Реферат: Источник питания
Цельработы: Ознакомится с устройством и принципом действия ИПвидео монитора.
Теоретическиесведения.
t t t /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Источник питания (в дальнейшемсокращенно – ИП) является важным узлом ВМ, в котором из переменного напряженияпитающей сети образуются все необходимые для его работы постоянные напряжения.В подавляющем большинстве моделей ВМ используются импульсные схемы ИП из-за ихвысоких энергетических показателей и стабильности. Требования к ИП ВМ предъявляются, как правило, такие же, как и для применения в другихустройствах, а именно: высокий КПД, малый вес, высокая стабильность выходныхнапряжений и их малая пульсация, отсутствие излучения радиопомех, а такжевысокая надежность. Следствием этих требований является применение специальноразработанных для использования в импульсных ИП элементов (ферритов,транзисторов, микросхем, диодов и конденсаторов) и технологий (компоновкаэлементов на плате, экранировка, подавление радиопомех). В ИП для ВМиспользуются схемы импульсных трансформаторных конвертов с* прямым* включениемдиодов на выходе. Такая схема ИП приведена на рис. 2 слева, а справа показанаформа токов и напряжений на ее элементах.t
Рисунок1. Схема ИП с прямым включением диодов навыходе.
Принципработы этого ИП следующий: когда транзистор ТК находится в режиме насыщения(полностью открыт), энергия от выпрямителя напряжения сети поступает черезтрансформатор Т и диод D в нагрузку, одновременно заряжается конденсатор С, акогда транзистор закрыт, конденсатор отдает в нагрузку накопленную энергию. Напряжениена выходе такого источника не зависит от тока нагрузки и частоты переключениятранзистора, но определяется коэффициентом трансформации обмоток икоэффициентом заполнения импульсов t/T, т.е. регулировка выходного напряжения или его стабилизация можетосуществляться за счет широтно-импульсной модуляции (ШИМ) путем управлениядлительностью открытого состояния ключевого транзистора. Рабочая частота ИПсоставляет 15 – 80 кГц, она может быть также синхронизована с частотой строчнойразвертки ВМ для исключения образования продуктов “биения частот”, которыеприводят к искажениям растра и появлению на экране ряби или другихнежелательных эффектов.
Переменноенапряжение питающей сети поступает через предохранитель ПР и сетевой фильтр навыключатель ВК, установленный обычно на панели ВМ. С выключателя сетевоенапряжение подводится через термистор к петле размагничивания ЭЛТ ивыпрямителю, на выходе которого подключен электрический конденсатор С. На этомконденсаторе получается (при напряжении питающей сети 220 В) постоянноенапряжение величиной до 340 В. Для уменьшения стартового тока заряда этогоконденсатора в цепь на входе выпрямительного моста иногда включают термистор,который в момент включения имеет сопротивление десятки Ом, а после его нагревасопротивление падает до нескольких Ом. Это предохраняет диодный мост отчрезмерных перегрузок в момент включения ВМ. Постоянное напряжение отвыпрямителя поступает на последовательно соединенные первичную обмотку силовоготрансформатора и ключевой транзистор для создания импульсов тока в этой цепи.Схема управления ключом обеспечивает задание частоты следования импульсов и ихдлительности (ШИМ) для регулирования выходных напряжений ИП. Сигнал о величиневыходного из выходных выпрямителей В через элемент гальванической развязки, вкачестве которого может использовать оптрон или импульсный трансформатор. Насхему управления ключом могут поступать также сигналы для синхронизации рабочейчастоты ИП с частотой строчной развертки, схем защиты по аварийным перегрузками схем отключения ИП при отсутствии на входе импульсов синхронизации откомпьютера. Выходные выпрямители, подключенные к вторичным обмоткам силовоготрансформатора, обеспечивают получение необходимых постоянных питающихнапряжений для всех узлов ВМ.
Какправило ИП в ВМ вырабатывает следующие напряжения:
· 6,3 В – для накала ЭЛТ,
· 12 – 15 В – для питания схемуправления,
· 24 – 60 – для питания кадровойразвертки,
· 70 – 170 В – для блока строчнойразвертки.
Все эти напряжения определяются соотношением витков вобмотках трансформатора, поэтому они жестко связаны между собой. При настройкеИП устанавливается величина одного из них, а другие могут незначительноотличаться от номиналов, указанных в схеме.
/>
Рассмотрим более подробно наиболее типичныесхемы ИП. На рис. 4 приведена схема входной части ИП.
Рисунок 3. Входная часть ИП.
Сетевоенапряжение с помощью кабеля подается на трехконтактный разъем CN1,в котором, кроме двух контактов для силовых линий однофазной сети, имеетсяконтакт защитного заземления. Этот контакт обеспечивает электрическоесоединение металлических деталей конструкции ВМ с линией заземления, общей длявсех компонентов системы компьютера. На эту линию замыкается ток приэлектрическом пробое какой – либо детали на корпус при аварийной ситуации, и «стекают»образующиеся при работе ВМ электростатические заряды, не допуская образованиявысокого напряжения между схемами компонентов системы компьютера.
