ВСТУП
Принцип дії імпульсних джерел живлення полягає в перетворенні випрямленої напруги мережі у високочастотну імпульсну напругу прямокутної форми з послідовною трансформацією і випрямленням цієї напруги у вторинних колах.
Вихідна напруга змінного струму випрямляється і згладжується з допомогою випрямляча на діодах і конденсатора, в результаті чого формується нестабілізована напруга постійного струму. Ця напруга є прикладеною до кола з послідовно ввімкнених первинної обмотки імпульсного трансформатора і ключового перетворювача на потужному силовому транзисторі. Під дією імпульсів зі схеми запуску ключовий перетворювач відкривається, при цьому через первинну обмотку починає протікати лінійнозростаючий пилоподібний струм. Напруга з обмотки 1 трансформатора трансформується в обмотку 3, що призводить до виникнення додатнього зворотнього зв’язку і підтримки транзистора у відкритому стані. В цей час у магнітному полі трансформатора накопичується енергія, а випрямний діод вихідного випрямляча закритий прикладеним до нього потенціалом вторинної обмотки. Коли струм через первинну обмотку досягає певного рівня, схема управління закриває ключовий перетворювач. Стум в обмотці трансформатора не може моментально змінитися через накопичену магнітну енергію, і виникає ЕРС самоіндукції зворотнього знаку. Завдяки цьому випрямляючий діод у вторинному колі відкривається і виникає струм вторинної обмотки, який протікає до тих пір, доки вся енергія, накопичена під час закритого стану ключа, не перейде в навантаження. І в подальшому цей процес повторюється, і через декілька тактів ключовий перетворювач входить в режим автогенерації, при цьому частота генерації визначається тільки параметрами ключового каскаду і первинної обмотки трансформатора, і складає зазвичай 20-25 кГц.
Імпульсний трансформатор окрім перетворення забезпечує також розвязку вторинних постійних напруг від мережі живлення.
Захист елементів телевізора при відмовах в схемі управління і каскаді стабілізації, а також при перевантаженнях по виходу в джерелі живлення здійсноється схемою захисту. Інформація на неї, коли режим роботи джерела живлення підходить до критичного, поступає зі схеми стабілізації. В цьому випадку схема захисту закриває ключовий перетворювач і зриває генерацію напруги, а також блокує схему запуску.
Завдяки високочастотному перетворювачі імпульсне джерело живлення має більш високий ККД (до 0,8-0,85) у порвнянні з традиційними джерелами неперервного типу, в ньому є можливість використати малогабаритний імпульсний трансформатор з феритовим осердям, а також встановлювати невеликі за розмірами радіатори для напівпровідникових приладів і електролітичні конденсатори невеликої ємності і вихідних згладжуючих фільтрах. Це призводить до зниження матеріалоємності, маси і габаритів джерела живлення, робить його більш економічним. Перевагою імпульсних джерел живлення є можливість забезпечення групової стабілізації одночасно декількох вихідних напруг і працездатність при широких змінах напруги мережі. З іншої сторони, так як частота перетворювача дорівноє десяткам кілогерц, імпульсні джерела живлення за принципом своєї дії генерують завади, які треба усувати. Якщо порівняти джерела живлення неперервного і імпульсного типу, видно, що в перших до первинного кола відноситься тільки первинна обмотка силового трансформатора, в той же час, як первинне коло імпульсного джерела живлення складається з діодного моста, схеми запуску, управління, стабілізації і захисту, ключового перетворювача. У зв’язку з цим, забезпечення безпеки теж є суттєвим моментом для імпульсних джерел живлення.
1 ТЕЛЕВІЗОРИ IV ПОКОЛІНЯ. РЕМОНТ ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ.
Призначення та технічна характеристика.
Модулі живлення призначені для застосування в телевізорах кольорового зображення, які мають кінескопи з самозведенням.
Модулі формують стабілізовані вторинні постійні напруги 128В, 28В, 15В, 12В. Модулі забезпечують відключення вихідних напруг при виникненні небезпечних умов; запуск модуля не залежить від зниженої напруги мережі; запуск модуля проходить плавно, що полегшує режим роботи силового транзистора КТ838А і підвищує надійність його роботи; передбачений захист від взаємних відмов при відмові транзистора КТ838А; при обриві обмотки або кіл стабілізації не приходить підвищення вихідних напруг; відсутній акустичний шум.
Модуль виконаний на друкованій платі з одностороннього склотекстоліту. Радіоелементи, які знаходяться під потенціалом напруги мережі, знаходяться під ізоляційними кришками. Силовий трансформатор, мікросхема, транзистор встановлені на радіаторах, контактні поверхні яких змащені теплопровідною пастою КПТ-8. В телевізорі модуль кріпиться на шасі і фіксується. Технічна характеристика модуля живлення МП-41(Табл.1).
1.2 Принцип роботи схеми.
Принцип роботи модуля полягає в перетворенні випрямленої напруги мережі в імпульсну напругу прямокутної форми з змінною частотою (20-30 кГц), з послідуючою трансформацією і випрямленням цієї напруги у вторинних колах(рис.1).
