Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы арс. Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы арс Back ups 500 ленивый ремонт

990-9231 5/03

Подключитe к устройству

Back-UPS оборудованиe

На заднeй панeли устройства Back-UPS размeщаются
слeдующиe элeмeнты:

Розeтки с рeзeрвным питаниeм от аккумулятора
(к-во: 3 шт.). Эти розeтки обeспeчивают рeзeрвноe
питаниe от аккумулятора, защиту от скачков напряжeния
и подавлeниe элeктромагнитных помeх (EMI). При
исчeзновeнии напряжeния в сeти на эти розeтки
автоматичeски подаeтся питаниe от аккумулятора. Если
устройство Back-UPS выключeно , питаниe на эти розeтки
(от сeти и от аккумулятора) нe подаeтся. Подключитe к
этим розeткам компьютeр, монитор, внeшний диск или
дисковод CD-ROM.

Розeтка только с защитой от скачков напряжeния.
Эта розeтка всeгда включeна (eсли eсть напряжeниe в
сeти), и ee состояниe нe зависит от выключатeля Вкл./
Выкл. При исчeзновeнии напряжeния в сeти питаниe на
эту розeтку нe подаeтся. Подключитe к этой розeткe
принтeр, факс или сканeр.

Включитe устройство Back-UPS

Примeчаниe: Пeрeд использованиeм дайтe устройству
Back-UPS возможность зарядиться в тeчeниe полных
восьми часов.

Нажмитe кнопку на пeрeднeй панeли устройства Back-UPS.

Замeтьтe, что послe того, как Вы нажмeтe и отпуститe кнопку,
должно произойти слeдующee:

Зeлeный индикатор питания от сeти начинаeт мигать.

Жeлтый индикатор питания от аккумулятора загораeтся
на врeмя провeдeния самопровeрки .

Послe успeшного завeршeния самопровeрки остаeтся
включeнным только зeлeный индикатор питания от сeти .

Если внутренний аккумулятор не подключен, то загорятся
зеленый индикатор питания от сети и красный индикатор
замены аккумулятора . Устройство Back-UPS также издаст
звуковой сигнал высокого тона.

На пeрeднeй панeли устройства Back-UPS располагаются
чeтырe (свeтовых) индикатора состояния (Питаниe от
сeти, Питаниe от аккумулятора, Пeрeгрузка и Замeнить
аккумулятор).

Питаниe от сeти (зeлeный) – загораeтся во всeх
случаях, когда на выходы, прeдусматривающиe
аккумулятора, напряжeниe подаeтся от сeти.

Питаниe от аккумулятора (жeлтый) –
загораeтся во всeх случаях, когда на
оборудованиe, подключeнноe к выходам,
предусматривающим возможность питания от
рeзeрвного аккумулятора, напряжeниe подаeтся
от аккумулятора устройства Back-UPS.

Чeтырe сигнала зуммeра чeрeз каждыe 30
сeкунд – этот аварийный сигнал подаeтся во
всeх случаях. когда устройство Back-UPS
работаeт от аккумулятора. Подумайтe, нe
слeдуeт ли сохранить тeкущую работу.

Нeпрeрывный сигнал зуммeра – этот
аварийный сигнал подаeтся во всeх случаях,
когда состояниe аккумулятора приближаeтся к
разряжeнному. Остающeeся врeмя работы от
аккумулятора вeсьма нeзначитeльно. Быстро
сохранитe всe тeкущиe работы и выйдитe из
всeх работающих программ. Выключитe
опeрационную систeму, компьютeр и
устройство Back-UPS.

Пeрeгрузка (красный) – загораeтся во всeх
случаях, когда потрeблeниe элeктроэнeргии
прeвышаeт мощность устройства Back-UPS.

Нeпрeрывный сигнал постоянного тона –
этот аварийный сигнал подаeтся во всeх
случаях, когда выходы, прeдусматривающиe
возможность питания от рeзeрвного
аккумулятора, пeрeгружeны.

Прeдохранитeль – кнопка прeдохранитeля,
расположeнная на заднeй панeли устройства
Back-UPS, выскакиваeт из нажатого
положeния, eсли пeрeгрузка заставляeт Back-
UPS отключиться от сeти. Если кнопка
выскочила из нажатого положeния, отключитe
оборудованиe, работа которого нe столь
важна. Вeрнитe прeдохранитeль в исходноe
положeниe, нажав кнопку.

Замeнить аккумулятор (красный) –
загораeтся во всeх случаях, когда истeкаeт срок
эксплуатации аккумулятора, а такжe eсли
аккумулятор нe подключeн (см. вышe).
Аккумулятор, срок эксплуатации которого
истeкаeт, нe обeспeчиваeт достаточного
врeмeни работы, и eго нeобходимо замeнить.

Сигнал высокого тона в тeчeниe 1 минуты
чeрeз каждыe 5 часов – этот аварийный сигнал
подаeтся во всeх случаях, когда аккумулятор нe
проходит тeсты автоматичeской диагностики.

Размeщeниe/подключeниe

При размeщeнии устройства Back-UPS избeгайтe:

Прямых солнeчных лучeй

Чрeзмeрно высокой тeмпeратуры

Чрeзмeрно высокой влажности или контакта с любыми
жидкостями

Подключитe устройство Back-UPS к розeткe, как показано
на рисункe.

Внутренний аккумулятор устройства Back-UPS
заряжается всегда, когда устройство подключено к
розетке.

Защититe тeлeфонную линию

от скачков напряжeния

Тeлeфонныe порты обeспeчивают защиту от скачков
напряжeния, вызванных ударами молнии, для любых
устройств, подключeнных к тeлeфонной линии
(компьютeра, модeма, факса, тeлeфона). Тeлeфонныe порты
удовлeтворяют трeбованиям стандартов HPNA (Союз
бытовых тeлeфонных линий) и DSL (цифровыe абонeнтскиe
линии), а такжe позволяют использовать модeмы с любой
скоростью пeрeдачи данных. Осущeствитe подключeниe,
как показано на рисункe.

Стeнная розeтка

Модeм/факс/тeлeфон

Повeрнитe устройство на боковую стeнку. Сдвиньтe
крышку отсeка аккумулятора ввeрх и снимитe ee с
устройства UPS.

Выдвиньтe аккумулятор так, чтобы получить доступ к
eго клeммам и соeдинитeльным проводам. Отсоeдинитe
провода от клeмм.

Вдвиньтe новый аккумулятор в отсeк аккумулятора.
Подсоeдинитe провода к клeммам аккумулятора, как
указано нижe:
Чeрный провод - к клeммe зазeмлeния (-).
Красный провод - к положитeльной клeммe (+).

Совмeститe крышку отсeка аккумулятора с пазами
устройства UPS. Пeрeмeщайтe крышку вниз, пока она
нe защeлкнeтся.

Устройство

Руководство

пользоватeля

Установка

Подсоeдинитe кабeль USB и
установитe программноe
обeспeчeниe
(нe обязатeльно)

Чтобы замeнить внутрeнний аккумулятор, продeлайтe слeдующиe процeдуры:

Примeчаниe: Замeна аккумулятора нe прeдставляeт опасности. Однако, в ходe этого процeсса можeт
наблюдаться нeзначитeльноe искрeниe. Это нормальноe явлeниe.

Замeнитe внутрeнний аккумулятор

APC, Back-UPS и PowerChute являются зарeгистрированными торговыми марками компании American Power Conversion. Всe
остальныe торговыe марки являются собствeнностью их соотвeтствующих владeльцeв.

Кабель питания Вашего компьютера

инструкциям,

появятся на

ПРИМЕЧАНИЕ (для пользователей компьютеров
Макинтош): Для того чтобы в максимальной степени
использовать возможности высокоскоростного
интерфейса USB, Вам понадобится операционная система
Mac OS 10.1.5 и выше.

Если автозапуск (Autoplay) на компьютeрe нe разрeшeн,
выполнитe слeдующиe процeдуры:

На Рабочeм столe компьютeра дважды щeлкнитe
мышью по иконкe Мой компьютер.

Дважды щeлкнитe мышью по иконкe драйвeра
устройства CD-ROM и слeдуйтe инструкциям,
которыe появятся на мониторe.

Индикаторы состояния и аварийныe сигналы

Заказ запасного аккумулятора

Типичный срок службы аккумулятора составляeт 3-6 лeт (в зависимости от количeства циклов разряда и от рабочeй
тeмпeратуры). Запасной аккумулятор можeт быть заказан в компании APC.

При заказe укажитe аккумуляторный картридж RBC2.

Регулировка напряжения и чувствительности (не обязательно)

В случаях, когда устройство Back-UPS или подключенное к нему оборудование проявляют повышенную
чувствительность к уровню напряжения на входе, может потребоваться регулировка напряжения. Это простая
процедура, осуществляемая с помощью кнопки на передней панели. Чтобы отрегулировать напряжение, проделайте
следующее:
1. Подключите устройство Back-UPS к сетевой розетке. Устройство Back-UPS будет находиться в режиме ожидания

(индикаторы не горят).

2. Нажмите кнопку на передней панели до упора и удерживайте ее в течение 10 секунд. Все индикаторы устройства

Back-UPS начнут мигать, подтверждая переключение в режим программирования.

3. Затем устройство Back-UPS покажет текущую установку уровня чувствительности, в соответствии со следующей

таблицей.

4. Для того чтобы выбрать низкий уровень чувствительности, нажимайте кнопку до тех пор, пока не начнет мигать

желтый индикатор.

5. Для того чтобы выбрать средний уровень чувствительности, нажимайте кнопку до тех пор, пока не начнут мигать

желтый и красный индикаторы (второй и третий сверху).

6. Для того чтобы выбрать высокий уровень чувствительности, нажимайте кнопку до тех пор, пока не начнут мигать

желтый и оба красных индикатора (три нижних).

7. Чтобы выйти из этого режима без изменения уровня чувствительности, нажимайте кнопку до тех пор, пока не

начнет мигать зеленый индикатор.

8. Если в режиме программирования кнопка не нажимается в течение 5 секунд, устройство Back-UPS выходит из

режима программирования, и все индикаторы гаснут.

следующие

индикаторы

чувствительности

Диапазон напряжения на

входе (для работы

вспомогательной системы)

Используется в следующих

условиях

160 - 278 В переменного тока

Напряжение на входе очень низкое

для питания компьютера.

(желтый и

(по умолчанию)

180 - 266 В переменного тока

Устройство Back-UPS часто

переключается на работу от

аккумулятора.

(желтый и два

196 - 256 В переменного тока

Подключенное оборудование

чувствительно к отклонениям

В источниках бесперебойного напряжения используется закрытый гелиевый или кислотный аккумулятор. Встроенный аккумулятор рассчитан обычно на емкость от 7 до 8 Ампер/час, напряжение - 12 вольт. Аккумулятор полностью герметичен, это позволяет использовать устройство в любом состоянии. Помимо аккумулятора, внутри можно разглядеть громадный трансформатор, в данном случае на 400-500 ватт. Трансформатор работает в двух режимах -

1) как повышающий трансформатор для преобразователя напряжения.

2) как понижающий сетевой трансформатор для зарядки встроенного аккумулятора.

При работе в обычном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением сети. Для подавления электромагнитных и помех во входных цепях используются фильтры. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. BACK UPS класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых производителями Back-UPS находится в диапазоне 250-1200 ВА. бесперебойного напряжения BACK UPS достаточно сложна. вы можете скачать большой сборник принципиальных схем, а ниже приведены несколько уменьшенных копий - клик для увеличения.

Тут можно встретить специальный контроллер, который отвечает за правильную работу устройства. Контроллер активирует реле, когда сетевое напряжение отсутствует и если бесперебойник включен, то он будет работать как преобразователь напряжения. Если напряжение в сети снова появляется, то контролер отключает преобразователь и устройство превращается в зарядное устройство. Емкость встроенного аккумулятора может хватать до 10 - 30 минут, если, разумеется, устройство питает компьютер. Подробнее почитать про работу и назначение узлов бесперебойника можно почитать в .

BACK UPS может быть использован в качестве резервного источника питания, вообще рекомендуется иметь каждому дому по бесперебойнику. Если бесперебойный ИП предназначен для бытовых потребностей, то желательно выпаять с платы сигнализатор, он напоминает, что устройство работает как преобразователь, напоминание писком он делает в каждые 5 секунд, а это надоедает. На выходе преобразователя чистые 210-240 вольт 50 герц, но что касается формы импульсов, там явно не чистый синус. BACK UPS может питать любую бытовую технику, в том числе и активную, разумеется, если мощность устройства позволит этого.

Эта модель источника бесперебойного питания тоже является частым гостем на рабочих столах сервисных инженеров. APC RS 500, как правило, исправно работает на протяжении двух лет, после чего практически в каждом источнике проявляется дефект. Первым признаком неисправности является потемнение верхней части корпуса из-за перегрева элементов. ИБП не заряжает батарею до номинального уровня, напряжение заряда зачастую не выше 5 - 8 вольт. При этом аккумулятор выходит из строя, а UPS просто не включается.

Такая неисправность часто приводит неопытного ремонтника к распространенной ошибке. Мастер меняет аккумулятор, источник бесперебойного питания включается и вроде бы исправно работает. Но продолжается это до полного разряда батареи, которую, затем приходится заменять новой из-за ощутимой потери емкости. Поэтому важно при замене аккумулятора проверить значение напряжение заряда. При измерении источник должен быть подключен к сети, а один из контактов батареи нужно отключить.

Источник не включается или светится индикатор разряда батареи

APC Back UPS RS 500 является источником типа Stand-by, заряд аккумулятора производится от преобразователя, собранного на микросхеме ШИМ контроллера UC3843.

Устанавливать конденсатор лучше с более высоким рабочим напряжением и рабочей температурой 105 градусов. Если после замены С7 резистор R28 не прекратил нагреваться, нужно проверить конденсатор С43 или заменить микросхему ШИМ контроллера.

Завышенное напряжение заряда, шум при работе

Еще одна неисправность ИБП , это завышенное до 18 вольт напряжение заряда. Причину дефекта нужно искать в схеме стабилизации выходного напряжения (выделена на схеме выше). Наиболее часто выходит из строя оптопара U2 или микросхема стабилизатора IC6.

Также схема стабилизации отключена, если сигнал CHARGER_EN имеет потенциал выше 0.8 вольта. При этом должна включится оптопара U3 и зашунтировать конденсатор С44, что приводит к остановке генератора микросхемы ШИМ и отключению преобразователя. Если U3 неисправна, преобразователь не отключится, а выходное напряжение подымится до 18 – 22 вольт. Также при завышенном выходном напряжении нужно проверить исправность Q34, С61, С41.

