Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Импульсный блок питания - файл 1.doc


Импульсный блок питания
скачать (300.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc301kb.18.11.2011 15:30скачать

содержание

1.doc

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ




В состав импульсного блока питания входит стабилизатор напряжения, регулирующий элемент, который работает в импульсном режиме. Основная идея заключается в преобразовании выпрямленного напряжения в последовательность прямоугольных импульсов, которые затем преобразуются в постоянное напряжение. Регулировка уровня выходного напряжения осуществляется изменением длительности этих импульсов. Переход к ключевому режиму работы регулирующего элемента предопределил высокий КПД импульсных БП(0,8…0,85).


^

Функциональная схема модуля питания




3


1


1

220В




2


VD 7


19

3 2 2

5

4
9



10

7 14




6
5






B состав модуля входит: выпрямитель сетевого напряжения 1, ключевой каскад 2, импульсный трансформатор 3, формирователь сигнала обратной связи 4, много функциональное устройство управления работой ключевого каскада 5, низковольтный выпрямитель 6, вторичные выпрямители 7, нагрузка 8, шины регулирования 9, шины возбуждения 10. При этом в обмотке 1-19 трансформатора 3 появляется ток, возрастающий с течением времени по линейному закону. Скорость нарастания тока тем больше, чем больше время, в течение которого устройство 5 поддерживает ключ 2 в замкнутом состоянии.


С увеличением тока увеличивается количество энергии, накапливаемой в магнитном поле сердечника трансформатора. В некоторый момент времени ключ 2 размыкается. Одной из особенностей работы модуля питания является фазирование обмоток 1-19, 2-14 таким образом, что, когда ключ замкнут, ток в обмотке 1-19 нарастает, а диод VD в нагрузке остается закрытым.

При размыкании ключа, прекращается протекание тока через обмотку

1-19 , диод VD открывается и через него и обмотку трансформатора резко возрастает ток. Таким образом, если раньше магнитное поле сердечника трансформатора было связано с током через обмотку 1-19, то теперь это магнитное поле определяется током через обмотку 2-14, который протекает через диод и поступает в нагрузку. Когда вся энергия перейдет в нагрузку, ток через обмотку 2-14 прекратится.

Таким образом, регулируя время замкнутого состояния ключа, можно уменьшать или увеличивать кол-во энергии, передаваемой в нагрузку. Такая регулировка осуществляется устройством 5 по сигналу обратной связи (шина регулирования 9). Сигнал формируется в цепи ОС из импульсов, которые образуются в обмотке 5-7 трансформатора. Сигнал ОС на шине регулирования пропорционален напряжению на нагрузке. Если напряжение на нагрузке по каким-либо причинам уменьшается, то уменьшается напряжение на шине регулирования и устройство 5 станет размыкать ключ позже, что увеличит время замкнутого состояния ключа 2. Ток через обмотку 1-19 достигает большого значения, и количество энергии, передаваемой в нагрузку, увеличивается. Момент очередного замыкания ключа 2, также определяется устройством 5 на основании анализа сигнала обмотки 3-7, который по шине возбуждения через формирователь 4 поступает на УУ работой ключевого каскада. По сигналу шины возбуждения это устройство регистрирует момент окончания процесса передачи энергии в нагрузку и подает сигнал на очередное замыкание ключа 2. Частота замыкания ключа 2 составляет 18-32 кГц и определяется выбором параметров индуктивности обмоток 1-19, 2-14 трансформатора и нагрузки.


Модуль питания МП: в модуль питания входит выпрямитель напряжения сети VD4, VD7, устройство запуска VT3, устройство стабилизации и защиты VT1 и VS1, блокинг-генератора VT4, каскад, предназначенный для прекращения автоколебаний блокинг-генератора при понижении напряжения сети ниже 150В (VT2), и четыре импульсных выпрямителя (VD12-VD15). Модуль питания МП может работать в режимах стабилизации, короткого замыкания и холостого хода.

