Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Микропроцессор - Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы

Лекция



Это продолжение увлекательной статьи про .

...

исправность обмоток трансформатора Т1. Проверить дорожки на плате, соединяющие обмотки Т1. Проверить предохранитель F3

ИБП работает от аккумуляторов несмотря на то, что есть напряжение в сети Напряжение в электросети очень низкое или искажено Проверить входное напряжение с помощью индикатора или измерительного прибора. Если это допустимо для нагрузки, уменьшить чувствительность ИБП, т.е. изменить границу срабатывания при помощи переключателей, расположенных на задней стенке устройства ИБП включается, но напряжение в нагрузку не поступает Неисправно реле RY1 Проверить исправность реле RY1 и транзистора Q10 (BUZ71). Проверить исправность IC4 и IC3 и напряжение питания на их выводах Проверить дорожки на плате, соединяющие контакты реле ИБП жужжит и/или отключает нагрузку, не обеспечивая ожидаемого времени резервного электропитания Неисправен инвертор или один из его элементов См. подпункт «Неисправен инвертор» ИБП не обеспечивает ожидаемого времени резервного электропитания Аккумуляторные батареи разряжены или потеряли емкость Зарядите аккумуляторные батареи. Они требуют перезарядки после продолжительных отключений сетевого питания. Кроме того, батареи быстро стареют при частом использовании или при эксплуатации в условиях высокой температуры. Если приближается конец срока службы батарей, то целесообразно их заменить, даже если еще не подается тревожный звуковой сигнал замены аккумуляторных батарей. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Емкость заряженной батареи проверить автомобильной лампой дальнего света 12 В, 150 Вт ИБП перегружен Уменьшить количество потребителей на выходе ИБП После замены аккумуляторов ИБП не включается Неправильное подключение аккумуляторных батарей при их замене Проверьте правильность подключения аккумуляторных батарей При включении ИБП издает громкий тональный сигнал, иногда с понижающимся тоном Неисправны или сильно разряжены аккумуляторные батареи Зарядить аккумуляторные батареи в течение не менее четырех часов. Если после перезарядки проблема не исчезнет, следует заменить аккумуляторные батареи Аккумуляторные батареи не заряжаются Неисправен диод D8 Проверить исправность D8. Его обратный ток не должен превышать 10 мкА Напряжение заряда ниже необходимого уровня Откалибровать напряжение заряда аккумулятора

Таблица 5. Аналоги для замены неисправных компонентов

Схемное обозначение Неисправный компонент Возможная замена
IC1 LM317T LM117H, LM117K
IC2 CD4001 К561ЛЕ5
IC3, IC10 74С14 Составляется из двух микросхем К561ТЛ1, выводы которых соединить согласно цоколевке на микросхему
IC4 LM339 К1401СА1
IC5 CD4011 К561ЛА7
IC6 CD4066 К561КТ3
D4...D8, D47, D25...D28 1N4005 1N4006, 1N4007, BY126, BY127, BY133, BY134, 1N5618... 1N5622, 1N4937
Q10 BUZ71 BUZ10, 2SK673, 2SK971, BUK442...BUK450, BUK543...BUK550
Q22 IRF743 IRF742, MTP10N35, MTP10N40, 2SK554, 2SK555
Q8, Q21, Q35, Q31, Q12, Q9, Q27, Q28, Q32, Q33 PN2222 2N2222, BS540, BS541, BSW61...BSW 64, 2N4014
Q11, Q29, Q25, Q26, Q24 PN2907 2N2907, 2N4026...2N4029
Q1...Q6, Q36, Q37 IRFZ42 BUZ11, BUZ12, PRFZ42

Модель SmartUPS 1000 является одной из самых распространенных в классе корпоративных источников бесперебойного питания при использовании распределенной схемы резервного питания. Такая популярность этой модели объясняется ее достаточно высокой нагрузочной способностью, что позволяет использовать эту модель для питания небольших серверов и графических станций, используемых, например, в конструкторских отделах. Кроме хороших нагрузочных характеристик, данная модель обеспечивает и неплохую функциональность при удаленном управлении источником. Поэтому обзор данного UPS будет весьма полезен тем, кто обеспечивает обслуживание корпоративного электрооборудования.

Особенностями модели SU1000, как, впрочем, и всего семейства Smart являются:

  • - повышенная надежностью за счет хорошо продуманной схемотехники и высококачественного практического исполнения;
  • - наличие «интеллекта», что позволяет осуществлять мониторинг состояния источника, мониторинг входной и выходной питающей сети, а также позволяет управлять источниками (в том числе и удаленно), обеспечивая их включение и выключение в заданные моменты времени;
  • -формирование на выходе «правильного» синусоидального напряжения во время работы от аккумуляторов;
  • - использование интерактивной топологии, предполагающей наличие режимов повышения (BOOST) и понижения (TRIM) входного сетевого напряжения. Это позволяет повысить ресурс батарей за счет более редкого перехода на питание от аккумуляторов.

