Устройство и ремонт зарядного устройства АСТРО ЗУ-3000

Схема, инструкция, ремонт

Попало как-то раз мне в руки зарядное устройство "АСТРО" ЗУ-3000. Зарядка не включалась – полностью отсутствовали признаки жизни работы.



Неисправность я нашёл довольно быстро, но мне была интересна схемотехника данного чуда, и я решил покопаться в приборе более основательно.

В результате получилось воссоздать принципиальную схему зарядного устройства АСТРО ЗУ-3000. На схеме не указаны номиналы некоторых элементов (помечены как N/A). В основном это SMD-конденсаторы. Далее схема (кликните для увеличения).



Не удивляйтесь, что на схеме отсутствует подробная разрисовка управляющей части. Как оказалось, она выполнена на базе микроконтроллера Attiny26-16SU – это, можно сказать, "моск" устройства. Также на плате управления имеется интегральный стабилизатор 78L05B в "интересном" 8-выводном планарном корпусе, который питает микроконтроллер и всю его обвязку стабилизированным напряжением 5V.



Кроме этого на плате имеется подстроечный резистор, назначение которого мне не удалось понять, но скорее он нужен для настройки выходного напряжения. Поэтому без особой нужды крутить его не советую.

Силовая часть.

Силовая часть зарядного устройства собрана на микросхеме ШИМ-контроллера TOP225YN. У этой микросхемы всего 3 вывода. S – это исток, D – сток. Названия аналогичны обозначениям  полевого транзистора, что не удивительно, ведь силовая часть микросхемы реализована на MOSFET-транзисторе. Вывод C – это вывод управления (control).



Если взглянуть на типовую схему включения микросхем TOP221-227 (серия TOPSwitch-Ⅱ) из фирменного даташита, то становится ясно, что она мало чем отличается от схемы силовой части зарядки АСТРО ЗУ-3000.



Пробежимся по наиболее интересным элементам схемы.

Защитные элементы схемы.

В первичной цепи 220V установлен NTC-резистор с маркировкой 13S100L (10 Ом, 4А). Это терморезистор (термистор), который снижает своё сопротивление при нагреве. Назначение его в том, чтобы снизить пусковой ток во время включения устройства.

Как только тумблер SA1 замыкает цепь, электролитические конденсаторы C3 и C4 начинают быстро заряжаться. Это может вызвать пробой элементов диодного моста VD1-VD4 (S1M). В момент включения NTC-резистор "холодный" — его ещё не успел разогреть бросок тока, но уже через несколько секунд он разогревается от проходящего тока и его сопротивление уменьшается. При этом конденсаторы С3, С4 уже заряжены, и схема работает в нормальном режиме.



На схеме также указан диод VD5 — 1,5KE200A. На самом деле это непростой диод, а супрессор (он же защитный диод). Он защищает MOSFET-транзистор внутри микросхемы TOP225YN от опасных всплесков напряжения, которые могут "вышибить" полевик.

В качестве защиты от переполюсовки — неправильного подключения зажимов к клеммам аккумулятора — установлен диод VD10 (FR607) и плавкий предохранитель FU2. Если перепутать полярность подключения, то ток от АКБ пойдёт через диод VD10, который в таком случае будет включен в прямом направлении. Из-за броска тока предохранитель FU2 должен перегореть и цепь будет разорвана. При этом, если после этого подключить АКБ заново, то засветится светодиод HL1, который указывает на то, что предохранитель FU2 сработал.



В некоторых случаях при переполюсовке, диод FR607 «пробивает», так как сам он рассчитан на прямой ток 6А (I_AV), а в результате переполюсовки через него может пойти ток и в 10А.

Элементы обратной связи и управления.

В цепи управления используется оптопара 4N35. Она включена в цепь обратной связи импульсного источника питания, которая управляет работой схемы. Для стабилизации выходного напряжения используется стабилитрон VD11 (BZX15) стабилизируется выходное напряжение. Но так как это зарядное устройство, а не блок питания, в схему вводится ещё и схема управления на микроконтроллере, о которой говорилось выше. Схема управления подключается к стабилитрону VD11. Тем самым управляющая схема может менять режим работы микросхемы TOP225YN через оптопару DA2. На печатной плате схемы управления также можно найти SMD-транзистор. Он-то как раз и подключен к стабилитрону VD11.

Для того чтобы микроконтроллер мог "замерить" ток в выходной цепи, используется датчик тока R8. Он представляет собой пластинку из высокоомного сплава.



Сопротивление этой пластинки около 0,03-0,1 Ом, а мощность около 2W. Нередки случаи, что при плохом охлаждении эта пластинка-датчик перегорает, и зарядное устройство перестаёт работать.

Для принудительного охлаждения активных элементов схемы используется вентилятор FAN (12V 0,14A). Так как выходное напряжение зарядного устройства может достигать 16V, последовательно с вентилятором включена цепь из резисторов R4, R5. Они гасят излишки напряжения.

Ремонт зарядного устройства.

Особое внимание уделю сдвоенному диоду Шоттки VD9 (MBR20100CT). Именно из-за него зарядка попала в ремонт. Со слов владелеца, к выходу зарядного устройства случайно была подключена завышенная нагрузка. Видимо из-за этого по цепи пошёл ток, превышающий номинальный.Поэтому диод VD9 просто "вышибло". При проверке диода оказалось, что один из диодов сборки пробит.



Чем можно заменить сдвоенный диод MBR20100CT? Я заменил оригинальным (подойдёт также MBR20200CT), но если под рукой нет нужного диода, то можно попробовать заменить его на F12C10, F12C15 или F12C20. Такие и аналогичные сдвоенные диоды есть в выходных выпрямителях компьютерных блоков питания.

Правда стоит учесть, что максимальный прямой ток (I_F) такого диода – 12 ампер (6А на каждый диод), а MBR20100CT рассчитан на 20A (10А на каждый диод). Но по идее максимальный зарядный ток для АСТРО ЗУ-3000 – это 6А, поэтому можно попробовать заменить и на F12C20. Также стоит обратить внимание на то, что обратное напряжение для диода MBR20100CT – 100V.

Для однополупериодных выпрямителей  диод лучше выбирать с обратным напряжением в 3 раза большим, чем выходное напряжение. Таким образом, если зарядное устройство выдаёт максимум на выходе 16V, то диод надо подобрать с обратным напряжением 48V и более. Как видим, в схему установлен диод с существенным запасом по обратному напряжению (V_RRM).

Как известно, диоды Шоттки весьма чувствительны к превышению обратного напряжения, поэтому подбирать замену неисправному диоду стоит внимательно и лучше, чтобы новый диод был с "запасом" по таким параметрам диодов, как обратное напряжение (V_RRM) и прямой ток (I_F).

Диод выпрямителя MBR20100CT и ШИМ-контроллер TOP225YN закреплены на радиаторе заклёпками. Это может затруднить замену этих элементов при ремонте. Поэтому можно высверлить шляпку заклёпки сверлом по металлу подходящего диаметра. Я это сделал с помощью щуруповёрта в режиме дрели. При установке новых деталей, места теплового контакта лучше смазать теплопроводной пастой КТП-8, а вместо заклёпок использовать болты.

Дополнительные материалы:

• Скачать руководство по эксплуатации "Импульсное зарядное устройство АСТРО ЗУ-3000, 3001, 3002, 3003, 3004, 3005".