При включении монитора, постоянное напряжение с выхода фильтра сетевого выпрямителя через обмотку трансформатора TV1 (выводы 1-19) поступает на коллектор транзистора VT4. Одновременно с диода VD7 снимаются синусоидальные импульсы с частотой следования 50Гц, через резистор R8,R11 начинается зарядка конденсатора С7. (иногда ставят конденсаторы С10, С11). По мере зарядки, когда напряжение на конденсаторе, приложенное между эмиттером и базой 1 однопереходного транзистора VT3, достигает значения 3В, транзистор VT3 открывается. Происходит разрядка конденсатора С7 через переход

эмиттер база 1 транзистора VT3, эмитерный переход транзистора VT4 параллельно соединенные резисторы R14 и R16. Транзистор VT4 открывается и за время разрядки конденсатора (10-15 мкс) ток в его коллекторной цепи, возрастает до 4 А. Протекание коллекторного тока транзистора VT4, сопровождается накоплением энергии в магнитном поле катушки (выводы 1-19) трансформатора VT1. С окончанием разрядки конденсатора С7 транзистор VT4 закрывается. Прекращение коллекторного тока вызывает в катушках трансформатора появление ЭДС самоиндукции, которая создает на выходах 6, 8, 10, 18, 5, 7 трансформатора Т1 положительные потенциалы. При этом через нагрузку вторичных цепей – диоды однополупериодных выпрямителей VD12-VD15 протекает ток.

Последующие включения и выключение транзистора VT4, производятся запускающими импульсами от электрической сети. Нескольких таких вынужденных колебаний блокинг-генератора оказывается достаточно, чтобы зарядить конденсаторы во вторичных цепях. Для возникновения колебательного процесса в блокинг-генераторе, при котором транзистор VT4 будет автоматически открываться и закрываться с определенной частотой, необходимо создать между обмотками Т1, подсоединенных к его коллекторной (обмотка с выводами 1-19) и базовой (обмотка с выводами 3,5) цепями, напряжение ОС, такое напряжение создается энергией запасаемой в магнитном поле обмоток трансформатора Т1 по окончании зарядки конденсаторов во вторичных цепях.

Как уже упоминалось, закрывание транзистора VT4 сопровождается появлением положительного потенциала на выходах 5,7 трансформатора ТV1. При этом заряжаются конденсаторы, определяющие смещение на управляющем электроде и на аноде тиристора VS1 (соответственно С6 и С14), а также на базе и эмиттере транзистора VT1. Конденсатор С6 заряжается по цепи: вывод 5 трансформатора Т1, диод VD11, резистор R19, конденсатор С6, диод VD9, вывод 3 трансформатора Т1. Конденсатор С14, вывод 3 трансформатора Т1. Конденсатор С2 заряжается от вывод 7 трансформатора Т1, через резистор R13, диод VD2, конденсатор С2, на вывод 13 трансформатора Т1.

В период открытого состояния транзистора VT4 его коллекторный ток протекает от плюс конденсатора С16 через обмотку трансформатора ТV1 с выводами 1-19, коллекторный и эмиттерный переходы транзистора VT4, параллельно включенные резисторы R14 и R16 к минусу конденсатора С16. Из-за наличия в цепи индуктивности нарастания коллекторного тока происходит по пилообразному закону. Сопротивление резисторов R14 и R16 подобрано таким образом, что когда ток коллектора достигает значения 3,5 А, на них создается падение напряжения, достаточное для открывания тиристора VS1. При открывании тиристора конденсатор С14 разряжается через эмиттерный переход транзистора VT4, соединенные параллельно резисторы R14 и R16, открытый тиристор VS1. Ток зарядки конденсатора С14 вычитается из тока базы транзистора VT4, что приводит к более раннему закрыванию.

Дальнейшие процессы в работе блокинг-генератора связаны с открытием транзистора VT1. Питание усилителя постоянного тока осуществляется за счет выпрямления диодом VD2 и конденсатором С2 положительных импульсов, снимаемых с обмоток трансформатора. Напряжение на эмиттере стабилизировано с помощью параметрического стабилизатора R5.VD1, а напряжение на базе этого транзистора образованного постоянными резисторами R1 и R3 и переменным R2, зависит от напряжения на обмотке трансформатора 7-13 ТV1.

