song song với điện trở đó sẽ tăng lên và điện áp rơi trên tụ kia sẽ giảm xuống
Hình 1.11: Điện trở bị đứt nên điện áp trên 2 đầu tụ lệch nhau.
- Nếu một điện trở bị đứt thì điện áp ở điểm giữa hai tụ sẽ bị lệch, điều này sẽ gây nguy hiểm cho hai đèn công suất của nguồn chính
Trang 15Lưu ý : Công tắc 110V/220V khi đóng sẽ nhân đôi điện áp ở đầu ra, vì vậy nếu bạn cắm vào 220VAC nhưng lại đóng công tắc thì điện áp ra sau cầu đi
ốt sẽ là 600V DC, công tắc này chỉ đóng khi đầu vào cắm điện 110VAC
1.3 Thực hành
- Từng học sinh thực hiện sửa chữa mạch nguồn đầu vào của bộ nguồn ATX theo các bước dưới sự hướng dẫn của giáo viên
- Ghi kết quả khảo sát vào vở
- Trước khi sửa mạch chỉnh lưu, lưu ý cần kiểm tra và loại trừ trường hợp chập các đèn công suất (các đèn Q1, Q2 và Q3) hoặc tạm thời tháo các đèn công
suất này ra ngoài (nếu chập)
Trang 16BÀI 2: SỬA CHỮA MẠCH NGUỒN CẤP TRƯỚC CỦA BỘ NGUỒN ATX
Mã bài: MĐ17-02Thời gian: 36 giờ (Lý thuyết: 4 giờ; Thực hành: 20 giờ, Tự học: 12 giờ)
Giới thiệu:
Nguồn điện một chiều là nguồn điện phát ra dòng điện một chiều, dòng điện này có chiều xác định, độ lớn có thể vẫn biến thiên nhưng trị số của nó luôn nằm giới hạn trong một phía của trục thời gian Ox, nghĩa là hoặc luôn dương (+), hoặc luôn âm (-) và không đi qua giá trị “0” Các nguồn cấp một chiều có thể là: Các loại Pin, Ắc Quy hoặc các đầu ra các bộ chỉnh lưu từ dòng xoay chiều sang dòng một chiều sử dụng Diode, cầu Diode hoặc Thyristor Với yêu cầu dòng điện lớn cần dùng các Thyristor
Trong bộ nguồn ATX, nguồn điện một chiều này có một mạch chỉnh lưu, bao gồm các linh kiện điện tử với đầu vào mạch chỉnh lưu là 1 pha 220VAC và đầu ra gồm +3,3V; +5V, +12V; -5V; -12V một chiếu Các điện áp này cung cấp cho các bộ phận chính trong một mainboard PC
Mục tiêu:
- Phân tích được sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch nguồn cấp trước.
- Phân tích được nguyên lý hoạt động và xác định được nguyên nhân gây
ra hư hỏng ở mạch nguồn cấp trước đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Đo đạt, kiểm tra, ửa chữa được các sự cố hư hỏng ở mạch nguồn theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Rèn luyện tay nghề, kỹ năng, thao tác chính xác, thái độ nghiêm túc và tích cực trong học tập và thực hành.
2.1 Lý thuyết liên quan
2.1.1 Sơ đồ khối một mạch nguồn DC của bộ nguồn ATX
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch nguồn ATX.
2.1.2 Mạch standby dùng dao động blocking
2.1.2.1 Sơ đồ mạch điện hồi tiếp trực tiếp
Trang 17Hình 2.2: Sơ đồ mạch standby dùng hồi tiếp trực tiếp.
