Основные правила работы при диагностике и ремонте блоков питания принтеров.

Основные правила работы при диагностике и ремонте блоков питания принтеров.

 В принтерах  применяются   импульсные блоки питания, преобразующие переменное напряжение сети в несколько выходных  шин  питания постоянного тока для различных компонентов принтера   см. рис. 1.

Блоки питания располагаются внутри принтера на отдельной плате или  на плате источников питания вместе с  высоковольтными источниками питания для системы создания изображения (узла первичного заряда, узла проявки,  узла переноса и т.д.).

Рис. 1. Функциональная схема блока питания лазерного принтера.

Силовая часть блока питания чаще других  представлена  им­пульсным обратноходовым преобразователем напряжения  с управляющей микросхемой или без нее.  Ре­гулировка и стабилизация выходных напряжений источника осуществляется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и осуществляется,  как правило, специализированной микросхемой  ШИМ-контроллером на основе сигнала обратной связи.  Так как микросхема ШИМ – контроллер включена в первичную цепь блока питания, обратная связь  снимаемая с одной или нескольких выходных шин питания подается на микросхему через  гальваническую развязку - оптопару. 

Цепи защиты  блока питания от перенапряжения на выходе и повышенного токопотребления  или короткого замыкания  также   реализованы через блокировку работы управляющей микросхемы ШИМ – контроллера. Сигнал блокировки со вторичных цепей блока питания на управляющую микросхему подается также через оптопару.    

На входе любого импульсного  источника питания,  имеет­ся цепь входных фильтров, призванная обеспечить защиту от разных проблем первичной сети.  Наиболее важными элемен­тами  этой части блока питания, которые подлежат проверке на этапе выявления неисправности  можно отнести входной предо­хранитель  и варистор. Эти два элемента обеспе­чивают защиту от короткого замыкания в первичной цепи ис­точника питания и в цепи нагревательного элемента печки , а также и защиту от превышения входного напряже­ния блока питания. Практически все входные цепи блока питания принтера  имеют защиту диодного моста от токового импульса при включении принтера, она  обеспечивается терморезистором.

Количество  выходных шин питания колеблется от одной до трех и все они формируются классическим способом – выпрямлением ЭДС со вторичных обмоток силового трансформатора.  Типовым вариантом является формирование на выходе шин +3.3В,  +5В и +24В.    Назначение напряжений следующее:

1. Шина +5V  - используется в качестве дежурного напряжения, а также для  питания цифровых, аналоговых схем,  и т.д.

2. Шина  +3.3V - напряжение питания цифровых микросхем, контроллеров, микросхем на интерфейсной плате,  датчика начала строки в блоке лазер-сканер.

3. Шина +24V- напряжение питания для силовых компонентов принтера: двигателей, электромагнитных муфт, соленоидов, источников питания ламп сканеров и т.д.

  Итак, после небольшого вступления приступим к обсуждению  определенных правил и очередности диагностики блоков источника питания, которых необходимо придерживаться, приступая к поиску и ремонту  блока питания принтера.

Соблюдение правил электробезопасности 

При ремонте импульсных блоков питания принтеров следует строго выполнять общие правила электробезопасности, основные положения которых сводятся к следующему.

Одним из наиболее опасных путей протекания тока по телу человека является направление рука — ноги, поэтому запрещается ремонтировать импульсные БП в сырых помещениях или в помещениях с цементными и другими токопроводящими полами. Использование диэлектрического коврика уменьшает вероятность про­текания тока в рассматриваемом направлении.

Не менее опасным является путь тока по участку рука — рука. Поэтому запрещается ремонт импульсных блоков питания  вблизи заземленных конструкций (батарей цент­рального отопления и т. п.). Выполнение всех манипуляций на включенном импульсном БП долж­но осуществляться только одной рукой в одежде с длин­ными рукавами, нарукавниками, инструментом с изолиро­ванными ручками. Все эти моменты  уменьшают вероятность поражения электрическим током. Категорически запрещается про­изводить пайку на включенном импульсном БП.

Ремонт  блоков питания принтеров во включенном  состоянии,  должен производиться в ста­ционарных мастерских  на специальных рабочих местах, где присутствует   разделительный трансформатор.