Модель, которую мы будем сегодня рассматривать, относится к третьему поколению (3G) источников бесперебойного питания компании APC. Функциональная схема источников бесперебойного питания APC SU1000 (шасси 640-0733D) представлена на рис.1.

Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы АРС

Рис.1 Блок-схема источника бесперебойного питания APC Smart-UPS 1000

Микропроцессор

В качестве управляющего микропроцессора, используется 8-разрядный микроконтроллер семейства Intel I87C52.

Особенностями микроконтроллеров I87C52 являются:

  • - наличие встроенного высокопроизводительного электрически перепрограммируемого ПЗУ (EPROM) емкостью 8К;
  • - наличие 32 встроенных программируемых портов ввода/вывода;
  • - наличие трех 16-разрядных счетчиков и таймеров;
  • - наличие встроенной оперативной памяти (RAM) емкостью 256 байт;
  • - наличие четырехуровневой системы прерываний с 6 входными линиями прерываний;
  • - наличие программируемого последовательного интерфейса;
  • - возможность работы как с логикой TTL, так и с логикой CMOS.

Основной функцией микропроцессора в UPS можно считать выполнение управляющей микропрограммы, хранящейся во внутреннем ПЗУ. И в соответствии с этой программой микроконтроллер обеспечивает:

  • - контроль параметров входного сетевого напряжения;
  • - контроль параметров выходного напряжения;
  • - определение аварийных режимов работы;
  • - контроль состояния аккумуляторных батарей;
  • - формирование сигналов для управления реле;
  • - формирование сигналов для управления инвертором;
  • - доступ к внешней памяти EEPROM;
  • - обслуживание устройства, подключенного к разъему SNMP;
  • - обслуживание интерфейса для связи с ПК.

Частота внутреннего генератора микропроцессора задается кварцевым резонатором XT1 с опорной частотой генерации 16МГц. В качестве питающего напряжения микроконтроллера используется +5В. Запуск микропроцессора осуществляется сигналом RESET. Установка этого сигнала в высокий уровень на время двух тактов задающего генератора, обеспечивает сброс микропроцессора.

Формирование сигнала RESET осуществляется схемой, выполненной на дискретных элементах (Q51, Q52, Q53 и IC11). Эта схема обеспечивает контроль величины двух напряжений: +12В и +5В. Если эти напряжения ниже номинальных значений, то схема сброса запрещает работу микропроцессора.

Микропроцессор I87C52 имеет только цифровые порты ввода/вывода, поэтому все его выходные управляющие сигналы и входные сигналы контроля датчиков, являются дискретными, т.е. имеют только два состояния: высокий уровень и низкий уровень.

Назначение контактов микропроцессора I87C52 описывается в табл.1.

Таблица 1. Описание контаков процессора I87C52 в составе APC Smart-UPS 1000

Сигнал

Описание

1

P1.0 (D0)

8-разрядный многоцелевой порт, использующийся в качестве шины выходных данных, передаваемых в параллельном виде на цифро-аналоговый преобразователь (IC15). Эти данные используются для формирования на выходе ЦАП опорной синусоиды. На всех этих контактах должны присутствовать импульсы (или пачки импульсов), период повторения которых равен или кратен частоте 50/60 Гц. Амплитуда импульсов равна примерно 5В. Правильность формирования импульсов проще всего оце-нить по наличию, практически, идеального синусоидального напряжения частотой 50/60 Гц на конт.2 микросхемы IC15. Наличие этого синусоидального напряжения, фактически, означает, что управля-ющая микропрограмма микропроцессора работает абсолютно корректно, и что микропроцессор, в целом, исправен.

2

P1.1 (D1)

3

P1.2 (D2)

4

P1.3 (D3)

5

P1.4 (D4)

6

P1.5 (D5)

7

P1.6 (D6)

8

P1.7 (D7)

9

RESET

Сигнал первоначального сброса. Сигнал активен высоким уровнем, т.е. при установке его в лог. "1" микропроцессор "сброшен". Нормальное состояние сигнала - лог."0". В момент включения UPS, на этом контакте должен наблюдаться короткий положительный импульс. После прохождения импуль-са, сигнал устанавливается в низкий уровень, в котором и находится в течение всего времени работы UPS.

10

P3.0

(DATA-IN)

Контакт многоцелевого порта (вход). Используется для приема входного сигнала DATA-IN, который представляет собой данные от SNMP-адаптера, устанавливаемого в разъем J14, или данные от интер-фейсного разъема (J1). Передача данных осуществляется в последовательном виде. Так как SNMP-адаптер отсутствует, и UPS не подключен к ПК, то и сигналы на этом контакте неактивны. При вклю-чении, сигнал устанавливается в высокий уровень (+5В), после чего не изменяется.

11

P3.1

(SD-OUT)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется в качестве выходного сигнала SD-OUT, кото-рый представляет собой данные, передаваемые в последовательном виде на SNMP-адаптер или на ин-терфейсный разъем J1. В момент включения UPS, на контакте наблюдается импульсная последова-тельность, после окончания которой, сигнал устанавливается в высокий уровень (+5В), после чего не изменяется.

12

P3.2

(PHAS-OUT)

Контакт многоцелевого порта (вход). Используется для контроля фазы выходного напряжения. После включения UPS, на этом контакте должны установиться импульсы, повторяющиеся с периодом, со-ответствующем частоте 100/120 Гц. Эти импульсы формируются из синусоиды, генерируемой микросхемой ЦАП (IC15) на конт.2, и соответствуют каждому переходу синусоиды через уровень 0 Вольт. Отсутствие импульсов можно воспринимать, как неисправность внешних цепей контроля выходной фазы (при условии, что синусоида на выходе ЦАП создается).

13

P3.3

(HF-OFF)

Контакт многоцелевого порта (выход). На контакте формируется сигнал, позволяющий выключать UPS «программным» способом. Для выключения UPS на данном контакте должны сгенерироваться импульсы значительной длительности. Кроме того, контакт используется для формирования выходного сигнала выбора (Chip Select) микросхемы EEPROM (IC13). После включения UPS, импульсы на данном контакте следуют с периодичностью, соответствующей частоте 50/60 Гц.

14

P3.4

(PHAS-REF)

Контакт многоцелевого порта (вход). Используется для контроля фазы входного сетевого напряже-ния. После включения UPS в автономном режиме, на этом контакте должен установиться постоянный уровень лог. «1» (+5V), так как UPS не подключен к питающей сети, а, следовательно, отсутствует предмет измерения. Во время работы UPS от сети, на этом контакте появляется импульсное напряжение частотой, соответствующей 50 Гц.

15

PЗ.5

(LO-BATT)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала LO-BATT, который своим активным уровнем (лог. «0») сообщает о разряде аккумуляторных батарей. Сигнал передается на разъем SNMP-адаптера (J14) и на интерфейсный разъем J1, где является частью простого интерфейсного соединения с ПК (Simple Signaling). В момент запуска UPS, сигнал устанавливается в высокий уровень (+5V).

16

P3.6

(LIN-XFER)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала, управляющего входным размыкающим реле (RY5). В момент запуска UPS, сигнал устанавливается в высокий уро-вень (+5V).

17

P3.7

(INV-EN)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала, разрешающего ра-боту микросхемы драйвера силовых ключей инвертора (IC14). Сигнал активен низким уровнем. При запуске UPS в автономном режиме, инвертор работать не должен, и поэтомуS, сигнал устанавливается в высокий уровень (+5V).

18

XTAL2

Контакты для подключения внешнего частотозадающего резонатора. При включении UPS, на этих контактах должен наблюдаться сигнал синусоидальной формы с частотой примерно 16 МГц. Отсут-ствие синусоиды, в первую очередь, означает неисправность микроконтроллера, хотя нельзя исклю-чать и дефект самого кварцевого резонатора (XT1).

19

XTAL1

20

GND

«Земля»

21

P2.0

(+5V-SIG)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для управления светодиодом, расположенным на тыльной стороне UPS, имеющим зеленый цвет свечения и обозначаемым «SENSITIVITY». Так как при включении UPS, светодиод должен светиться, то сигнал на этом контакте устанавливается в вы-сокий уровень, в котором и находится в течение всего времени работы UPS.

22

P2.1

(ALL-EN)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала, разрешающего ра-боту микросхемы IC17. Сигнал активен низким уровнем. В момент включения на контакте на короткий период времени устанавливается лог. «1», после чего сигнал сбрасывается в низкий уровень, в котором и находится в течение всего времени работы UPS, т.е работа микросхемы IC17 разрешена и ее исправность можно оценить по наличию импульсов на конт.4 – конт.7.

23

P2.2

(TRIM)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала управления реле ре-жима TRIM (RY6). Сигнал активен низким уровнем. При включении UPS, на контакте должен уста-новиться сигнал высокого уровня, но в первоначальный момент «проскакивает» короткий «отрица-тельный» импульс.

24

P2.3

(BOOST)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала управления реле ре-жима BOOST (RY3). Сигнал активен низким уровнем. При включении UPS, на контакте должен уста-новиться сигнал низкого уровня, но в первоначальный момент «проскакивает» короткий «положи-тельный» импульс.

25

P2.4

(SHTDWN)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования сигнала управления входным реле отключения нагрузки – реле Shutdown (RY1). Сигнал активен высоким уровнем. При включе-нии UPS, на контакте должен установиться сигнал высокого уровня.

26

P2.5

(CS-ADC)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования выходного сигнала выбора (Chip Select) микросхемы аналого-цифрового преобразователя - АЦП (ADCIC10). После включе-ния UPS, на этом контакте должны генерироваться регулярные короткие импульсы, которые активны низким уровнем. Частота импульсов является достаточно высокой.

27

P2.6

(S-DATA)

Контакт многоцелевого порта (вход/выход). Используется в качестве линии передачи данных между микропроцессором, микросхемой АЦП и микросхемой EEPROM. Передача данных осуществляется в последовательном виде. Передача данных является двунаправленной. После включения UPS, на этом контакте должны генерироваться регулярные короткие импульсы, которые активны низким уровнем. Частота импульсов является достаточно высокой.

28

P2.7

(S-CLK)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется в качестве сигнала синхронизации при передаче данных по линии S-DATA. После включения UPS, на этом контакте должны генерироваться регуляр-ные короткие импульсы, которые активны высоким уровнем. Частота импульсов является достаточно высокой.

29

PSEN

Контакт не используется.

30

ALE

Контакт не используется. Является контактом для формирования сигнала стробирования адреса ALE. При включении UPS, на этом контакте формируются регулярные высокочастотные импульсы, кото-рые легко диагностируются, хотя контакт никуда не подключен. Наличие импульсов говорит о вы-полнении микропроцессором своей внутренней микропрограммы.

31

EA

Контакт не используется (соединен с шиной питания +5V).

32

P0.7

(LO-CHG)

Контакт многоцелевого порта (выход). На контакте формируется сигнал низкого уровня заряда аккумуляторов. Этот сигнал подается на вход управляющей микросхемы зарядного устройства аккумуляторов (микросхема IC14) для изменения режима ее работы.

33

P0.6

(HI-CHG)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для управления зарядным устройством, в качес-тве которого выступает инвертор. При включении UPS, сигнал устанавливается в низкий уровень.

34

P0.5

(BEEP)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для управления динамиком – «пищалкой» (BEE-PER). Установка на этом контакте сигнала низкого уровня приводит к запрещению работы «пищал-ки». В момент запуска UPS, на контакте появляются высокочастотные импульсы малой амплитуды (около 0.9 В), что сопровождается звуковым сигналом. После этого, сигнал устанавливается в низкий уровень. Импульсы, наблюдаемые на контакте, формируются вне микроконтроллера, поэтому их от-сутствие можно воспринимать как пробой на землю контакта 34, или как неисправность внешнего ге-нератора этих импульсов (микросхема IC9 – конт. 2).

35

P0.4

(RY-WELD)

Контакт многоцелевого порта (вход). Используется для контроля состояния сигнала RY-WELD, с по-мощью которого проверяется работа входных реле (RY5 и RY4) и определяется их "залипание". Сиг-нал активен высоким уровнем. При включении UPS, сигнал на этом контакте должен установиться в низкий уровень.

36

P0.3

(LED-STRB)

Используется для формирования стробирующего сигнала, управляющего дешифраторами лицевой панели управления. При включении UPS, на контакте формируются короткие "отрицательные" им-пульсы низкой частоты.

37

P0.2

(REM-FAN)

Порт используется для формирования сигнала управления вентилятором. Однако в модели SU1000 вентилятор не устанавливается, поэтому данный контакт не используется.

38

P0.1

(DSP-CLK)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для формирования импульсов синхронизации при передаче данных (по линии DSP-DATA) на дешифраторы лицевой панели управления. При включении UPS, на контакте формируются короткие "отрицательные" импульсы низкой частоты.

39

P0.0

(DSP-DATA)

Контакт многоцелевого порта (выход). Используется для передачи данных на дешифраторы лицевой панели управления. Этими данными описывается состояние светодиодов панели управления. Данные передаются в последовательном виде синхронно с сигналом DSP-CLK. Но так как при включении, UPS входит в ждущий режим, и светодиоды панели управления не включаются, то сигнал на контак-те устанавливается в нективный высокий уровень, т.е. постоянно равен +5В.

40

+5V

Напряжение питания +5 V.

Аналого-цифровой преобразователь

АЦП является основным элементом анализа параметров как входного, так и выходного напряжений UPS. К входам АЦП подключены все датчики UPS, формирующие аналоговые сигналы. В качестве АЦП используется микросхема ADC0838 (IC10),

продолжение следует...

Продолжение:


Часть 1 Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы АРС
Часть 2 Микропроцессор - Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы
Часть 3 - Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы АРС
Часть 4 - Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания ИБП фирмы АРС

создано: 2020-06-29
обновлено: 2024-11-14
76



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Поделиться:

Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей

Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры

Термины: Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры