Импульсный Блок Питания Для Шуруповерта - Блоки питания (импульсные) - Источники питания. Трансформаторы импульсных источников

"Начудили" китайцы в блоке питания тюнера TECHNOSAT 4050C, который вышел из строя. С завода стояла микросхема с маркировкой 5MO2659R, но на самом деле - ЭТО НЕВЕРНАЯ МАРКИРОВКА. Какая это микросхема - не известно, стоящая там явно не подходит в данный блок питания: если её впаять, то получается КЗ по 350 V.

На плате этого блока питания фигурирует надпись VIDER22A, на которую я сразу не обратил внимания. Эта микросхема часто применяется в БП для DVD. Когда я заметил эту надпись, то подумал, что всё решено. Но не тут-то было. Чтоб заработал данный БП пришлось немного попотеть. А именно: я установил отсутствовавшие элементы - резисторы R14:4,7К, R3:22Ом, диод D6FR207, сделал один разрыв в печатном монтаже, так чтоб R14 одной стороной соединялся только с оптопарой, а другой его вывод - с катодом диода D6 и с плюсовым выводом конденсатора С2, и с четвёртым выводом микросхемы U1 (см. фото).

И пришлось не разбирая ТПИ (трансформатор), домотать отсутствующую обмотку проводом ПЭЛ 0,16 четырнадцать витков (см. рис. ниже):

Вид ТПИ снизу

Начало подпаиваем к пустому выводу 1, который идёт на R3 (22Ом), а конец - так же на пустой вывод, который идёт на минус конденсатора С1 (47х400V).

Добавленную обмотку пропитать клеем, например, "Момент". Затем нужно впаять микросхему VIPER22A. Включаем, пользуемся.

Окончание табл. 2.2 Номер ш IV IVa IV6 IV6 IV6 V VI Обмотка Наименование Положительной обратной связи Выпрямителей 125, 24, 18 В Выпрямителя 15 В Выпрямителя 12 В Выводы 11 6-12 в том числе: 6-10 10-4 4-8 8-12 14-18 16-20 Число витков 16 74 54 7 5 12 10 10 Марка провода ПЭВТЛ-0,355 ЗЗИМ ПЭВТЛ-0,355 ПЭВТЛ-0,355 Вид намотки Рядовая в три провода Рядовая в два провода, два слоя Рядовая в два провода То же -«- Рядовая в четыре провода То же Сопротивление, Ом 0,2 1,2 0,9 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Примечание. Трансформаторы ТПИ-3, ТПИ 4 2, ТПИ-4-3, ТПИ-5 выполнены на магнитопроводе М300НМС Ш12Х20Х15 с воздушным зазором 1,3 мм в среднем стержне, трансформатор ТПИ-8-1 - на замкнутом магнитопроводе М300НМС-2 Ш12Х20Х21 с воздушным зазором 1,37 мм в среднем стержне каких-либо электрических переделок, но при этом соединитель Х2 модуля МП-4-6 должен быть сдвинут влево на один контакт (его второй контакт становится как бы первым контактом) или при подключении МП-44-3 взамен МП-3 четвертый контакт соединителя Х2 становится как бы первым контактом.

В табл. 2 2 приведены намоточные данные импульсных трансформаторов питания.

Общий вид, габаритные размеры и разметка печатной платы для установки импульсных трансформаторов питания приведены на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Общий вид, габаритные размеры и разметка печатной платы для установки импульсных трансформаторов питания Особенностью ИИП является то, что их нельзя включать без нагрузки. Иными словами, при ремонте МП должен быть обязательно подключен к телевизору или к выходам МП должны быть подключены эквиваленты нагрузок Принципиальная электрическая схема подключения эквивалентов нагрузок приведена на рис. 2 17.

В схеме должны быть установлены следующие эквиваленты нагрузок: R1-резистор сопротивлением 20 Ом ±5%, мощностью не менее 10 Вт; R2--резистор сопротивлением 36 Ом ±5%, мощностью не менее 15 Вт; R3 - резистор сопротивлением 82 Ом ±5%, мощностью не менее 15 Вт; R4 -РПШ 0,6 А =1000 Ом; в радиолюбительской практике вместо реостата часто используется электроосветительная лампа на 220 В мощностью не менее 25 Вт или на 127 В мощностью 40 Вт; Рис. 2.17. Принципиальная электрическая схема подключения эквивалентов нагрузок к модулю питания R5 - резистор сопротивлением 3,6 Ом, мощностью не менее 50 Вт; С1 - конденсатор типа К50-35-25 В, 470 мкФ; С2 - конденсатор типа К50-35-25 В, 1000 мкФ; СЗ-конденсатор типа К50-35-40 В, 470 мкФ.