Особую опасность для жизни человека представляет та часть схемы импульсного блока питания, которая находится под напряжением входной  сети (на печатной плате БП она обычно отмечается штриховкой).

Следует помнить, что под сетевым напряжением находятся и элементы узла закрепления тонера  - «печки».

После выключения импульсного блока питания (при его ремон­те) необходимо разряжать электролитические конден­саторы его схемы, или выдерживать некоторую паузу после  выключения, что бы конденсаторы разрядились через элементы схемы.

Общие методы ремонта блоков питания принтеров

Полноценный и качественный  ремонт  импульсных блоков питания  будет выполнен только в том случае если мастер четко владеет  знаниями работы блока питания его схемой, и владеет практическими приемами нахождения и устранения де­фектов.

Ремонт будет производиться с меньшими затра­тами времени и с использованием минимального, дей­ствительно необходимого количества радиодеталей лишь в том случае, если радиомеханик в полной мере владеет основными методами ремонта радиоаппаратуры.

К ним относятся следующие методы.

Метод внешних проявлений основан на ин­формативности принтера в процессе работы, по характеру проявления неисправностей в процессе печати  можно с высокой степенью вероятности су­дить о работоспособности импульсного блока питания, а также ори­ентировочно определить группу радиоэлементов, среди которых может быть неисправный.

Метод анализа монтажа позволяет, используя органы чувств человека (зрение, слух, осязание, обоняние), отыскать место нахождения дефекта по следующим признакам: сгоревший радиоэлемент, некачественная пайка, тре­щина в печатном проводнике,  дым, искрение и пр.;

Метод измерений основан на использовании измери­тельных приборов при поиске дефекта; вольтметра, ом­метра, LC-метра, осциллографа.

Метод замены основан на замене сомнительного ра­диоэлемента или модуля заведомо исправным. Если после такой замены внешнее проявление дефекта пропа­ло, то очевидно — дефект устранен.

Метод исключения основан на временном отсоедине­нии (при возможной утечке или пробое) или перемыка­нии выводов (при возможном обрыве) сомнительных элементов.

В импульсном блоке питания  для стабилизации выходных напряжений используется групповая стабилизация.  Она   характеризуется тем, что с увеличением тока нагрузки одного  из вторичных выпрямителей уве­личивается нагрузка импульсного трансформатора и это сказывается на значениях выходных напряжений всех выпрямителей, подключенных к нему. Поэтому, при поиске дефекта следует широко использовать как прозвонку цепей нагрузок, так и отсоединение подозрительных це­пей.

Метод воздействия основан на анализе реакции схе­мы на различные манипуляции, производимые радиоме­хаником: изменение положений движков установочных переменных резисторов, перемыкание выводов транзис­торов в цепях постоянного тока (эмиттер с базой, эмит­тер с коллектором), изменение напряжения питающей сети (с контролем по осциллографу работы схемы ШИМ), поднесение жала горячего паяльника к корпусу сомни­тельного радиоэлемента, принудительное охлаждение сжатым воздухом  и т. п. манипуляции.

Метод электропрогона позволяет отыскать периоди­чески проявляющиеся дефекты и проверить качество произведенного ремонта в  среднем время прогона должно составлять около  4 ч).

Метод простука позволяет выявить дефекты монта­жа (на включенном БП) путем постукивания по шасси ре­зиновым молоточком и т. п.

Метод эквивалентов основан на временном отсоеди­нении части схемы и замене ее совокупностью элементов, оказывающих на нее такое же воздействие, к ним относятся: вспомогательные источники постоянного напряжения, эк­виваленты нагрузок и т.д.

На практике инженер радиомеханик должен  ис­пользовать перечисленные методы не только в «чистом ви­де», но и их сочетания, и чем богаче арсенал методов по­иска дефектов, которым владеет радиомеханик, тем гиб­че он их  будет использовать и  применять  по обстоятельствам. Результатом таких манипуляций методами  будет  выше производительность его труда, дешевле и ка­чественнее производимый им ремонт.

 Последовательность действий при ремонте блоков питания принтера

Ремонт  блока  питания принтера всегда должен  производиться после  проведения предварительной диагностики, как отдельных элементов, так  и всего источника питания в целом. Такая диагностика необходима с целью оценки возможных повреждений, определения неисправных элементов, исключения повторных отказов и возникновения помех при включении источника питания после проведения ремонтных работ.

Как правило, любой специалист имеет собственную методику проверки и диагностики неисправного источника, которая вырабатывается годами на  собственном опыте работы. Однако любому специалисту стоит при проведении ремонтных работ придерживаться определенных правил,  которые позволят уменьшить вероятность ошибок и повторных отказов при ремонте блока питания принтера.

1. Перед выполнением  основных работ по ремонту источника необходимо  убедиться в наличии питающего напряжения в сети,  исправность шнура питания.  Такая проверка выполняется с помощью обычного тестера.

2. Диагностику блока питания  необходимо начинать  с визуального осмотра деталей  и состояния его печатной платы. На этом этапе  диагностики обычно выявляются все имеющиеся  видимые внешние дефекты радиоэлементов. Обычно  таким  образом,  определяются  неисправности плавкого предохранителя, варистора, терморезистора, многих резисторов, транзисторов, кoндeнсaтopoв, состояния дросселей и трансформаторов.

Неисправность предохранителя со стеклянным корпусом определяется визуально  по отсутствию проводящего жала, по металлическому налету на стекле, по разрушению стеклянного корпуса,  иногда он обтянут термоусадочным кембриком, в этом случае его исправность проверяется  по сопротивлению омметром. Вышедший из строя предохранитель  косвенно может свидетельствовать,  о неисправности входных варисторов,  диодов входного выпрямителя, ключевых транзисторов или схемы управления узлом термофиксации изображения.

Варисторы, терморезисторы, а также конденсаторы в входных цепях источниках питания при выходе из строя зачастую имеют механические повреждения корпуса. Они оказываются расколотыми, видны трещины, облетает покрытие, на корпусе можно наблюдать копоть.

Элeкpoлитичeскиe конденсаторы при выходе из строя  oкaзывaются вздутыми или  также имеют повреждения корпуса,  при  котором  электролит может  разбрызгиваться  на соседние радиодетали.

При сгорании резисторов  изменяется цвет  корпуса,  могут появляться следы копоти. В некоторых случаях на корпусе резистора  могут появляться трещины и сколы защитной краски.

При пробое силового транзистора чаще других  наблюдаться  разрушение его корпуса,  наблюдаются трещины и сколы, в некоторых случаях на соседних радиоэлементах присутствует копоть.

Не лишним на этом этапе будет произвести визуальный осмотр платы источника питания, оценить целостность и качество печатного монтажа, исправность токопроводящих дорожек и мест  пайки радиоэлементов, определить деформацию платы в следствие ее неправильной установки или неправильного температурного режима работы.

Одним словом, на уровне визуальной проверки необходимо  самым тщательным образом осмотреть все части блока питания принтера, обращая внимание на нарушения целостности корпуса, изменение цвета радиоэлементов, следы копоти, наличие посторонних предметов, на малейшие повреждения печатных проводников и места  с подозрительным качеством пайки.

3. Следующим этапом  диагностики это определение типа блока питания, схемы построения силового преобразователя, определение  схемотехнических  решений  и назначение каких либо  иных  схем источника питания. На этом этапе также  необходимо   определить элементную базу и  тип применяемых микросхем,  транзисторов, подготовить принципиальную схему блока питания, идентифицировать радиоэлементы, проверить ревизию платы источника и сравнить с имеющейся схемой.

4.  После всех предыдущих этапов, можно начать поиск  неисправных элементов. Он  начинаются с проверки плавкого предохранителя на входе источника питания. В случае его перегорания  обязательной проверке подлежат диоды выпрямительного моста, терморезистор, варистор, конденсатор выходного фильтра, ключевой транзистор, токовый резистор, первичная обмотка силового трансформатора, ТЭН узла закрепления, симистор в цепях управления напряжением ТЭНа.  Этой проверкой  мы выявляем  короткое  замыкание на входе блока питания, если оно присутствует.

 Обязательным пунктом  на этом этапе является проверка  исправности управляющей микросхемы  (ШИМ-контроллера) блока питания принтера. Для этого необходимо иметь техническую документацию  на микросхему,  назначение ножек, карту сопротивлений на выводах. В обязательном порядке необходимо прозвонить управляющий выход микросхемы (DRV) для силового ключа, если он выполнен на внешнем корпусе,   и сопротивление микросхемы по питанию, вывод Vcc.   В обоих случаях сопротивление должно быть очень большим.  Так как управляющая микросхема блока питания принтера включена в первичную цепь питания, то на первоначальном этапе работы блока питания она запитывается  с шины питания +310 Вольт через резистивный делитель напряжения, а в рабочем режиме питание микросхемы осуществляется с дополнительной обмотки силового трансформатора трансформатора.  По этой причине не лишним будет омметром прозвонить цепи питания микросхемы: измерить сопротивление резистивного делителя; прозвонить дополнительную обмотку, проверить исправность выпрямительного диода с дополнительной обмотки и сглаживающего конденсатора по питанию для микросхемы.

В качестве силового ключа в блоке питания могут применяться биполярные или полевые транзисторы. Они также должны быть проверены на пробой, так как это одна из самых распространенных неисправностей блока питания.

Биполярный транзистор можно проверить  мультиметром  на падение напряжения переходов «база-коллектор» и «база-эмиттер» в обоих направлениях. В исправном биполярном транзисторе переходы должны вести себя как диоды, но необходимо помнить, что некоторые биполярные транзисторы могут в своем составе иметь встроенные диод между коллектором и эмиттером и  резистор в цепях «база-эмиттер» которые  будут при прозвонке звониться.  

При проверке полевого транзистора его необходимо для достоверной проверки выпаять.  Например для диагностики полевых транзисторов N-канального вида  мультиметр необходимо перевести в режим  проверки диодов, черный щуп ставим на сток (D) транзистора, а красный на вывод истока (S), мультиметр должен показать падение напряжения на внутреннем диоде - 502 мВ, транзистор - закрыт. Далее, не снимая черного щупа, касаемся красным щупом вывода  затвора (G) и опять возвращаем его на исток (S), тестер показывает 0 мВ полевой транзистор открылся.  Если  черным щупом коснуться  снова вывода затвора  (G), не отпуская красного щупа, и вернуть его на сток (D), то полевой транзистор закроется и мультиметр снова будет показывать падение напряжения около 500 мВ.

 При обнаружении неисправности транзистора также необходимо проверить всю его «обвязку»: диоды, низкоомные резисторы, электролитические конденсаторы в цепи базы и первичную обмотку силового трансформатора.

Проверку цепей питания узла закрепления  необходимо выполнить  через «прозвонку»   ТЭНа, защитного термопредохранителя и измерительного терморезистора.  Сопротивление ТЭНа должно быть в пределах от 60 до 180 Oм,  терморезистора при комнатной температуре от 300 КОм до 1000КОм.

Рис.2. Цоколевка  симистора

Основной неисправностью схемы управления печки принтера  можно считать выход их строя симистора см. рис. 2,  так как через него течет достаточно большой ток.  Проверку данной микросхемы можно быстро выполнить не выпаивая ее из платы. Для этого необходимо тестером "прозвонить" ее контакты. В запаянном состоянии, при исправном симисторе тестер должен показать следующие значения сопротивлений:

- между выводами Т1 и Т2 сопротивление должно быть очень большим (бесконечным) при "прозвонке" в любом направлении;

- между выводами Т2 и G сопротивление должно быть бесконечно большим при "прозвонке" в любом направлении;

- между выводами Т1 и G сопротивление должно быть очень малым в пределах от 50 до 150 Ом при "прозвонке" в любом направлении – это сопротивление  резистора  который включается параллельно выводам.

Данная диагностика позволяет определить пробой симистора, однако наиболее точную информацию о состоянии симистора можно получить только, проводя его тестирование после выпаивания из схемы или его замены на заведомо неисправный.   Если  на первоначальном этапе диагностики необходимо выполнить ремонт только самого блока питания, то узел закрепления тонера в принтере можно отключить от блока питания, и диагностировать блок питания без него, даже на последующих этапах диагностики с  подачей сетевого напряжения питания.    

Проверку вторичных диодных выпрямителей также можно выполнить с помощью мультиметра на обрыв и короткое замыкание не выпаивая из схемы. Если при проверке были выявлены неисправные диоды, то в обязательном порядке необходимо проверить все выходные электролитические конденсаторы этой выходной шины – велика вероятность  выхода их из строя.

5. По результатам проверок необходимо сделать вывод о дефектных элементах, возможности их замены на такие же, или аналоги  с такими же характеристиками. Подбор параметров  необходимо проводить  с помощью соответствующих справочников и  технической информации на данные радиоэлементы. При подборе аналогов и поиске характеристик радиоэлементов  не лишним будет использование  информационных источников в Internet.  Наиболее ответственно при подборе аналогов необходимо производить замену мощных ключевых транзисторов  и элементов  вторичных выходных каскадов (диоды, конденсаторы, дроссели).

6. Далее производится замена всех неисправных элементов. Особое внимание нужно обратить на установку мощного ключевого транзистора (или мощной гибридной микросхемы) на радиатор. Корпус мощного транзистора обычно соединен вместе с его коллектором (стоком), поэтому он должен быть изолирован от радиатора. Изоляции  устанавливается между  радиатором и  корпусом транзистора, применяются слюдяные прокладки, специальная теплопроводная резина,  а если  корпус полностью пластмассовый,  то можно использовать только теплопроводящую пасту.  После установки и запайки транзистора необходимо еще раз  убедиться в отсутствии контакта между  его коллектором (стоком) и радиатором с помощью обычного тестера.

При замене предохранителя не стоит забывать, что  ток его срабатывания составляет примерно от 4А до 10А. Замена на предохранитель  с большим током срабатывания, может  привести к повреждению других  элементов блока питания или самого принтера.

7. После замены всех неисправных элементов можно  произвести пробный запуск источника питания, но предварительно его нужно обеспечить нагрузкой, так как все импульсные источники питания  без нагрузки работают не устойчиво или выходят из строя. Поэтому перед включением нужно  убедиться, в том, что  все выходные цепи источника подключены к нагрузке. Если включение  блока питания принтера  необходимо провести при отключенных его нагрузках  (двигатели, основная плата управления, интерфейсная плата  и т.д.), то вместо них можно его нагрузить  эквивалентными внешними цепями. Большинство специалистов в качестве нагрузки  для источника питания к выходным шинам питания  подключают соответствующего номинала  и ваттности резисторы или   обычные электролампы на +12В и +24В  мощностью 10-60 Вт, можно использовать автомобильные лампы.  Для контроля уровня необходимой  выходной  шины напряжения  к  выходу блока питания перед включением желательно подключить вольтметр,  с помощью которого можно будет его  проконтролировать.

На этапе предварительной подготовки перед включением также можно вместо сетевого предохранителя  поставить электролампу на 220В мощностью 100-150Вт, которая даст наглядное представление о токе, потребляемом источником в целом. Если при включении блока питания лампа будет ярко светиться, то это будет  свидетельствовать о чрезмерном потреблении мощности и возможном   коротком замыкании в первичной цепи блока питания, а при  нормальном токопотреблении будет наблюдаться незначительное свечении лампы.  Применяя данный метод, необходимо помнить,  что  он является нарушением техники безопасности, по этой причине его необходимо применять с особой осторожностью.

В момент включения необходимо  соблюдать все  меры безопасности,  визуально наблюдать за работой блока питания нужно в  защитных очках, т.к. при включении возможен выход   из строя электролитических конденсаторов, силовых ключей, диодов диодного моста, варисторов и терморезистора, все  эти радиоэлементы при выходе из строя могут взрываться с разрушением своего корпуса.  В период первоначального включения и работы блока питания нужно обращать внимание на появление  возможных звуков  (свист, щелчки).   Появление дыма, запаха гари будет  свидетельствовать об не устраненной проблеме и наличию  неисправности. Искры и вспышки, как  правило, наблюдаются при выходе из строя предохранителей, силовых ключей и диодов.

При всех нештатных ситуациях должна присутствовать возможность быстрого отключения стенда с проверяемым источником питания  от питающей сети.