Giáo trình sửa chữa bộ nguồn (nghề kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ TRỌNG HƯNG (Chủ biên) NGUYỄN THANH HÀ - NGUYỄN TUẤN HẢI GIÁO TRÌNH SỬA CHỮA BỘ NGUỒN Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, trang thiết bị điện tử, tin học trở thành thành phần quan trọng sống đại Nhắc tới điện tử, tin học người ta hình dung tới trang thiết bị thiết yếu sống hàng ngày Máy vi tính, ti vi…cho đến sản phẩm có hàm lượng chất xám cao hệ thống máy vi tính, hệ thống vệ tinh, thiết bị điều khiển từ xa qua mạng máy tính ,… Có thể nói, điện tử, tin học dần chiếm lĩnh gần toàn lĩnh vực sống Tuy nhiên có điều mà tất trang thiết bị điện tử dựa phát triển từ linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, transitor, dạng mạch điện tử bản… Đó tảng phát triển lĩnh vực điện tử, tin học trang thiết bị đại Chính giáo trình này, đề cập tới kiến thức sửa chữa nguồn máy tính bao gồm phương pháp phân tích nguyên lý hoạt động khối nguồn, kiểm tra sửa chữa nguồn bị tượng hư hỏng cách khắc phục hư hỏng Mặc dù có cố gắng trình biên soạn chắn giáo trình khơng thể khơng có thiếu sót Rất mong nhận góp ý q thầy cơ, q đồng nghiệp gần xa để giáo trình thực trở thành cơng cụ hữu ích cho học sinh ngành cơng nghệ thơng tin nói riêng độc giả nói chung Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Chủ biên: Lê Trọng Hưng MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài Sửa chữa nguồn AC 1.1 Quá trình phát triển 1.2 Công tắc POWER 1.3 Mạch khử từ chống nhiễu cho nguồn 1.4 Hệ thống cầu chì bảo vệ 16 Bài Sửa chữa nguồn DC 18 2.1 Mạch chỉnh lưu 18 2.2 Các mạch lọc nguồn 30 Bài Sửa chữa mạch tạo xung- ổn áp 32 3.1 Mạch dao động 32 3.2 Nguồn cung cấp cho mạch dao động 48 3.3 Mạch ổn áp 49 Bài Sửa chữa Biến 62 4.1 Thiết kế biến 62 4.2 Kỹ thuật quấn dây 64 4.3 Kỹ thuật lắp mạch từ 65 4.4 Sửa chữa biến 66 Bài Sửa chữa mạch điều khiển 68 5.1 Các mạch điều khiển 68 5.2 Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển 69 5.3 Các dạng xung 69 Bài Sửa chữa mạch công suất 84 6.1 Các mạch công suất đẩy kéo (Push-Pull) 84 6.2 Các phương pháp phân cực ổn định nhiệt 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Sửa chữa nguồn Mã số mô đun: MĐ 18 Thời gian mô đun: 60 (Lý thuyết: 16 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 42 giờ; Kiểm tra: giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN: - Vị trí: + Mơ đun bố trí sau môn học sở ngành; + Học song song mơn học/ mơ đun đào tạo chun ngành - Tính chất: + Là mô đun chuyên ngành; + Là mô đun bắt buộc II MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Về kiến thức: + Nắm nguyên tắc hoạt động nguồn - Về kỹ năng: + Sử dụng cơng cụ chuẩn đốn khắc phục nguồn; + Sửa chữa hư hỏng thường gặp nguồn - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, thực thao tác tiếp xúc với điện cao III Nội dung mô đun: TT Tên mô đun Sửa chữa nguồn AC Sửa chữa nguồn DC Sửa chữa Mạch Tạo Xung - ổn