Импульсные источники питания - характерные неисправности и методика ремонта

Принцип действия импульсного источника питания (ИИП) заключается в преобразовании выпрямленного сетевого напряжения в последовательность прямоугольных импульсов, которые затем преобразуются в постоянное напряжение. Уровень выходного напряжения регулируется изменением скважности импульсов.

Рис. 2. Структурная схема импульсного источника питания.

Рассмотрим обобщенную схему импульсного источника питания ИИП (см. структурную схему). Переменное напряжение через сетевой шнур 1 и плавкий предохранитель 2 поступает на 3 фильтр, предназначенный для защиты от импульсных помех как со стороны электросети, так и со стороны блока питания. Далее, как правило, через ограничительный резистор 4 напряжение поступает на выпрямитель 5. Для фильтрации полученного напряжения к выпрямителю подключен оксидный конденсатор. Все выше перечисленные элементы (1-5) в целом составляют источник первичного электропитания.

Далее выпрямленное сетевое напряжение амплитудой приблизительно 300 В подается на управляемый преобразователь, представляющий собой ключ на биполярном или полевом транзисторе 6, где оно преобразуется в импульсы высокой (более 20 кГц) частоты, поступающие на импульсный трансформатор 7. Со вторичных обмоток трансформатора снимаются напряжения, необходимые для питания схемы аппарата. Помимо этого в функции импульсного трансформатора входит обеспечение автогенераторного режима преобразователя и гальванической развязки сети с нагрузкой.

Чтобы обеспечить требуемое значение выходного напряжения и его стабилизацию, в импульсных блоках питания имеется схема управления 8 ключом. Управление осуществляется путем изменения скважности импульсов генерации. В целях снижения уровня высокочастотных помех в импульсных источниках питания современной бытовой техники применяются в основном схемы, в которых ключ работает на постоянной частоте повторений импульсов, а скважность регулируется формированием широтно-импульсной модуляции. Для его работы используются источник опорного напряжения и сигнал обратной связи, снимаемый либо с дополнительной обмотки импульсного трансформатора (А-А), либо с выпрямителя одного из выходных напряжений (Б-Б). В последнем случае, чтобы обеспечить гальваническую развязку нагрузки и сети, для передачи сигнала используется оптрон 9. Кроме этого схема управления выполняет функции защиты блока питания от перенапряжения, перегрузок по выходному току, сбросов (просадок) напряжения и перегрева.

Схема управления реализована достаточно просто — иногда всего лишь на нескольких транзисторах. В последнее время часто применяются схемы управления в интегральном исполнении. В ряде случаев микросхемы управления могут включать в себя и импульсный ключ.

Поскольку импульсное напряжение, снимаемое с вторичных обмоток трансформатора, униполярно, для его выпрямления используются однополупериодные выпрямители дополнительной стабилизации выходного напряжения могут применяться обычные линейные стабилизаторы 11, которые часто реализуются на микросхемах - интегральные стабилизаторы напряжения.

Основные неисправности и методика ремонта импульсных источников питания

Основным проявлением дефектов импульсных источников питания является их полная неработоспособность, или, как пишут в статьях по ремонту бытовой техники, блок питания не включается. Реже встречается неисправность схемы стабилизации, приводящая к повышенному напряжению на выходе источника питания.

Рассмотрим основные неисправности, когда аппарат не включается на примере видеомагнитофонов.

После проверки сетевого шнура проверяют сетевой предохранитель. Он может выйти из строя либо из-за пробоя элементов выпрямителя, что приводит к короткому замыканию по переменному току через конденсатор фильтра, либо из-за пробоя перехода коллектор-эмиттер (сток-исток) ключевого транзистора. В очень редких случаях предохранитель может перегореть из-за сетевой импульсной помехи или вследствие окисления контактов колодки.

Все вышеперечисленное равным образом относится и к токоограничивающему резистору. Причем, в первую очередь выходит из строя токоограничивающий резистор, а предохранитель скорее всего оказывается исправным. Ни в коем случае не следует заменять этот резистор перемычкой или резистором другого номинала!

Исправность конденсатора фильтра проверяют при необходимости путем замены. Но, как правило, неисправный конденсатор обнаруживается уже при внешнем осмотре.

Далее проверяют исправность ключевого транзистора. Если в схеме блока питания ключевой транзистор входит в состав микросборки, то его проверяют исходя из ее принципиальной схемы - смотрите справочник радиолюбителя на сайте Времонт.su.

Тщательно проверяют на обрыв и соответствие номиналу все низко-Омные резисторы в схеме преобразователя.

Особое внимание следует обратить на оксидные конденсаторы, в первую очередь на те из них, которые размещены вблизи радиатора ключевого транзистора. В ряде моделей видеомагнитофонов (например, «Panasonic NV-G50, J35») импульсы запуска подаются на базу ключа через разделительный конденсатор. При выходе его из строя импульсный источник питания не запускается.

Следует убедиться в исправности вторичных выпрямителей и стабилизаторов, проверить цепи нагрузки. При нахождении дефектов в этих узлах необходимо заменить оптрон обратной связи. То же самое следует сказать при выходе из строя активных элементов в схеме управления ключом.

Если схема управления ключом реализована на микросхеме и все выше перечисленные элементы исправны, а блок питания не запускается, то микросхему следует заменить.

В случае повышенного выходного напряжения неисправность следует искать в схеме стабилизации. Проверке подлежат оптрон обратной связи, активные элементы схемы управления ключом, а также оксидные конденсаторы в их цепях. Например, подобный дефект в видеомагнитофоне «Samsung УК-350» вызывает высыхание конденсатора С110 (согласно принципиальной схемы видеомагнитофона), расположенного, кстати, рядом с сильно греющимся в процессе работы активным элементом блока питания.

По окончании проверки приступают к испытаниям импульсного источника питания отключенным от аппарата. В качестве эквивалента нагрузки можно рекомендовать использовать лампу накаливания соответствующей мощности, рассчитанную на напряжение напряжение нагрузки (например, 40 Вт, 12 В). Убедившись в работоспособности блока питания, можно подключать его к остальной схеме аппарата.

После подключения источника питания к аппарата следует в обязательном порядке проверить соответствие выходных напряжений требуемым по схеме. Для проверки рекомендуется применять цифровой вольтметр, т.е. приборы с высоким входным сопротивлением. Из-за того, что схема преобразователя не имеет гальванической развязки с питающей сетью, измерения в нем должны проводиться с особой осторожностью. Далее с помощью осциллографа следует убедиться, что уровень пульсаций выходных напряжений находится в допустимых пределах, так как многие элементы видеомагнитофона, такие как, например, схема управления, блок обработки сигнала цветности, схема управления двигателями ленто-протяжного механизма, очень чувствительны к нестабильности питающего напряжения.

Далее необходимо проверить все функциональные возможности видеомагнитофона, после чего ремонт можно считать законченным.

В дополнение к изложенному отметим следующее: в перечне элементов, подлежащих проверке, намеренно не упоминается импульсный трансформатор. Дело в том, что его поломка — событие крайне маловероятное, что нельзя сказать про импульсные трансформаторы для вспышек, но это уже другая тема.