拆解打理1988年生锈发霉的沪光YJ44A稳压电源

barracuda

某日机缘巧合从某个千年未开万年无人去的废旧仓库里翻出来一台陈旧的稳压电源
本着废旧物资回收再利用谁发现的宝藏就是谁的的原则，趁着月黑风高四下无人把它抱回了家


国产沪光牌，型号YJ44A，0-30V 2A的直流稳压电源
决定收拾收拾，看看还有没有利用价值


这个电源堆积在仓库阴暗潮湿的交流，被水泡过，表面都是霉斑水渍和锈迹




生产日期，1988年9月，第309号，35年了啊
当年还是工资几十块钱的时代，要说买这样一台电源应该不便宜吧
各个接口氧化腐蚀严重


那会稳压电源都喜欢背上背一个散热器，外露TO-3封装的调整管（当年没那么多大功率塑封管）
这个家伙用的是3DD101A，标准的国产大功率低频三极管，表面很生锈啊


外壳是侧开的，拧松螺丝，拆开外壳看看内部


果不其然，内部积土成山，锈迹斑斑




线路板是通过金手指插在底板上的，当年非常流行的做法，
那会没有表面贴装元件，都是大体积的直插，如果遇到受体积限制一块板子布不下时，
就分好几块小板纵向插在一个底板上，非常像现在电脑机箱的架构，
只是底板一般都是金属的，用线连接各个分板。拧下一颗固定螺丝就能拆下线路板，非常方便。
这种结构对于检修和维护来说非常友好，但是过多使用接插件，一个是容易增加接触不良的概率，还有就是不太适用于高频和大电流。




拆下的线路板，表面氧化严重


看看底盘。底盘是生锈腐蚀最厉害的
而且线路老化严重，线的外皮变硬，部分开裂，焊点氧化虚接的也有



这个电源看起来做工还不错，应该还有修复价值，决定把它好好收拾一下
即便芯不行了，外壳也有利用价值，拿去厕所，好好刷洗一下




冲洗完了，开始拆机，从面板开始，卸螺丝
那会模块化思想还是有的，比如这个电源，就分面板模块，背板模块，PCB，底板模块，之间都是用接插件连接。
这样最大的好处就是每个部分都能单独拆卸下来，不需要焊接线头。




拆的只剩框架了，真埋汰啊



都大卸八块了，记录一下底板的电路结构，看看各个模块之间是怎么连接的。


趁着机箱在阳台上晒的功夫，把线路板处理了，其实这个板子看着白花花一片很脏，其实那并不是脏也不是霉。
上世纪7\80年代的这种板子还不会用绿油做保护，而是焊完元件后会刷一层松香酒精溶液作为保护，
时间久了，再受潮后松香粉化，就变的这样白花花一片。
解决办法也简单：首先用清水洗净表面灰尘和浮土，烘干后酒精一擦，白灰就自动溶解了。


金手指氧化严重，用橡皮仔细擦干净，这样线路板基本也就干净了。


开始收拾底盘，这是所有线束汇聚的地方，也是生锈最严重的地方，
首先做好记录，然后开始拆线，所有锈蚀的线路全部拆掉，一根不剩




线拆完了拆设备，大件是滤波电容，滤波电感，主变压器
螺丝很生锈，果不其然会断，还好只是断了1根，没有造成什么麻烦



就剩框架了


继续把底板拆下来



拆下的一堆锈螺丝，氧化的插座，老化的线束




主变压器，C型结构，上海仪表变压器厂生产
多绕组输出，主绕组AC50V 辅助绕组AC2*12V 指示灯绕组AC5.5V
当年LED还是稀罕物，指示灯都是6.3V的白炽灯泡，因此，绝大部分电源变压器会有个单独的指示灯绕组
有用6.3V的，用5.5V是为了降低电压，延长指示灯寿命。
这个变压器质量很好，浸漆厚实，底板腐蚀成那样了，变压器一点损伤也没有，只有一点点锈在脚上