Для защиты от чрезмерного тока потребления от сети во входной цепи ИП включаютплавкий предохранитель ПР на ток 2 – 3 А.
Сетевойфильтр предотвращает попадание высокочастотных импульсных токов, образующихсяпри работе ИП и имеющих широкий спектр частот, в питающую сеть. Фильтробразован индуктивностью L2 из двух хорошо изолированных обмоток на ферритовом сердечнике,конденсаторами C1, C2, C3 и дросселями L3, L4. Резистор R1 служитдля разряда этих конденсаторов в обесточенном состоянии.
Сетевойвыключатель ВК устанавливается обычно на передней панели ВМ, поэтому дляудобства сборки он имеет длинные провода и подключается к схеме на плате ИПчерез разъемы CN2 и CN3.
Выпрямительобразован диодами VD1-VD4, включенными по мостовой схеме, и электролитическимконденсатором С4 емкостью 220 мкФ с рабочим напряжением 400 В.
ТермисторTR2 уменьшает бросок тока через диоды выпрямительногомоста при заряде конденсатора С4 в момент включения ИП, иногда вместо негоприменяют проволочный резистор 2 – 5 Ом.
/> <td/> />Схема ИП для ВМ типа EGA приведена нарисунок.4.
Схемаработает следующим образом. Напряжение +300 В от сетевого выпрямителяпоступает через первичную обмотку W1 трансформатора Т1 на коллекторключевого транзистора VT1. Сэмиттера VT1 через резистор R11цепь замыкается на отрицательный вывод сетевого выпрямителя. От вспомогательнойобмотки W2 сигнал положительной обратной связи поступает черезэлементы VD5, С10, R7, R8 в базу транзистора VT1. Это есть нечто иное, как автогенераторная схема типа блокинг-генератор, работающая начастоте, определяемой параметрами трансформатора, емкостью C11, VD7, R9,служит для подавления выбросов напряжения в момент включения транзистора иоблегчает режим его работы.
Cхема управления ИП включает всебя транзистор VT2, оптопару U902 и выпрямитель на VD6 и C13. Регулирование и стабилизация выходных напряжений осуществляетсяуменьшением длительности открытого состояния транзистора VT1, путемзамыкания его перехода Б – Э с помощью транзистора VT2. Моментвключения VT1 определяется достижением необходимого значениянапряжения 55 В, которое через делитель R14, VR01 и R15 поступает на микросхему регулятора напряжения U901.При превышениизаданного с помощью потенциометра VR901 напряжения ИС U901 открывается и начинает протекать ток черезсветодиод оптопары. Засветка фототранзистора оптопары U902 приводит к его открыванию и появлению тока в базе VT2, оноткрывается и выключает VT1. Транзистор VT2 используется также дляограничения среднего тока, протекающего через ключевой транзистор.Резистор R11 вцепи эмиттера ключевого транзистора VT1 является датчиком тока.Напряжение с него через цепочку R12,C12 поступает на базу VT2. При увеличении напряжения до величины, достаточнойдля его открывания, он выключает ключ VT2.
Следует отметить, что несмотря на простоту описания схемы, ремонттакого ИП иногда бывает затруднен отсутствием оригинального ключевоготранзистора. Попытки применить вместо него транзистор для блоков строчнойразвертки не всегда приводят к желаемому результату из-за, как правило,низкого коэффициента передачи тока у последних, при этом либо происходит ненадежный запуск ИП или он вообще не запускается.
Методика ремонта ИП.
Ремонт ИП производится посленекоторых предворительных проверок в отдельных цепях ВМ, необходимых дляоценки возможных повреждений и исключения помех его нормальной работе.
До начало работ не помешает также проверка шнура питания и наличияпитающего напряжения в электросети. В обесточенном состоянии производят осмотрдеталей на печатной плате ВМ в районе узла ИП и определяют его базовою схему потипу примененных микросхем и транзисторов. Далее проверяют плавкийпредохранитель на входе ИП. В случае его перегорания обязательной проверкиподлежат к диоду выпрямительного моста, термистор в его входной цепи,конденсаторы входного фильтра, ключивой транзистор. При установки новогопредохранителя надо помнить, что ток его срабатывания обычно для ВМ сразмеромЭЛТ 14” состовляет 2-3 А. Применения предохранителя с большим токомсрабатывания может привести к повреждению других элементов в ИП, поэтому неследует добиваться экономии при ремонте за счет предохранителей. Полезнопроверить отсутствие коротких замыканий на выходах выпрямителей во вторичныхобмотках силового трансформатора, для чего омметром контролируют сопротивленияна электролитических конденсаторах выходных выпрямительных выпрямителей.Необходимо также проверить отсутствие замыкания в цепи питания выходногокаскада строчной развертки непосредственно в точке подключения ТДКС, так какего питания может производиться от дополнительного стабилизатора напряжения, иэффект короткого замыкания по выходу В+ от ИП может проявится только припоявлении напряжения в случае выявления такой неисправности в узле строчнойразвертки, следует разорвать цепь питания В+ в точке выхода и его из ИП ипродолжить ремонт этого узла после окончания ремонта и проверки ИП.
