蚂蚁矿机 APW9 电源维修指南

电源系列8个月前发布 YKK
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本卷内容:主要讲述电源APW9各种故障的排除以及如何使用测试工具进行准确定位。

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一、维护平台要求

1、80W以上恒温烙铁(焊接温度:300-350℃)。烙铁头用于焊接贴片电阻、电容。刀片式烙铁头用于焊接和更换插件元件(焊接温度:380-420°C)。

2、热风枪用于芯片拆焊,注意不要长时间加热,以免PCB起泡(焊接温度:260℃±2℃)。

3、APW9通电检测采用交流可控电源稳压器(输出200-250V,可限制0-20A电流)。如果没有条件,也可以将100W普通灯泡串在市电的交流火线上。

4、对于电子负载(功率3.6KW,满足电压0-50V),如果没有这个条件,也可以制作与APW9相匹配的电阻负载。

5、万用表(建议使用Fluke 15b+万用表)、吸枪、镊子、V9-1.2测试治具及专用功率测试卡固件(有条件可配置 示波器)。

6、助焊剂、无铅锡丝、无水酒精清洗面板水;清洗面板水用于清洗维护后的助焊剂残留物和外观。

7、导热硅脂(2500)用于修复MOS与散热片之间的导热,导热硅胶(704硅胶)用于修复和覆盖PCBA修复后原处的胶损成分。

二、维护作业要求

1、维修人员必须具备专门的电子知识,一年以上的维修经验,对开关电源的工作原理有一定的了解,并熟练掌握焊接技术。

2、产品拆开和PCBA面板维修前,必须将大电容放电,并用万用表测量电压(小于5V放电),然后才能进行焊接操作!请务必确认,以免触电。

3、判断电路元件时要注意工作方法。例如,更换任何器件后,PCB面板无明显变形,焊盘焊接可靠,更换部件及周围区域无问题,如部件缺陷、断路或短路等。

4、更换关键部件后,进行交流耐压试验前,一次电路应无短路等明显异常,否则存在爆炸隐患。

5、判断电路信号需要AC220V电压;注意操作保护。 

● 维修人员资质必须符合规定要求;

● 维修所用仪器、设备必须符合规定要求;

● 维护的仪器、设备必须有效接地,维护环境符合防静电要求;

● 维护所用材料必须符合规定要求;为保证维修所用材料的准确性和可追溯性,维修所用材料必须是相应型号的生产材料,并确认材料更换;

● 为防止可能发生的触电危险,非专业人员请勿拆卸外壳:

● 维修人员应使用专用开壳器打开电源适配器的外壳进行维修,以免损坏产品内部器件:

● 产品打开后,需对高压电容进行放电;

● 产品维护过程中产生的电子垃圾废物不能随意丢弃:

● 不良产品必须有维修工艺卡并注明故障原因,并单独放置;

● 修复后的产品必须有良好的标识,以便区分。

● 修复后的产品必须放置在修复区域并经过系统检测后方可入库。

三、电源原理及结构

一、原理概述

1. APW9由1块大板、3个风扇和上下外壳组成。正常两个输入通道接AC220V,有两个直流输出电压,分别为SB 12V。初级输出电压为14.5v-21v,由PIC口控制并与矿机通信。

(1)性能特点及使用范围描述如下:

APW9电源 是一款高效直流电源。它有一个单相交流输入和两个直流输出:

1>. 14.5V-21V电压可调输出,最大电流可达170A;

2>. 12V电压固定输出,电流可达12A。

电压可调输出部分可满足可调电压范围170A电流以内的日常直流负载使用,特别适合服务器、矿机等对供电要求严格的场合;12V电压的固定输出部分可以满足控制板和散热片的使用。

1)特点如下:

● 200-240V电压输入。

● 具有欠压、短路、过载、过温保护,故障排除后自动恢复。

● 采用优质器件,通过实用设计保证产品稳定可靠,可在50℃以下高温环境下长时间满负荷工作。

● 体积小,功率密度高。

3)APW9电源外观

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注:如果需要开启默认电压21.32V测试,可以使用转接线将电压引脚EN与GND短接。

● 前面板:2路交流输入;3个高速4028直流风扇

● 左面板:4个PCB-33铜端子,用于输出1个4针信号连接器;1 个 PCIE 连接器,用于 12V 固定电压输出。

● 后面板:散热出风孔。

● 前面板交流输入接口型号为C14,配对为C13。

● 4-PIN 信号连接器是外部控制板与电源之间的接口。SDA/SCL 是 I2C 总线。电源的输出电压可以通过I2C调节。EN 为电源使能信号。控制板可以通过EN使能电源,高电平有效。

● 主输出采用4 个PBB-33 铜焊接端子。它们通过 M4 螺钉直角安装在 PCB 上。靠近出风口的两个端子为正极输出端子,靠近信号连接器的两个端子为负极输出端子。输出线或输出铜带可通过M4螺钉方便灵活地固定在端子上。

● PCIE 连接器用于12V 固定电压输出。 

PCIE连接器原理图如下所示:

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PCIE输出线由两种颜色线组成,12V正极线为黄色,负极线为黑色。

6PIN PCIE端子正负极定义:

正极:黄1、黄2、黄3 

负极:黑4、黑5、黑6 

4)APW9电源参数:

输出1电压14.5伏 – 21伏直流
额定电流(@220VAC输入)170A
额定功率(@220VAC输入)3600W
纹波和噪声< 1%
源头监管< 1%
负载调整率< 1%
启动时间<2S
保持时间>10毫秒
输出2电压12.3V
额定电流(@220VAC输入)12A
纹波和噪声< 1%
电压精度12.2V – 12.4V
源头监管< 1%
负载调整率< 1%
启动时间<2S
保持时间>10毫秒
输入电压200-240V 交流(两个)
频率47-63赫兹
PF> 0.99(满载)
漏电流<1.5mA(220V 50Hz)
保护输入欠压保护80-89伏交流电
输出短路是的
输出过流保护95-130A
过温保护是的
环境工作温度– 20至60℃
工作湿度20%-90%RH(无凝露)
高度<2000米
结构方面204.8SS*157*42.5mm
净重〜3.2公斤
冷却方式强制风冷
噪音67分贝

二. 维修思路及常见故障案例

1. 基本电源原理框图

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2、电源PCBA板布局

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布局说明: 

1A——第一路交流输入和EMI电路;

1B——PFC和主并联MOS电路;

1C——12V辅助及VCC电路;

2A——第二路交流输入和EMI电路;

2B——PFC和主并联MOS电路;

2C——12V辅助及VCC电路;

2D——12V输出口和PIC通讯口。

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实物图片,产品版本会略有差异,但原理类似。

(1)两路交流输入EMI转PFC电路原理图,如交流1关键测量F1保险、U2整流桥,Q4、D7、D5、D6是否有损坏(其他检查方法相同)。注意,如果MOS损坏,驱动电阻和电路可能会同步损坏,需要更换。正常运行时,可判断大电容两端直流电压为410-420V。

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(2)两路12V辅助电路及风扇供电原理,如12V 1路先测量连接D1、D2的电压检测启动电阻R33、47K与HV是否相通,F3、Q5是否有损坏, D8、D9、T1(其他路同理)。12V输出,以下电路由前端两路12V串联绝对控制转换为输出+12V给矿机控制板。

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主PWM芯片U9 VCC供电控制,注意,前面两个PFC应该正常工作。

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(3)主控PWM驱动电路,PIC控制稳压原理图,重点介绍主IC VCC供电和驱动变压器。

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(4)LLC电路两路主开关管MOS及变压器变换降压同步整流直流滤波输出电路,重点测试主开关管MOS Q14、Q15、Q31、Q32,检查输出整流管是否有短路现象端贴MOS正负极,并检查过流保护电路变压器等。

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(5)PIC控制电路、J15通讯及记录口。

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(6) SMD贴片A面和插件B面的位置。

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三.保养步骤

1、检查电源外观是否有严重损坏或变形,直流风扇、交流插座是否损坏。

2、接通AC220V电源,检查风扇是否正常转动,用万用表测量输出J6端子电压是否为12V(12.1V-12.50),以消除测量误差

3、打开外壳,检查元器件及焊锡面有无被灼烧的现象(重点是D1、D2、D21、D22是否损坏以及12V电路的SMT电容是否有火炬),使用用万用表检测交流输入端F1保险丝是否断路、U2整流桥;检查PFC MOS Q4;D7、D5、D6是否有短路(另外一种方式的检查方法相同),测量PWM电路主开关管MOS Q31;Q32;Q15.Q16和输出贴片MOS Q17;Q18.Q19.Q20看是否有短路,如有短路请检查并更换元件位置,并注意MOS管周围的回路电阻。三极管可能已损坏,需要更换。

4、检测辅助12V电路F3、U5;T1;Q5. 检查D8、D9其他元件是否有短路、断路及周边元件烧坏等情况,如有则需更换。

5、如果以上位置均无异常,则F1或F2熔断器电路正常,接通两路交流线,直流风扇转动(若无转动动量,则测量风扇插座是否有12V,如正常更换风扇),J6有12V电压输出端,测量大双向电容PFC TEST20 TEST30或TEST2-TEST7表点看两端均为DC410V-420V,否则检查PFC芯片U21或U1、7脚VCC供电12V或确认有无物质损坏变化,如无异常,应检测PWM电路U9、U10、U24。电源VCC有12V电压或材料是否损坏或更换,T5或T7驱动变压器是否损坏。

6、其他缺陷需根据维修人员的技能进一步分析判断。

经过上述检查后,单电源测试主电路的直流输出应短接到J15 PIN的4-5脚,输出dc21.3v左右,如图EN-GND PIN。注意短接错误可能会损坏芯片。更换有缺陷的元件并进行焊接检查后,即可进行AC220V测试。注:其他电路检查大电容为420V,如果短接后无输出,也可以考虑重新烧录PIC芯片U12固件或者烧录时更换IC(一般有这里的缺陷更少)。

四.有条件可用控制板V1.2与APW9电源PIC口连接测试图,标记1为专用卡测试固件,2为直流电压调试高低转换按钮,3为PIC通讯口,4为控制板字母插座,5为12V电源;注意黄色加黑色减。注:一般故障电源产品修复后,PIC 通讯 J15 口 EN-GND 引脚上的电源只是短接,有 21V 左右电压输出属正常,可单独测试,无需进行以下操作控制板(PIC单片机坏了,或者固件异常,重新烧录后需要小板测试),可以直接安装对应的矿机测试。

电源机维修后12V带12A负载,主电压DC21V带负载170A测试合格。

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五、矿用电源常见故障的简单判断与维修。

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六.电源维护测试正常后,需在额定负载80%(140A)以上正常运行2小时,方可供客户使用。

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