滤波电感，40-50mH，为什么是这么个数？还不确定，
没有标型号和厂家，也是个很凿实的家伙，体积大概现在的50VA变压器那么大。


拆下的主滤波电容。天和牌，CD13-F型铝电解电容器
按国产电容命名法：C代表电容器，D代表电解电容，13是序列，F是立式。
上海天和电化厂生产的天和牌电容在当时可是国产电容器里面的名牌产品，占据市场很大份额，
容量3300uF，工作电压DC 50V 当年这个参数的电容像个易拉罐那么大，
现在同样容量和耐压的电容要小太多了。这个家伙不仅很生锈，还有漏液的痕迹，
用了那么多年，也到寿命了，换新处理。



先把底盘拿去除锈，先用清水刷洗，表面的粉锈能刷掉一部分



然后用酸洗除锈，话说这电源不知道遭了什么罪，难不成被含硫水泡的？
为什么一酸洗就出来臭鸡蛋气味的气体？熏的头昏脑胀，赶快开窗通风才好些。


除锈完毕


用碱液中和掉残余的酸，顺便除油，烘干后拿去室外喷漆
自喷漆喷喷就行了，要求不高



收拾好的底盘，终于有个样了


安装底盘，原来底盘是通过4个塑料柱配合螺丝安装的，4个塑料柱老化开裂
换成同样高度的铜柱作为固定



按同样型号采购需要的零件：
主滤波电容换成了100V 10000uF的型号，北京无线电元件十厂产品，体积基本一样，
天和对元十，都是国产的优质电解电容，没毛病，不过这电容不便宜，花费45大洋。
为什么用耐压100V的？原因最后会解释。


PCB插座是同型号的，试了试非常合适



安装变压器和滤波电感


线路老化很严重，于是把它们拆除重新进行布线，所有线束全部换新。
其中，大电流的主电路用0.75平的线，其余电路用0.5平的线，指示灯用0.15平的线，
线路按照原来的架构布线，颜色也尽可能和原来相同，高压线路特别加用黄蜡管予以保护。
线的颜色一共9种，还粗细不同，光买线就花了不少银两




收拾面板和背板，主要更换氧化的插座，接线柱，开关
替换掉老化的线路，用更粗的线路替换
这部分没什么特殊的，不好的东西，全部更换！









测试表头和指示灯，没问题



基本拾掇好了，组装起来看看，嗯，比收拾之前好太多啦



收拾干净该通电测试一下啦
首先检查一下没有短路，通电，拧动调压电位器，有电压输出！
测试一下电压表基本是准确的





接上灯泡当负载，能带载，不错


测试最大电流大约2.55A，超过这个电流限流灯就会点亮
电源进入限流模式，输出电流不会再增加



测试一下纹波，满载情况下大概5mV左右，请看这个纹波的波形，并非正弦
因为调整管前面有可控硅斩波预稳压，纹波也是类似的斩波后的正弦波形



按说，这个电源似乎可以正常工作了，也该收工了，
但是，通过带载烤机发现问题：这个电源输出不稳！比如接个灯泡，按说电压不变电流应该稳定才是
但是实际情况是电流会无规律的飘动，有时候稳定，有时候能有几百毫安飘忽不定
说明电源还是存在问题，那么，动手开始检修吧。
上网搜索资料，这个电源的资料还真不多，不过没关系，直流稳压电源嘛，不难。
都是分立元件的，拿出纸和笔，开始跑电路。


经过一番分析，这个电源的电路原理大致摸清了：
首先变压器50V主绕组输出的交流电经过桥式整流后先送入一个可控硅进行斩波预稳压，
可控硅输出的脉动直流经过滤波电感和滤波电容滤波后经过调整管3DD101二次稳压，
其中，斩波预稳压的输出电压会随着电源输出变化而变化，大约比输出电压高6V-8V左右，
这么做的目的就是为了减少串联稳压电路中调整管上面的损耗，试想一下，如果没有预稳压，
当电源输出1V，2A时，调整管上承受的功率就有近100W了。
其中可控硅部分和稳压部分是分开的两组电路，可控硅触发主要是变压器组成的自激振荡器和过零检测电路组成；
稳压电源部分基本就是经典的晶体管串联稳压电路。


