Home Ремонт бытовой техники Статьи Импульсные источники питания и преобразователи напряжения - принцип работы и алгоритм поиска неисправностей

Импульсные источники питания и преобразователи напряжения - принцип работы и алгоритм поиска неисправностей

Упрощенные схемы преобразователей напряжения
Рис. 1. Принципиальная схема преобразователей напряжения.

Конструктивные размеры сглаживающих 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.

Мы уже знакомили с устройством и принципом работы импульсных блоков питания, так же на сайте опубликован онлайн справочник по микросхемам для импульсных блоков питания, но, во первых - принцип действия объяснить можно по разному, во вторых - одна статья хорошо, а много лучше...

Преобразователи напряжения используются в бытовой переносной аппаратуре, например, в качестве источника питания для варикапов в схемах электронной настройкой. Напряжение питания варикапов обычно превышает напряжение первичного источника питания. Ввиду малой мощности, потребляемой варикапом, применяют однотактные преобразователи напряжения с трансформаторно-индуктивной связью (рис. 1. б). 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. 1, а) регулирование достигается изменением напряжения питания транзистора VT4 посредством регулирующего транзистора VT2 с усилителем постоянного тока на транзисторе VT1. В схеме (рис. 1., б) управление осуществляется базовым током транзистора VT35 с помощью транзистора VT36.

Диагностику схемы преобразователя напряжения начинают с проверки U 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).

Принцип работы импульсных блоков питания и алгоритм поиска неисправностей

Упрощенная структурная схема импульсного блока питания
Рис. 2. Структурная схема импульсного блока питания.

Структурная схема импульсного блока питания приведена на рис. 2. 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 импульсного блока питания отечественных телевизоров ЗУСЦТ, 4УСЦТ (рис. 3.). Блок включает в себя выпрямитель сетевого напряжения (диоды VD3 — VD6, конденсатор С11), 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).



Электрическая схема импульсного блока питания Советского телевизора
Рис. 3. Принципиальная схема блока питания телевизора.

При включении блока напряжение сети выпрямляется и заряжает конденсатор С11. 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 С11, 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. При 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 цепи: 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, R1, 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 R1, 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 Вольт. 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.