Принцип работы импульсного блока питания телевизора: устройство, схема и диагностика неисправностей

Как устроен импульсный блок питания телевизора. Каков принцип его работы. Какие основные элементы входят в его состав. Как проверить исправность блока питания телевизора. Какие бывают типичные неисправности и как их устранить.

Устройство импульсного блока питания телевизора

Импульсный блок питания (ИБП) — важнейший элемент современного телевизора, обеспечивающий преобразование сетевого напряжения в стабилизированные напряжения питания различных узлов телевизора. Основные компоненты ИБП включают:

• Импульсный трансформатор
• Силовой ключевой транзистор
• Схему управления
• Выпрямители и фильтры выходных напряжений
• Цепи обратной связи и стабилизации
• Схемы защиты

Принцип работы импульсного блока питания

Принцип работы ИБП телевизора основан на высокочастотном преобразовании напряжения с помощью ключевого режима работы силового транзистора. Упрощенно процесс можно описать следующим образом:

1. Сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается
2. Силовой транзистор работает в ключевом режиме на высокой частоте (десятки кГц)
3. При открытом транзисторе энергия накапливается в магнитном поле импульсного трансформатора
4. При закрытии транзистора энергия передается во вторичные обмотки
5. Напряжения вторичных обмоток выпрямляются и фильтруются
6. Цепи обратной связи обеспечивают стабилизацию выходных напряжений

Основные узлы импульсного блока питания телевизора

Рассмотрим более подробно ключевые функциональные узлы ИБП:

Входной выпрямитель и фильтр

Выпрямляет сетевое напряжение и сглаживает пульсации. Обычно используется диодный мост и емкостной фильтр большой емкости.

Силовой ключевой каскад

Сердце ИБП — мощный транзистор, работающий в ключевом режиме на высокой частоте. Управляется специальной схемой, формирующей импульсы управления.

Импульсный трансформатор

Обеспечивает гальваническую развязку и преобразование напряжения. Имеет одну первичную и несколько вторичных обмоток для получения разных выходных напряжений.

Выходные выпрямители и фильтры

Выпрямляют импульсные напряжения вторичных обмоток трансформатора и сглаживают пульсации. Обычно используются диоды Шоттки и LC-фильтры.

Схемотехника импульсного блока питания телевизора

Рассмотрим типовую схему ИБП телевизора и принцип ее работы:

• Входное напряжение 220В выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и сглаживается конденсатором C1
• Силовой транзистор VT1 управляется микросхемой DA1
• Импульсный трансформатор T1 имеет несколько вторичных обмоток
• Напряжения вторичных обмоток выпрямляются диодами VD5-VD8 и фильтруются
• Цепь R1, VD9, VT2 обеспечивает обратную связь по напряжению

Как проверить исправность блока питания телевизора

Для диагностики ИБП телевизора можно использовать следующие методы:

1. Визуальный осмотр на наличие вздувшихся конденсаторов, обгоревших элементов
2. Проверка входных и выходных напряжений мультиметром
3. Проверка формы сигналов осциллографом
4. Тестирование отдельных компонентов (транзисторов, диодов, конденсаторов)
5. Измерение потребляемого тока

Типичные неисправности импульсного блока питания телевизора

Наиболее распространенные проблемы с ИБП телевизоров включают:

• Выход из строя силового транзистора
• Пробой диодов выходных выпрямителей
• Высыхание электролитических конденсаторов
• Обрыв обмоток импульсного трансформатора
• Неисправность микросхемы управления
• Выход из строя предохранителя или варистора на входе

Ремонт импульсного блока питания телевизора

При ремонте ИБП телевизора важно соблюдать следующие правила:

1. Тщательно соблюдать технику безопасности при работе с высоким напряжением
2. Использовать только качественные комплектующие при замене
3. Проверять параметры всех элементов схемы, а не только явно неисправных
4. После ремонта обязательно проводить комплексное тестирование блока питания
5. При отсутствии опыта лучше обратиться к специалисту для ремонта

Преимущества импульсных блоков питания в телевизорах

Использование ИБП в современных телевизорах обусловлено рядом преимуществ:

• Высокий КПД (до 90% и выше)
• Малые габариты и вес
• Хорошая стабилизация выходных напряжений
• Возможность получения нескольких выходных напряжений
• Защита от перегрузок и коротких замыканий
• Широкий диапазон входных напряжений

Заключение

Импульсный блок питания — сложное и ответственное устройство в составе современного телевизора. Понимание принципов его работы и основных узлов помогает грамотно подходить к диагностике неисправностей и ремонту. При этом важно помнить, что работа с ИБП требует соответствующих знаний и навыков из-за наличия высоких напряжений и сложной схемотехники.

Блок питания ж/к телевизора

Блок питания современного телевизора (ТВ), независимо от марки его дисплея, представляет собой импульсный преобразователь напряжения с фиксированными выходными характеристиками. Их нормируемые значения определяют штатный режим работы всего устройства в целом. В случае появления каких-либо неисправностей по их изменению можно судить о характере поломки.

Устройство и принцип работы

Плата импульсного блока питания (ИБП) нередко выполняется в виде отдельного электронного модуля, что является характерной чертой ТВ с небольшой диагональю экрана. В более габаритных моделях она интегрируется в шасси приемника и находится внутри его конструкции (смотрите фото ниже).

В плату БП входят следующие обязательные составляющие:

• Импульсный трансформатор.
• Фильтр сетевого питания, собранный на основе дросселей и конденсаторов.
• Узлы дежурного и рабочего режима.
• Модуль защиты от перегрузок.
• Элементы охлаждения (радиаторы).

Принцип работы БП заключается в приведении сетевого напряжения к виду, удовлетворяющему требованиям энергоснабжения основных электронных узлов телевизора (включая его матрицу).

Дополнительная информация: Величина и форма питающих потенциалов должны соответствовать рабочим напряжениям и их эпюрам, приводимым в специальных таблицах.

Иногда они указываются непосредственно на электрической схеме конкретного устройства.

Характерные неисправности и их выявление

Типовые неисправности блока питания рассмотрим на примере телевизора с ж/к экраном марки «ViewSonic N3260W». Внешние их проявления выражаются в следующих отклонениях от нормальных режимов работы воспроизводящего устройства:

• При нажатии на кнопку «Сеть» телевизор совсем не включается.
• Индикатор светится, но ТВ не переходит из дежурного в рабочий режим.
• Изображение появляется только спустя некоторое время.
• Включить телевизор удается лишь через несколько попыток, после чего появляются нормальное изображение и звук.

Первое, с чего начинается обследование при обнаружении большинства из этих неисправностей – это тщательный визуальный осмотр платы БП при полностью отключенном от сети устройстве. Если ничего подозрительно не обнаружено – следует перейти к более подробному анализу причин их появления. Для этого потребуется демонтировать питающий модуль из корпуса телевизора, отсоединив прежде все разъемы.

Затем необходимо разрядить высоковольтный фильтрующий конденсатор цепей питания, остаточное напряжение на котором опасно для человека. В силовых блоках большинства моделей ТВ, включая эту, причинами неисправности чаще всего являются:

• Выход из строя электролитов вторичных питающих цепей.
• Некачественная пайка отдельных составляющих платы (дросселей и полупроводниковых элементов, в частности).
• Выгорание силовых (ключевых) транзисторов.
• Обрыв или пропадание контакта в подводящих разъемах.

Обратите внимание: Убедиться в том, что электролиты состарились и вышли из строя удается по их вздутой крышке (фото сверху).

Последствия плохой фильтрации напряжения вследствие их неисправности бывают самыми различными. Они проявляются либо в полной потере работоспособности БП, либо в связанных с этим повреждениях элементов инвертора. Нередко они приводят к сбою программного обеспечения в чипах памяти материнской платы и необходимости его обновления.

Остальные неисправности также выявляются визуально. При выгорании транзисторов, например, в районе их ножек явно различим черный налет гари. Периодическое пропадание контакта в разъемах определяется по его восстановлению при легком покачивании из стороны в сторону. Для проведения такой проверки потребуется тестер, включенный в режим «Прозвонка». В остальных случаях неисправности выявляются по пропаданию нужных напряжений на выходе (или отклонению их от нормы).

Прядок диагностирования и устранения неисправностей

Общий порядок диагностирования и устранения обнаруженных неисправностей сводится к следующей последовательности ремонтных операций:

1. Все конденсаторы, внешний вид которых вызывает хоть какие-то подозрения, необходимо сразу же заменить.
2. При нарушении работы блока дежурного режима следует проверить напряжения 5 Вольт на управляемом стабилитроне.
3. Если на выходе этого узла напряжение на фильтрующих конденсаторах отсутствует или его значение сильно занижено – это значит, что нарушен режим работы.
4. Для его восстановления потребуется убедиться в исправности всех линейных элементов схемы.

Дополнительная информация: Их работоспособность проверяется с помощью того же тестера без полного выпаивания из платы блока.

Для этого достаточно выпаять только один контакт «подозрительного» резистора или конденсатора. Выявленные сгоревшие элементы удаляются из платы полностью и заменяются новыми. При обнаружении некачественной пайки следует залудить это место с флюсом, а затем убедиться, что контактная ножка надежно закреплена в зоне фиксации.

О восстановлении работоспособности схемы дежурного режима свидетельствует появление напряжения 5 Вольт, а также загорание красного светодиода на лицевой панели телевизора (фото сверху).

При каждой очередной замене других «подозрительных» элементов следует сразу же проверять произошедшие на выходе БП изменения. О восстановлении функции рабочего режима, например, судят по нормальному включению телевизора и появлению на его экране изображения и звука.