Если один из элементов указанных выше неисправен, после полного заряда аккумулятора, источник бесперебойного питания начинает достаточно громко шуметь. Еще шумят ИБП более ранних выпусков из-за конденсатора С22 номиналом 0.1мкФ х 400в, позже его заменили на 10мкФ х 400в (см. фото выше).

Сгоревшие резисторы

Практически в каждом источнике, можно обнаружить сгоревшие резисторы номиналом 10 ом. Это R150 и R151. Они подключены в RC цепях гашения искры на контактах реле RY3.

Какого либо заметного влияния на работу ИБП сгоревшие резисторы не оказывают, но чтобы позже не понадобилась замена реле, элементы нужно обязательно заменять.

Скачать схему Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

Удивляет полное отсутствие информации о таких распространенных приборах, как источники бесперебойного питания. Мы прорываем информационную блокаду и приступаем к публикации материалов по их устройству и ремонту. Из статьи Вы получите общее представление о существующих типах бесперебойников и более подробное, на уровне принципиальной схемы, - о наиболее распространенных моделях Smart-UPS.

Надежность работы компьютеров во многом определяется качеством электрической сети. Последствиями таких перебоев электропитания, как скачки, подъемы, спады и потеря напряжения, могут оказаться блокировка клавиатуры, потеря данных, повреждение системной платы и пр. Для защиты дорогостоящих компьютеров от неприятностей, связанных с силовой сетью, используют источники бесперебойного питания (ИБП). ИБП позволяет избавиться от проблем, связанных с плохим качеством электропитания или его временным отсутствием, но не является долговременным альтернативным источником электропитания, как генератор.

По данным экспертно-аналитического центра «СК ПРЕСС», в 2000 г. объем продаж ИБП на российском рынке составил 582 тыс. шт. Если сравнить эти оценки с данными о продажах компьютеров (1,78 млн. штук), то получается, что в 2000 г. каждый третий приобретенный компьютер оснащается индивидуальным ИБП.

Подавляющую часть российского рынка ИБП занимает продукция шести компаний: APC, Chloride, Invensys, IMV, Liebert, Powercom. Продукция компании APC уже который год сохраняет лидирующую позицию на российском рынке ИБП.

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики.

Рис. 1. Блок-схема ИБП класса Off-line

Блок-схема ИБП класса Off-line приведена на рис. 1. При работе в нормальном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением электросети. Для подавления электромагнитных и радиочастотных помех во входных цепях используются фильтры EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. Форма его выходного напряжения - прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с амплитудой 300 В и частотой 50 Гц. ИБП класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых фирмой АРС ИБП класса Off-line модели Back-UPS находится в диапазоне 250...1250 ВА, а модели Back-UPS Pro -в диапазоне 2S0...1400 ВА.

Рис. 2. Блок-схема ИБП класса Line-interactive

Блок-схема ИБП класса Line-interactive приведена на рис. 2. Так же, как и ИБП класса Off-line, они ретранслируют переменное напряжение электросети в нагрузку, поглощая при этом относительно небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Входные цепи используют фильтр EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах для подавления электромагнитных и радиочастотных помех. Если в электросети произошла авария, то ИБП синхронно, без потери фазы колебания, включает инвертор для питания нагрузки от батарей, при этом синусоидальная форма выходного напряжения достигается фильтрацией ШИМ-колебания. Схема использует специальный инвертор для подзарядки батареи, который работает и во время скачков сетевого напряжения. Диапазон работы без подключения батареи расширен за счет использования во входных цепях ИБП автотрансформатора с переключаемой обмоткой. Переход на питание от батареи происходит, когда напряжение электросети выходит за границы диапазона. Мощность выпускаемых фирмой АРС ИБП класса Line-interactive модели Smart-UPS составляет 250...5000 ВА.

Рис. 3. Блок-схема ИБП класса On-line

Блок-схема ИБП класса On-line приведена на рис. 3. Эти ИБП преобразуют переменное входное напряжение в постоянное, которое затем с помощью ШИМ-инвертора преобразуется снова в переменное со стабильными параметрами. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения равно нулю. За счет инерционного звена постоянного тока, каким является батарея, происходит изоляция нагрузки от аномалий сети и формируется очень стабильное выходное напряжение. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным напряжением с отклонением не более +5% от устанавливаемого пользователем номинального значения. ИБП класса On-line фирмы АРС имеют следующие выходные мощности: модели Matrix UPS - 3000 и 5000 ВА, модели Symmetra Power Array - 8000, 12000 и 16000 ВА.

Модели Back-UPS не используют микропроцессор, а в моделях Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix и Symmetna микропроцессор используется.

Наибольшее распространение получили устройства: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS.

Такие устройства, как Matrix и Symmetna, используются в основном для банковских систем.

В этой статье рассмотрим конструкцию и схему моделей Smart-UPS 450VA...700VA, применяемых для питания персональных компьютеров (ПК) и серверов. Их технические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики моделей Smart-UPS фирмы АРС

* Регулируется пользователем с помощью программного обеспечения PowerChute.

ИБП Smart-UPS 450VA...700VA и Smart-UPS 1000VA...1400VA имеют одинаковую электрическую схему и отличаются емкостью батарей, количеством выходных транзисторов в инверторе, мощностью силового трансформатора и габаритами.

Рассмотрим параметры, характеризующие качество электроэнергии, а также терминологию и обозначения.

Проблемы с электропитанием могут выражаться в виде:

В Росси провалы, пропадания и скачки напряжения как вверх, так и вниз составляют приблизительно 95% отклонений от нормы, остальное - шумы, импульсные помехи (иголки), высокочастотные выбросы.

В качестве единиц измерения мощности используются Вольт-Амперы (ВА, VA) и Ватты (Вт, W). Они отличаются коэффициентом мощности PF (Power Factor):

Коэффициент мощности для компьютерной техники равен 0,6...0,7. Число в обозначении моделей ИБП фирмы АРС означает максимальную мощность в ВА. Например, модель Smart-UPS 600VA имеет мощность 400 Вт, а модель 900VA - 630 Вт.

Структурная схема моделей Smart-UPS и Smart-UPS/VS показана на рис. 4. Сетевое напряжение поступает на входной фильтр EM/RFI, служащий для подавления помех электросети. При номинальном напряжении электросети включены реле RY5, RY4, RY3 (контакты 1, 3), RY2 (контакты 1, 3), RY1, и входное напряжение проходит в нагрузку. Реле RY3 и RY2 используются для режима подстройки выходного напряжения BOOST/TRIM. К примеру, если напряжение сети увеличилось и вышло за допустимый предел, реле RY3 и RY2 подключают дополнительную обмотку W1 последовательно с основной W2. Образуется автотрансформатор с коэффициентом трансформации

K = W2/(W2 + W1)

меньше единицы, и выходное напряжение падает. В случае уменьшения сетевого напряжения дополнительная обмотка W1 реверсируется контактами реле RY3 и RY2. Коэффициент трансформации

К = W2/(W2 - W1)

становится больше единицы, и выходное напряжение повышается. Диапазон регулировки составляет ±12%, величина гистерезиса выбирается программой Power Chute.

При пропадании напряжения на входе выключаются реле RY2...RY5, включается мощный ШИМ-инвертор, питающийся от батареи, и в нагрузку поступает синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц.

Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов MV1, МV3, MV4, дросселя L1, конденсаторов С14...С16 (рис. 5). Трансформатор СТ1 анализирует высокочастотные составляющие напряжения сети. Трансформатор СТ2 является датчиком тока нагрузки. Сигналы с этих датчиков, а также датчика температуры RTH1 поступают на аналого-цифровой преобразователь IC10 (ADC0838) (рис. 6).

Трансформатор Т1 является датчиком входного напряжения. Команда на включение устройства (АС-ОК) подается с двухуровневого компаратора IC7 на базу Q6. Трансформатор Т2 - датчик выходного напряжения для режима Smart TRIM/BOOST. С выводов 23 и 24 процессора IC1 2 (рис. 6) сигналы BOOST и TRIM подаются на базы транзисторов Q43 и Q49 для переключения реле RY3 и RY2 соответственно.

Сигнал синхронизации по фазе (PHAS-REF) с вывода 5 трансформатора Т1 поступает на базу транзистора Q41 и с его коллектора на вывод 14 процессора IC12 (рис. 6).

В модели Smart-UPS используется микропроцессор IC12 (S87C654), который:

В микросхеме памяти EEPROM IC13 хранятся заводские установки, а также калиброванные установки уровней сигналов частоты, выходного напряжения, границ перехода, напряжения зарядки батареи.

Цифро-аналоговый преобразователь IC15 (DAC-08CN) формирует на выводе 2 эталонный синусоидальный сигнал, который используется как опорный для IC17 (АРС2010).

ШИМ-сигнал формируется IC14 (АРС2020) совместно с IC17. Мощные полевые транзисторы Q9...Q14, Q19...Q24 образуют мостовой инвертор. Во время положительной полуволны ШИМ-сигнала открыты Q12...Q14 и Q22...Q24, a Q19...Q21 и Q9...Q11 закрыты. Во время отрицательной полуволны открыты Q19...Q21 и Q9...Q11, a Q12...Q14 и Q22...Q24 закрыты. Транзисторы Q27...Q30, Q32, Q33, Q35, Q36 образуют двухтактные драйверы, формирующие сигналы управления мощными полевыми транзисторами, имеющими большую входную емкость. Нагрузкой инвертора является обмотка трансформатора, она подключается проводами W5 (желтый) и W6 (черный). На вторичной обмотке трансформатора формируется синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц для питания подключенного оборудования.

Работа инвертора в «обратном» режиме используется для зарядки батареи пульсирующим током во время нормальной работы ИБП.

ИБП имеет встроенный слот SNMP, который позволяет подключать дополнительные платы для расширения возможностей ИБП:

В ИБП имеется несколько напряжений, необходимых для нормальной работы устройства: 24 В, 12 В, 5 В и -8 В. Для их проверки можно воспользоваться табл. 2. Измерять сопротивление с выводов микросхем на общий провод следует при выключенном ИБП и разряженном конденсаторе С22. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA...700VA и способы их устранения приведены в табл. 3.

Таблица 3. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA...700VA

Во второй части статьи будет рассмотрено устройство ИБП класса On-line,

УСТРОЙСТВО ИБП КЛАССА OFF-LINE

К ИБП класса Off-line фирмы АРС относятся модели Back-UPS. ИБП этого класса отличаются низкой стоимостью и предназначены для защиты персональных компьютеров, рабочих станций, сетевого оборудования, торговых и кассовых терминалов. Мощность выпускаемых моделей Back-UPS от 250 до 1250 ВА. Основные технические данные наиболее распространенных моделей ИБП представлены в табл. 3.

Таблица 3. Основные технические данные ИБп класса Back-UPS

Индекс «I» (International) в названиях моделей ИБп означает, что модели рассчитаны на входное напряжение 230 В, В устройствах установлены герметичные свинцовые необслуживаемые аккумуляторы со сроком службы 3...5 лет по стандарту Euro Bat. Все модели оснащены фильтрами-ограничителями, подавляющими скачки и высокочастотные помехи сетевого напряжения. Устройства подают соответствующие звуковые сигналы при пропадании входного напряжения, разрядке аккумуляторов и перегрузке. Пороговое значение напряжения сети, ниже которого ИБп переходит на работу от аккумуляторов, устанавливается переключателями на задней панели устройства. Модели BK400I и BK600I имеют интерфейсный порт, подключаемый к компьютеру или серверу для автоматического самостоятельного закрытия системы, тестовый переключатель и выключатель звукового сигнала.

Структурная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I показана на рис. 8. Сетевое напряжение поступает на входной многоступенчатый фильтр через прерыватель цепи. Прерыватель цепи выполнен в виде автоматического выключателя на задней панели ИБП. В случае значительной перегрузки он отключает устройство от сети, при этом контактный столбик выключателя выталкивается вверх. Чтобы включить ИБП после перегрузки, необходимо вернуть в исходное положение контактный столбик выключателя. Во входном фильтре-ограничителе электромагнитных и радиочастотных помех используются LC-звенья и металлооксидные варисторы. При работе в нормальном режиме контакты 3 и 5 реле RY1 замкнуты, и ИБП передает в нагрузку напряжение электросети, фильтруя высокочастотные помехи. Зарядный ток поступает непрерывно, пока в сети есть напряжение. Если входное напряжение падает ниже установленной величины или вообще исчезает, а также если оно сильно зашумлено, контакты 3 и 4 реле замыкаются, и ИБП переключается на работу от инвертора, который преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в переменное. Время переключения составляет около 5 мс, что вполне приемлемо для современных импульсных блоков питания компьютеров. Форма сигнала на нагрузке - прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с частотой 50 Гц, длительностью 5 мс, амплитудой 300 В, эффективным напряжением 225 В. На холостом ходу длительность импульсов сокращается, и эффективное выходное напряжение падает до 208 В. В отличие от моделей Smart-UPS, в Back-UPS нет микропроцессора, для управления устройством используются компараторы и логические микросхемы.

Принципиальная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I практически полностью приведена на рис. 9...11. Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов MOV2, MOV5, дросселей L1 и L2, конденсаторов С38 и С40 (рис. 9). Трансформатор Т1 (рис. 10) является датчиком входного напряжения. Его выходное напряжение используется для зарядки аккумуляторов (в этой цепи используются D4...D8, IC1, R9...R11, С3 и VR1) и анализа сетевого напряжения.

Если оно пропадает, то схема на элементах IC2...IC4 и IC7 подключает мощный инвертор, работающий от аккумулятора. Команда ACFAIL включения инвертора формируется микросхемами IC3 и IC4. Схема, состоящая из компаратора IC4 (выводы 6, 7, 1) и электронного ключа IC6 (выводы 10, 11, 12), разрешает работу инвертора сигналом лог. «1», поступающим на выводы 1 и 13 IC2.

Делитель, состоящий из резисторов R55, R122, R1 23 и переключателя SW1 (выводы 2, 7 и 3, 6), расположенного на тыловой стороне ИБП, определяет напряжение сети, ниже которого ИБП переключается на батарейное питание. Заводская установка этого напряжения 196 В. В районах, характеризующихся частыми колебаниями напряжения сети, приводящими к частым переключениям ИБП на батарейное питание, пороговое напряжение должно быть установлено на более низкий уровень. Точная настройка порогового напряжения выполняется резистором VR2.

Во время работы от батареи микросхема IC7 формирует импульсы возбуждения инвертора PUSHPL1 и PUSHPL2. В одном плече инвертора установлены мощные полевые транзисторы Q4...Q6 и Q36, в другом -Q1...Q3 и Q37. Своими коллекторами транзисторы нагружены на выходной трансформатор. На вторичной обмотке выходного трансформатора формируется импульсное напряжение с эффективным значением 225 В и частотой 50 Гц, которое используется для питания подключенного к ИБП оборудования. Длительность импульсов регулируется переменным резистором VR3, а частота - резистором VR4 (рис. 10). Включение и выключение инвертора синхронизируется с напряжением сети схемой на элементах IC3 (выводы 3...6), IC6 (выводы 3...5, 6, 8, 9) и IC5 (выводы 1...3 и 11...13). Схема на элементах SW1 (выводы 1 и 8), IC5 (выводы 4...В и 8...10), IC2 (выводы 8...10), IC3 (выводы 1 и 2), IC10 (выводы 12 и 13), D30, D31, D18, Q9, BZ1 (рис. 11) включает звуковой сигнал, предупреждающий пользователя о проблемах с электропитанием. Во время работы от батареи ИБП каждые 5 с издает одиночный звуковой сигнал, указывающий на необходимость сохранения файлов пользователя, т.к. емкость аккумуляторов ограничена. При работе от батареи ИБП осуществляет контроль за ее емкостью и за определенное время до ее разряда подает непрерывный звуковой сигнал. Если выводы 4 и 5 переключателя SW1 разомкнуты, то это время составляет 2 минуты, если замкнуты - 5 минут. Для отключения звукового сигнала надо замкнуть выводы 1 и 8 переключателя SW1.

Все модели Back-UPS, за исключением BK250I, имеют двунаправленный коммуникационный порт для связи с ПК. Программное обеспечение Power Chute Plus позволяет компьютеру осуществлять как текущий контроль ИБП, так и безопасное автоматическое закрытие операционной системы (Novell, Netware, Windows NT, IBM OS/2, Lan Server, Scounix и UnixWare, Windows 95/98), сохраняя файлы пользователя. На рис. 11 этот порт обозначен как J14. Назначение его выводов: 1 - UPS SHUTDOWN. ИБП выключается, если на этом выводе появляется лог. «1» в течение 0,5 с.
2 - AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП генерирует на этом выводе лог. «1».
3 - СС AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором.
4, 9 - DB-9 GROUND. Общий провод для ввода/вывода сигналов. Вывод имеет сопротивление 20 Ом относительно общего провода ИБП.
5 - СС LOW BATTERY. В случае разряда батареи ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором.
6 - ОС AC FAIL При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «1». Выход с открытым коллектором.
7, 8 - не подключены.

Выходы с открытым коллектором могут подключаться к ТТЛ-схемам. Их нагрузочная способность до 50 мА, 40 В. Если к ним нужно подключить реле, то обмотку следует зашунтировать диодом.

Обычный «нуль-модемный» кабель для связи с этим портом не подходит, соответствующий интерфейсный кабель RS-232 с 9-штырьковым разъемом поставляется в комплекте с программным обеспечением.

КАЛИБРОВКА И РЕМОНТ ИБП

Установка частоты выходного напряжения

Для установки частоты выходного напряжения подключить на выход ИБП осциллограф или частотомер. Включить ИБП в режим работы от батареи. Измеряя частоту на выходе ИБП, регулировкой резистора VR4 установить 50 ± 0,6 Гц.

Установка значения выходного напряжения

Включить ИБП в режим работы от батареи без нагрузки. Подключить на выход ИБП вольтметр для измерения эффективного значения напряжения. Регулировкой резистора VR3 установить напряжение на выходе ИБП 208 ± 2 В.

Установка порогового напряжения

Переключатели 2 и 3, расположенные на тыловой стороне ИБП, установить в положение OFF. Подключить ИБП к трансформатору типа ЛАТР с плавной регулировкой выходного напряжения. На выходе ЛАТРа установить напряжение 196 В. Повернуть резистор VR2 против часовой стрелки до упора, затем медленно поворачивать резистор VR2 по часовой стрелке до тех пор, пока ИБП не перейдет на батарейное питание.

Установка напряжения заряда

Установить на входе ИБП напряжение 230 В. Отсоединить красный провод, идущий к положительному выводу аккумулятора. Используя цифровой вольтметр, регулировкой резистора VR1 установить на этом проводе напряжение 13,76 ± 0,2 В относительно общей точки схемы, затем восстановить соединение с аккумулятором.

Типовые неисправности

Типовые неисправности и методы их устранения приведены в табл. 4, а в табл. 5 - аналоги наиболее часто выходящих из строя компонентов.

Таблица 4. Типовые неисправности ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I

Таблица 5. Аналоги для замены неисправных компонентов

Геннадий Яблонин
"Ремонт электронной техники"

Источники бесперебойного питания (ИБП) Back-UPS CS 350 и Back-UPS CS 500 разработаны для настольных ПК. ИБП Back-UPS CS 350 и 500 ВА обеспечивают надежное электропитание, оснащены тремя разъёмами с фильтрацией скачков напряжения в электросети и возможностью резервного питания от батареи и одним разъёмом только для защиты от скачков напряжения, индикаторами, а также защитой линий факс-модема и DSL. Основные характеристики источников приведены в таблице 1.
Таблица 1.

Микросхема IC4 (TNY255) является ШИМ - контроллером которая обеспечивает пере­ключение внутреннего FET-транзистора с частотой 130 кГц, при этом стабилизация выходных напряже­ний осуществляется изменением времени открытого состояния внутреннего транзистора.

Подпись: Рис. 3 Ограничение тока FET-транзистора осуществляется на каждом такте, т. е. когда величина тока, протекающего через FET, достигнет значения, установленного внутри микросхемы, FET-транзистор закрывается. Если на выходе импульсного преобразователя напряжение имеет номинальное значение, микросхема TNY255 "пропускает" несколько тактов генерации, т. е. в это время ее работа запрещена. Такой запрет осуществляется за счет вве­дения сигнала обратной связи, действующего по вхо­ду ENABLE.

Цепь обратной связи из D2 (16В), резистора R62 и мик­росхемы IC6 предназначена для стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя на уровне 17В. Стабилизация осуществляется открыванием стабилитрона D2 и пропусканием тока через светодиод оптопары IC6. Резистор R62 обеспечивается ограничение максимального тока, протекающего через D2 и светодиод оптопары IC6 до 130мА. В результате, фототранзистор оптопары открывается и шунтирует на землю своим переходом коллекторэмиттер контакт 4 (ENABLE) микросхемы TNY25S. Микросхема блокируется, а следовательно и импульсный преобразователь отключается. Напряжение на конденсаторе С45 начинает падает до момента закрывания стабилитрона D2, который в свою очередь исключает протекание тока через светодиод оптопары IC6. Фототранзистор оптопары закрывается, и микросхема TNY255 снова начинает генерировать, что приводит к повышению напряжения на С45. Таким образом, импульсный преобразователь функционирует в прерывистом режиме, поддерживая на C45 заданное напряжение.

Напряжение с конденсатора С45 далее поступает на микросхему IC3, которая является линейным стаби­лизатором на 13.7 В. Помимо стабилизации напряжение для заряда батарей, она ограничивает ток утечки батарей на величине не более 90 мА в периоды, когда схема заряда не работает. Стабилизатор имеет встроенную токовую и термическую защиту. Если токовая или термическая защита срабатывает, микросхема стабилизатора выключается, однако после того, как эта аварийное событие закончится, стабилизатор должен автоматически перезапускаться. Для контроля за правильной работой цепей заряда АКБ, для микропроцессора ИБП формируется сигнал CHARGER_ON с помощью диодной сборки D38 и резистора R9. По этому сигналу формируется напряжения +12В и +5В для микропроцессора и других схем на основной плате управления.

Связь с ПК

ИБП подключается к ПК через специализированный 10-контктный разъем. Со стороны ИБП разъем имеет 10 контактов, а со стороны ПК кабель подключается к USB разъему или одному из последовательных интерфейсов компьютера. Для передачи сигналов по USB интерфейсу ИБП использует выводы разъема J1. Назначение которых приведено в таблице 5 ниже.

Таблица 5

Если присутствует подключение через USB, то контроллер интерфейса запитывается напряжением от ПК (+5В) и сигнализирует о подключении микропроцессору ИБП, далее обмен данными и сигналами будет осуществляться по этому интерфейсу. На разъем J1 для программного обеспечения ПК приходят сигналы которые «информируют» его о состоянии ИБП, такой режим обмена называется «Simple Signaling». На выводы разъема 3, 8, 2, 4, 7 приходят сигналы TTL уровня. Назначение и функции сигналов приведены в таблице 6. Для работы с ИБП посредством данного кабеля, используется программа APC PowerChute Plus.

Таблица 6

Инвертор

Инвертор - один из основных модулей ис­точника питания - представляет собой четыре мощных полевых транзистора {Q70, Q8, Q6, Q15), управляющих током в первичной обмотке трансформатора. Транзисторы, переключаясь в заданной процессором последова­тельности, создают на выходе силового трансформатора ступенчатое напряжение. Они управляются микропроцессором (выв. 20,21) через специализированную микросхему IC8. Силовой каскад инвертора выполнен по пуш-пульной схеме, поэтому необходимо управлять верхним и нижним плечами каскада.

Сигналы управления для транзисторов формируются на 12 и 14 выводах микросхемы IC8. Условием для выдачи импульсов является наличие управляющих сигналов от микропроцессора на входах 10 и 11. Комбинация входных TTL сигналов представлена в табл.7.

Таблица 7

Также на микросхему IC 8 возложены функции защиты от превышения тока протекающего через транзисторы инвертора. Схема контроля реализована на резисторах и диодах R98, R5, D32, и D34, а также транзисторах Q26 и Q17, сигнал с данной схемы поступает на вывод 7 IC8, по сигналу с которого и осуществляется защита. Дополнительной функцией микросхемы является формирование на выводе 16 сигнала OSC, который используется для формирование напряжения -8В при помощи цепей C28, D48 и C43, а также для управления звуком в схеме оповещения пользователя (Q29,BZ1).

Таблица. Марки элементов в зависимости от модели ИБП