Транзистор VT1 открывается при уменьшении напряжения на выводах 7-13 обмотки трансформатора, когда выходные напряжения вторичных источников питания достигают номинальных значений. При этом напряжение на базе транзистора уменьшается в большей степени, чем на эмиттере.

Коллекторный ток транзистора VT1 протекает с вывода 7 обмотки ТV1 через резистор R13, диоды VD1 и VD2 эмиттерный и коллекторный переходы транзистора VT1, резисторы R6 и R10 к выводу 13 ТV1. Этот ток суммируется с начальным током управляющего электрода тиристора VS1, открывает его в тот момент, когда выходные напряжения вторичных источников питания достигают номинальных значений. Момент открывания тиристора зависит от напряжения на его катоде и управляющем электроде. Напряжение на катоде определяется падением напряжения на резисторах R14.R16. Напряжение на управляющем электроде определяется суммой напряжений, снимаемых с конденсатора С6 и коллекторов каскадов на транзисторах VТ1 и VТ2. Как уже упоминалось, открывание тиристора VS1 вызывает закрывание транзистора VT4. Таким образом, включение тиристора приводит к изменению длительности нарастания пилообразного импульса намагничивания и тем самым определяет его амплитуду, т.е. кол-во энергии, накапливаемой в сердечнике трансформатора ТV1.


^ Устройство стабилизации и защиты.


Оно состоит из УПТ на транзисторе и тиристоре VS1. При увеличении напряжения в цепи (либо уменьшение тока нагрузки) возрастает напряжение на выводах 7-13 обмотки обратной связи трансформатора Т1 и на конденсаторе С2. При этом напряжение на эмиттере транзистора VT1, куда оно передается через стабилитрон VD1, возрастает на большее значение, чем на базе, связанных с источником питания через делитель R1-R3. Увеличение отрицательного напряжения базы по отношению к эмиттеру вызывает возрастание коллекторного тока и падение напряжения на резисторе R10. Это приводит к более раннему открыванию тиристора VS1 и закрыванию транзистора VT4. Тем самым уменьшается мощность, отдаваемая во вторичные цепи.

Понижение напряжения сети (либо увеличение тока нагрузки) приводит к понижению напряжений на обмотке ОС (выводы 7-13 трансформатора Т1). Теперь из-за уменьшения тока коллектора тиристор VS1 открывается в более позднее время и количество энергии, передаваемой во вторичные цепи, возрастает.

Существенную роль в защите транзистора VT4 играет каскад на транзисторе VT2. При уменьшении напряжения сети ниже 150В напряжение на обмотке ОС выводами 7-13 оказывается недостаточным для открывания транзистора VT1. При этом устройство стабилизации и защиты не работает и создается возможность перегрева транзистора VT4 из-за перегрузки. Чтобы предотвратить выход из строя транзистора VT4, необходимо прекратить работу блокинг-генератора. Предназначенный для этой цели транзистор VT2 включен таким образом, что на его базу подается постоянное напряжение делителя R18, R4, а на эмиттер пульсирующее напряжение с частотой 50Гц, амплитуда которого стабилизируется стабилитроном VD3. При уменьшении напряжения сети уменьшается напряжение на базе транзистора VT2. Так как напряжение на эмиттере стабилизировано, уменьшение напряжения на базе приводит к открыванию транзистора. Через открытый транзистор трапецеидальные импульсы с диода попадают на управляющий электрод тиристора, открывая его так как суммарное напряжение на резисторе R10 увеличивается. Это приводит к прекращению работы блокинг-генератора. С увеличением напряжения до 160В напряжение на базе транзистора VТ 2 увеличивается, он закрывается и более не оказывает влияние на работу устройства.


^ Режим короткого замыкания.