Lưu ý: Mạch được cấp nguồn 300VDC từ mạch nắn/lọc sơ cấp
2.1.2.2 Tác dụng của linh kiện trong sơ đồ mạch điện
- Q12: Dao động blocking, đồng thời là công suất stanby
- R55/R56: Định thiên cho Q12, đóng vai trò là điện trở “mồi”
- D23: Nắn hồi tiếp duy trì dao động, điện áp ra ở Anode D28 mang cực tính âm
- C19: Lọc san bằng điện áp hồi tiếp
- R57: Phân áp, ổn định sơ bộ điện áp hồi tiếp
- ZD2: Cắt hồi tiếp khi điện áp âm (-) từ điểm A nhỏ hơn điện áp ổn áp của nó
- C3/L2 : Khung cộng hưởng RC song song, tần số cộng hưởng riêng của khung này được tính bằng công thức : f = 1/2∏xsqrt(L2xC3) Các bạn có thể thắc mắc về điều này, tuy nhiên đối với tín hiệu xoay chiều thì (+) nguồn và mass coi như chập (thông qua các tụ lọc) vì vậy đối với xoay chiều thì R55/C3 coi như mắc song song với L2
- L1: Tải của Q12
- L2: Cuộn hồi tiếp với nhiệm vụ tạo điện áp theo hiệu ứng lenz sử dụng để duy trì dao động
- R58/C23/D32: Khử điện áp ngược, chống ngắt dao động
2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch điện
- Điện áp 300V qua R55/R56 định thiên chân B Q12, điện áp này tại chân B
~2V (đo DC khi ngắt hồi tiếp) làm cho Q12 mở bão hòa luôn
- Khi Q12 bão hòa, dòng điện qua nó như sau : (+)300V qua L1 → chân C Q12 → EC Q12 → mass Vì dòng này đi qua L1, theo đặc tính của cuộn cảm (luôn sinh ra dòng chống lại dòng qua nó theo hiện tượng cảm ứng điện từ) nên dòng qua L1 không đạt mức bão hòa ngay mà tăng lên từ từ Vì vậy từ trường sinh ra trên lõi biến áp STB cun tăng từ từ (từ trường động)
- Theo định luật cảm ứng điện từ Lenz, từ trường tăng từ từ trên lõi biến áp STB sẽ làm phát sinh trên tất cả các cuộn dây của biến áp 1 suất điện động cảm ứng
- Điện áp cảm ứng trên L2 được nắn bởi D28 và lọc bằng C19 lấy ra điệnáp
1 chiều cực tính âm (-) ở điểm A, được ổn định (tương đối) bằng R57, độ ổn
Trang 18dịnh phụ thuộc vào tích số T = R57xC19 (thời hằng – hằng số thời gian tích thoát của mạch RC).
- Điện áp tại điểm A lại qua ZD2 tới chân B của Q12 Vì là điện áp âm nên
nó xung đối với điện áp dương do định thiên R55/56 đưa tới, kết quả là 2 điện
áp này trng hòa lẫn nhau làm cho điện áp chân B Q12 trở về 0, dòng qua L1, Q12 mất
- Khi dòng qua L1, Q12 mất thì từ trường trên nó cũng mất đi làm cho từ trường trên lõi biến áp = 0 dẫn đến điện áp cảm ứng trên các cuộn day biến áp STB = 0 Dĩ nhiên điện áp cảm ứng trên cuộn L2 mất
- Vì điện áp trên L2 mất nên D28 ko đửa điện áp âm nữa Tuy vậy vì có C19
đã nạp (lúc trước) nên giờ nó xả làm cho điện áp tại điểm A ko mất ngay, việc C19 xả sẽ duy trì mức âm ở chân B Q12 thêm 1 thời gian nữa, Q12 tiếp tục khóa Tới khi điện áp âm do C19 xả ko đủ lớn để mở ZD2 thì ZD2 sẽ ngắt, ko còn điện áp âm tới chân B Q12, lúc này chân B chỉ còn áp dương do R55/56 đưa tới và nó lại mở bão hòa Một chu trình bão hòa/khóa lại bắt đầu
- Thực tế, khi Q12 khóa, dòng qua L1 ko mất ngay do từ trường trên lõi biến
áp vãn còn (nhỏ) làm xuất hiện điện áp cảm ứng trên L1 với chiều (+) ở C Q12 ,điện áp này tồn tại trong thời gian cực ngắn (giống như quét ngược ở công suất dòng tivi, CRT) nên có giá trị rất lớn (~ 800V với nguồn đời mới) làm phát sinh 2 hậu quả:
- Q12 có thể bị đánh thủng do áp quá lớn, để khắc phục thì Q12 được thiết kế dùng loại điện áp cao
- Q12 có dòng rò do điện áp lớn, dẫn tới dòng qua L1 được duy trì, điện áp cảm ứng trên L1 duy trì làm cho điệp áp âm (-) về B Q12 cũng duy trì và ko thể phục hồi được điện áp định thiên (+) và như vậy chu trình bão hòa/khóa ko thực hiện Nói cách khác, dao động mất
- Điện áp cảm ứng trên L3 được sinh ra nhờ từ trường biến đổi do Q2 liên tục bão hòa/khóa Điện áp này được nắn/lọc lấy ra điện áp standby
✔ Đường 1 : Nắn bởi D30 ra 12V nuôi dao động, khuyếch đại kích thích
✔ Đường 2 : Nắn bởi D29, lọc C23 và ổn áp bằng IC 7805 lấy ra 5V cho dây tím, hạ áp qua trở cho PS-ON, nuôi mạch thuật toán tạo PG
2.1.3 Mạch stanby hồi tiếp gián tiếp
2.1.3.1 Sơ đồ mạch điện
Trang 19Hình 2.3: Sơ đồ mạch standby dùng hồi tiếp gián tiếp.
2.1.3.2 Tác dụng của linh kiện trong sơ đồ mạch điện
- Rhv : Điện trở hạn chế, điện áp ra sau nó còn khoảng 270V
- R3, R5 : Định thiên (mồi) cho Q3
- Q3 : Công suất standby, ở đây dùng Mosfet 2N60
- R4 : Tạo hồi tiếp âm điện áp, sử dụng sụt áp trên R4 như một sensor để kiểm tra dòng qua Q3, thông qua đó sẽ điều chỉnh để Q3 hoạt động ổn định
- ZD1 : Ổn định điện áp chân G, nhằm bảo vệ không để Q3 mở lớn, tránh cho Q3 bị đánh thủng
- C34 : Tụ nhụt, bảo vệ Q3 không bị đánh thủng khi chịu điện áp âm cực lớn của thời kỳ quét ngược
- R9 : Điện trở phân áp, tạo sự ổn định (tương đối) cho chân G Q3 và C Q4
- L1 : Tải Q3 L2 : Cuộn hồi tiếp
- Q4 : Mắc phân áp cho chân G Q3, đóng vai trò đảo pha điện áp hồi tiếp
- D5 : Nắn hồi tiếp theo kiểu mạch nắn song song nhằm tạo điện áp (+) ở
- C8: Lọc điện áp hồi tiếp
- U1 : Mạch so quang, hồi tiếp âm ổn định điện áp STB
- R17 : Điện trở nâng cao mức thấp, với mục đích ngắt điện áp hồi tiếp tới chân B Q4 khi điện áp này giảm xuống còn ~ 2V
C4, R6, D3 : Khử điện áp ngược, chống ngắt dao động
2.1.3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch điện
- Điện áp 300V từ mạch nắn/lọc sơ cấp qua Rhv còn ~270V cấp cho
mạch Điện áp này chia làm 2 đường:
Đường 1: Vào điểm PN6, ra PN4 tới chân D Q3
Đường 2: Qua R3, R5 kết hợp phân áp R9 định thiên cho Q3, đồng thời cấp cho Q4 (chân C) Các bạn hãy để ý Q4 mắc phân áp cho G Q3 nên nếu Q4 bão hòa thì điện áp tại G Q3 ~ 0, Q3 khóa
- Nhờ định thiên (mồi) bởi R3, R5 nên Q3 mở Dòng điện đi từ 270V qua L1, qua DS Q3 xuống mass, kín mạch Vì dòng này đi qua L1, theo đặc tính của cuộn cảm (luôn sinh ra dòng chống lại dòng qua nó theo hiện tượng cảm ứng
Trang 20điện từ) nên dòng qua L1 không đạt mức bão hòa ngay mà tăng lên từ từ Vì vậy
từ trường sinh ra trên lõi biến áp STB cun tăng từ từ (từ trường động)
- Theo định luật cảm ứng điện từ Lenz, từ trường tăng từ từ trên lõi biến
áp STB sẽ làm phát sinh trên tất cả các cuộn dây của biến áp 1 suất điện động cảm ứng
- Điện áp cảm ứng trên L2 được nắn bởi D5 và lọc bằng C8 lấy ra điện áp
1 chiều cực tính âm (+) ở điểm A, được ổn định (tương đối) bằng R16, độ ổn định phụ thuộc vào tích số T = R16xC8 (thời hằng – hằng số thời gian tích thoát của mạch RC)
- Điện áp tại điểm A lại qua CE U1 (so quang) tới chân B của Q4 Vì là điện áp dương nên nó làm cho Q4 bão hòa Khi Q4 bão hòa thì điện áp tại chân