áp Sửa chữa Biến Sửa chữa Mạch điều khiển Sửa chữa mạch công suất Cộng Thời gian Tổng Lý Thực hành, số thuyết tập 12 8 12 10 4 12 60 16 42 Kiểm tra 1 *Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính thực hành Bài Sửa chữa nguồn AC Mục tiêu Phân tích sơ đồ mạch phần nguồn AC; Khắc phục cố hư hỏng phần nguồn AC; Tính cẩn thận, đảm bảo an tồn tuyệt đối cơng việc 1.1 Q trình phát triển Thành lập Cơng ty Điện lực miền Trung Ngày 7/10/1975, Công ty Điện lực miền Trung (nay Công ty Điện lực 3) thành lập Sau giải phóng, sở điện lực khu vực miền Trung hầu hết nhỏ bé, manh mún, khơng có lưới truyền tải cao thế, tồn miền có 150 máy phát diezel phân tán đô thị, tổng công suất đặt 74 MW Công ty Điện lực miền Trung đời điều kiện đảm bảo cho thống công tác quản lý điều hành; đồng thời củng cố, phát triển sản xuất kinh doanh điện toàn khu vực miền Trung: Cơng ty Điện lực miền Trung sau đổi tên thành Công ty Điện lực Hiện Công ty Điện lực (PC3) doanh nghiệp thành viên thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), hoạt động đa ngành nghề ngành nghề sản xuất, kinh doanh điện với địa bàn hoạt động 13 tỉnh, thành phố miền Trung, Tây Nguyên Thành lập Công ty Điện lực miền Nam Ngày 7/8/1976, Bộ trưởng Bộ Điện Than Quyết định số 1592/QĐTCCB.3 việc đổi tên Tổng cục Điện lực (thành lập sau ngày miền Nam hồn tồn giải phóng) thành Cơng ty Điện lực miền Nam Ngày 9/5/1981, Công ty Điện lực miền Nam đổi tên thành Công ty Điện lực theo Quyết định số 15/TTCBB.3 Bộ trưởng Bộ Điện lực Ngày 7/4/1993, Thủ tướng Chính phủ Quyết định số 147-TTg chuyển Công ty Điện lực trực thuộc Bộ Năng lượng Từ ngày 1/4/1995, Công ty Điện lực thành lập lại, trực thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam (nay Tập đoàn Điện lực Việt Nam) Tuyến đường dây 220 kV xây dựng Tháng 3/1979, tuyến đường dây 220 kV Hà Đơng – Hịa Bình khởi cơng xây dựng đến tháng 5/1981 đưa vào vận hành Đây đường dây truyền tải 220 kV miền Bắc, nâng cao lực truyền tải, cung cấp điện tạo sở kỹ thuật cho việc xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc-Nam sau Xây dựng cơng trình Thuỷ điện Hịa Bình lớn Việt Nam Xây dựng thuỷ điện Hoà Bình Ngày 6/11/1979, hàng vạn CBCNV Việt Nam 186 chuyên gia Liên Xô tham gia Lễ khởi cơng cơng trình Thủy điện Hịa Bình Thời điểm đó, cơng trình thủy điện lớn Việt Nam Liên Xô giúp xây dựng với tổ máy có tổng cơng suất 1.920 MW Sau năm, 9h00 ngày 12/1/1983, Lễ ngăn sông đợt tổ chức trọng thể với có mặt Thủ tướng Phạm Văn Đồng vị lãnh đạo Đảng, Nhà nước Ngày 9/1/1986, ngăn sông Đà đợt Ngày 30/12/1988, tổ máy (240 MW) phát điện, hòa lưới điện quốc gia Sau đó, năm hồn thành đưa từ 1-2 tổ máy vào vận hành Ngày 20/12/1994, cơng trình Thủy điện Hịa Bình khánh thành Việc hồn thành Thủy điện Hịa Bình đánh dấu bước phát triển ngành lượng nghiệp CNH - HĐH đất nước Thực Tổng sơ đồ phát triển điện giai đoạn (1981-1985) Lần đầu tiên, Việt Nam xây dựng thực quy hoạch phát triển điện lực Trong giai đoạn này, ngành Điện khẩn trương xây dựng, hoàn thành cơng trình lớn có tầm cỡ chiến lược quốc gia như: Nhiệt điện Phả Lại, Thủy điện Hịa Bình, củng cố nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình, Thái Nguyên, khai thác hết công suất Thủy điện Thác Bà… Về lưới điện, đưa đường dây 220 kV Thanh Hóa –Vinh, Phả Lại - Hà Đơng, trạm 110 kV, 220 kV Hà Đông mang tải sớm trước thời hạn, thi công xây dựng trạm 110 kV Yên Phụ Nhiều trạm trung gian đường dây phân phối lắp đặt, vận hành Nhìn chung, cịn gặp nhiều khó khăn kinh tế song tổng thể, Tổng sơ đồ đạt kết bật là: Đưa cơng trình nhiệt điện Phả Lại cơng trình lưới điện vào tiến độ, đáp ứng nhu cầu điện giai đoạn 1981-1985 Lần lượt giai đoạn sau đó, ngành Điện liên tục thực Tổng sơ đồ (Quy hoạch) điện II, III, IV, V Hiện, Quy hoạch điện VI (giai đoạn 2006-2015, định hướng tới 2025) triển khai thực Trong đó, EVN đầu tư góp vốn 42 dự án nguồn với tổng công suất 22.748 MW/59.463 MW (chiếm 38,3% tổng công suất đặt nước) Thực đầu tư lưới 500 kV gồm 13.200 MVA trạm biến áp 3.178 km đường dây; lưới 220 kV gồm 39.063 MVA trạm biến áp 9.592 km đường dây; lưới 110 kV gồm 41.315 MVA trạm biến áp 12.659 km đường dây Hiện nay, EVN ngành liên quan chuẩn bị tiếp tục xây dựng Quy hoạch điện VII Xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Ngày 5/4/1992, đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam (mạch 1) dài 1.487 km khởi công xây dựng ngày 27/5/1994 khánh thành, đóng điện vận hành Sự kiện đánh dấu bước trưởng thành mang tính đột phá Điện lực Việt Nam Hệ thống điện quốc gia Việt Nam từ hình thành sở liên kết lưới điện khu vực Bắc – Trung – Nam thông qua trục “xương sống” đường dây 500 kV Ngày 23/10/2005, đường dây 500 kV Bắc – Nam mạch tiếp tục hoàn thành đưa vào vận hành, đảm bảo hệ thống truyền tải siêu cao áp 500 kV hai mạch song song truyền tải điện chiều Nam – Bắc, liên kết vững chắc, vận hành an toàn, tin cậy Nếu đường dây 500 kV mạch thể tâm, nỗ lực trình độ trí tuệ người làm điện thành cơng cơng trình ĐZ 500 kV mạch tiếp tục khẳng định “thương hiệu Việt” chế tạo thiết bị, thiết kế thi công đường dây siêu cao áp Thành lập Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia Ngày 11/4/1994, Bộ trưởng Bộ Năng lượng Thái Phụng Nê ký Quyết định số 180/NL/TCCB-LĐ việc thành lập Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia (A0), với nhiệm vụ: Chỉ huy, điều hành hệ thống sản xuất, truyền tải, phân phối điện hệ thống điện quốc gia theo phân cấp quản lý điều độ, nhằm đạt kết tối ưu kỹ thuật kinh tế, đảm bảo hệ thống điện quốc gia vận hành an tồn, liên tục, tin cậy Dịng điện xoay chiều (Alternating Current) Đúng với tên gọi dịng điện xoay chiều có chiều điện tích thay đổi liên tục theo thời gian, thay đổi chiều lặp lại theo chu kỳ định Trong kỹ thuật điện, nguồn điện xoay chiều cịn kí hiệu AC (Alternating Current) ký hiệu sơ đồ dấu “~” Điện xoay chiều biểu thị sóng sin dạng sóng vật dao động tuần hồn điều hịa Cách tạo dòng điện xoay chiều Cách đơn giản để tạo AC sử dụng máy phát điện, loại máy đặc biệt thiết kế để tạo dòng điện xoay chiều Trong thiết bị vòng quay đặt bên từ trường tạo dòng điện dọc theo dây theo ngun lý cảm ứng điện từ Vịng quay cung cấp loại lượng như: tuabin gió, tuabin nước, nước chảy… Hình 1.1 Máy phát điện đơn giản Khi vòng xoay quay trịn làm tăng giảm ln phiên số đường sức từ từ nam châm qua tiết điện cuộn dây, tượng tăng giảm xảy dòng điện cảm ứng cuộn dây củng xuất Khơng dịng điện củng ln phiên đổi chiều nên ta gọi điện xoay chiều Dạng sóng điện xoay chiều Để kiểm tra dạng sóng điện AC cần máy sóng kết nối vào mạch hình máy thấy dạng sóng điện áp theo thời gian Khi thấy số dạng sóng khác AC phổ biến sóng sin Hình 1.2 Dạng sóng hình sin Ngồi ra, cịn có hai dạng sóng khác điện xoay chiều sóng vng sóng tam giác Hình 1.3 Sóng tam giác tìm thấy tổng hợp âm hữu ích để thử nghiệm thiết bị điện tử tuyến tính khuếch đại Sóng vng thường sử dụng kỹ thuật số chuyển đổi điện tử để kiểm tra hoạt động Các ứng dụng điện xoay chiều Chúng ta thấy điện xoay chiều nơi từ gia đình, văn phịng, nhà máy Sở dĩ AC phổ biến truyền khoảng cách xa tương đối dễ dàng Ở điện áp cao (trên 110kV), lượng truyền tải điện Điện áp cao có nghĩa dòng điện thấp dòng điện thấp củng sinh nhiệt đường dây điện trở AC chuyển đổi sang điện áp cao cách dễ dàng máy biến áp AC củng có khả cung cấp lượng trực tiếp cho động điện Động củng hoạt động tương tự máy phát điện động chuyển đổi lượng điện thành lương học (nếu trục động quay, điện áp tạo cực) Điều hữu ích cho thiết bị lớn máy rửa chén, tủ lạnh… chạy dựa điện AC 1.2 Công tắc POWER Là công tắc dùng để đóng/ mở máy tính Đây nút nhấn mở nguồn máy tính bạn muốn bật máy tính sử dụng Nhiệm vụ cơng tắc nguồn ( công tắc POWER ) Khi cấp điện cho nguồn ATX, mạch nguồn Stanby hoạt động cho hai điện áp - Điện áp 12V cung cấp cho IC dao động nguồn - Điện áp 5V cung cấp chân 5V STB để đưa xuống Mainboard cung cấp cho mạch khởi động Khi công tắc nguồn nhấn, main máy tính nhận tín hiệu để lệnh mở nguồn nguồn 1.3 Mạch khử từ chống nhiễu cho nguồn 1.3.1 Khái niệm nhiễu board mạch Nhiễu (noise) thiết kế mạch điện tử loại tín hiệu tạp chất sinh cách ngẫu nhiên gây ảnh hưởng xấu tới tín hiệu thơng tin Có hai loại nhiễu board mạch ý nhiễu xạ ( Radiation noise) nhiễu thu nhận ( reception noise) Nhiễu xạ loại nhiễu thiết bị mạch điện gây nhiễu thu nhận loại nhiễu thiết bị mạch điện nhận hoạt động gần nguồn nhiễu Hình 1.4 Hai loại nhiễu quan tâm mạch PCB Khái niệm nhiễu thường chung với khái niệm EMC(Electromagnetic compatibility) – khả tương thích điện từ mà hiểu gồm loại: nhận điện từ – EMI(Electromagnetic interference) miễn nhiễm điện từ EMS(Electromagnetic Susceptibility) Việc giảm nhiễu việc phải kết hợp giải vấn đề giảm EMI tăng EMS Mạch tích phân RC Mạch lọc RC mạch mà điện áp V0 (t) tỉ lệ với tích phân theo thời gian điện áp vào Vi (t) Trong K hệ số tỉ lệ, mạch tích phân RC mạch lọc thơng thấp tín hiệu vào có tần số fi lớn so với tần số cắt fc mạch Ta có cơng thức: Vi (t) = VR (t) +VC (t) (1.7) Từ điều kiện tần số fi lớn so với tần số cắt fc ta có (1.8): fi >> fc = 1/ RC  R >> Xc = 1/2 fi C  VR (t) >> VC (t) (1.9) (vì dịng I (t) qua R C nhau) Từ (1.7) (1.9) ta có Vi (t)  VR (t) = R.i (t)  i(t) = Vi (t)/R (1.10) Điện áp V0 (t): i (t ) dt c  Vi (t ) dt  V0 (t )  c  R Vi (t )dt  V0 (t )  RC  V0 (t )  Vc (t )  1.11 Như vậy, điện áp V0(t) tỉ lệ với tích phân theo thời gian điện áp vào Vi (t) với hệ số tỉ lệ K = 1/RC tần số fi lớn so với fc Điều kiện mạch tích phân fi >> fc  fi >> 1/2RC RC >> 1/2 fi   >> 1/2 fi = Ti / 2 Trong đó:  = RC số thời gian Ti chu kỳ tín hiệu vào Ví dụ: Trường hợp điện áp vào Vi(t) tín hiệu hình sin qua mạch tích phân Vi (t )  Vm sin  (t ) 1.12  Điện áp ra: V0 (t )   RC V m sin tdt Vm cos .t  RC Vm sin(t  900 )  V0 (t )   RC  76 1.13 Như vậy, thỏa mãn điều kiện mạch tích phân điện áp bị trễ pha 900 biên độ bị giảm xuống với tỉ lệ  RC Điện áp vào tín hiệu xung vng: điện áp vào tín hiệu xung vng có chu kỳ Ti xét tỉ lệ số thời gian = RC so với Ti để giải thích dạng sóng theo tượng nạp xả tụ Giả sử điện áp ngõ vào tín hiệu xung vng đối xứng có chu kỳ Ti (hình 5.3.12a) - Nếu mạch tích phân có số thời gian = RC nhỏ so với Ti tụ nạp xả nhanh nên điện áp ngõ V0(t) có dạng sóng giống dạng điện áp vào Vi(t) hình 3.12b - Nếu mạch tích phân có số thời gian = Ti /5 tụ nạp xã điện áp theo dạng hàm số mũ, biên độ điện áp nhỏ Vp hình 5.3.12c - Nếu mạch tích phân có số thời gian  lớn so với Ti tụ C nạp chậm nên điện áp có biên độ thấp hình 5.3.12d, đường tăng giảm điện áp gần đường thẳng Như vậy, mạch tích phân chọn trị số RC thích hợp sửa dạng xung vng có ngõ vào thành dạng sóng tam giác ngõ Nếu xung vng đối xứng xung tam giác tam giác cân Hình 5.13 Dạng sóng vào tín hiệu xung vng 77 Mạch tích phân dùng OpAmp - Mạch tích phân đảo hình 5.14 \ Hình 5.14 Mạch tích phân đảo hình Thiết lập quan hệ vào Với i1 = - i2 Mà vv  v vv dv (t )  (v  v  0), i2 (t )  C r R R dt v (t ) dv (t ) vv (t )dt  v C v  vr (t )   R dt RC  i1  Hệ số tỉ lệ K  1 , hai linh kiệ R C để tạo số thời gian mạch RC Mạch lọc thông cao - Mạch lọc thơng cao cho tín hiệu có tần số cao tần số cắt qua hồn tồn, tín hiệu có tần số thấp bị suy giảm biên độ Tín hiệu lấy R, làm cho tín hiệu sớm pha so với tín hiệu vào Tương tự, ta có: + Tần số cắt: fc  2RC + Tại tần số cắt điện áp có biên độ: V0  Vi Mạch vi phân RC: mạch có điện áp ngõ V0 tỉ lệ với đạo hàm theo thời gian điện áp ngõ vào Vi (t) 78 Ta có: V0 (t )  K d Vi (t ) dt 1.14  Trong k hệ số tỉ lệ mạch vi phân RC mạch lọc thơng cao RC tín hiệu vào có tần số fi thấp so với tần số cắt fc mạch Từ hình 1.15a, ta có: Vi(t) = V R(t) + V C (t) (1.15) Từ điều kiện tần số fi thấp so với tần số cắt fc ta có : fi