Импульсные источники питания

[Admin]

Импульсные источники питания

Конструктивные размеры фильтров блоков питания в основном определяются частотой переменного напряжения. Жесткие требования к пульсациям приводят к значительному увеличению размеров сглаживающих фильтров. Известно, что увеличение частоты переменного напряжения позволяет снизить конструктивные размеры блоков питания. Уменьшение габаритов фильтра с одновременным повышением эксплуатационных характеристик достигается в импульсных блоках питания. К ним относятся преобразователи напряжения (ПН) и сетевые источники питания с повышенной частотой преобразования.

ПН используются в бытовой переносной аппаратуре с электронной настройкой на варикапах. Напряжение питания варикапов обычно превышает напряжение первичного источника питания. Ввиду малой мощности, потребляемой варикапом, применяют однотактные преобразователи напряжения с трансформаторно-индуктивной связью (рис. 2.6). В состав преобразователя входят: генератор высокочастотных колебаний VT4 (VT35), выпрямитель VD2 (VD18), система автоматического регулирования выходного напряжения VT1, VT2, VT3 (VT36). Генератор ВЧ напряжения — автогенератор с индуктивной обратной связью. Преобразователи отличаются схемами регулирования выходного напряжения. В схеме (рис. 2.6, а) регулирование достигается изменением напряжения питания транзистора VT4 посредством регулирующего транзистора VT2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT1. В схеме (рис. 2.6, б) управление осуществляется базовым током транзистора VT35 с помощью транзистора VT36.

Диагностику ПН начинают с проверки напряжения питания преобразователя. Отсутствие напряжения свидетельствует о дефекте цепей подачи питания. Выходное же напряжение может отсутствовать из-за неисправности трансформатора, транзистора генератора VT4 (VT35), схемы регулирования выходного напряжения — транзисторы VT2, VT1, VT3 (VT36), выпрямителя — диоды VD2 (VD18). Сначала проверяют наличие генерации осциллографом, подключенным к коллектору транзистора VT4 (VT35].

Структурная схема импульсного блока питания приведена на рис. 2.7. Принцип действия импульсных источников питания состоит в следующем. Напряжение питающей сети выпрямляется и затем через ключ поступает на первичную обмотку трансформатора. Ключ управляется специальной схемой с частотой несколько килогерц. Импульсы тока в первичной обмотке трансформатора индуцируют во вторичных обмотках соответствующие импульсы напряжения. Напряжения со вторичных обмоток выпрямляются и используются для питания каскадов аппаратуры. Трансформатор, кроме основной функции, производит гальваническую развязку первичной и вторичных цепей питания, т. е. этим обеспечивается дополнительная безопасность эксплуатации и обслуживания аппаратуры.

На этом же принципе основана работа блока питания (рис. 2.8) телевизоров ЗУСЦТ, 4УСЦТ. Блок включает в себя выпрямитель сетевого напряжения (диоды VD3 — VD6, конденсатор СП), схему запуска (транзистор VT5), схемы стабилизации (транзистор VT2), схемы защиты (транзисторы VT1, VT3, VT4, тиристор VS1), автогенераторного преобразователя напряжения с трансформатором, вторичных выпрямителей, стабилизатора напряжения на 12 В (микросхема D1).

При включении блока напряжение сети выпрямляется и заряжает конденсатор СИ. Одновременно сетевое напряжение через резистор R18 поступает на схему запуска.

Напряжение конденсатора С11 прикладывается через обмотку трансформатора к транзистору VT6.

Импульсы сетевого напряжения через открытый переход транзистора VT5 по цепи диод VD7 — обмотка трансформатора (выводы 5,3) поступают на базу транзистора VT6 и открывают его. Ток коллектора, протекая по цепи (конденсатор СП, обмотка трансформатора, переход коллектор-эмиттер, VT6, резисторы R27 — R29, конденсатор С11), создает на резисторах R27, R29 разность потенциалов между анодом и катодом тиристора VS1, обеспечивая его нормальную работу. Это же напряжение через конденсатор С4 поступает на управляющий вход тиристора VS1. Прн достижении порога тиристор открывается и уменьшает ток базы транзистора VT6, что вызывает закрывание транзистора и отсечку коллекторного тока. Отсечка тока приводит к появлению положительного потенциала на выводах 6, 8, 10, 5, 7 трансформатора.

