Диагностика SG6105 и IW1688

Как проверить исправность SG6105 или IW1688? Если с ШИМ-контроллерами предыдущих поколений (например, TL494 и UC3842) особенных проблем при диагностике не возникало — их легко можно было проверить с помощью минимального набора инструментов, то микросхемы SG6105 и IW1688 требуют особого подхода. Простой подачей питающего напряжения здесь не обойдешься, тем более, если необходимо проверить основные функции микросхемы.

Диагностику SG6105 и IW1688 можно осуществлять одним из трех способов, каждый из которых имеет разную сложность, отличается набором требуемого оборудования и, естественно, эти способы отличаются разной информативностью. Условно эти способы диагностики обозначим следующим образом:

   — простая диагностика без функциональной проверки;

   — упрощенная функциональная диагностика;

   — полная функциональная диагностика

Рис. 1

Итак, рассмотрим по порядку каждый из этих методов диагностики. Функциональная схема SG6105 представлена на рис. 1, а цоколевка корпуса – на рис. 2

Рис. 2

 

Простая диагностика

Самой простой проверкой микросхемы SG6105, которая позволит выявить «глобальный» отказ микросхемы, является ее проверка «на пробой» по основным контактам, через которые осуществляется контроль выходных напряжений блока питания и проверка на «пробой» ее цепи питания. Для проведения такой диагностики достаточно иметь под руками только тестер, позволяющий измерять сопротивление цепи. Большую часть проверок микросхемы «на пробой» придется проводить только после ее выпаивания, т. к. в каналах выходных напряжений практически всегда имеются нагрузочные резисторы с малым сопротивлением, которые не позволят получить объективную картину.

Проверить «на пробой» (т. е. измерить сопротивление относительно конт.15 — GND), необходимо, в первую очередь, следующие контакты микросхемы: VCC (конт.20), V33 (конт.2), V5 (конт.3), V12 (конт.7), OPP (конт.4). В случае различных высоковольтных бросков первичного напряжения, а также при неисправностях цепей обратной связи, именно по этим контактам могут произойти пробои вследствие возникновения резких всплесков вторичных напряжений. Наличие малых сопротивлений (единицы и десятки Ом) между указанными контактами и конт.15 (GND), однозначно указывает на необходимость замены микросхемы.

Кроме того, необходимо обязательно проверить исправность внутренних элементов TL431, т. к. они управляют цепями обратной связи и их неисправность может приводить к серьезным последствиям. Проверка TL431 также проводится простым измерением сопротивления между контактами FB (конт.14 и конт.11) и контактом GND (конт.15).

Также следует обратить внимание и на выводы OP1 и OP2 — их тоже необходимо проверить на отсутствие пробоя.

При проведении всех измерений «минусовой» щуп тестера необходимо прикладывать к контакту GND, а «плюсовой» щуп к проверяемым выводам.

Стоит отметить, что возникновение пробоев по указанным контактам, может приводить к большим токам через микросхему и к разрушению или потемнению ее корпуса. Поэтому внимательный визуальный контроль микросхемы ни в коем случае исключать нельзя.

Хотя в простой диагностике все кажется понятным, но есть некоторые нюансы, на которые необходимо обратить внимание наших читателей.

Во-первых, диагностику лучше всего проводить тестером на большом пределе измерений (в частности, автором этой статьи все измерения проводятся на пределе 2МОм). Подавляющее большинство контактов микросхемы имеет бесконечно-большое сопротивление относительно конт.15.

Во-вторых, был подмечено, что микросхемы SG6105 и IW1688 «звонятся» несколько по-разному. Разницу показаний тестера (при измерении на пределе 2 МОм) при диагностике этих микросхем отражает таблица 4. Знаком «-» в этой таблице указывается бесконечно-большое сопротивление. Те контакты, которые не указаны в табл. 1, у обеих микросхем имеют одинаковое – очень большое, по отношению к «земле», сопротивление. Таким образом, нельзя сравнивать микросхемы IW1688и SG6105 «напрямую в лоб». Как мы видим, их характеристики несколько отличаются, несмотря на полную функциональную взаимозаменяемость микросхем.

Упрощенная функциональная проверка

Упрощенная функциональная диагностика позволяет убедиться в том, что микросхема «в принципе исправна», что и ее основные функциональные узлы работают нормально. Однако часть внутренних каскадов микросхемы упрощенная диагностика, все-таки, не позволяет проверить. Так, например, она не позволяет убедиться в исправности схемы формирования сигнала Power Good.

Для проведения упрощенной функциональной диагностики требуется наличие следующего оборудования:

   — Лабораторный регулируемый источник питания.

   — Осциллограф.

   — Тестер.

Суть проверки заключается в подаче на микросхему SG6105 питающего напряжения от лабораторного источника питания. Преимуществом такого подхода является то, что для проведения диагностики, микросхему выпаивать не нужно, и не требуется включать блок питания в сеть, а, значит, полностью исключаются различные аварийные ситуации, которые могут быть вызваны возможной неисправностью микросхемы.

Упрощенную проверку мы будем проводить в три этапа, которые позволят последовательно убедиться в исправности разных модулей микросхемы.

I этап упрощенной проверки

От лабораторного источника питания необходимо подать питающее напряжение величиной 5.0 – 5.5 В на конт.20 (VCC). Лабораторный источник должен позволять регулировать это напряжение, чтобы была возможность анализировать, влияние изменения Vcc на работу внутренних каскадов микросхемы. Данный этап диагностики позволяет убедиться в исправности внутренних источников опорных напряжений, а также в исправности выходных каскадов микросхемы, формирующих сигналы OP1 и OP2.

Итак, к конт.20 (VCC) прикладываем напряжение, например, 5.3В. Если микросхема исправна, то на выводах SG6105 мы должны будем наблюдать следующее:

   — На конт.19 (RI) должно установиться постоянное напряжение величиной 1В. Изменение величины Vcc не должно приводить к изменению потенциала RI. Напряжение 5В или 0В на конт.19 сразу и однозначно указывает на неисправность SG6105.

   — На конт.6 (NVP) должно установиться постоянное напряжение примерно 5В, величина которого пропорционально изменяется при регулировке напряжения Vcc.

   — На конт.1 (PSON) должно установиться напряжение, равное Vcc, т. е. 5.3В. Напряжение сигнала PSON должно пропорционально изменяется с изменением Vcc.

   — На конт.9 (OP1) и конт.8 (OP2) должно установиться напряжение примерно 2В, при условии, что к выходам OP1 и OP2 подключены транзисторы согласующего каскада (именно они подсаживают напряжение выходов). Если выходы отсоединить от нагрузки, то на них установится потенциал примерно 4.4В. В любом случае, напряжение контактов OP1 и OP2 должно изменяться пропорционально изменению Vcc.

Также стоит отметить, что в большинстве современных блоков питания на данном этапе можно проверить еще и один из встроенных элементов TL431, который управляет оптопарой дежурного источника питания. Это возможно потому, что от лабораторного источника питания мы подали, фактически, напряжение +5V_SB. Поэтому на контакте VREF (на конт.13 или на конт.12) мы должны наблюдать напряжение порядка 2.2В, при этом на контакте FB (конт.14 или конт.11) должно наблюдаться напряжение около 3.7В. И напряжение VREF, и напряжение FB пропорционально изменяются при изменении Vcc. Это говорит об исправности цепи обратной связи дежурного источника питания и об исправности TL431 микросхемы SG6105.

Все измерения, производимые на данном этапе проверки можно осуществлять простым тестером, однако использование осциллографа, все-таки предпочтительнее, т. к. с помощью него можно оценить стабильность напряжений и отсутствие пульсаций в контрольных точках.

II этап упрощенной проверки

Как и на первом этапе, подаем на конт.20 (VCC) питающее напряжение величиной 5.0 – 5.5 В, но наряду с этим соединяем конт.1 (PSON) с «землей» блока питания с помощью перемычки. Таким образом, мы активизируем сигнал PSON, устанавливая его в низкий уровень. Это призвано обеспечить запуск микросхемы. И микросхема, действительно, запускается, однако практически сразу срабатывает защита от аварийных режимов работы и происходит блокировка микросхемы, но потом следует очередная попытка запуска, снова срабатывает защита и так до бесконечности. Защита срабатывает потому, что отсутствуют все остальные напряжения (+3.3В, +5В, +12В и т. д.), которые также анализируются микросхемой. Однако в моменты запуска микросхемы из-за некоторой инерционности срабатывания защит, на отдельных контактах микросхемы SG6105 с помощью осциллографа можно наблюдать пульсации:

   — На конт.18 (SS), а, следовательно, и на конт.17 (IN) и на конт.16 (COMP), форма напряжения будет такой, как это показано на рис. 3.

Рис. 3

Пульсации вызваны зарядом и разрядом конденсатора «мягкого старта», подключенного к конт.18. Пульсации на конт.17 вызваны наличием внешней компенсационной цепи.

   — На конт.8 (OP2) и на конт.9 (OP1) в моменты пока идет заряд конденсатора «мягкого старта», «проскакивают» импульсы.

Данный этап проверки позволяет оценить исправность выходов микросхемы и исправность цепей мягкого старта и усилителя ошибки.

III этап упрощенной проверки

В принципе, этот этап проверки, при определенной схемотехнике блока питания, может заменить собой всю диагностику, рассмотренную ранее, и при этом является еще более наглядным. Хотя, надо отметить, что наглядность этой проверки во многом определяется схемотехникой конкретного источника питания, и, в принципе, возможно, что III этап проверки в некоторых блоках питания может вообще не дать никаких результатов, т. е. микросхема SG6105 будет вести себя так, как мы это описали на II этапе упрощенной проверки.

Для проведения III этапа проверки необходимо проделать следующее:

   — Соединить конт.1 (PSON) с землей блока питания с помощью перемычки (как и на II этапе).

   — Подать напряжение +5В на конт.20 (VCC) от лабораторного источника питания.

   — Это же напряжение +5В от лабораторного источника питания приложить к выходному каналу блока питания +5V (красный провод). Этим самым эмулируется наличие одного из основных выходных напряжений.

Итак, если все это сделать, то, скорее всего, на конт.9 (OP1) и на конт.8 (OP2) появятся прямоугольные импульсы. Наличие этих импульсов будет однозначно говорить об исправности выходных каскадов микросхемы.

Кроме того, на конт.18 (SS) должно установиться постоянное напряжение величиной 2.5В.

Если теперь попытаться регулировать величину напряжения +5В, то мы должны будем увидеть, что при его увеличении (а также и при уменьшении), импульсы пропадают – эта результат срабатывания защиты. Форма сигналов на остальных контактах микросхемы будет такой, как это было описано в предыдущей главе.

Но, хочется еще раз отметить, что рассмотренная методика проверки во многих блоках питания не может быть проведена из-за особенностей схемы.

Полнофункциональная проверка SG6105 и IW1688

Полнофункциональная диагностика именно так и называется, что позволяет полностью проверить микросхему SG6105. Но полнофункциональная проверка требует наличия значительно большего количества оборудования. Суть проверки заключается в том, чтобы, не запуская блок питания, и не выпаивая микросхему, эмулировать наличие всех выходных напряжений блока питания. Другими словами, необходимо будет к выходам тестируемого блока питания приложить напряжения +5V_SB, +3.3V, +5V, +12V и −12V от внешних источников питания. Для этого можно использовать множество лабораторных источников питания, или можно задействовать второй системный блок питания, разумеется, исправный. Второй способ является более простым и менее затратным, но не позволяет осуществлять регулировку выходных напряжений. Кроме того, нам потребуется еще один лабораторный источник питания для формирования сигнала UVAC.

Схема проверочного стенда при использовании второго системного блока питания выглядит примерно так, как это показано на рис. 4.

Рис. 4

Таким образом, для запуска микросхемы необходимо проделать следующее:

   — К выходу тестируемого блока питания приложить напряжения +5V_SB, +3.3V, +5V, +12V, −12V. (Отрицательные напряжения −12V и −5V, в принципе, можно не подавать на вход блока питания, но в этом случае потребуется соединить конт.6 (NVP) с «землей» с помощью перемычки).

   — Конт.1 (PSON) микросхемы SG6105 соединить с «землей» с помощью перемычки.

   — Возможно, потребуется соединить с «землей» еще и конт.4 (OPP). В некоторых блоках питания это делать не обязательно, но, в любом случае, это никак не должно помешать.

   — От лабораторного источника питания подать на конт.5 (UVAC) напряжение около1В (но не менее 0.7В).

В результате, микросхема SG6105 должна начать работать, и ее работоспособность проверяется по следующим признакам:

   — на конт.9 (OP1) и на конт.8 (OP2) присутствуют импульсы;

   — на конт.17 (IN) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 2.5В (это говорит, в большей степени, об исправности внешних цепей обратной связи блока питания);

   — на конт.18 (SS) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 2.5В;

   — на конт.16 (COMP) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 2.9–3.0 В.

   — на конт.2 (V33) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 3.3В, что говорит об исправности, как микросхемы, так и об исправности вторичных цепей канала +3.3V;

   — на конт.3 (V5) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 5.0В, что говорит об исправности, как микросхемы, так и об исправности вторичных цепей канала +5V;

   — на конт.7 (V12) присутствует постоянное напряжение величиной примерно 12.0 В, что говорит об исправности, как микросхемы, так и об исправности вторичных цепей канала +12V;

   — на конт.10 (PG) сигнал установлен в высокий уровень – постоянное напряжение, величиной примерно 5В.

Состоянием сигнала PG можно управлять, изменяя величину сигнала UVAC. Если сигнал UVAC, формируемый лабораторным источником, уменьшить до 0.7В, то сигнал PG переключится в состояние низкого уровня. Состояние сигнала UVAC не влияет на выходные импульсы OP1 и OP2.

Полная функциональная проверка интересна еще и тем, что позволяет проверить не только микросхему, но и практически всю вторичную часть блока питания. В частности, данная проверка позволяет проверить прохождение импульсов OP1 и OP2 до баз силовых транзисторов, находящихся в первичной части блока питания, что позволяет убедиться в исправности согласующего трансформатора и усилительного каскада.