Токи нагрузок должны составлять: по цепи 12 В 1„о„=0,6 А; по цепи 15 В 1ном=0,4 А (ток минимальный 0,015 А), максимальный 1 А); по цепи 28 В 1„ОМ=0,35 А; по цепи 125... 135 В 1„Ом=0,4 А (ток минимальный 0,3 А, максимальный 0,5 А).

Импульсный источник питания имеет цепи, подключенные непосредственно к напряжению сети. Поэтому при ремонте МП его необходимо подключать к сети через разделительный трансформатор.

Опасная зона на плате МП со стороны печати обозначена штриховкой сплошными линиями.

Заменять неисправные элементы в модуле следует только после выключения телевизора и разрядки оксидных конденсаторов в цепях фильтра сетевого выпрямителя.

Ремонт МП следует начинать со снятия с него защитных крышек, удаления пыли и грязи, визуальной проверки наличия дефектов монтажа и радиоэлементов с внешними повреждениями. 2.6, Возможные неисправности и методы их устранения Принцип построения базовых моделей телевизоров 4УСЦТ является одинаковым, выходные напряжения вторичных импульсных источников питания также практически одинаковы и предназначены для питания одинаковых участков схемы телевизоров. Поэтому в своей основе внешнее проявление неисправностей, их возмож39

Рис. 1. Схема платы сетевого фильтра.

В советских телевизорах Горизонт Ц-257 применялся импульсный источник питания с промежуточным преобразованием напряжения сети частотой 50 Гц в импульсы прямоугольной формы с частотой следования 20...30 кГц и последующим их выпрямлением. Выходные напряжения стабилизируются путем изменения длительности и частоты повторения импульсов.

Источник выполнен в виде двух функционально законченных узлов: модуля питания и плата сетевого фильтра . В модуле обеспечена развязка шасси телевизора от сети, а элементы, гальванически связанные с сетью, закрыты экранами, ограничивающими доступ к ним.

Основные технические характеристики импульсного блока питания

• Максимальная выходная мощность, Вт ........100
• Коэффициент полезного действия ..........0,8
• Пределы изменения напряжения сети, В ......... 176...242
• Нестабильность выходных напряжений, %, не более ..........1
• Номинальные значения тока нагрузок, мА, источников напряжений, В:
  135 ....................500
  28 ....................340
  15 ..........700
  12 ..........600
• Масса, кг ..................1

Рис. 2 Принципиальная схема модуля питания.

Он содержит выпрямитель сетевого напряжения (VD4-VD7), каскад запуска (VT3), узлы стабилизации (VT1) и блокировки 4VT2), преобразователь (VT4, VS1, Т1), четыре однополупериодных выпрямителя выходных напряжений (VD12-VD15) и компенсационный стабилизатор напряжения 12 В (VT5-VT7).

При включении телевизора напряжение сети через ограничительный резистор и цепи помехоподавления, расположенные на плате фильтров питания, поступает на выпрямительный мост VD4-VD7. Выпрямленное им напряжение через обмотку намагничивания I импульсного трансформатора Т1 проходит на коллектор транзистора VT4. Наличие этого напряжения на конденсаторах С16, С19, С20 индицирует светодиод HL1.

Положительные импульсы сетевого напряжения через конденсаторы С10, С11 и резистор R11 заряжают конденсатор С7 каскада запуска. Как только напряжение между эмиттером и базой 1 однопереходного транзистора VT3 достигает 3 В, он открывается и конденсатор С7 быстро разряжается через его переход эмиттер - база 1, эмиттерный переход транзистора VT4 и резисторы R14, R16. В результате транзистор VT4 открывается на 10...14 мкс. За это время ток в обмотке намагничивания I возрастает до 3...4 А, а затем, когда транзистор VT4 закрыт, уменьшается. Возникающие при этом на обмотках II и V импульсные напряжения выпрямляются диодами VD2, VD8, VD9, VD11 и заряжают конденсаторы С2, С6, С14: первый из них заряжается от обмотки II, два других - от обмотки V. При каждом последующем включении и выключении транзистора VT4 происходит подзарядка конденсаторов.