Появление положительного потенциала на выводах 5, 7 трансформатора приводит к заряду конденсаторов С8, С9. Конденсатор С8 заряжается по цепи: вывод 7 трансформатора — резистор R23 — диод VD2 — вывод 13, конденсатор С9 — по цепи: вывод 5 трансформатора — диод VD7 — вывод 3. Поскольку в момент включения конденсаторы вторичных выпрямителей разряжены, блок в этот момент находится в режиме, близком к короткому замыканию, и вся энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора, переходит на заряд конденсаторов С19, С20, С22, С24. Уменьшение энергии вызывает снижение запирающего напряжения транзистора VT6, снимаемого с обмотки (выводы 3, 5) трансформатора. При этом транзистор вновь открывается импульсами со схемы запуска и процессы повторяются до тех пор, пока энергия, накопленная магнитным полем трансформатора, не создает на обмотке трансформатора напряжение, достаточное для возникновения автоколебательного режима.

Ток базы открытого транзистора VT6 протекает по цепн: вывод 3 трансформатора, дроссель L2, переход база-эмиттер, резисторы R25, R28, R30, R32, диод VD8, вывод 5 обмотки. Запирание транзистора VT6 происходит за счет тиристора VS1. При этом конденсатор С9 подключается в обратной полярности через открытый тиристор к переходу база — эмиттер — резисторы R27, R29. Ток разряда конденсатора вычитается из тока базы, что приводит к запиранию транзистора VT6.

Стабилизация выходных напряжений и плавное нарастание тока коллектора транзистора VT6 при включении обеспечивается схемой стабилизации на транзисторе VT2.

Напряжение, снимаемое с резисторов R4, Rl, R2, R3, поступает на базу транзистора VT2 и отпирает его. В связи с этим коллекторный ток проходит по цепи: вывод 7 трансформатора — резистор Р23 — диоды VD2, VD1 — переход эмиттер-коллектор транзистора VT2 — резистор R11 — переход управляющий электрод-катод тиристора VS1 — резисторы R27, R29, R17— вывод 13 трансформатора. Значения элементов делителя Rl, R4, R2, R3 выбраны таким образом, чтобы ток коллектора транзистора VT2, суммируясь с током управляющего электрода тиристора VS1, приводил к отпиранию тиристора в момент достижения максимального выходного напряжения порядка 90— 100 В. Стабилизация напряжения происходит вследствие противоположного направления токов, что обеспечивает регулирование временного отношения открытого и закрытого периодов (скважность) работы транзистора VT6. Аналогично функционирует схема и при колебаниях напряжения питающей сети.

Защита от перегрузки по выходам и при отказах схемы стабилизации осуществляется транзисторами VT1, VT2, VT3. В рабочем режиме транзистор VT1 открыт, что обеспечивает низкий уровень напряжения на конденсаторе СЗ. При этом стабилитрон VD15 закрыт и, следовательно, закрыты транзисторы VT3, VT4. Перегрузка в выходных цепях вызывает уменьшение напряжения на трансформаторе (выводы 7, 13) и запирание транзистора VT2. Конденсатор СЗ заряжается через резисторы R13, R15, диод VD3. В результате открываются диод VD15 и транзисторы VT3, VT4; конденсатор С9 подключится в обратной полярности к базе транзистора VT6 и автоколебательный процесс сорвется. Повторный запуск также невозможен. Открытый транзистор VT4 шунтирует схему запуска.

Ремонт импульсных блоков питания начинают с внешнего осмотра, определяют наличие или отсутствие замыканий, обрывов, дефектных компонентов. Затем так же проверяют цепи вторичных выпрямителей авометром на отсутствие замыканий или обрывов. При отсутствии во вторичных цепях дефектов приступают к их поиску в «горячем» состоянии. Для этого подключают к блоку питания нагрузку. Напряжение сети желательно подать через разделительный трансформатор. Отметим, что подключение нагрузки к импульсным блокам питания обязательно.

В противном случае возможно повреждение элементов при переходных процессах вследствие больших выбросов напряжений.

Включив блок питания, проверяют поступление напряжений на схему. Ускоряет поиск дефектов использование осцилографа. Проверка осциллограмм проводится в характерных точках. Для примера иа рис. 2.9 приведен алгоритм диагностики блока питания телевизора (см. рис. 2.7)