В заключение обзора отметим, что выявление и устранение неисправностей импульсных блоков питания, входящих в состав современных телевизионных приемников – это совсем непростая процедура. Она требует наличия специальной измерительной аппаратуры и некоторых навыков в ремонте электронной техники. Если вы затрудняетесь самостоятельно диагностировать причину отказа телевизора – лучше всего пригласить телемастера-профессионала. При нынешней, сравнительно невысокой стоимости на ремонт телевизионной техники, это позволит сэкономить время и не расходовать попусту свои силы.

Наши группы ВКонтакте и Одноклассниках

Заходите на прикольный канал Шахан TV

схема. Замена адаптера. Принцип работы импульсного блока питания. Почему сетевой адаптер сгорел? Его устройство

Одна из самых распространенных проблем с телевизорами связана с неисправностью блока питания. Обычно его ремонт требуется в том случае, если любой из элементов платы выходит из строя, и, как правило, это отнюдь не самый трудоемкий и дорогой вид работ. Однако заниматься им могут только специалисты, поскольку любые некорректные действия с БП могут привести к серьезным поломкам в самых разных частях аппарата.

О том, что такое блок питания, для чего нужен, и как понять, что он неисправен, пойдет речь в нашей статье.

Что это такое?

В самом общем смысле блок питания представляет из себя источник электричества, который снабжает телевизор необходимым током. Этот модуль позволяет преобразовывать сетевое напряжение до значений, необходимых для полноценного функционирования техники. Как правило, БП включен в комплектацию антенн с усилителем для того, чтобы улучшать прием сигнала.

Блоки питания – универсальные приборы, они могут устанавливаться в других приспособлениях: для улучшения качества сигнала сотовой, спутниковой связи и даже интернета. БП незаменим в ситуации, когда используется Wi-Fi-адаптер, кстати, он также представляет из себя одну из разновидностей антенн. Проще говоря, везде, где используются радиоволны и имеется принимающая антенна, нужен блок питания.

Но мы рассмотрим только те его разновидности, которые требуются для бесперебойной работы телевизионной техники.

Обращаем внимание: актуальность установки и поддержания работоспособности БП прямо связана с тем, что в его отсутствие и починить его бывает очень затратно или даже невозможно.

Телевизионный блок питания выполняет три основные функции:

• преобразование энергии подачи тока в аппаратуру;
• защита от помех подпитывающего напряжения;
• поддержание необходимого уровня напряжения внутри самого телевизора.

Наибольшее распространение получили современные системы, работающие от стандартных сетей в 220 Вт. Такие элементы бывают встроенными в единую конструкцию антенны либо располагающимися отдельно, когда подключение осуществляется через порт.

Если речь идет о встроенных моделях, то обычно применяется бестрансформаторная схема. В этом случае преобразование энергии осуществляется за счёт широтно-импульсной модуляции. Такие блоки питания включаются в самую обычную розетку, их рассчитанная мощность составляет 10 Вт. Этого параметра вполне достаточно для того, чтобы обеспечить питание антенны. Подобные элементы довольно компактны и не занимают много места, но в случае неисправности незамедлительно приводят к выводу из строя всей системы приема сигнала.

Поэтому бывает более практичным приобрести внешние устройства. Они ориентированы на то, что в случае выхода из строя БП некоторый сигнал всё же будет сохранён, хотя, безусловно, хорошим он не будет. В любом случае еще одно достоинство наружных блоков питания сводится к тому, что их можно быстро и просто заменить при необходимости.

Схема работы базируется на трансформаторе. При этом выходное напряжение БП стабилизируется параболическим образом, типовыми параметрами для выходного напряжения стали значения 24, а также 18, 12 и 5 Вт. Более точные цифры определяются в зависимости от технико-эксплуатационных параметров антенны.

Устройство и принцип работы

Чаще всего плата блока питания представляет собой отдельный электронный модуль. Это является отличительной чертой любого телевизора с небольшой диагональю экрана, а в более крупных моделях она встроена.

Любая плата блока питания имеет следующие составляющие:

• трансформатор;
• сетевой фильтр;
• узлы рабочего и дежурного режима;
• модуль предохранения от перегрузки;
• радиаторы, то есть элементы охлаждения.

Принцип работы блока питания сводится к приведению подаваемого сетевого напряжения к тому виду, который будет удовлетворять требованиям энергоснабжения базовых электронных узлов телевизионной техники, в том числе и его матрицы.

Важно: величина и параметры питающих потенциалов должны в точности соответствовать как самим рабочим напряжениям, так и их эпюрам.

В большинстве случаев они указываются непосредственно на каждое предлагаемое устройство.

Как подключить?

Рассмотрим подробнее, как подсоединить БП. В большинстве случаев в активную антенну усилитель уже вмонтирован. А вот в пассивной – его нет. Чтобы его подключить, в первую очередь необходимо собрать антенный кабель со штекером, который будет предназначен для данных целей. Рассмотрим, как это сделать.

Сначала следует подготовить сам кабель, то есть зачистить его. Для этого острым канцелярским ножом либо скальпелем выполняют тонкий разрез по окружности на удалении 1,5 см от края кабеля. При выполнении этой работы очень важно быть аккуратным и постараться не повредить волоски экранированной оплётки, расположенной сразу под изоляционным слоем.

После того как эти действия будут выполнены, упомянутые волоски нужно осторожно отогнуть, а расположенный около них кусок фольги убрать.

Отступив от загнутого края оплетки примерно 5 мм, необходимо сделать ещё один срез по окружности. Он необходим для того, чтобы удалить внутренний изоляционный слой. После этого кабель, подготовленный к монтажу, следует просунуть под соответствующие крепежи в коробке БП и затянуть винтами.

Обращаем особое внимание на то, что когда подключается провод, его металлизированная оплетка непременно должна иметь контакт с залуженной площадкой, которая является обязательным элементом конструкции любого корпуса БП. Если этого не сделать, то питание на антенну попросту не будет поступать. Нужно учесть и тот факт, что кабельная оплетка ни в коем случае не должна соприкасаться с центральной жилой самого провода. Если это случится, то произойдет короткое замыкание, и индикатор работы модуля не будет функционировать.

Для сведения: при корректном подсоединении блока питания с самим антенным кабелем после выполнения всех необходимых настроек телевизор обычно показывает намного больше каналов, чем прежде.

Как проверить на исправность?

В общем виде наружная диагностика возможных неисправностей и поломок блока питания выглядит следующим образом.

Если внешний вид конденсаторов вызывает у вас хоть какие-то подозрения, то их необходимо сразу же снять и заменить.

Вы заметили перебои с работой дежурного режима – нужно сразу же проверить напряжение на управляемом стабилитроне. Если на выходе данного узла напряжение будет отсутствовать либо иметь слишком низкие значения, следовательно, режим работы нарушен.

Для того чтобы восстановить функциональность элемента, необходимо удостовериться в работоспособности всех остальных деталей схемы. Для этого следует выпаять один контакт подозрительного конденсатора либо резистора, все сгоревшие элементы удалить полностью и сразу же заменить новыми. Если вы увидите участок некачественной пайки – это место нужно залудить с флюсом, а после удостовериться в том, что контакты прочно зафиксированы в зоне крепления.

О восстановлении работоспособности схемы БП и возвращении дежурного режима укажут появление напряжение в 5 В, а также мигание красного светового индикатора на лицевой панели телевизора.

Обращаем внимание на то, что при каждой замене остальных подозрительных элементов необходимо сразу же выполнять проверку – произошли ли изменения на выходе блока питания.

О том, что функциональность оборудования возвращена, можно судить по нормальному включению телевизора и поступлению качественного аудио- и видеоряда.

Возможные неисправности и их причины

О том, что блоку управления телевизором необходим ремонт, могут указать следующие признаки:

• телевизор не включается при нажатии кнопки, при этом светодиодная индикация-лампочка на корпусе не загорается;
• лампочка загорается, но техника не запускается;
• изображение идёт с большим отрывом от звука;
• возникают значительные помехи – возможны изломы и полосы на экране;
• искажение звука – телевизор пищит, тарахтит, издает другие шумы.

Все перечисленные неисправности БП могут быть вызваны несколькими причинами, среди которых выделяют:

• устройство уходит в защиту вследствие короткого замыкания, которое привело к перегоранию БП или отдельных его компонентов;
• нестабильная подача напряжения в сети;
• перегорание предохранителя;
• полный или частичный износ конденсаторов.

Чтобы запустить телевизор и получить полноценное качественное изображение, попробуйте несколько раз повторить включение и выключение агрегата.

Обращаем особое внимание на то, что любые самостоятельные попытки починки телевизора, как правило, приводят только к усугублению проблем с электронными элементами системы или даже полному выходу их из строя. Любые неправильные действия влекут за собой необходимость замены телевизионной материнской платы, стоимость которой доходит до 70% стоимости всего агрегата.

Все элементы сложного электронного оборудования необходимо ремонтировать с точным соблюдением всех правил техники безопасности, в частности, следует предварительно разрядить входные конденсаторы. Не имея специального опыта подобных работ и знаний, вы можете причинить вред не только самому телевизору, но и своему здоровью.

О том, каков принцип работы у блока питания для телевизора, смотрите в следующем видео.

Принципиальная схема импульсного блока питания ЗУСЦТ, принцип работы

Материал данной статьи предназначен не только для владельцев уже раритетных телевизоров, желающих восстановить их работоспособность, но и для тех, кто хочет разобраться со схемотехникой, устройством и принципом работы импульсных блоков питания. Если усвоить материал данной статьи, то без труда можно будет разобраться с любой схемой и принципом работы импульсных блоков питания для бытовой техники, будь то телевизор, ноутбук или офисная техника. И так приступим…

 

В телевизорах советского производства, третьего поколения ЗУСЦТ применялись импульсные блоки питания — МП (модуль питания).

Импульсные блоки питания в зависимости от модели телевизора, где они использовались, разделялись на три модификации — МП-1, МП-2 и МП-3-3. Модули питания собраны по одинаковой электрической схеме и различаются только типом импульсного трансформатора и номиналом напряжения конденсатора С27 на выходе фильтра выпрямителя (см. принципиальную схему).

Функциональная схема и принцип работы импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ

Рис. 1. Функциональная схема импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ:

1 — сетевой выпрямитель; 2 — формирователь импульсов запуска; 3 — транзистор импульсного генератора, 4 — каскад управления; 5 — устройство стабилизации; 6 — устройство защиты; 7 — импульсный трансформатор блока питания телевизоров 3усцт; 8 — выпрямитель; 9 — нагрузка

Пусть в начальный момент времени в устройстве 2 будет сформирован импульс, который откроет транзистор импульсного генератора 3. При этом через обмотку импульсного трансформатора с выводами 19, 1 начнет протекать линейно нарастающий пилообразный ток. Одновременно в магнитном поле сердечника трансформатора будет накапливаться энергия, значение которой определяется временем открытого состояния транзистора импульсного генератора. Вторичная обмотка (выводы 6, 12) импульсного трансформатора намотана и подключена таким образом, что в период накопления магнитной энергии к аноду диода VD приложен отрицательный потенциал и он закрыт. Спустя некоторое время каскад управления 4 закрывает транзистор импульсного генератора. Так как ток в обмотке трансформатора 7 из-за накопленной магнитной энергии не может мгновенно измениться, возникает ЭДС самоиндукции обратного знака. Диод VD открывается, и ток вторичной обмотки (выводы 6, 12) резко возрастает. Таким образом, если в начальный период времени магнитное поле было связано с током, который протекал через обмотку 1, 19, то теперь оно создается током обмотки 6, 12. Когда вся энергия, накопленная за время замкнутого состояния ключа 3, перейдет в нагрузку, то во вторичной обмотке достигнет нулевого значения.

Из приведенного примера можно сделать вывод, что, регулируя длительность открытого состояния транзистора в импульсном генераторе, можно управлять количеством энергии, которое поступает в нагрузку. Такая регулировка осуществляется с помощью каскада управления 4 по сигналу обратной связи — напряжению на выводах обмотки 7, 13 импульсного трансформатора. Сигнал обратной связи на выводах этой обмотки пропорционален напряжению на нагрузке 9.

Если напряжение на нагрузке по каким-либо причинам уменьшится, то уменьшится и напряжение, которое поступает в устройство стабилизации 5. В свою очередь, устройство стабилизации через каскад управления начнет закрывать транзистор импульсного генератора позже. Это увеличит время, в течение которого через обмотку 1, 19 будет течь ток, и соответственно возрастет количество энергии, передаваемой в нагрузку.

Момент очередного открывания транзистора 3 определяется устройством стабилизации, где анализируется сигнал, поступающий с обмотки 13, 7, что позволяет автоматически поддерживать среднее значение выходного постоянного напряжения.

Применение импульсного трансформатора дает возможность получить различные по амплитуде напряжения в обмотках и устраняет гальваническую связь между цепями вторичных выпрямленных напряжений и питающей электрической сетью. Каскад управления 4 определяет размах импульсов, создаваемых генератором, и при необходимости отключает его. Отключение генератора осуществляется при уменьшении напряжения сети ниже 150 В и понижении потребляемой мощности до 20 Вт, когда каскад стабилизации перестает функционировать. При неработающем каскаде стабилизации, импульсный генератор оказывается неуправляемым, что может привести к возникновению в нем больших импульсов тока и к выходу из строя транзистора импульсного генератора.

Принципиальная схема импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ

Рассмотрим принципиальную схему модуля питания МП-3-3 и принцип ее работы.

Рис. 2 Принципиальная схема импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ, модуль МП-3-3

Открыть схему блока питания телевизора ЗУСЦТ с высоким разрешением >>>.

В ее состав входит низковольтный выпрямитель (диоды VD4 — VD7), формирователь импульсов запуска (VT3), импульсный генератор (VT4), устройство стабилизации (VT1), устройство защиты (VT2), импульсный трансформатор Т1 блока питания 3усцт и выпрямители на диодах VD12 — VD15 со стабилизатором напряжения (VT5 — VT7).

Импульсный генератор собран по схеме блокинг-генератора с коллекторно-базовыми связями на транзисторе VT4. При включении телевизора постоянное напряжение с выхода фильтра низковольтного выпрямителя (конденсаторов С16, С19 и С20) через обмотку 19, 1 трансформатора Т1 поступает на коллектор транзистора VT4. Одновременно сетевое напряжение с диода VD7 через конденсаторы С11, С10 и резистор R11 заряжает конденсатор С7, а также поступает на базу транзистора VT2, где оно используется в устройстве защиты модуля питания от пониженного напряжения сети. Когда напряжение на конденсаторе С7, приложенное между эмиттером и базой 1 однопереходного транзистора VT3, достигнет значения 3 В, транзистор VT3 откроется. Происходит разрядка конденсатора С7 по цепи: переход эмиттер-база 1 транзистора VT3, эмиттерный переход транзистора VT4, параллельно соединенные, резисторы R14 и R16, конденсатор С7.

Ток разрядки конденсатора С7 открывает транзистор VT4 на время 10 — 15 мкс, достаточное, чтобы ток в его коллекторной цепи возрос до 3…4 А. Протекание коллекторного тока транзистора VT4 через обмотку намагничивания 19, 1 сопровождается накоплением энергии в магнитном поле сердечника. После окончания разрядки конденсатора С7 транзистор VT4 закрывается. Прекращение коллекторного тока вызывает в катушках трансформатора Т1 появление ЭДС самоиндукции, которая создает на выводах 6, 8, 10, 5 и 7 трансформатора Т1 положительные напряжения. При этом через диоды одно-полупериодных выпрямителей во вторичных цепях (VD12 — VD15) протекает ток.

При положительном напряжении на выводах 5, 7 трансформатора Т1 происходит зарядка конденсаторов С14 и С6 соответственно в цепях анода и управляющего электрода тиристора VS1 и С2 в эмиттерно-базовой цепи транзистора VT1.

Конденсатор С6 заряжается по цепи: вывод 5 трансформатора Т1, диод VD11, резистор R19, конденсатор С6, диод VD9, вывод 3 трансформатора. Конденсатор С14 заряжается по цепи: вывод 5 трансформатора Т1, диод VD8, конденсатор С14, вывод 3 трансформатора. Конденсатор С2 заряжается по цепи: вывод 7 трансформатора Т1, резистор R13, диод VD2, конденсатор С2, вывод 13 трансформатора.

Аналогично осуществляются последующие включения и выключения транзистора VT4 блокинг-генератора. Причем нескольких таких вынужденных колебаний оказывается достаточным, чтобы зарядить конденсаторы во вторичных цепях. С окончанием зарядки этих конденсаторов между обмотками блокинг-генератора, подсоединенными к коллектору (выводы 1, 19) и к базе (выводы 3, 5) транзистора VT4, начинает действовать положительная обратная связь. При этом блокинг-генератор переходит в режим автоколебаний, при котором транзистор VT4 будет автоматически открываться и закрываться с определенной частотой.

В период открытого состояния транзистора VT4 его коллекторный ток протекает от плюса электролитического конденсатора С16 через обмотку трансформатора Т1 с выводами 19, 1, коллекторный и эмиттерный переходы транзистора VT4, параллельно включенные резисторы R14, R16 к минусу конденсатора С16. Из-за наличия в цепи индуктивности нарастание коллекторного тока происходит по пилообразному закону.

Для исключения возможности выхода из строя транзистора VT4 от перегрузки сопротивление резисторов R14 и R16 подобрано таким образом, что, когда ток коллектора достигает значения 3,5 А, на них создается падение напряжения, достаточное для открывания тиристора VS1. При открывании тиристора конденсатор С14 разряжается через эмиттерный переход транзистора VT4, соединенные параллельно резисторы R14 и R16, открытый тиристор VS1. Ток разрядки конденсатора С14 вычитается из тока базы транзистора VT4, что приводит к его преждевременному закрыванию.

Дальнейшие процессы в работе блокинг-генератора определяются состоянием тиристора VS1, более раннее или более позднее открывание которого позволяет регулировать время нарастания пилообразного тока и тем самым количество энергии, запасаемой в сердечнике трансформатора.

Модуль питания может работать в режиме стабилизации и короткого замыкания.

Режим стабилизации определяется работой УПТ (усилителя постоянного тока) собранного на транзисторе VT1 и тиристоре VS1.

При напряжении сети 220 Вольт, когда выходные напряжения вторичных источников питания достигнут номинальных значений, напряжение на обмотке трансформатора Т1 (выводы 7, 13) возрастает до значения, при котором постоянное напряжение на базе транзистора VT1, куда оно поступает через делитель Rl — R3, становится более отрицательным, чем на эмиттере, куда оно передается полностью. Транзистор VT1 открывается по цепи: вывод 7 трансформатора, R13, VD2, VD1, эмиттерный и коллекторный переходы транзистора VT1, R6, управляющий электрод тиристора VS1, R14, R16, вывод 13 трансформатора. Этот ток, суммируясь с начальным током управляющего электрода тиристора VS1, открывает его в тот момент, когда выходное напряжение модуля достигает номинальных значений, прекращая нарастание коллекторного тока.

Изменяя напряжение на базе транзистора VT1 подстроечным резистором R2, можно регулировать напряжение на резисторе R10 и, следовательно, изменять момент открывания тиристора VS1 и продолжительность открытого состояния транзистора VT4, тем самым устанавливать выходные напряжения блока питания.

При уменьшении нагрузки (либо увеличении напряжения сети) возрастает напряжение на выводах 7, 13 трансформатора Т1. При этом увеличивается отрицательное напряжение на базе по отношению к эмиттеру транзистора VT1, вызывая возрастание коллекторного тока и падение напряжения на резисторе R10. Это приводит к более раннему открыванию тиристора VS1 и закрыванию транзистора VT4. Тем самым уменьшается мощность, отдаваемая в нагрузку.

При понижении напряжения сети соответственно меньше становится напряжение на обмотке трансформатора Т1 и потенциал базы транзистора VT1 по отношению к эмиттеру. Теперь из-за уменьшения напряжения, создаваемого коллекторным током транзистора VT1 на резисторе R10, тиристор VS1 открывается в более позднее время и количество энергии, передаваемой во вторичные цепи, возрастает. Важную роль в защите транзистора VT4 играет каскад на транзисторе VT2. При уменьшении напряжения сети ниже 150 В напряжение на обмотке трансформатора Т1 с выводами 7, 13 оказывается недостаточным для открывания транзистора VT1. При этом устройство стабилизации и защиты не работает, транзистор VT4 становится неуправляемым и создается возможность выхода его из строя из-за превышения предельно допустимых значений напряжения, температуры, тока транзистора. Чтобы предотвратить выход из строя транзистора VT4, необходимо блокировать работу блокинг-генератора. Предназначенный для этой цели транзистор VT2 включен таким образом, что на его базу подается постоянное напряжение с делителя R18, R4, а на эмиттер пульсирующее напряжение частотой 50 Гц, амплитуда которого стабилизируется стабилитроном VD3. При уменьшении напряжения сети уменьшается напряжение на базе транзистора VT2. Так как напряжение на эмиттере стабилизировано, уменьшение напряжения на базе приводит к открыванию транзистора. Через открытый транзистор VT2 импульсы трапецеидальной формы с диода VD7 поступают на управляющий электрод тиристора, открывая его на время, определяемое длительностью трапецеидального импульса. Это приводит к прекращению работы блокинг-генератора.

Режим короткого замыкания возникает при наличии короткого замыкания в нагрузке вторичных источников питания. Запуск блока питания в этом случае производится запускающими импульсами от устройства запуска собранного на транзисторе VT3, а выключение — с помощью тиристора VS1 по максимальному току коллектора транзистора VT4. После окончания запускающего импульса устройство не возбуждается, поскольку вся энергия расходуется в короткозамкнутой цепи.

После снятия короткого замыкания модуль входит в режим стабилизации.

Выпрямители импульсных напряжений, подсоединенные ко вторичной обмотке трансформатора Т1, собраны по однополупериодной схеме.

Выпрямитель на диоде VD12 создает напряжение 130 В для питания схемы строчной развертки. Сглаживание пульсаций этого напряжения производится электролитическим конденсатором С27. Резистор R22 устраняет возможность значительного повышения напряжения на выходе выпрямителя при отключении нагрузки.

На диоде VD13 собран выпрямитель напряжения 28 В, предназначенный для питания кадровой развертки телевизора. Фильтрация напряжения обеспечивается конденсатором С28 и дросселем L2.

Выпрямитель напряжения 15 В для питания усилителя звуковой частоты собран на диоде VD15 и конденсаторе СЗО.

Напряжение 12 В, используемое в модуле цветности (МЦ), модуле радиоканала (МРК) и модуле кадровой развертки (МК), создается выпрямителем на диоде VD14 и конденсаторе С29. На выходе этого выпрямителя включен компенсационный стабилизатор напряжения собранного на транзисторах. В его состав входит регулирующий транзистор VT5, усилитель тока VT6 и управляющий транзистор VT7. Напряжение с выхода стабилизатора через делитель R26, R27 поступает на базу транзистора VT7. Переменный резистор R27 предназначен для установки выходного напряжения. В эмиттерной цепи транзистора VT7 напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с опорным напряжением на стабилитроне VD16. Напряжение с коллектора VT7 через усилитель на транзисторе VT6 поступает на базу транзистора VT5, включенного последовательно в цепь выпрямленного тока. Это приводит к изменению его внутреннего сопротивления, которое в зависимости от того, увеличилось или уменьшилось выходное напряжение, либо возрастает, либо понижается. Конденсатор С31 предохраняет стабилизатор от возбуждения. Через резистор R23 поступает напряжение на базу транзистора VT7, необходимое для его открывания при включении и восстановления после короткого замыкания. Дроссель L3 и конденсатор С32 — дополнительный фильтр на выходе стабилизатора.

Конденсаторы С22 — С26, шунтируют выпрямительные диоды для уменьшения помех, излучаемых импульсными выпрямителями в электрическую сеть.

Сетевой фильтр блока питания ЗУСЦТ

Плата фильтра питания ПФП подсоединена к электрической сети через соединитель Х17 (А12), выключатель S1 в блоке управления телевизором и сетевые предохранители FU1 и FU2.

В качестве сетевых предохранителей используются плавкие предохранители типа ВПТ-19, характеристики которых позволяют обеспечить значительно более надежную защиту телевизионных приемников при возникновении неисправностей, чем предохранители типа ПМ.

Назначение заградительного фильтра — воспрепятствовать проникновению в электрическую сеть импульсных помех, создаваемых источником питания для бытовой радиоаппаратуры.

На плате фильтра питания находятся элементы заградительного фильтра (C1, С2, СЗ, дроссель L1) (см. принципиальную схему).

Резистор R3 предназначен для ограничения тока выпрямительных диодов при включении телевизора. Позистор R1 и резистор R2 — элементы устройства размагничивания маски кинескопа.

При ремонте бытовой аппаратуры следует неукоснительно соблюдать правила техники безопасности.

 

Ремонт импульсных блоков питания своими руками

В любой электронной системе, работающей от импульсного блока питания, наступает неприятный момент, когда приходится сталкиваться с проблемным выходом его из строя. К сожалению, импульсные радиоэлементы или блоки, как показывает практика, не столь долговечны, как того хотелось бы, поэтому требуют к себе более пристального внимания, а зачастую просто замены или ремонта.

В последнее время многие производители импульсных блоков питания решают вопрос ремонта или замены своего «детища» кардинально. Они просто делают монолитные импульсные блоки, не оставляя практически никаких вариантов начинающим радиолюбителям для их ремонта. Но если вы стали обладателем разборного импульсного блока питания, то в умелых руках и владея определёнными знаниями и элементарными навыками замены радиоэлементов, вы легко сможете самостоятельно продлить срок его службы.

Общие принципы работы импульсных блоков питания

Давайте сначала разберёмся с общим принципом работы любого импульсного блока питания. Тем более что основные рабочие функции и даже выходные напряжения для определённых моделей, которые необходимы для функционирования всей системы (будь то телевизор или другой вариант электронного устройства) у всех импульсников практически одинаковы. Различаются только индивидуальные схематические рисунки и соответственно применяемые радиоэлементы и их параметры. Но это уже не столь важно для понимания общего принципа его работы.

Для простых любителей или «чайников»: общий принцип работы импульсных блоков питания заключается в трансформации переменного напряжения, которое подаётся непосредственно из розетки 220 В в постоянные выходные напряжения для запуска и работы всех остальных блоков системы. Осуществляется такая трансформация с помощью соответствующих импульсных радиоэлементов. Основными из них являются импульсный трансформатор и транзистор, которые обеспечивают рабочее функционирование всех электропотоков. Для проведения ремонта нужно знать как запускается этот блок. А для начала проверить наличие входного рабочего напряжения, предохранитель, диодный мост и так далее.

Рабочий инструмент для проверки импульсных блоков питания

Для ремонта импульсного блока питания, вам потребуется обычный, даже простенький мультиметр, который проверит постоянное и переменное напряжение. С помощью функций омметра, прозвонив сопротивления радиодеталей, вы также можете быстро проверить исправность предохранителей, дросселей, рабочее сопротивление резисторов, «бочонки» электролитических конденсаторов. А также транзисторные диодные переходы или диодные мосты и прочие виды радиоэлементов и их связи в любой электронной схеме (иногда даже не выпаивая их полностью).

Проверять импульсный блок сначала нужно в «холодном» режиме. В этом случае прозваниваются все визуально подозрительные (вздувшиеся или горелые радиодетали), которые поддаются «холодной» проверке без подачи рабочего напряжения. Визуально испорченные радиодетали следует немедленно заменить на новые. Если облезла маркировка воспользуйтесь принципиальной схемой или найдите соответствующий вариант в интернете.

Замену производить нужно только с разрешающим допуском по определённым параметрам, который вы можете найти для любого радиоэлемента в специализированной литературе или в прилагающейся к прибору схеме. Это безопасный метод, потому что импульсные блоки питания очень коварны своими электрическими разрядами.

Не забывайте и то, что при обнаружении нерабочего радиоэлемента, нужно проверить соседние с ним детали. Зачастую резкие перепады напряжения при сгорании одного элемента, влекут за собой выход из строя соседних. В процессе практической деятельности по ремонту определённых моделей вы будете логически вычислять неисправность исходя из результата состояния ремонтируемого объекта. К примеру, даже по определённому запаху (запах тухлых яиц при выходе из строя электролита), при включении по монотонному звуку или треску в процессе работы блока и прочих дефектах, которые могут возникнуть в процессе работы любого электронного прибора.

В рабочем режиме проверка импульсного блока питания возможна только при нагрузке всей системы – не вздумайте отключить нагрузочные шины телевизора при проверке. Можно создать нагрузку искусственным путём с помощью подключения специально собранного нагрузочного эквивалента.

Основные неисправности и методы проверки импульсных блоков питания

Как включить и выставить определённый режим мультиметра каждый может разобраться сам, даже школьник. Перед началом проверки убедитесь в работоспособности сетевого кабеля или выключателя, которые можно определить визуально или с помощью мультиметра. Не забудьте при любой проверке разрядить электролитические конденсаторы. Они накапливают и удерживают довольно приличный заряд на протяжении определённого времени, даже после выключения всей системы.

1. Для этого закоротите контакт любого электролита, а лучше пройдитесь по всей плате изолированным щупом (с номинальным сопротивлением несколько кОм и мощностью больше 0,5 Вт), который другим концом будет подсоединён к заземлению. Старайтесь заземлять только точечные контакты, не прикасаясь одновременно к двум, иначе можете испортить радиодетали. Иногда таким способом вы сможете убрать «коротыш». Это короткое замыкание в схеме, которое может возникнуть при выходе из строя некоторых элементов блока питания.
2. Как уже говорилось выше все вздувшиеся и чёрные радиоэлементы нужно сразу заменить на подобные, но не спешите после этого сразу опробовать весь блок. Прозвоните соседние детали и при необходимости замените их.
3. Прозвонить силовые и выпрямительные мосты (при необходимости выпаять), обычно они выполнены на диодах, которые проверяются омметром и имеют односторонний переход. Для проверки подключите щупы мультиметра ко входу и выходу диода (сначала чёрный щуп к одному контакту, а красный к другому, а затем меняя местами), вы должны убедиться, что он не пробит. То есть, вы должны увидеть определённое числовое показание мультиметра, когда подключите щупы в правильном направлении плюс и минус. Единица будет означать исправность перехода в обратном направлении (т. е. непробитый переход). Таким способом нужно проверить все сомнительные детали с диодными переходами.

Возможные причины выхода из строя импульсного блока питания и необходимая замена нерабочих радиоэлементов:

1. При сгорании предохранителя весь блок обесточивается. Заменить перегоревший контакт очень просто. Используйте обычный проволочный волосок, который наматывается поверх предохранителя или припаивается непосредственно к его контактам. Необходимо учитывать толщину волоска, которая рассчитана на определённую силу тока. Иначе вы рискуете в последующем вывести из строя весь импульсный блок, если предохранитель не сработает.
2. Если полностью отсутствует выходное напряжение, возможно, неисправен соответствующий конденсатор или дроссель, который нужно заменить или поменять обмотку. Для этого нужно размотать повреждённый провод и намотать новый с соответственным количеством витков и подходящим сечением. После чего самодельный дроссель впаивается на своё рабочее место.
3. Проверить все диодные мосты и переходы. Как это сделать описано выше. Не забывайте при установке новых деталей производить самостоятельную, а главное, качественную пайку.

Самостоятельная и качественная пайка

1. Предметы первой необходимости при ремонте это паяльник, канифоль и «отсос». Отсос – механический (или электрический) прибор, который применяется во время выпаивания элементов и служит для предотвращения перегрева во время пайки. Принцип его работы заключается в резком втягивании в себя расплавленного олова, которое при сильном нагреве может вывести радиоэлемент из строя. Особенно это касается интегральных микросхем, которые очень чувствительны к таким температурным скачкам. Отсосы бывают механические и электрические. Хорошо и правильно подобранный по мощности паяльник в сочетании с отсосом являются отличным тандемом для качественной пайки.
2. Для выпаивания и обратной установки необходимых радиоэлементов можно пользоваться не только паяльником и отсосом, но и термовоздушной паяльной станцией. Её несложно соорудить и самому. Обычный вентилятор можно использовать в качестве нагнетателя, а спираль буде нагревающим элементом. Схема на тиристоре будет оптимальным вариантом для регулировки температуры. Такая станция ещё удобна и для прогрева всех подозрительных и некачественных паек, которые могут стать причиной появления микротрещин, и как результат – плохого контакта.

Правильная и качественная пайка является одним из основополагающих навыков, которым должен овладеть любой начинающий радиолюбитель. От этого зависит конечный результат всего ремонта и срок дальнейшей эксплуатации отремонтированного прибора.

Основные этапы ремонта импульсных блоков питания

1. Несмотря на то что практически все импульсные блоки питания работают почти по одному принципу, схематические схемы для разных моделей электроприборов могут существенно различаться. Поэтому прежде чем приступить к ремонту постарайтесь найти электрическую принципиальную схему именно на тот объект, который собираетесь ремонтировать. Это поможет и для замеров конкретных рабочих напряжений в определённых точках, чтобы быстрее понять и найти неисправный элемент в цепи.
2. Как бы теоретически вы ни были подкованы в этой области, без практических навыков вам не обойтись. Элементарные знания и практическое использование мультиметра или осциллографа, а также практические навыки по замене радиоэлементов с помощью паяльника и припоя вам просто необходимы в процессе ремонта.
3. Если первые два этапа выполнены и вы готовы начать – разберите и почистите устройство с помощью пылесоса и произведите визуальную проверку блока (обратите внимание на вздутые конденсаторы, гарь и прочие механические дефекты).
4. Проверьте электроприборами соответствие рабочих напряжений согласно схеме или просто подозрительные радиоэлементы. Осциллографом определите соответствие необходимых пульсаций в контрольных точках. После этого делайте выводы и производите необходимые замены.

Возможные неисправности типовых импульсных блоков питания на примере телевизора или компьютера:

• Если нет свечения светодиода дежурного режима телевизора, прозвоните сетевой шнур и предохранитель блока питания. Когда они в порядке проверьте дальше выпрямительный мост, транзисторы, стабилитроны и выходные напряжения микросхемы. Не забудьте устранить возможные «коротыши». А также можете пойти от обратного. Для этого замерьте выходные напряжения, которые должны подаваться на остальные блоки и если найдёте несоответствие – проверяйте всю цепочку в обратном порядке. Включайте при этом не только измерительные приборы, но и свою логику. Для этого, конечно, нужны теоретические знания работы тока в конкретном блоке. Но если вы имеете представление хотя бы о простых законах Ома – сделать это будет несложно.
• Для ремонта компьютерного блока питания можно начать с обычных первоначальных проверок любого электроблока. Маленькое отступление и совет: убедитесь в точности своей диагностики. Если вы неуверены в правильности своих выводов по поводу неисправности того или иного блока – просто замените его на заведомо исправный. Если замена устранила дефект или сделала работоспособной систему, значит, вы не ошиблись и можете смело приступать к ремонту заменяемого блока. Для этого проверяются все предохранители и диодные переходы. Проверка обмоток трансформатора тоже будет не лишней. Запомните одно, и это, главное. Даже если вы не имеете понятия о процессах, происходящих, в радиоэлементах под воздействием разного тока, научитесь просто читать электрическую схему и по ней измерять и сравнивать нужные напряжения и делать логические выводы. Это как разгадывание кроссворда – занимательно и интересно.

Неисправности импульсных блоков питания на 12 вольт

Сложность замены любого импульсного блока питания на 12 В заключается в поиске нужной модели, а они очень многообразны. Поэтому найти такой блок с нужным выходным напряжением и силой тока не всегда представляется возможным, если он быстро понадобился. Иногда проще, при незначительной поломке, восстановить его работоспособность самому. Вот некоторые советы для этого:

• Если полностью пропало выходное напряжение нужно вскрыть корпус и проверить электролитический конденсатор со средней ёмкостью до 70 мкФ. При выходе его из строя он обычно вспучивается, хотя дополнительно можно проверить и мультиметром.
• Также проверяется предохранитель и выпрямительный мост, который часто выходит из строя при сетевых перегрузках.
• После замены неисправных радиодеталей проверьте соседние, которые могли пострадать от большого выхода энергии сгоревших деталей.

Надеемся, эта статья дала общее представление об устройстве импульсных блоков питания. А, возможно, даже и заинтересовала многих начинающих радиолюбителей, которые хотят повысить свои профессиональные навыки.

Ремонт импульсного источника питания телевизора — Мегаобучалка

 

Импульсный Источник Питания (далее ИБП) в телевизорах (да и не только в телевизорах…) далеко не самый сложный модуль, но как практика показывает именно он чаще всего и является проблемой неисправности.

 

Ремонт ИБП требует особого внимания и аккуратности в работе!

Во- первых: не следует забывать о том, что ИБП непосредственно связан с сетевым напряжением 220V, поэтому необходимо быть предельно осторожным и соблюдать все правила техники безопасности!

Во- вторых: от источника питания зависит работоспособность остальных узлов аппарата и в случае его неправильной работы ( к примеру ухода в разнос) может привести к их выводу из строя, поэтому ремонт ИБП целесообразно производить отключив его от основных потребителей, используя эквивалентную нагрузку (к примеру лампу накаливания).

 

 

Представлена типичная схема блока питания современного ТВ. Для простоты блок питания STAND BY не показан.

Все многообразие неисправностей блоков питания сводится чаще всего к следующим дефектам:

 

 

Источник питания телевизора TOSHIBA 285D8D

1. Блок питания не работает, предохранители остаются целыми.

2. При включении телевизора перегорает либо сетевой предохранитель,либо предохранитель в цепи напряжения +305 V (если он есть),

3. Неисправности, проявляющиеся в занижении или завышении вторичных напряжений, причем, если первая из них связана, как правило, с короткими замыканиями в цепи нагрузки одного или нескольких вторичных напряжений, то вторая является следствием обрыва в цепи обратной связи. Обе эти неисправности в современных блоках питания, как правило, приводят к срабатыванию схем блокировки и отключению аппарата.

1. Итак, если блок питания не работает, а все предохранители целы.

Лучше всего начинать поиск неисправностей с проверки напряжения на выходе сетевого выпрямителя. Это напряжение должно составлять около +280 — 305 V, при питающем напряжении сети переменного тока равном 220 В. Кроме того, проверьте с помощью осциллографа амплитуду пульсаций этого напряжения. Если напряжение существенно ниже +305 V или вовсе отсутствует, проверьте выпрямитель сетевого напряжения. Повышенная амплитуда пульсаций указывает на неисправность основного фильтрующего конденсатора С810 (330 mF 400V) либо на обрыв диодного выпрямителя.

Рис.1 Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания телевизора TOSHIBA 285D8D.

Если напряжение +305 V находится в пределах нормы (от 280 до 320 В), то можно приступать к тестированию ИБП. Сначала необходимо выяснить, не происходит ли блокировка блока питания сразу после включения, либо он вовсе не пытается запуститься. Это можно проверить, присоединив вход осциллографа к тому выводу мощного переключающего транзистора, который присоединен к первичной обмотке трансформатора, коллектор транзистора Q802 (2SD 1548). А землю осциллографа присоедините к “горячей земле” блока питания. Теперь включайте главный сетевой выключатель телевизора и смотрите что произойдет. Полученные данные очень помогут в поиске неисправности.

И так, если после включения телевизора здесь появится на короткое время серия импульсов, то это говорит о том, что блок питания пытается запуститься, но сразу после запуска выключается какой-либо схемой блокировки (их может быть несколько). Типичной является ситуация когда, срабатывает защита от превышения предельного значения анодного напряжения на кинескопе. Поскольку эта неисправность непосредственно связана с работой выходного каскада строчной развертки. Однако при ремонте блока питания может возникнуть необходимость убедиться в наличии или в отсутствии срабатывания этой блокировки. Убедиться в этом, а также в том, что является причиной неправильной работы блока питания. Неисправность в основном потребителе энергии, выходном каскаде строчной развертки, можно следующим способом. Необходимо, во-первых, разорвать цепь подачи питания на первичную обмотку строчного трансформатора. В рассматриваемом примере это цепь +B 115 V И, во-вторых, нагрузить источник вторичного напряжения 115V блока питания резистором 500-750 Ом мощностью 50 Вт (или, что еще удобнее, лампой накаливания 200V 100 Вт). Если при этом блок питания заработает нормально, значит, поиск неисправности следует продолжить в выходном каскаде строчной развертки, а также в схемах блокировки и защиты от недопустимых режимов.

 

Диагностика и ремонт блока питания телевизора

При диагностике телевизионных устройств на отыскание неисправного компонента тратится несоизмеримо больше времени, чем на его замену. Особенно, если поиск дефекта осуществляется своими силами, а не профессиональным телемастером. Безусловно, логичнее поручить ремонт специалисту, имеющему опыт и большую практику такого рода работ, но если есть желание, навыки обращения с паяльником и тестером, необходимая техническая документация в виде принципиальной электрической схемы, можно попытаться починить телевизор на дому самостоятельно.

 

Блок питания современного телевизора, будь то плазменная панель или ЖК, LED тв, представляет собой импульсный источник питания с заданным диапазоном выходных питающих напряжений и номинальной мощностью, отдаваемой в нагрузку по каждому из них. Плата питания может быть выполнена в виде отдельного блока, это характерно для приемников небольших диагоналей, или интегрирована в телевизионное шасси и располагаться внутри устройства.

 

Характерными признаками неисправности этого блока являются следующие:

 

• Телевизор не включается при нажатии на кнопку сетевого выключателя
• Светодиод дежурного режима горит, но нет перехода в рабочий режим
• Помехи на изображении в виде изломов и полос, фон по звуку
• Есть звук, но нет изображения, которое может появиться спустя некоторое время
• Требуется несколько попыток включения для появления нормальной картинки и звука

 

Разберем схемотехнику стандартного блока питания и его типовые неисправности на примере телевизора ViewSonic N3260W.

 

Для полноценного просмотра схемы ее можно открыть в новом окне и увеличить, либо загрузить себе на компьютер или мобильное устройство

Открыть в новом окне

 

Первое, с чего следует начать, это тщательный визуальный осмотр платы на выключенном из сети аппарате. Для этого блок необходимо демонтировать из телевизора, отсоединив разъемы, и обязательно разрядить высоковольтный конденсатор в фильтре — C1. В блоках этой серии телевизоров довольно часто выходят из строя электролитические конденсаторы фильтров вторичных источников питания. Они легко диагностируются по вздутой верхней крышке. Все конденсаторы, внешний вид которых вызывает сомнение, необходимо сразу заменить.

Узел дежурного режима выполнен на IC2 (TEA1532A) и Q4 (04N70BF) с элементами стабилизации выходного напряжения 5V на оптроне IC7 и управляемом стабилитроне ICS3 EA1. Отсутствующее или заниженное напряжение на выходе этого узла, измеренное на конденсаторах CS22, CS28, свидетельствует о его неправильной работе. Опыт восстановления этого участка схемы свидетельствует, что более всего уязвимы элементы IC2, Q7, ZD4 и Q11, R64, R65, R67, которые требуют проверки и замены в случае необходимости. Работоспособность деталей проверяется тестером непосредственно на плате блока. При этом сомнительные комплектующие выпаиваются и тестируются отдельно, для исключения влияния на их показатели соседних элементов схемы. Микросхема IC2 просто подлежит замене.

 

При наличии на выходе схемы дежурного режима напряжения 5V на лицевой панели телевизора загорается красный светодиод. По команде с пульта или кнопки на лицевой панели телевизора блок питания должен перейти в рабочий режим. Эта команда — Power_ON — в виде высокого потенциала около 5V приходит на 1 вывод разъема CNS1, открывая ключи на QS4 и Q11. При этом на микросхемы IC3 и IC1 подаются питающие напряжения, переводя их в рабочий режим. На 8 вывод IC3 непосредственно с коллектора Q11, на 12 вывод IC1 через ключ Q9 после запуска схемы PFC. Работоспособность схемы коррекция коэффициента мощности (Power Factor Correction) косвенно определяется увеличением напряжения с 310 до 390 вольт, измеренным на конденсаторе C1. Если появились выходные питающие напряжения 12V и 24V, то и основной источник на IC3, Q1, Q2 функционирует в нормальном режиме. Практика показывает низкую надежность UCC28051 и LD6598D в критических условиях, когда ухудшается фильтрация вторичных источников, а их замена носит рядовой характер.

 

Обобщая опыт ремонта телевизионных блоков питания следует отметить, что самым слабым звеном в их составе являются конденсаторы фильтров, теряющие со временем свои свойства и номинальные параметры. Иногда неисправная «емкость» видна по вздутой крышке, иногда нет. Последствия плохой фильтрации выпрямленного напряжения могут быть самыми разными: от потери работоспособности самого источника питания, до повреждения элементов инвертора или сбоя программного обеспечения у микросхем памяти на материнской плате.

 

Самостоятельно разобраться во всех причинах и следствиях при ремонте блока питания современного телевизора, правильно его диагностировать без специальных инструментов и приборов весьма затруднительно. Наш совет в таких случаях — вызывайте профессионального телемастера. Это не сильно ударит по карману при нынешних невысоких ценах на ремонт телевизионной техники и сэкономит время.

Обратите внимание! Маленькие картинки кликабельны.

 

Поделиться в соцсетях

Принцип работы импульсных блоков питания. Схема импульсного блока питания

Блоки питания всегда являлись важными элементами любых электронных приборов. Задействованы данные устройства в усилителях, а также приемниках. Основной функцией блоков питания принято считать снижение предельного напряжения, которое исходит от сети. Появились первые модели только после того, как была изобретена катушка переменного тока.

Дополнительно на развитие блоков питания повлияло внедрение трансформаторов в схему устройства. Особенность импульсных моделей заключается в том, что в них применяются выпрямители. Таким образом, стабилизация напряжения в сети осуществляется несколько другим способом, чем в обычных приборах, где задействуется преобразователь.

Устройство блока питания

Если рассматривать обычный блок питания, который используется в радиоприемниках, то он состоит из частотного трансформатора, транзистора, а также нескольких диодов. Дополнительно в цепи присутствует дроссель. Конденсаторы устанавливаются разной емкости и по параметрам могут сильно отличаться. Выпрямители используются, как правило, конденсаторного типа. Они относятся к разряду высоковольтных.

Работа современных блоков

Первоначально напряжение поступает на мостовой выпрямитель. На этом этапе срабатывает ограничитель пикового тока. Необходимо это для того, чтобы в блоке питания не сгорел предохранитель. Далее ток проходит по цепи через специальные фильтры, где происходит его преобразование. Для зарядки резисторов необходимо несколько конденсаторов. Запуск узла происходит только после пробоя динистора. Затем в блоке питания осуществляется отпирание транзистора. Это дает возможность значительно снизить автоколебания.

При возникновении генерации напряжения задействуются диоды в схеме. Они соединены между собой при помощи катодов. Отрицательный потенциал в системе дает возможность запереть динистор. Облегчение запуска выпрямителя осуществляется после запирания транзистора. Дополнительно обеспечивается ограничение тока. Чтобы предотвратить насыщение транзисторов, имеется два предохранителя. Срабатывают они в цепи только после пробоя. Для запуска обратной связи необходим обязательно трансформатор. Подпитывают его в блоке питания импульсные диоды. На выходе переменный ток проходит через конденсаторы.

Особенности лабораторных блоков

Принцип работы импульсных блоков питания данного типа построен на активном преобразовании тока. Мостовой выпрямитель в стандартной схеме предусмотрен один. Для того чтобы убирать все помехи, используются фильтры в начале, а также в конце цепи. Конденсаторы импульсный лабораторный блок питания имеет обычные. Насыщение транзисторов происходит постепенно, и на диодах это сказывается положительно. Регулировка напряжения во многих моделях предусмотрена. Система защиты призвана спасать блоки от коротких замыканий. Кабели для них обычно используются немодульной серии. В таком случае мощность модели может доходить до 500 Вт.

Разъемы блока питания в системе чаще всего устанавливаются типа АТХ 20. Для охлаждения блока в корпусе монтируется вентилятор. Скорость вращения лопастей должна регулироваться при этом. Максимальную нагрузку блок лабораторного типа должен уметь выдерживать на уровне 23 А. При этом параметр сопротивления в среднем поддерживается на отметке 3 Ом. Предельная частота, которую имеет импульсный лабораторный блок питания, равна 5 Гц.

Как осуществлять ремонт устройств?

Чаще всего блоки питания страдают из-за сгоревших предохранителей. Находятся они рядом с конденсаторами. Начать ремонт импульсных блоков питания следует со снятия защитной крышки. Далее важно осмотреть целостность микросхемы. Если на ней дефекты не видны, ее можно проверить при помощи тестера. Чтобы снять предохранители, необходимо в первую очередь отсоединить конденсаторы. После этого их можно без проблем извлечь.

Для проверки целостности данного устройства осматривают его основание. Сгоревшие предохранители в нижней части имеют темное пятно, которое свидетельствует о повреждении модуля. Чтобы заменить данный элемент, нужно обратить внимание на его маркировку. Затем в магазине радиоэлектроники можно приобрести аналогичный товар. Установка предохранителя осуществляется только после закрепления конденсатов. Еще одной распространенной проблемой в блоках питания принято считать неисправности с трансформаторами. Представляют они собой коробки, в которых устанавливаются катушки.

Когда напряжение на устройство подается очень большое, то они не выдерживают. В результате целостность обмотки нарушается. Сделать ремонт импульсных блоков питания при такой поломке невозможно. В данном случае трансформатор, как и предохранитель, можно только заменить.

Сетевые блоки питания

Принцип работы импульсных блоков питания сетевого типа основан на низкочастотном снижении амплитуды помех. Происходит это благодаря использованию высоковольтных диодов. Таким образом, контролировать предельную частоту получается эффективнее. Дополнительно следует отметить, что транзисторы применяются средней мощности. Нагрузка на предохранители оказывается минимальная.

Резисторы в стандартной схеме используются довольно редко. Во многом это связано с тем, что конденсатор способен участвовать в преобразовании тока. Основной проблемой блока питания данного типа является электромагнитное поле. Если конденсаторы используются с малой емкостью, то трансформатор находится в зоне риска. В данном случае следует очень внимательно относиться к мощности устройства. Ограничители для пикового тока сетевой импульсный блок питания имеет, а находятся они сразу над выпрямителями. Их основной задачей является контроль рабочей частоты для стабилизации амплитуды.

Диоды в данной системе частично выполняют функции предохранителей. Для запуска выпрямителя используются только транзисторы. Процесс запирания, в свою очередь, необходим для активации фильтров. Конденсаторы также могут применяться разделительного типа в системе. В таком случае запуск трансформатора будет осуществляться намного быстрее.

Применение микросхем

Микросхемы в блоках питания применяются самые разнообразные. В данной ситуации многое зависит от количества активных элементов. Если используется более двух диодов, то плата должна быть рассчитана под входные и выходные фильтры. Трансформаторы также производятся разной мощности, да и по габаритам довольно сильно отличаются.

Заниматься пайкой микросхем самостоятельно можно. В этом случае нужно рассчитать предельное сопротивление резисторов с учетом мощности устройства. Для создания регулируемой модели используют специальные блоки. Такого типа системы делаются с двойными дорожками. Пульсации внутри платы будут происходить намного быстрее.

Преимущества регулируемых блоков питания

Принцип работы импульсных блоков питания с регуляторами заключается в применении специального контроллера. Данный элемент в цепи может изменять пропускную способность транзисторов. Таким образом, предельная частота на входе и на выходе значительно отличается. Настраивать по-разному можно импульсный блок питания. Регулировка напряжения осуществляется с учетом типа трансформатора. Для охлаждения прибора используют обычные куллеры. Проблема данных устройств, как правило, заключается в избыточном токе. Для того чтобы ее решить, применяют защитные фильтры.

Мощность приборов в среднем колеблется в районе 300 Вт. Кабели в системе используются только немодульные. Таким образом, коротких замыканий можно избежать. Разъемы блока питания для подключения устройств обычно устанавливают серии АТХ 14. В стандартной модели имеется два выхода. Выпрямители используются повышенной вольтности. Сопротивление они способны выдерживать на уровне 3 Ом. В свою очередь, максимальную нагрузку импульсный регулируемый блок питания воспринимает до 12 А.

Работа блоков на 12 вольт

Импульсный блок питания (12 вольт) включает в себя два диода. При этом фильтры устанавливаются с малой емкостью. В данном случае процесс пульсации происходит крайне медленно. Средняя частота колеблется в районе 2 Гц. Коэффициент полезного действия у многих моделей не превышает 78%. Отличаются также данные блоки своей компактностью. Связано это с тем, что трансформаторы устанавливаются малой мощности. В охлаждении при этом они не нуждаются.

Схема импульсного блока питания 12В дополнительно подразумевает использование резисторов с маркировкой Р23. Сопротивление они способны выдержать только 2 Ом, однако для прибора такой мощности достаточно. Применяется импульсный блок питания 12В чаще всего для ламп.

Как работает блок для телевизора?

Принцип работы импульсных блоков питания данного типа заключается в применении пленочных фильтров. Эти устройства способны справляться с помехами различной амплитуды. Обмотка дросселя у них предусмотрена синтетическая. Таким образом, защита важных узлов обеспечивается качественная. Все прокладки в блоке питания изолируются со всех сторон.

Трансформатор, в свою очередь, имеет отдельный куллер для охлаждения. Для удобства использования он обычно устанавливается бесшумным. Предельную температуру данные устройства выдерживают до 60 градусов. Рабочую частоту импульсный блок питания телевизоров поддерживает на уровне 33 Гц. При минусовых температурах данные устройства также могут использоваться, однако многое в этой ситуации зависит от типа применяемых конденсатов и сечения магнитопровода.

Модели устройств на 24 вольта

В моделях на 24 вольта выпрямители применяются низкочастотные. С помехами успешно справляться могут всего два диода. Коэффициент полезного действия у таких устройств способен доходить до 60%. Регуляторы на блоки питания устанавливаются довольно редко. Рабочая частота моделей в среднем не превышает 23 Гц. Сопротивление резисторы могут выдерживать только 2 Ом. Транзисторы в моделях устанавливаются с маркировкой ПР2.

Для стабилизации напряжения резисторы в схеме не используются. Фильтры импульсный блок питания 24В имеет конденсаторного типа. В некоторых случаях можно встретить разделительные виды. Они необходимы для ограничения предельной частоты тока. Для быстрого запуска выпрямителя динисторы применяются довольно редко. Отрицательный потенциал устройства убирается при помощи катода. На выходе ток стабилизируется благодаря запиранию выпрямителя.

Боки питания на схеме DA1

Блоки питания данного типа от прочих устройств отличаются тем, что способны выдерживать большую нагрузку. Конденсатор в стандартной схеме предусмотрен только один. Для нормальной работы блока питания регулятор используется. Устанавливается контроллер непосредственно возле резистора. Диодов в схеме можно встретить не более трех.

Непосредственно обратный процесс преобразования начинается в динисторе. Для запуска механизма отпирания в системе предусмотрен специальный дроссель. Волны с большой амплитудой гасятся у конденсатора. Устанавливается он обычно разделительного типа. Предохранители в стандартной схеме встречаются редко. Обосновано это тем, что предельная температура в трансформаторе не превышает 50 градусов. Таким образом, балластный дроссель со своими задачами справляется самостоятельно.

Модели устройств с микросхемами DA2

Микросхемы импульсных блоков питания данного типа среди прочих устройств выделяются повышенным сопротивлением. Используют их в основном для измерительных приборов. В пример можно привести осциллограф, который показывает колебания. Стабилизация напряжения для него является очень важной. В результате показатели прибора будут более точными.

Регуляторами многие модели не оснащаются. Фильтры в основном имеются двухсторонние. На выходе цепи транзисторы устанавливаются обычные. Все это дает возможность максимальную нагрузку выдерживать на уровне 30 А. В свою очередь, показатель предельной частоты находится на отметке 23Гц.

Блоки с установленными микросхемами DA3

Данная микросхема позволяет устанавливать не только регулятор, но и котроллер, который следит за колебаниями в сети. Сопротивление транзисторы в устройстве способны выдерживать примерно 3 Ом. Мощный импульсный блок питания DA3 с нагрузкой в 4 А справляется. Подсоединять вентиляторы для охлаждения выпрямителей можно. В результате устройства можно использовать при любой температуре. Еще одно преимущество заключается в наличии трех фильтров.

