Вы здесь:
Главная » Новое на сайте » Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Блоки питания импортных телевизоров.

Необходимым условием для работы телевизионного приемника является наличие стабилизированных напряжений. Эту функцию выполняет блок питания.

На работу блока питания влияет много факторов, от которых зависит не только качество выдаваемых стабилизированных напряжений, но и работоспособность блока питания в целом.

Перечислим основные факторы:

  • стабильность промышленного сетевого напряжения;
  • помехи, создаваемые в бытовой электросети мощными потребителями (электроплиты, холодиль­ники, утюги и т.д.) и, как следствие, броски сетевого напряжения;
  • изменение тока нагрузки блока питания в зависимости от работы телевизионного приемника (де­журный, рабочий, уровень яркости, громкости и т.д.).

В связи с этим основной тенденцией в развитии схемотехники блоков питания является повышение устойчивости работы и стабильности выходных напряжений к влиянию перечисленных факторов.

Если рассматривать схемы отечественных и импортных телевизоров 70-х — начала 80-х годов, то блок питания строился по стандартной схеме:

  • фильтр;
  • сетевой трансформатор;
  • выпрямитель;
  • линейные стабилизаторы.

Дальнейшее развитие микроэлектронной техники в области построения БИС для узлов и трактов телевизионных приемников привело к тому, что блок питания, построенный по указанной схеме, стал иметь неоправданно большие габариты и вес по сравнению с остальными узлами телевизора. Кроме того, неоправданно росла и потребляемая мощность (КПД блока питания на основе стабилизатора непрерывного действия 40-50%).

Все эти недостатки блоков питания непрерывного действия привели ко все большему применению в телевизорах импульсных блоков питания, которые по сравнению с блоками питания непрерывного действия обладают следующими преимуществами:

  • высокий КПД (80-90%);
  • малые габариты и вес;
  • облегченный тепловой режим блока питания, а значит, и всего телевизора;
  • высокая надежность.

Конечно, импульсному блоку питания присущи и некоторые недостатки, главный из которых -высокий уровень помех, диапазон которых составляет 15кГц — 20МГц. Но существующие схемотехнические способы борьбы с помехами позволяют снизить уровень помех до приемлемых величин, не влияющих на качество работы узлов и блоков телевизионного приемника. На сегодняшний день практически все блоки питания (рабочего режима) импортных телевизоров построены по схеме импульсного преобразователя. Если же в схеме телевизора блок питания дежурного режима выполнен автономно, то, как правило, он реализовывается по схеме блока питания со стабилизатором непрерывного действия. Разработчики исходят из соображений небольшого потребляемого тока блоками телевизора в дежурном режиме и простоты реализации схемы блока питания на основе стабилизатора непрерывного действия.

БЛОК ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ СТАБИЛИЗАТОРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Обобщенная   структурная  схема  блока   питания  телевизора  на  основе  стабилизатора непрерывного действия представлена на рисунке 1.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Помехоподавляющий фильтр предназначен для защиты узлов и блоков телевизора от внешних помех питающей цепи. Как правило, используется схема фильтра, показанная на рисунке 2.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Конденсатор С1 предназначен для защиты от противофазных, С2, СЗ — от синфазных импульсных помех.

Силовой трансформатор предназначен .для гальванической развязки схемы от сети. Как правило, для питания от сети 50Гц применяются трансформаторы броневого и стержневого типа, выполненные на магнитопроводах оптимальной формы. Броневая форма практически равноценна стержневой по массе, но уступает по объему и стоимости. Несмотря на это, при небольшой мощности (до 200Вт) отдается предпочтение броневым трансформаторам, как более простым по конструкции.

При мощности несколько сотен ватт применяются стержневые трансформаторы с двумя катушками на ленточных магнитопроводах оптимальной формы.

В выпрямителях для питания телевизора применяются однополупериодная схема выпрямления (рис. 3), двухполупериодная схема выпрямления с выводом от средней точки (рис. 4), мостовая схема (рис. 5), схема с удвоением напряжения (рис. 6), схема с умножением напряжения (рис. 7).

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Режим выпрямления в значительной степени определяется типом фильтра, подключенного к его выходу. Вместе с рассматриваемыми выпрямителями применяются емкостные фильтры Г-образные, LC, RC и П-образные CLC, CRC фильтры (рис. 8).

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Стабилизаторы, показанные на структурной схеме, представляют собой устройства, поддержи­вающие постоянное напряжение со стороны потребителей (узлов телевизора). По принципу действия стабилизаторы непрерывного действия можно разделить на параметрические и компенсационные. Для стабилизации напряжения используют нелинейные элементы, падение напряжения на которых мало зависит от протекающего через них тока — это стабилитроны и стабисторы. На рисунке 9 представлены варианты схемы параметрического стабилизатора.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Рис. 9а представляет собой однокаскадный параметрический стабилизатор. Если необходимо получить более высокую степень стабилизации, применяют 2-х каскадный вариант, рис. 9в. На рисунке 9с изображена схема параметрического стабилизатора, где в качестве гасящего резистора применен стабилизатор тока на R1, VT1, VD1, применение которого позволяет повысить КПД параметрического стабилизатора.

На   рисунке   10 схема   компенсационного   стабилизатора   напряжения,   представлена выполненного на транзисторах.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.


Стабилизатор состоит из регулирующего элемента VT1, усилителя постоянного тока VT2, источника опорного напряжения R3, R4, R5 и конденсатора фильтра С1. Переменный резистор R4 позволяет осуществлять регулировку выходного напряжения. При небольшом токе нагрузки достаточно одного транзистора в составе регулирующего элемента VT1. Если ток нагрузки достигнет нескольких ампер, необходимо добавить VT1, VT2, R1 перемычку а-b разорвать, а-с соединить.В настоящее время стабилизаторы компенсационного типа на дискретных элементах почти не применяются, их вытеснили стабилизаторы в интегральном исполнении. Как правило, такие стабили­заторы имеют встроенную защиту от перегрузки, требуют минимального количества внешних элемен­тов и получили в связи с этим широкое применение, примером могут быть стабилизаторы серий 78ХХ; 79ХХ.

БЛОК ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА.

В настоящее время в конструкциях импортных телевизионных приемников широкое распространение получили импульсные блоки питания, построенные на основе преобразователя с широтноимпульсной модуляцией — ШИМ. Структурная схема импульсного блока питания представлена на рисунке 11.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Помехоподавляющий фильтр служит для эффективного устранения помех, возникающих при работе импульсного преобразователя.

Сетевой выпрямитель и фильтрующий конденсатор выполняют функцию выпрямления напряжения сети и сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. В моделях телевизоров, рассчитанных на широкий диапазон сетевого напряжения (90В — 260В), как правило, устанавливается блок-автомат, который определяет уровень напряжения сети и изменяет в зависимости от этого режим работы выпрямителя (режим с умножением напряжения или обычный двухполупериодный).

Преобразователь напряжения условно можно разделить на 2 части:

  • автогенератор (однотактный инвертор с трансформаторной ПОС) с импульсным трансформатором, вторичными выпрямителями и стабилизаторами;
  • ШИМ — контроллер.

Автогенератор служит для преобразования постоянного напряжения, поступающего с сетевого выпрямителя и фильтра в переменное прямоугольной формы.

Импульсный трансформатор обеспечивает режим автогенерации и питания собственно ШИМ -контроллера, вторичных выпрямителей и стабилизаторов, гальваническую развязку нагрузки от сети.

ШИМ-контроллер обеспечивает ШИМ-управление автогенератором, т.е. регулирует количество энергии, передаваемой в нагрузку. В его состав входят следующие компоненты:

  • источник опорного напряжения (ИОН);
  • генератор пилообразного напряжения (ГПН);
  • формирователь Uсмещ.;
  • усилитель Uоши6ки;
  • ШИМ — компаратор;
  •  логическая схема объединения;
  • схема защиты;
  • цепь дополнительной стабилизации; в цепь запуска;
  • схема питания ШИМ-контроллера в режиме стабилизации;
  • выходной формирователь сигнала управления автогенератором.

На ШИМ-контроллер возложены функции управления мощным силовым ключом автогенерато­ра, стабилизации напряжения на нагрузке, защиты блока питания от перегрузок по току, перенапря­жения, перегрева выходных силовых элементов блока питания.

Питание ШИМ-контроллера первоначально осуществляется от делителя, подключаемого к выпрямителю сетевого напряжения. В дальнейшем, когда на обмотках импульсного трансформатора появляется напряжение, ШИМ-контроллер запитывается от одной из его обмоток. ШИМ-контроллер формирует импульсную последовательность с заданным соотношением длительности импульса к длительности паузы. Главным преимуществом контроллера с ШИМ — управлением перед контролле­рами с фазоимпульсным (ФИМ) и частотно-импульсным управлением (ЧИМ), которое определило его применение в схемах импульсных блоков питания телевизоров, является постоянное значение частоты работы преобразователя, что позволяет построить простую схему подавления импульсных помех, создаваемых преобразователем.

Рассмотрим работу ШИМ — контроллера.

ГПН генерирует пилообразное напряжение с частотой работы автогенератора. Это напряжение поступает на вход ШИМ — компаратора. На другой его вход поступает напряжение ошибки с выхода усилителя сигнала ошибки. Значение напряжения ошибки пропорционально разности между опорным напряжением, формируемым источником опорного напряжения, и напряжением смещения. Напряже­ние смещения формируется из двух величин:

  • Uoc — напряжения обмотки связи импульсного трансформатора, величина его пропорциональна выходным напряжениям блока питания;
  • Uд0п стаб — напряжения ошибки, которое вырабатывает схема контроля выходного напряжения одного из вторичных каналов блока питания (обычно это канал, питающий блок строчной развертки телевизора).

Вторая составляющая напряжения смещения имеет место, если в схеме блока питания при­сутствует цепь дополнительной стабилизации. Назначение этой цепи — повышение качества выходных напряжений блока питания. Таким образом, уровень напряжения ошибки изменяется пропор­ционально току нагрузки или выходным напряжениям блока питания. В результате такого варианта схемы образуется замкнутая цепь регулирования уровня выходных напряжений блока питания.

Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Работу ШИМ — компаратора поясняет временная диаграмма на рис.12.

На выходе компаратора образуется импульсная последовательность с постоянным периодом Т. Длительность же импульсов определяется уровнем превышения сигнала ошибки Uom над напряжением ГПН — Uгпн. При возрастании выходных напряжений растут Uoc. Uдопстаб, значение U также растет, в результате работы ШИМ — компаратора длительность управляющего импульса уменьшается, время открытого состояния силового ключа автогенератора уменьшается, а, значит, уменьшается количество накопленной и переданной импульсным трансформатором в нагрузку энергии, уменьшается значение выходных напряжений блока питания по среднему значению. Таким образом обеспечивается стабилизация выходных напряжений.

На структурной схеме (рис. 11) показана схема объединения, назначение которой состоит в блокировке поступления импульсов с ШИМ-компаратора на формирователь сигнала управления силовым ключом в случае аварийной ситуации:

  • нарушение температурного режима силового ключа;
  • превышение максимального тока через силовой ключ;
  • превышение одним из контролируемых выходных напряжений максимального значения.

Гальваническая развязка узлов телевизора от напряжения сети обеспечивается с помощью импульсного трансформатора Т1, а также по цепи управляющих сигналов с помощью оптоэлект-ронных пар D1, D2 (смотрите рис. 11).

Основной тенденцией в развитии схемотехники импульсных блоков питания телевизоров в настоящее время является переход от конструкций, выполненных на дискретных элементах к конструкциям на интегральных микросхемах с минимальным количеством элементов обвязки. Прежде всего это касается ШИМ — контроллеров и вторичных стабилизаторов напряжения. Важно также отметить все большее применение в качестве силовых ключей полевых транзисторов КМОП -структуры, которые в отличие от биполярных транзисторов имеют неоспоримые преимущества, как-то:

  • более простое управление;
  • повышенная частота переключения;
  • облегченный тепловой режим.

Особенности построения и работы блоков питания современных импортных телевизоров можно рассмот­реть на примере конкретных принципиальных схем ниже в источнике.

Источник: А.В.Родин, Н.А.Тюнин. Блоки питания импортных телевизоров, 2001 г.






ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:


Популярность: 11 415 просм.
Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий:.

Ваш комментарий


Прислать свою поделку!

А ТАКЖЕ ЕЩЁ ИНТЕРЕСНОЕ:



MasterVintik