Режим короткого замыкания происходит при замыкании в нагрузке вторичных источников питания. Узел электронной защиты от перегрузок уменьшает вероятность значительных повреждений – возгораний. При перегрузках модуля, которые сопровождаются падением выходных напряжений на выходе обмотки 7-13. Оно сопровождается уменьшением напряжения на R2, R3, C20. из за чего потенциал базы транзистора Т1 становится менее отрицательным относительно эмиттера. При дальнейшем падении напряжения транзистор Т1 закрывается, а узел пропорционального управления отключается. В режиме короткого замыкания колебательный процесс в модуле имеет место только во время действия принудительных импульсов запуска. т.е. условия авто генерации не выполняются и модуль работает в режиме кратковременно повторяющегося опроса. Запуск модуля при наличии короткого замыкания во вторичных цепях производится запускающими импульсами от цепи запуска (транзистор VT3), а выключение с помощью тиристора VS1 по максимальному току коллектора транзистора. После окончания запускающего импульса устройство не возбуждается, поскольку вся энергия расходуется коротко замкнутой цепью. После снятия короткого замыкания модуль входит в режим стабилизации.

^ Режим холостого хода.


Режим холостого хода наступает при отключении нагрузки во вторичных цепях или при уменьшении суммарной мощности потребления до 20Вт. В этом случае блокинг-генератор запускается устройством запуска, а выключается устройством стабилизации и защиты. Выходные напряжения несколько увеличиваются. Это увеличение компенсируется каскадом стабилизации на транзисторе Т1 при подаче положительного напряжения на базу транзистора Т2. Отрицательное напряжение смещения на базе транзистора уменьшается и может перейти в положительное, вплоть до полного открывания транзистора и прекращения генерации в модуле. При увеличении нагрузки на модуль питания до 20Вт и более блокинг-генератор переходит в режим стабилизации.

Напряжение источника питания поступает на модули монитора через соединительную плату ПС. Соединитель X1 предназначен для контроля постоянных импульсных напряжений.


^ Выпрямители импульсных напряжений.


Выпрямители импульсных напряжений во вторичных цепях собраны по однополупериодной схеме. Выпрямитель на диоде VD12 создает напряжение 130В для питания модуля строчной развертки. Сглаживание пульсаций этого напряжения производится конденсатором С27. Резистор R22 устраняет возможность значительного повышения напряжения на выходе выпрямителя при отключении нагрузки. На диоде VD13 собран выпрямитель напряжения 28В, предназначенный для питания модуля кадровой развертки. Фильтр на его выходе образован конденсатором С28 и катушкой индуктивности L23.

Выпрямитель напряжения 15В предназначен для питания усилителя звуковой частоты, собран на диоде VD15 и конденсаторе С30.

Напряжение 12В создается выпрямителем на диоде VD14 и конденсаторе С29. На выходе этого выпрямителя включен компенсационный стабилизатор напряжения. В его состав входят регулирующий транзистор VT5, усилитель тока VT6 и управляющий транзистор VT7.

Конденсаторы C22-C26, шунтирующие выпрямительные диоды, предназначены для уменьшения уровня помех, излучаемых импульсными выпрямителями в электрическую сеть.