电路跑出来了，大致原理也吃透了，开始维修工程：
首先，主电路的元器件基本都是新的，无须更换，主要是修理控制板，
35年的电源了，首先把控制板上面的电解电容全换掉，
按同型号替代，原来都是国产的和平牌CD11型铝电解电容，
容量220uF、47uF、22uF的，都是常备元件，非常好替代。



控制板上面的晶体管有2种，分别是NPN的3DG201和PNP的3CG21
都是塑封的晶体管，经过测量，部分管子性能不佳，于是予以更换，
3DG201用3DG110替代，3CG21用2N2907和2N2905替代
但是，经过这样替代，电压不稳的问题有所改善，但是还没有完全改善。
看来问题出在控制板上面唯一的一块集成电路“5G921A2上”上面。


需要注意的是，这个集成电路的型号是：5G921A2上
为什么叫这个怪名字，从坛里找到了它的资料。
首先，5G系列是当年上海元件五厂生产的集成电路，这个5G921是个差分对管集成电路，
内部集成了4只NPN型三极管，设计者的初衷是一块硅片上做2对配对的三极管来用，
但是事与愿违，受当年工艺水平限制，很多成品性能并没有达到要求，但是又不能浪费，
于是，5G921就出来2种成品：其一是2对管都符合性能要求的，另一是只有一对管符合性能要求的，
而只有一对管符合要求的5G921，就会标注“上”或“下”字样告诉使用者哪一对管性能合格，
这里的这颗5G921，就是上面那对管性能合格
还有一个有趣点就是这个集成电路是对称结构的，无论正着插还是反着插接入的电路都一样，
看上图，这个电路安装方向和线路板上的标记方向就是反的。人家并不是插错了，而是就这么插的。


话说差分放大器是稳压电源的核心，一旦它性能不佳，稳压电源性能一定不会好
于是决定把它换掉，想起来元件库里面有现成的元件：CA3026
这是RCA公司早期出品的差分放大器集成电路，每个CA3026里面集成了2组差分放大器
正好可以用在这里！


拿出一颗CA3026，CAN封装12脚，5G921是DIP-14封装
CAN封装的长脚正好方便改造，不用去破坏线路板上面的走线。



CA3026需要调整一下脚位，只需要用一半就可以了，另一半闲着
其中，CA3026中已经集成了作为电流源的三极管，原来板上的那个就可以拆了，
原来用的3DG201，是塑封版的3DG6，性能很差，本来也没想要它。
只用了一根跳线拉过去，完美的原位替换。
CA3026下面是驱动管2N2905，它的功率更大，性能更好，替换掉原来的3CG21




收拾完和没收拾的控制板对比一下，太舒服了


这时候又出来一个小插曲：
之前在烤机的时候发现，调整管和散热器之间的热阻非常大！
调整管表面都90℃了，散热器只是温温热，这是怎么回事


想着拆下来上点硅脂吧，拆下调整管，果然，这个绝缘”云母片“上面都是水垢
这热阻能不大嘛


不过，擦擦这个“云母片”，怎么手感不对啊，不是云母的感觉
而且，也不能像云母那样剥出很多层来，感觉很像塑料
用烙铁一试，化了！居然还有用塑料片做功率管绝缘的！这真敢用啊！


还是换成真的云母片吧


看着那个锈迹斑斑的3DD101实在难受，虽然能用，但是影响心情，
顺手把它换了，换成2N3773，140V 16A 150W的管子
还是专门用于线性工作条件的，用于稳压电源调整管再合适不过了。
而且，2N3773的Hfe要高于3DD101，可以有效减轻驱动管的负担。