Что же касается вторичных цепей, то в начальный момент после включения телевизора конденсаторы С27- СЗО разряжены, и модуль питания работает в режиме, близком к короткому замыканию. При этом вся энергия, накопленная в трансформаторе Т1, поступает во вторичные цепи, и автоколебательный процесс в модуле отсутствует.

По окончании зарядки конденсаторов колебания остаточной энергии магнитного поля в трансформаторе Т1 создают такое напряжение положительной обратной связи в обмотке V, которое приводит к возникновению автоколебательного процесса.

В этом режиме транзистор VT4 открывается напряжением положительной обратной связи, а закрывается напряжением на конденсаторе С14, поступающим через тиристор VS1. Происходит это так. Линейно нарастающий ток открывшегося транзистора VT4 создает на резисторах R14 и R16 падение напряжения, которое в положительной полярности через ячейку R10C3 поступает на управляющий электрод тиристор VS1. В момент, определяемый порогом срабатывания, тиристор открывается, напряжение на конденсаторе С14 оказывается приложенным в обратной полярности к эмиттерному переходу транзистора VT4, и он закрывается.

Таким образом, включение тиристора задает длительность пилообразного импульса коллекторного тока транзистора VT4 и соответственно количество энергии, отдаваемой во вторичные цепи.

Когда выходные напряжения модуля достигают номинальных значений, конденсатор С2 заряжается настолько, что напряжение, снимаемое с делителя R1R2R3, становится больше напряжения на стабилитроне VD1 и транзистор VT1 узла стабилизации открывается. Часть его коллекторного тока суммируется в цепи управляющего электрода тиристора с током начального смещения, создаваемым напряжением на конденсаторе С6, и током, возникающим под действием напряжения на резисторах R14 и R16. В результате тиристор открывается раньше и коллекторный ток транзистора VT4 уменьшается до 2...2,5 А.

При увеличении напряжения сети или уменьшении тока нагрузки возрастают напряжения на всех обмотках трансформатора, а следовательно, и напряжение на конденсаторе С2. Это приводит к увеличению коллекторного тока транзистора VT1, более раннему открыванию тиристора VS1 и закрыванию транзистора VT4, а следовательно, к уменьшению мощности, отдаваемой в нагрузку. И наоборот, при уменьшении напряжения сети или увеличении тока нагрузки мощность, передаваемая в нагрузку, увеличивается. Таким образом, стабилизируются сразу все выходные напряжения. Подстроечным резистором R2 устанавливают их начальные значения.

В случае короткого замыкания одного из выходов модуля автоколебаниям срываются. В результате транзистор VT4 открывается только каскадом запуска на транзисторе VT3 и закрывается тиристором VS1 при достижении током коллектора транзистора VT4 значения 3,5...4 А. На обмотках трансформатора появляются пакеты импульсов, следующих с частотой питающей сети и частотой заполнения около 1 кГц. В этом режиме модуль может работать длительное время, так как коллекторный ток транзистора VT4 ограничен допустимым значением 4 А, а токи в выходных цепях - безопасными значениями.

С целью предотвращения больших бросков тока через транзистор VT4 при чрезмерно пониженном напряжении сети (140... 160 В) и, следовательно, при неустойчивом срабатывании тиристора VS1 предусмотрен узел блокировки, который в таком случае выключает модуль. На базу транзистора VT2 этого узла поступает пропорциональное выпрямленному сетевому постоянное напряжение с делителя R18R4, а на эмиттер - импульсное напряжение частотой 50 Гц и амплитудой, определяемой стабилитроном VD3. Их соотношение выбрано таким, что при указанном напряжении сети транзистор VT2 открывается и импульсами коллекторного тока открывает тиристор VS1. Автоколебательный процесс прекращается. С повышением напряжения сети транзистор закрывается и на работу преобразователя не влияет. Для уменьшения нестабильности выходного напряжения 12 В применен компенсационный стабилизатор напряжения на транзисторах (VT5-VT7) с непрерывным регулированием. Его особенность - ограничение тока при коротком замыкании в нагрузке.

С целью уменьшения влияния на другие цепи выходной каскад канала звукового сопровождения питается от отдельной обмотки III.

В импульсном трансформаторе ТПИ-3 (Т1) применен магнитопровод М3000НМС Ш12Х20Х15 с воздушным зазором 1,3 мм на среднем стержне.

Рис. 3. Схема расположения обмоток импульсного трансформатора ТПИ-3.

Намоточные данные трансформатора ТПИ-3 импульсного блока питания приведены :

Все обмотки выполнены проводом ПЭВТЛ 0,45. С целью равномерного распределения магнитного поля по вторичным обмоткам импульсного трансформатора и увеличения коэффициента связи обмотка I разбита на две части, расположенные в первом и последнем слоях и соединенные последовательно. Обмотка стабилизации II выполнена с шагом 1,1 мм в один слой. Обмотка III и секции 1 - 11 (I), 12-18 (IV) намотаны в два провода. Для снижения уровня излучаемых помех введены четыре электростатических экрана между обмотками и короткозамкнутый экран поверх магнитолровода.

На плате фильтров питания (рис. 1) размещены элементы заградительного фильтра L1C1-СЗ, токоограничивающий резистор R1 и устройство автоматического размагничивания маски кинескопа на терморезисторе R2 с положительным ТКС. Последнее обеспечивает максимальную амплитуду тока размагничивания до 6 А с плавным спадом в течение 2...3 с.

Внимание!!! При работе с модулем питания и телевизором необходимо помнить, что элементы платы фильтров питания и часть деталей модуля находятся под напряжением сети. Поэтому ремонтировать и проверять модуль питания и плату фильтров под напряжением можно только при включении их в сеть через разделительный трансформатор.

[ 28 ]

Обозначение трансформатора	Тип магнитопровода		Вьводы обмоток	Тип намотки	Число витков	Марка и диаметр провода, мм
		Первичная		Рядовая в 2 провода
		Вторичные, В 6,3 26 26 15 15 60	2-1 10-13 6-12 5-12 1-4 3-9	Рядовая То же Рядовая Тоже		0,75 ПЭВТЛ-2 0,28 ПЭВТЛ-2
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная				ПЭВТЛ-2 0 18
		Коллекторная		Рядовая в 2 провода
		Первичная		Рядовая в 2 провода		ПЭВТЛ-2 0,18
		Вторичная
						ПЭВТЛ-2 0,315
	Чашка М2000 НМ-1	Первичная
		Вторичная
БТС Юность		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная
		Первичная
		Вторичная

Окончание таблицы 3.3

Обозначение трансформатора	Тип магнитопровода	Наименование обмоток трансформатора	Выводы обмоток	Тип намотки	Число витков	Марка и диаметр провода, мм	Сопротивление постоянному току. Ом
		Первичная	1-13 13-17 17-19	Рядовая в 2 провода
		Вторичная		Рядовая по центру
				Рядовая в 3 провода		ПЭВТЛ-2 0 355
		Четвертая		Рядовая в 2 провода
				Рядовая в 4 провода
				Рядовая в 4 провода

Намоточные данные трансформаторов типа ТПИ, работающих в импульсных блоках питания стационарных и переносных телевизионных приемниках, приведены в табл 3 3 Принципиальные электрические схемы трансформаторов ТПИ показаны на рис 3 1

10 IS 15 15 1412 11

Рис 3 1 Электрические схемы трансформаторов типа ТПИ-2

3.3. Трансформаторы для обратноходовых преобразователей

Как было сказано выше, трансформаторы для обратноходовых преобразователей выполняют функции накопителя электромагнитной энергии во время действия импульса в цепи коммутирующего транзистора и, одновременно, элемента гальванической развязки между входным и выходным напряжениями преобразователя Так, в открытом состоянии коммутирующего транзистора под действием импульса коммутации первичная намагничивающая обмотка трансформатора обратного хода подключена к источнику энергии, к конденсатору фильтра, и ток в ней линейно нарастает При этом полярность напряжения на вторичных обмотках трансформатора такова, что включенные в их цепи выпрямительные диоды заперты Далее, когда коммутирующий транзистор закрывается, полярность напряжения на всех обмотках трансформатора изменяется на противоположную и энергия, запасенная в его магнитном поле, переходит в выходные сглаживающие фильтры во вторичных обмотках трансформатора При этом необходимо при изготовлении трансформатора обеспечивать, чтобы электромагнитная связь между его вторичными обмотками была бы максимально возможной В этом случае напряжения на всех обмотках будут иметь одинаковую форму и мгновенные значения напряжений пропорциональны числу витков соответствующей обмотки Таким образом, трансформатор обратного хода работает как линейный дроссель, а интервалы накопления электромагнитной энергии в нем и передачи накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени

Для изготовления трансформаторов обратного хода лучше всего применять броневые ферритовые магнитопроводы (с зазором в центральном стержне), обеспечивающие линейное намагничивание

Основные процедуры проектирования трансформаторов для преобразователей обратного хода состоят в выборе материала и формы сердечника, определении пикового значения индукции, определении размеров сердечника, вычислении величины немагнитного зазора и определении числа витков и расчете обмоток При этом все требуемые значения параметров элементов схемы преобразователя, такие как

индуктивность первичной обмотки трансформатора, пиковый и среднеквадратичный токи и коэффициент трансформации должны быть определены до начала процедуры расчета.

Выбор материала и формы сердечника

В качестве материала для сердечника трансформатора обратного хода наиболее часто используется феррит Порошковые молибден-пермаллоевые тороидальные сердечники имеют более высокие потери, но они также часто используются на частотах ниже 100 кГц, когда размах колебаний магнитного потока невелик - в дросселях и трансформаторах обратного хода, используемых в режиме непрерывного тока. Порошковые железные сердечники иногда используются, но они имеют либо слишком низкое значение магнитной проницаемости, либо слишком большие потери для практического использования в импульсных источниках питания на частотах свыше 20 кГц.

Высокие значения магнитных проницаемостей (3 ООО... 100 ООО) основных магнитных материалов не позволяют запасать в них много энергии. Это свойство приемлемо для трансформатора, но не для катушки индуктивности. Большое количество энергии, которое должно быть запасено в дросселе или трансформаторе обратного хода, фактически сосредотачивается в воздушном зазоре, который разрывает путь магнитных силовых линий внутри сердечника с большой магнитной проницаемостью. В молибден-пермаллоевых и порошковых железных сердечниках энергия накапливается в немагнитном связующем веществе, удерживающем магнитные частицы вместе. Этот распределенный зазор не может быть измерен или определен непосредственно, вместо этого приводится эквивалентная магнитная проницаемость для всего сердечника с учетом немагнитного материала.

Определение пикового значения индукции

Вычисляемые ниже значения индуктивности и тока относятся к первичной обмотке трансформатора. Единственная обмотка обычной катушки индуктивности (дросселя) также будем называть первичной обмоткой. Требуемая величина индуктивности L и пиковое значение тока короткого замыкания через катушку индуктивности 1кз определяется схемой применения. Величина этого тока устанавливается схемой ограничения тока Вместе обе эти величины определяют максимальное значение энергии, которую катушка индуктивности должна запасать (в зазоре) без насыщения сердечника и с приемлемыми потерями в магнитопроводе и проводах.

Далее необходимо определить максимальное пиковое значение индукции Втах, которое соответствует пиковому току 1кз- Чтобы минимизировать размер зазора, необходимый для накопления требуемой энергии, катушка индуктивности должна использоваться как можно больше в режиме максимальной индукции. Это позволяет минимизировать число витков в обмотках, потери на вихревые токи, а также размер и стоимость катушки индуктивности.

На практике значение Втах ограничивается либо насыщением сердечника Bs, либо потерями в магнитопроводе. Потери в ферритовом сердечнике пропорциональны, как частоте, так и полному размаху изменения индукции ДВ в течение каждого цикла переключения (коммутации), возведенному в степень 2,4.

В стабилизаторах, работающих в режиме непрерывного тока (дроссели в понижающих стабилизаторах и трансформаторы в обратноходовых схемах), потери в сердечнике катушки индуктивности на частотах ниже 500 кГц обычно незначительны, так как отклонения магнитной индукции от постоянного рабочего уровня незначительны В этих случаях значение максимальной индукции может быть почти равным значению индукции насыщения с небольшим запасом. Значение индукции насыщения для большинства мощных ферритов для сильных полей типа 2500Н1\/1С выше 0,3 Тл, поэтому значение максимальной индукции может быть выбрано равным 0,28 ..0,3 Тл.