C Q4 ~ 0, mà chân C Q4 lại nối vào chân G Q3 nên UgQ3 ~ 0 làm cho Q3 khóa
- Khi dòng qua Q3 khóa, dòng qua L1 mất đi, từ trường trên L1 cũng mất
đi làm cho từ trường trên lõi biến áp = 0 dẫn đến điện áp cảm ứng trên các cuộn day biến áp STB = 0 Dĩ nhiên điện áp cảm ứng trên cuộn L2 mất
- Vì điện áp trên L2 mất nên không đưa ra áp (+) tại điểm A nữa Tuy vậy
vì có C8 đã nạp (lúc trước) nên giờ nó xả làm cho điện áp tại điểm A ko mất ngay, việc C8 xả sẽ duy trì mức (+) ở chân B Q4 thêm 1 thời gian nữa và Q4 tieps tục bão hòa, Q3 tiếp tục khóa Tới khi điện áp (+) do C8 xả ko đủ lớn (≤2V) thì R17 sẽ ngắt điện áp hồi tiếp, chân B Q4 sẽ giảm về O, Q4 khóa Khi Q4 khóa thì điện áp định thiên do R3, R5 được phục hồi và Q3 lại mở Một chu trình mở/khóa lại bắt đầu
2.1.3.4 Tần số dao động của mạch
- Được quyết định bởi L2/C8/R16 Đây là cộng hưởng nối tiếp nên khi xảy ra cộng hưởng thì điện áp trên L2 là max, khi đó dòng điện áp tại điểm A là max đủ cho R17 dẫn, Q4 bão hòa Nếu mất cộng hưởng thì điên áp trên L2 min, điện áp điểm A min không đủ thắng lại sụt áp trên R17 làm Q4 khóa, Q3 mở (cố định) và dòng qua L1 sẽ là cố định ko tạo ra được từ trường động làm điện áp cảm ứng trên tất cả các cuộn của biến áp STB mất đi Nói cách khác thì tần số dao động của mạch chính bằng 1/2∏xsqrt(L2xC8R16)
- Thực tế, khi Q3 khóa, dòng qua L1 ko mất ngay do từ trường trên lõi biến áp vẫn còn (nhỏ) làm xuất hiện điện áp cảm ứng trên L1 với chiều (-) ở D Q3 ,điện áp này tồn tại trong thời gian cực ngắn (giống như quét ngược ở công suất dòng tivi, CRT) nên có giá trị rất lớn (~ 800V với nguồn đời mới) làm phát sinh 2 hậu quả :
- Tác dụng của C4, R6, D3 giống như mạch hồi tiếp trực tiếp
- Điện áp cảm ứng trên L3 được sinh ra nhờ từ trường biến đổi do Q2 liên tục bão hòa/khóa Điện áp này được nắn/lọc lấy ra điện áp standby
Đường 1 : Nắn/lọc bởi D9/C15 ra 12V nuôi dao động, khuyếch đại kích thích
Đường 2 : Nắn/lọc bởi D7/C13/C18 5V cho dây tím, hạ áp qua trở cho PS-ON, nuôi mạch thuật toán tạo PG
2.1.3.5 Ổn định điện áp
+ Sử dụng OPTO U1
Trang 21- Nếu điện áp ra tăng (vì tần số dao động thay đổi) thì nguồn ra 5V tăng lên Khi đó nguồn cấp cho cực điều khiển của U1 (TL431) từ 5V qua R27 tăng lên làm cho 431 mở lớn.