^ Кодированное обозначение номинальных величин резисторов и конденсаторов


Кодированное обозначение резисторов



Единицы

Обозначения

Пределы

Примеры полных обозначений

Примеры кодиров. обозначений

Пределы

Обозначения

Единицы

Ом

Ом

до 1000

0,1 Ом

0,470 Ом

0,475 Ом

4,70 Ом

4,75 Ом

47 Ом

47,5 Ом

Е 10

Е 47

Е 475

4 Е 7

4 Е 75

47 Е

47 Е 5

До 100

Е

Ом

100 Ом

470 Ом

475 Ом

К 10

К 47

К 475

От 0,1 до 100

К

Килом

Килом

кОм

От 1 до 1000

1 кОм

4,7 кОм

4,75 кОм

47 кОм

47,5 кОм

1 К 0

4 К 7

4 К 75

47 К

47 К 5










100 кОм

470 кОм

475 кОм

М 10

М 47

М 475

От 0,1 до 100

М

Мегом

Мегом

МОм

От 1 до 1000

1 МОм

4,7 МОм

4,75 МОм

47 МОм

47,5 МОм

1 М 0

4 М 7

4 М 75

47 М

47 М 5










100 Мом

470 МОм

475 МОм

Г 10

Г 47

Г475

От 0,1 до 100

Г

Гигаом

Гигаом

ГОм

От 1 до 1000

1 ГОм

4,7 ГОм

4,75 ГОм

47 ГОм

47,5 ГОм

1 Г 0

4 Г 7

4 Г 75

47 Г

47 Г 5










100 ГОм

470 ГОм

475 ГОм

Г 10

Г 47

Г475

0,1 и выше

Т

Тераом

Тераом

ТОм

1 и выше

1,0 ТОм 1,01 ТОм

1 Т

1Т01












^ Кодированное обозначение конденсаторов



Единицы

Обозначения

Пределы

Примеры полных обозначений

Примеры кодиров. обозначений

Пределы

Обозначения

Единицы

Пико

фарады

пФ

До 10000

1 пФ

1,5 пФ

1,52 пФ

15 пФ

15,2 пФ

1П0

1П5

1П52

15П

15П2

До 100

П

Пико

фарады

100 пФ

150 пФ

152 пФ

1000 пФ

1500 пФ

1520 пФ

Н10

Н15

Н152

1Н0

1Н5

1Н52

От 0,01 до 100

Н

Нано

фарады

Микро

фарады

мкФ

0,01 и выше

0,01 мкФ

0,015 мкФ

0,0152мкФ

10 Н

15 Н

15Н2












0,1 мкФ

0,15 мкФ 0,152 мкФ

1 мкФ

1,5 мкФ

1,52 мкФ

15 мкФ

15,2 мкФ

150 мкФ



М 10

М 15

М152

1М0

1М5

1М52

15М

15М2

150М


0,01 и выше

М

Микро

фарады



^ Кодированное обозначение допустимых отклонений от номинала конденсаторов



Допустимое отклонение

Кодированное обозначение

Допустимое отклонение

Кодированное обозначение

± 0,1%

± 0,2 %

± 0,5 %

± 1 %

± 2 %

± 5 %

± 10 %

Ж

J

D

P

Л

И

С

± 30 %

± 100 %

- 10 + 50 %

- 10 + 100 %

- 20 + 50 %

- 20 + 80 %

± 0,4 пФ

Ф

Я

Э

Ю

Б

А

Х



^ Цветовая маркировка постоянных резисторов и допустимых отклонений от номинальных величин



Цвет знака маркировки

Номинальное сопротивление Ом

Допустимое отклонение сопротивления от номинальной величины %

первая

Вторая

Третья

множитель

Цифра

Серебристый

-

-

-

10-2

± 10

Золотистый

-

-

-

10-1

± 5

Черный

-

0

-

1

-

Коричневый

1

1

1

10

± 1

Красный

2

2

2

102

± 2

Оранжевый

3

3

3

103

-

Желтый

4

4

4

104

-

Зеленый

5

5

5

105

± 0,5

Голубой

6

6

6

106

± 0,2

Фиолетовый

7

7

7

107

± 0,1

Серый

8

8

8

108

± 0,05

Белый

9

9

9

109

-



^ Примеры маркировки резисторов

  1. Маркировка в виде полос






1 – коричневый (первая цифра) ;

2 – зеленый (вторая цифра) ;

3 – оранжевый (множитель) ;

4 – золотистый (допустимое отклонение)










Рис.2

R = 470 Ом ±0,5 %



1 – желтый (первая цифра) ;

2 – фиолетовый (вторая цифра) ;

3 – коричневый (множитель) ;

4 – зеленый (допустимое отклонение)




^ Техническое обслуживание и ремонт БП.


Для того чтобы найти причину отказа, необходимо знать принцип работы БП, изучить его принципиальную схему и знать факторы, влияющие на основные параметры БП и его узлы.

В случае тех или иных нарушений в работе БП, прежде всего необходимо убедиться в том, что напряжение питающей сети удовлетворяет норме, затем сняв БП, подключить его к питающей сети, через переходной шнур с блокировочной розеткой, с предохранителями и штепсельной вилкой. При этом строго соблюдать правила техники безопасности. Подключить нагрузочный резистор к выходу 100В блока питания. Вместо нагрузочного резистора, можно использовать лампу накаливания мощностью 40-100Вт, напряжением 220В.

Отыскание неисправности рекомендуется проводить в следующем порядке:

- по внешним признакам неисправности определить вышедший из строя узел, а по возможности деталь в этом узле;

- произвести внешний осмотр монтажа и проверить надёжность электрических контактов в разъёмах;

- проверить режимы подозреваемых активных радиоэлементов (микросхемы, полупроводниковые приборы) по постоянному току;

- проверить элементы неисправного участка схемы (резисторы, конденсаторы и др.) моточные узлы на обрыв;

Многие простейшие неисправности определяются без контрольно-измерительной аппаратуры. К ним относятся: целостность предохранителей, плохие контакты, механические повреждения, качество контактов разъёмных соединений, надёжность крепления субмодулей. Такие дефекты составляют значительную часть общего числа отказов.

Более сложные неисправности: дефекты печатного монтажа, элементов схемы (резисторов, конденсаторов, микросхем, транзисторов, диодов и др.), требующие разборки и применения контрольно-измерительных приборов, устраняются подготовленными специалистами.

Анализ отказов микросхем, транзисторов и диодов показывает, что в большинстве случаев они связаны с превышением предельно допустимых напряжений, токов. Характерными неисправностями полупроводниковых приборов являются пробой перехода, обрыв, утечка или нарушение герметичности. Практика показывает, что большая часть повреждений интегральных схем, транзисторов происходит во время их проверки, наладки и контроля режимов схем.

Необходимо тщательно следить, чтобы во время измерений, при настройке, регулировке не происходило случайных, кратковременных, коротких замыканий. Проверка режимов микросхем проводится специальными приборами.

Производить пайку микросхем, транзисторов и диодов можно только при отключенном БП. При пайке полупроводниковые приборы нельзя перегревать. Мощность паяльника желательно не более 40 Вт, с температурой нагрева жала

не более 200С. В качестве припоя должен применяться сплав с низкой температурой плавления ( ПОС – 61).

Основные дефекты конденсаторов: пробой изоляции, потеря ёмкости, обрыв и понижение сопротивления изоляции (утечка). Сопротивление исправных конденсаторов постоянному току составляет десятки и сотни Мега Ом. Что бы избежать ошибки при проверке таких конденсаторов, следует отсоединить один из его выводов, прибор переключить на самый высокий предел измерения. Если при проверке стрелка прибора после незначительного отклонения вернётся назад, то это свидетельствует о неисправности конденсатора (0,01 – 1 мкФ).

При проверке электролитических конденсаторов необходимо соблюдать полярность подключения выводов прибора. Если конденсатор исправен, то стрелка прибора резко отклонится, а затем постепенно по мере заряда устанавливается на значении сопротивления в несколько десятков тысяч Ом. Если прибор покажет какое-то сопротивление без резкого отклонения стрелки, то это указывает, что конденсатор неисправен. Отсутствие заряда и разряда конденсатора свидетельствует об обрыве выводов. Наличие пробоя или снижение сопротивления изоляции (утечка) вызывает сильный нагрев электролитического конденсатора.

Осмотр и проверку монтажа БП производят после разряда конденсаторов фильтров модуля питания.


Практическая часть


  1. Произвести измерения и регулировку выходных напряжений разъем XS1 контакт 13 (+12 В), разъем XS1 контакт 3 (+100 В).

2. Снять осциллограммы в контрольных точках. Провести анализ.

3. Определить номинал резистора, кодированного полосами.

4. Определить номиналы конденсаторов.

5. Проверить на пригодность радиоэлементы.







Скачать файл (300.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации