Блок питания лазерного принтера Canon.

Источник лазерного принтера  Canon LBP-1120 имеет классический вариант построения для такого типа принтеров, но есть и своя особенность, это применения в качестве управляющей микросхемы специального ШИМ-контроллера. Стоит отметить, что источники на базе этой микросхемы очень часто встречаются и в других лазерных принтерах и МФУ, например от фирмы HP. Конструктивно блок питания принтера расположен на плате управления принтером. На этой же плате расположены высоковольтные источники питания для роликов первичного заряда, проявки и переноса см. рис. 1. Структурная схема блока питания представлена на рис. 2.

Блок питания  принтера  формирует стабилизиро­ванные напряжения +24В используемое для питания двига­телей, источников высоких напряжений, соленоидов, реле, вентилятора и т.п.; а также  +5В и +3.3.В, необходимое для  питания микросхем контроллера и форматера, памяти,  светодиодов оптопар, датчиков,  лазера, интерфейсных цепей и т.д. Рассмотрим рабо­ту составных частей БП (см. рис. 3).

Рис. 1

Разъемом подключения сетевого кабеля принтера  обозначен на схеме INL101. Входные цепи принтера представлены входным помехоподавляющим фильтром и цепями управления узлом фиксации изображения. Включение принтера осуществляется кнопкой включения питания SW101. Сетевой фильтр образован элементами  (R101, C101, VZ101, L101, L102, С104,С106, С105 и L103). Его назначение – подавление и фильтрация  симметричных и несимметричных импульсных помех бытовой электро­сети.

Сетевой плавкий предохранитель FU101 предназначен для защиты питающей сети от пере­грузок, которые возникают при неисправностях сетевого выпрямителя или силового каскада. Варистором VZ101 обеспечивается защита первич­ной части блока питания от повышенного напряжения  в сети и кратковременных высоковольтных выбросов напряжения. В том случае, если сетевое напряжение превышает порог сраба­тывания этого варистора,  его сопротивление снижается, и через него начинает протекать значительный по вели­чине ток. В результате этого  входной предохранитель перегорает. Терморезистор с отрицательным ТКС (TH201) служит для ограничения броска зарядного тока  конденсаторов  С109, С107 в момент включения источника питания. При включении блока питания в начальный момент времени через диодный мост протекает максимальный зарядный ток конденсаторов, и этим током может быть выведен из строя  диодный выпря­митель DА101. Так как в холодном состоянии сопротивление терморезистора составляет несколько Ом, ток через выпрямительные диоды моста ограничивается на безопасном для них уровне. Через некоторый промежуток времени в результате протекания через терморезистор зарядного тока, он нагревается, его сопротивление уменьшается до долей Ома и больше не  влияет на работу схемы. 

                Выпрямление переменного тока сети осуществляется  диодным мостом DА101. Преобразование постоянного тока, после  выпрямления и сглаживания, в импульсный высокочастотный ток, проте­кающий через первичную обмотку трансформатора Т501, осуществляется микросхемой IC501 (STR-Z2756).Микросхема включает в себя и ШИМ-контроллер с присущими ему схемами и мощный ключевой транзистор, коммутирующий первичную обмотку импульсного трансформатора.

Рис. 2

Питание микросхемы осуществляется подачей напря­жения, на ее вывод 5 (Vcc). Напряжение запуска в начальный момент включения  формируется делителем из  выпрямленного сетевого напряжения, снимаемого с диодного моста. Делитель напряжения образован резисторами R542, R541,R544, R545, R540. Этой цепью создается минимальный пусковой ток для запуска микросхемы, в случае запуска дополнительная подпитка микросхемы в рабочем режиме осуществляется цепью R505, D502, С503. Данной цепью выпрямляется импульсная ЭДС снимаемая с вторичной обмотки (выводы 1-2) трансформатора Т501.

Выходные шины питания +5В и +24В в блоке питания формируются путем выпрямления диодными сборками (DA501, DA502) импульсных ЭДС  со вторичных обмоток трансформатора T501. Выходная шина +3.3В формируется с помощью стабилизатора напряжения из канала +5В. Собран он на элементах Q502, IC505,R537,R539.

Стабилизация выходных напряжений осуществляет­ся методом ШИМ по сигналу обратной связи, подаваемому на вывод 5 (CONT) микросхемы IC501. Сигнал обратной связи формируется оптопарой РС501, ток светодиода которой уп­равляется стабилизатором IC504. Сигнал обратной связи про­порционален выходному напряжению +5В, который формируется при помощи резистивного делителя R516 и R530, средняя точка которого подключена к управляющему входу микросхемы IC504.

Блокировка микросхемы IC501 может осуществляться подачей сигнала "высокого" уровня на ее вход вывод 7 (CD). Сигналом на этом контакте управляет вторая оптопара (РС502), обеспечивающая защиту источника питания от аварийных режимов работы. Защитная блокировка срабатывает в следую­щих случаях:

  - превышение тока в канале +5В;

  - превышение напряжения в каналах +5В и +24В;

Превышение тока в канале +5В отслеживается  компаратором IC302-1. На его инверсный вход (конт.2) через делитель R525 и R523 подается напряже­ние с канала +5В, а на неинверсный вход (конт.3) подается также напряжение с канала +5В через резистор R526, между двумя контролируемыми точками  включены токовые датчики R514 и R513. Падение напряжение на этих  резисторах  соответствует величине тока в канале. Если ток в канале растет, то разность потенциалов между конт.2 и конт.З компаратора IC302 увеличивается, компаратор переключается, и на его выходе (конт.1) формируется напряжение "низкого" уровня которым открывается транзистор Q501, и через светодиод оптопары PC502 течет ток с канала +24В, как результат, далее ШИМ-контроллер IC501 блокируется.

Повышение напряжений +5В и +24В стабилитронами ZD505 и ZD502. В случае срабатывания одного из них, через светодиод оптопары PC502 начинает протекать ток, далее на вывод 7 микросхемы IC501 подается напряжение блокировки.

В состав источника питания входит и схема управления узлом фиксации изображения. Нагревательный элемент подключается к разъему J102, и через ТЭН протекает переменный ток первичной сети, управляемый симистором (триаком) Q101. Симистор управляется микропроцессором посредством сигнала FSRD. Сигнал FSRD подается на базу транзистора Q102, который, в свою очередь, управляет симистором Q101 через элемент гальванической раз­вязки - оптрон SSR301. Сигнал FSRD представляет собой импульсы, следующие с очень низкой частотой в периоды на­грева печки. Максимальная  рабочая температура прогрева ТЭНа составляет 190*C. Контроль за температурой выполняется с помощью датчика температуры, в качестве которого, используется терморезистор, расположенный на тыльной стороне ТЭНа. Терморезистор включен в цепь резистивного делителя, напряжение средней точки которого подается на аналоговый вход микроконтроллера, управляющего большинством блоков принтера, и на схему сравнения управляющую защитным реле. Управляющая микросхема анализирует аналоговый уровень напряжения, с датчика температуры, и формирует управляющие импульсы   FSRD для симистора. Управление организовано в режиме ON/OFF.

В случае неконтролируемого нагрева узла фиксации, в блоке управления предусмотрена защита, реализованная при помощи реле. В разомкнутом состоянии оно будет находится когда:

• принтер находится в режиме ожидания;
• определяется перегрев;
• возникает любая фатальная ошибка;
• возникает замятие бумаги.

Реле RL101 переключается транзистором Q103, который управляется компаратором IC302. Этот компаратор получает сигнал (на конт.5) от датчика температуры печки и сравнивает его с опорным напряжением, сформированным на конт.6. Напряжение датчика температуры уменьшается, если его температура растет. Поэтому когда напряжение на конт.5 компаратора IC302 станет ниже порогового на конт.6 (0.67В), это означает перегрев печки, и приводит к отключению транзистора Q103, размыканию реле и, соответственно, к разрыву цепи питания ТЭНа. Сигнал от датчика температуры также подается и на 38 контакт микроконтроллера.  Дополнительно реле может управляться сигналом /RLYD с микроконтроллера  (вывод 27). Этот сигнал формируется в тот момент, когда должен начаться процесс разогрева печки. В момент, когда реле должно замкнуть­ся, сигнал /RLYD устанавливается микропроцессором в низкий уровень, а для размыкания реле и отключения печки, сигнал /RLYD переводится в высокий уровень.  Типовые неисправности  блока питания представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Поиск неисправностей в блоке питания принтера,  сначала, необходимо с проверки исправности предохранителя FU201. Это делается визуальным способом и с помощью тестера, т.к. используются, в основном, предохранители в керамическом корпусе.  Далее визуально оценивается целостность корпусов варистора VZ101, термистора ТН101, микросхемы IC501. На этом же этапе сразу оценивается качество конденсаторов .  После этого необходимо выполнить сбор информации  при включении принтера, а именно проконтролировать  напряжения на выходе диодного моста, на конт.8 микросхемы IC501,      на выходе блока питания (напряжения +3.3В, +5В, +24В). Далее необходимо проверить блок фиксации изображения, сопротивление тэна, исправность симистора (триака), состояние реле (залипание контактов), термопредохранителя. На этапе диагностики возножен даже запуск принтера с отключенным блоком фиксации изображения. Принтер включается, но при этом на панели оператора высвечивается ошибка принтера, в таком режиме блок питания находится в рабочем режиме, т.е. формирует все выходные напряжения. Естественно, что при такой диагностике, необходимо соблюдать все правила техники безопасности, что бы избежать повреждения током.

                                                                                           Рис. 3