再次带载烤机测试，这回没有问题了，之前电压不稳的情况完全消失


调整管和散热器的温度也均匀了很多，得益于可控硅斩波，调整管的功耗并不很高
2.55A满载的情况下，散热器也只是温热的程度，不烫手


输出纹波较前也有所改善，2-3mV吧


侧面照，崭新的内部



装上外壳，完工，得到性能完好稳压电源一台






最后，对这个电源进行总结，具体参数是网上找的，
似乎这个型号的电源现在还有销售？？？这个参数指标不知道是否准确。


首先，这个电源是以上世纪80年代的工艺和材料进行制造的，不能以现代的标准看待它。
主电路架构是可控硅斩波预稳压+晶体管串联稳压，电路比较简单，性能肯定不如现在的电源。不过作为一个稳压电源，也能够很好的完成它的任务。
至于这个有意思的斩波+稳压的降压方式，我会在另一篇帖子对它进行分析。
但是，有一些硬伤是要指出的：第一就是在电容器的选型上，主滤波电容的工作电压是63V，而变压器主绕组的输出是AC50V，经过桥式整流如果没有可控硅斩波，直接滤波的话电压会上升到71V（50*1.414）左右，远超于电容的工作电压。再者，控制板上面双路AC12V的滤波电容工作电压16V，12V整流滤波后电压大约17V（实测15.5V），已经超出了电容的工作电压，对电容寿命肯定有影响。再有是控制板的元器件选型上，驱动调整管和限流指示灯的三极管均为3CG21型，该型号三极管Ic=50mA，而经实际测试，电源输出达到限流状态（2.55A）时，调整管Ib大约90mA，远超驱动管的额定参数，而限流指示灯的工作电流约65mA，也超过了其驱动管的驱动能力。长期使用，对元器件寿命肯定是有影响的。然后，受制于老式元件较低的性能，控制板整体功耗偏高，特别是调整管驱动部分，电源满载时发热较重，通过更换较高Hfe的调整管和驱动管，控制板发热情况有所改善（减小了驱动电流），这对于改善基准稳定会有所帮助。对于整体电源用料来说，走线偏细，经实际测量，即便是流经较大电流的主电路，采用的导线和如今0.3平的导线截面相当，而且还不是铜线，虽然2A电流不算很大，但是用截面积过小的导线，无疑会增加内阻影响性能。
最后，是电路主架构的分析，设计者采用斩波+稳压的降压方式无疑是想降低调整管的损耗，提高电源效率，但是，可控硅的加入对电源性能还是有较大影响。
由于可控硅的存在，导致电源负载调整率明显下降，最明显的表现就是如果接入重负载的瞬间，输出电压会陡降。而且，可控硅斩波会导致电感内电流畸变，
随着输出电流增大，可以听见滤波电感和变压器发出非常明显的蜂鸣音，用手摸可以感到它们的震动，对于安静环境也非常不友好。

合计成本：
滤波电容 ￥45
各类插头、插座、开关接线柱等 ￥15
一堆线 ￥12
几个小电容，电阻等 ￥3
调整管2N3773 ￥10
调整管MJ15022 ￥12 （发现是假货，损失计入成本）
差分放大器CA3026  赠送的￥0
2N2907，2N2905等小功率晶体管  ￥16
跑去电子市场等车马费 约￥20
共计：133大洋

全文完，谢谢观赏~~~

杨二胖

楼主好手艺，维修得很细致，思路严谨，阐述详尽。

南天

请介绍下底板酸洗的材料和施工工艺

查理小学

和制造一台电源没啥区别了

baihy19901105

呵呵，这电源没少鼓捣；QJ36+复式光电检流计+YJ-44标配；后来的YJ--44改为台式，电压电流表分开；性能放现在也没得说；把接地和屏蔽再搞一下纹波会更好一些！

wanwenhao1

很好的资料，但是没有贴出完整的电路图，差评！

w2000

希望贴出完整的电路图

qw66

非常好，技术非常好。感谢自费科研。希望把科研成果拿出来分享。  可以把电路图整理出来，发在帖子里。

barracuda

南天 发表于 2023-11-16 04:57
请介绍下底板酸洗的材料和施工工艺

先用刷子+清水刷掉浮锈，然后盐酸泡，边泡边摇晃，锈没了以后用清水洗净，然后纯碱水洗，再用清水洗净，晾干或者烘干就行了。

z368

能力强！      

ldj7501

楼主贴出完整的电路图，

752834752

用整这个来消磨时间可以，但实用价值却不大

出击之机

感觉最有价值的还是中间的变压牛。
基本上是手搓了个新的出来。
楼主的动手能力和维修思路都很赞。

shzx123

你这不叫修复，这基本上就是制造，只是利用了外壳和印板而已。谢谢楼主为大家展示了维修过程和经验，学习了。

JY陶石

  佩服楼主的动手能力，做事一丝不苟啊！