Далее по результатам выше описанных проверок и анализа принципиальнойсхемы делается вывод о необходимости замены дефектных элементов. При этом надоучитывать следующие моменты: если былповрежден ключивой транзистор, то необходимо проверить все элементы, которыеподключены непосредственно к его выводам (включая и измерение величинрезисторов, так как их значения могут измениться без заметных внешнихпризнаков), и, в первую очередь, маломощные транзисторы и стабилитроны.
Приподборе транзистора для ИП важнейшими параметрами являются:
· максимальное напряжениеколлектор-эмиттер (для полевых транзисторов – сток-исток),
· максимальный импульсный токколлектора (стока),
· остаточное напряжение наколлекторе ( сопротивление перехода),
· время включения и выключения.
Первые два параметра непосредственно обеспечиваютнадежность ИП, а последние – косвенно, так как они определяют потери втранзисторе при переключении и, соответственно, его рабочую температуру,которая влияет на пробивное напряжение транзистора. Немаловажное значение имееттакже коэффициент передачи по току транзистора, в особенности для схемпоказанных на рис. 5 и 6.При выборе транзистора следует обратить внимание наконструкцию корпуса, чтобы не возникло проблем с установкой его на радиатор.Подбор других деталей обычно не вызывает трудностей, однако, надо помнить, чторабочая частота ИП обычно составляет десятки килогерц и необходимо использоватьсоответствующие типы диодов и электролитических конденсаторов.
Послезамены всех неисправных элементов и исправления дефектов на печатных плате,возникших в момент поломки или в ходе ремонтных работ, можно приступать кпроверке работы ИП.
ИмпульсныеИП не могут работать без нагрузки, поэтому перед первым включением следуетубедиться, что подключены разъемы к ИП, если он выполнен в виде отделочногоблока. Если была необходимость в отключении какой – либо нагрузки от выходовИП, то надо иметь в виду, что накал ЭЛТ и схемы управления не всегда создаютдостаточную нагрузку для ИП и необходимо его дополнительно подгружатьподключением резисторов.
Первоевключение ВМ после ремонта ИП всегда является напряженным моментом, поэтомунеобходимо соблюдать меры предосторожности и обеспечить минимальный контрольработоспособности ИП. Для этого к одному из выходов ИП, например, В+,подключают вольтметр, а на коллектор ключевого транзистора щупом с делителем навходе – осциллограф. Земляной конец щупа подключают к минусу электрическогоконденсатора входного выпрямителя. Осциллограф должен иметь гальваническийразвязку от питающей сети во избежание возникновения короткого замыкания. Далеенеобходимо убедиться, что выключатель питания ВМ находится в выключенномсостоянии и подать питающее напряжение на ВМ, подключив его сетевой шнур.Убедившись в правильности подключения измерительных приборов к ИП, включаютвыключатель питания ВМ. Первое включение производится на время, необходимое дляполучения отсчетов на измерительных приборах, которые подтверждают или не подтверждаютпринципиальную работоспособность ИП, но не более чем на 10 секунд.
ЕслиИП не вырабатывает напряжений и на осциллографе нет сигнала об импульсномнапряжении на силовом трансформаторе, тогда снова проверяют предохранитель и, вслучае, если он сгорел, проверяют ключевой транзистор. Если он поврежден, тогдавозвращаются к начальным действиям с целью более тщательной проверки всехэлементов.
Еслиключевой транзистор и предохранитель цепи, тогда повторно включают ВМ и тестеромпоследовательно проверяют прохождение переменного напряжения через входнойфильтр до выпрямительного моста, постоянно напряжение на электролитическомконденсаторе выпрямителя (300 – 350 В) и далее – на первичной обмотке силовоготрансформатора. Возможными неисправностями могут быть обрывы и трещины напроводниках печатной платы, плохая пайка выводов деталей и т.д.
Вслучае нормального поступления напряжения на коллектор ключевого транзисторачерез обмотку силового трансформатора проверяют наличие сигнала управления длятранзистора от схемы управления.
Длясхемы, представленной на рисунке 4, проверяют детали VD5, С10, R7, R8,образующие цепи обратной связи блокинг – генератора, резисторы R5, R6,обеспечивающие начальное смещение транзистора Q1, и транзисторQ2. Если все перечисленные детали целы, то отсутствиегенерации в схеме возможно по причине малого коэффициента передачи по току ключевоготранзистора, неисправности силового трансформатора (замыкание между витками вобмотках) или перегрузки по одному из выходных выпрямителей.
Выводо полной работоспособности ИП может быть сделан только после полной проверкивсех режимов работы ВМ в целой, и, возможно, придется еще не раз заглядывать вузел ИП, так как с ним связаны многие характеристики ВМ.
Списокиспользуемой литературы.
«Ремонтмониторов»
А.В.Родин,Н.А.Тюнин, М.А.Воронов.
Москва1998