Напруга мережі поступає на випрямляч, зібраний на високовольтному ключовому транзисторі VT8 (КТ838А) і імпульсному трансформаторі Т1, який одночасно є розділяючим та понижуючим. Запуск перетворювача після включення модуля в мережу здійснюється при поступленні додатних напівхвиль напруги мережі на вхід вузла запуску, зібраного на транзисторахVT6, VT7 (КТ3102ГМ, КТ209).
Таблиця - 1
Напруга вихідних джерел живлення при нормальній напрузі мережі |
128В,27В, 15В, 12В |
Нестабільність вихідної напруги при зміні напруги живлення від 170 до 240В |
1,5; 0,3; 0,2; 0,12 |
Нестабільність вихідної напруги при зміні струму навантаження від 0,25 до 0,45 А |
2,0; 0,4; 0,3; 0,2 |
Струм спрацювання захисту по джерелу 128 В |
650 – 800 мА |
Перетворювач напруги зібраний за автогенераторною схемою по зворотно-ходовому принципу. В фазі відпирання транзистора (прямий хід) проходить накопичення енергії в магнітному полі трансформатора. В фазі запирання (зворотний хід) – накопичена енергія передається в навантаження. Наявність зворотного додатного зв’язку приводить до виникнення коливального блокінг–процесу з певною частотою. Періодичне переключення транзистора VT8 перетворює постійну напругу живлення, яка поступає на нього через первинну обмотку трансформатора Т1 в імпульсну.
Випрямлячі імпульсних напруг у вторинних колах трансформатора Т1 зібрані за схемою однонапівперіодного випрямлення. В джерелі +12В встановлено стабілізатор напруги.
Оптимальний режим роботи транзистора перетворювача підтримується вузлом пропорційного управління струмом бази транзистора VT8.
Рисунок 1- ІБЖ МП-41
Роботою перетворювача після переходу з режиму запуску в нормальний режим керує вузол, зібраний на транзисторах VT3, VT5. Вузол керування визначає тривалість і амплітуду пилоподібних імпульсів в перетворювачі і, тим самим, вихідні напруги. Для стабілізації цих напруг застосований каскад на транзисторі VT1.
Захист модуля від перенавантаження здійснюється вузлом електронного захисту на транзисторах VT2, VT4.
1.3 Випрямляч напруги мережі.
Напруга мережі 220В, частотою 50Гц поступає від розташованих поза модулем живлення запобіжників, шумоподавляючий фільтр і обмежуючий резистор на з’єднувач Х1.
В модулі живлення напруга мережі подається на мостову схему випрямлення, зібрану на діодах VD2 – VD5. Випрямлена напруга, яка дорівнює приблизно 290В, фільтрується конденсаторами С2, С3, С7, С8, які з’єднані мінусовими виводами з корпусом через конденсатор С18.
Паралельно діодам VD2 – VD5 під’єднані конденсатори С2, С3, С7, С8, які служать для вирівнювання зворотних напруг на діодах і зниження рівня імпульсних перешкод.
1.4 Режим роботи.
Вузол запуску призначений для початкового ініціювання коливань в автогенераторній схемі перетворювача напруги при включенні модуля в коло мережі і для виводу перетворювача в нормальний режим після порушення його роботи.
При включенні напруги мережі додатні напівхвилі синусоїдальної напруги мережі заряджають конденсатор С14 по колу: контакт 3 з’єднувача Х1, резистори R11,R21, конденсатор С14, резистор R28, діод VD2, контакт 1 з’єднувача Х1.
По мірі заряду конденсатора С14 росте потенціал катоду стабілітрона VD10: анод стабілітрона, з’єднаний через резистори R19, R18, R20 з емітером VT8, близький до нуля. Коди напруга на катоді VD10 досягне значення напруги пробою, через стабілітрон починає протікати струм від мережі 2мА в імпульсі по колу R11, R19, R18, R20, R28, VD2. Падіння напруги на резисторі R19 прикладається до переходу база-емітер транзистора VT6, що приводить до відпирання транзистора VT6, а потім транзистора VT7. Транзистори VT6, VT7 включені за схемою еквівалента тиристора. Напруга на тиристорному колі різко зменшиться до 1-2В і одночасно падає напруга на катоді VD10. Проходить розряд конденсатора С14 по колу: + С14, резистор R21, всі переходи транзисторів VT7, VT6 (від емітера VT7 до емітера VT6), конденсатор С12 і резистор R18, перехід база-емітер транзистора VT8, - C14.
Струм розряду конденсатора С14 відпирає транзистор VT8, здійснюючи запуск перетворювача напруги. Струм запуску визначається в основному номіналом резистора R12 і напругою пробою стабілітрона VD10 і не залежить від коливань напруги мережі, в зв’язку з чим модуль надійно запускається при пониженій напрузі мережі.
По мірі розряду конденсатора С14 струм через тиристорне коло VT6, VT7 зменшується і воно закривається. Після цього починається новий заряд конденсатора С14 і процес повторюється до тих пір, поки перетворювач напруги не ввійде в нормальний режим роботи.
В встановленому після запуску режимі роботи високочастотні імпульси працюючого перетворювача присутні на емітері і через R19 на базі транзистора VT6 і відпирають його. Частота включеного тиристорного кола висока, конденсатор С14 не встигає заряджатись, тому що напруга на ньому подавлюється.
Якщо запуск проходить в умовах короткого замикання вихідних напруг модуля, схема запуску забезпечує малий струм короткого замикання на виході.