- Để ý thấy 431 mắc nối tiếp với diode phát của OPTO, vì 431 mở lớn nên dòng qua diode (từ 5V STB qua R30, qua diode, qua 431 xuống mass) tăng lên, cường độ sáng của diode tăng tác động tới CE U1 làm điện trở Rce U1 giảm, điện trở này lại mắc nối tiếp từ điểm A về R17 nên làm cho điện áp hồi tiếp về B Q4 (qua R17) tăng lên, kết quả là Q4 bão hòa/Q3 khóa sớm hơn thường lệ Nói cách khác thì thời gian mở cửa Q3 trong 1 giây nhỏ sẽ giảm xuống làm điện áp
ra giảm
- Nếu điện áp ra giảm (vì tần số dao động thay đổi) thì nguồn ra 5V giảm Khi đó nguồn cấp cho cực điều khiển của U1 (TL431) từ 5V qua R27 giảm lên làm cho 431 mở nhỏ
- Để ý thấy 431 mắc nối tiếp với diode phát của OPTO, vì 431 mở lớn nên dòng qua diode (từ 5V STB qua R30, qua diode, qua 431 xuống mass) giảm xuống, cường độ sáng của diode giảm tác động tới CE U1 làm điện trở Rce U1 tăng, điện trở này lại mắc nối tiếp từ điểm A về R17 nên làm cho điện áp hồi tiếp
về B Q4 (qua R17) giảm xuống, kết quả là Q4 bão hòa/Q3 khóa muộn hơn thường lệ Nói cách khác thì thời gian mở cửa Q3 trong 1 giây nhỏ sẽ tăng lên làm điện áp ra tăng
+ Sử dụng điện trở hồi tiếp âm điện áp R4
- Nếu Q3 mở lớn (làm áp ra cao) thì dòng qua R4 tăng Sụt áp trên R4 (tính bằng UR4 = IQ3 x R4) tăng lên Để ý sẽ thấy sụt áp này đưa về chân B Q4 qua R8 làm Ub Q4 tăng, Q4 sẽ bão hòa, Q3 khóa sớm hơn thường lệ Nói cách khác thì thời gian mở cửa Q3 trong 1 giây nhỏ sẽ giảm xuống làm điện áp ra giảm
- Nếu Q3 mở nhỏ (làm áp ra thấp) thì dòng qua R4 giảm Sụt áp trên R4 (tính bằng UR4 = IQ3 x R4) giảm xuống Để ý sẽ thấy sụt áp này đưa về chân B Q4 qua R8 làm Ub Q4 giảm, Q4 sẽ bão hòa, Q3 khóa muộn hơn thường lệ Nói cách khác thì thời gian mở cửa Q3 trong 1 giây nhỏ sẽ tăng lên làm điện áp ra tăng
Trang 22+ Bước 2: Nguyên nhân và biện pháp khắc phục các hiện tượng hư hỏng thường gặp trong mạch nguồn cấp trước của bộ nguồn ATX.
Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện của mạch nguồn cấp trước.
Nhiệm vụ các linh kiện chính:
● Q3 làm nhiện vụ: Công suất ngắt mở
● R16, C8: Hồi tiếp tín hiệu để tạo dao động
● Q4: Sửa sai do OPTO và IC 431 gởi về
● T3: biến thế xung cấp trước
Không có điện áp 300VDC sau chỉnh lưu
+ Nguyên nhân: Cháy diode, có thể do chập nguồn DC
+ Biện pháp khắc phục: Kiểm tra nguồn DC, kiểm tra tải R Sau khi đã kiểm tra thì xác định cặp diode cháy và thay thế
Điện áp chỉnh lưu DC không ổn định 300V
+ Nguyên nhân: 2 tụ lọc nguồn bị rỉ hoặc cháy 2 điện trở
+ Biện pháp khắc phục: Kiểm tra xác định điện trở và tụ điện sau đó thay thế
Mất điện áp 300V đầu vào
● Đứt điện trở mồi
● Lỗi R hoặc C hồi tiếp
● Lỗi transistor/mosfet công suất
● Đứt điện trở bảo vệ từ chân S xuống mass
● Lỗi Transistor sửa sai