Два из них устанавливаются на входе под конденсаторами. Один фильтр разделительного типа имеется на выходе и стабилизирует напряжение, которое исходит от резистора. Диодов в стандартной схеме можно встретить не более двух. Однако многое зависит от производителя, и это следует учитывать. Основной проблемой блоков питания данного типа считается то, что они не способны справляться с низкочастотными помехами. В результате устанавливать их на измерительные приборы нецелесообразно.

Как работает блок на диодах VD1?

Данные блоки рассчитаны на поддержку до трех устройств. Регуляторы в них имеются трехсторонние. Кабели для связи устанавливаются только немодульные. Таким образом, преобразование тока происходит быстро. Выпрямители во многих моделях устанавливаются серии ККТ2.

Отличаются они тем, что энергию от конденсатора способны передавать на обмотку. В результате нагрузка от фильтров частично снимается. Производительность у таких устройств довольно высокая. При температурах свыше 50 градусов они также могут использоваться.

Принцип действия и устройство импульсного источника питания

Импульсный источник питания сильно отличается от линейного источника питания. Несмотря на свою сложность, более высокую стоимость материалов и большее количество деталей, импульсный источник питания по-прежнему является предпочтительной топологией источника питания на рынке. Основная причина — более высокий КПД и более высокая удельная мощность. Более высокая эффективность просто означает, что только небольшая часть входной мощности тратится впустую, в то время как более высокая плотность мощности означает, что более высокая мощность возможна при меньшем форм-факторе или размере.

Обзор линейного источника питания AC-DC

Трансформатор 50/60 Гц

Это может быть ступень вверх или вниз в зависимости от использования. Обычно это понижающая версия, поскольку обычное требуемое выходное напряжение ниже входного уровня.

Выпрямитель

Преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Чаще всего используется выпрямитель двухполупериодного мостового типа, как показано на схеме.

Фильтр

Простой фильтр — это электролитический конденсатор. Это увеличит среднеквадратичный или постоянный уровень выпрямленного сигнала.

Регулятор

Это будет поддерживать чистый постоянный ток на выходе, чтобы не создавать проблем для чувствительных нагрузок или системы.

Общие проблемы

Эффективность и размер — общая проблема, связанная с линейным источником питания переменного и постоянного тока. Он также ограничен только для приложений с низким энергопотреблением.Для работы с высокой мощностью трансформатор 50/60 Гц будет очень большим и дорогим. Отфильтрованное вторичное выпрямленное напряжение должно всегда быть выше выходного со значительным запасом, чтобы регулятор мог работать правильно. По этой причине избыточное напряжение будет поглощаться регулятором, что приведет к огромным потерям мощности при умножении на ток нагрузки. Вот почему эффективность очень низкая. Линейный источник питания AC-DC также не может обеспечить широкий диапазон входных сигналов. Например, трансформатор рассчитан на 220–20 В переменного тока, вы больше не можете использовать его для 110 В переменного тока, так как вы больше не можете получить 20 В переменного тока на вторичной обмотке.

Обзор линейного источника питания постоянного и переменного тока

Схема выше представляет собой основной линейный источник питания постоянного и переменного тока. Это просто и очень просто, поскольку в нем всего несколько компонентов. Однако его основным недостатком по-прежнему остается эффективность, ограниченная только для приложений с низким энергопотреблением. Для правильного регулирования линейного регулятора его входное напряжение должно быть выше, чем выходное напряжение. Разница во входном и выходном напряжениях называется падением напряжения.В настоящее время на рынке уже есть линейные стабилизаторы с малым падением напряжения. Низкое падение напряжения все равно приведет к огромным потерям мощности при работе с более высоким током.

Блок-схема импульсного источника питания постоянного и переменного тока

Ниже представлена ​​блок-схема двухступенчатого импульсного источника питания постоянного и переменного тока. Первый блок — это мостовой выпрямитель, предназначенный для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. В отличие от линейного источника питания переменного и постоянного тока, этот мостовой выпрямитель требует высокого напряжения, поскольку он напрямую видит входное напряжение.Импульсный преобразователь первой ступени в большинстве случаев представляет собой повышающий преобразователь, который функционирует как схема коррекции коэффициента мощности или PFC. Повышающий преобразователь имеет выходную мощность выше входной. Коррекция коэффициента мощности необходима для переключения силовой цепи, чтобы скорректировать форму тока и минимизировать гармоники. Повышающий преобразователь — лучшая схема активной коррекции коэффициента мощности из-за его способности потреблять ток от входа в обоих состояниях Q1 (включен или выключен). Импульсный преобразователь второй ступени обычно называют секцией DC-DC производителями или разработчиками источников питания.Для DC-DC доступно множество топологий, таких как резонанс (LLC, последовательный, параллельный), прямой (ITTF, TTF, одиночный транзистор), мост и полный мост и многие другие. На приведенной ниже схеме секция DC-DC представляет собой резонансный преобразователь LLC. Последний блок — это выходной выпрямитель и фильтр. В приложениях с высокой мощностью вместо диодов используются NMOS.

Схема ниже обычно используется для автономных адаптеров и зарядных устройств с низким энергопотреблением. Это только использование одного переключающего преобразователя на секции DC-DC, который является обратным преобразователем.Обратный преобразователь эффективен при номинальной мощности до 100 Вт. В некоторых случаях Flyback используется до 200 Вт, если соблюдаются требования, в частности, эффективность. Каскад PFC больше не используется, поскольку типичная или номинальная мощность этой конфигурации составляет около 80–120 Вт, а требования к коэффициенту мощности для этого диапазона мощности не такие строгие. Обратный преобразователь очень популярен для энергосберегающих автономных импульсных источников питания из-за его простоты и меньшего количества деталей.

Импульсный источник питания постоянного и постоянного тока

Существует несколько топологий, которые можно использовать для создания импульсного источника питания DC-DC.Схема ниже представляет собой понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный или обычно известный как понижающий преобразователь. Понижающий преобразователь имеет выходное напряжение ниже входного.

Еще одно решение для импульсного источника питания постоянного и постоянного тока — это повышающий преобразователь, показанный на схеме ниже. Повышающий преобразователь имеет выходную мощность выше, чем входную.

Комбинация понижающего и повышающего преобразователя также возможна в повышенно-понижающей топологии.Ниже приведено инвертирующее решение для повышения-понижения. Его можно настроить для работы, когда его входной сигнал ниже, чем выходного сигнала, или наоборот. Неинвертирующий понижающий-повышающий также вариант, но он имеет несколько компонентов, чем инвертирующий понижающий-повышающий.

Принцип работы импульсных источников питания

Мы показываем в корпусе выше некоторые разновидности импульсного источника питания как в AC-DC, так и в DC-DC формах. Что именно делает SMPS? Чем он отличается от обычного линейного блока питания?

Импульсный источник питания — это источник питания, в котором в качестве силовой части используется импульсный преобразователь.Это может быть несколько переключающих преобразователей, работающих в каскаде или параллельно, или один. Импульсные преобразователи — это сердце импульсных источников питания.

Импульсный преобразователь работает по принципу непрерывного включения и выключения полупроводникового переключателя. Включение означает работу полупроводникового переключателя, такого как MOSFET, в режиме насыщения, а выключение означает работу MOSFET в режиме отсечки. При насыщении на канале MOSFET не будет падения напряжения (в идеале), следовательно, не будет потерь мощности.С другой стороны, при отключении тока не будет, поэтому потери мощности все равно не будет. Благодаря этому принципу достигается очень высокая эффективность.

На самом деле, есть небольшие потери мощности из-за сопротивления открытого МОП-транзистора и задержки выключения, которая вызывает небольшое пересечение между напряжением и током.

Приведение полупроводникового переключателя в режим насыщения и отсечки возможно с помощью ШИМ-контроллера. ШИМ-контроллер может быть аналоговой ИС для конкретного приложения (ASIC) или цифровым решением, таким как MCU, DSC и DSP.Контроллер также устанавливает регулирование и другие защиты цепи.

Постановление о получении продукции

Чтобы обсудить это хорошо, давайте рассмотрим понижающий преобразователь, показанный на схеме ниже. Принцип одинаков для всех импульсных преобразователей.

Может быть, вы уже слышали о системе разомкнутого и замкнутого контура. Система разомкнутого контура не имеет возможности настраиваться на основе поведения выхода, но замкнутая система имеет.Например, в приведенной выше схеме (понижающий переключающий преобразователь) регулирование без обратной связи возможно за счет обеспечения фиксированного входного напряжения, фиксированной нагрузки и фиксированного рабочего цикла. Для понижающего преобразователя идеальное соотношение входного и выходного напряжения определяется рабочим циклом. Для понижающего преобразователя уравнение рабочего цикла равно

.

Для подробного объяснения того, как вычисляется рабочий цикл понижающего преобразователя, прочтите статью «Вычисление рабочего цикла понижающего преобразователя».

Например, входное напряжение составляет 20 В, а желаемое выходное напряжение — 10 В, рабочий цикл может быть установлен фиксированным на 50%. Таким образом, сигнал ШИМ в приведенной выше схеме должен иметь 50% времени включения. Это может быть нормально, если вход фиксирован, а нагрузка также постоянна. Однако, когда есть небольшое возмущение, выход легко станет сумасшедшим, поэтому рекомендуется использовать управление с обратной связью.

Для управления замкнутым контуром необходим хороший контроллер (стандартный контроллер), или, если вы очень хорошо разбираетесь в системе управления, вы можете разработать собственное аналоговое или цифровое управление.

Замкнутый цикл для получения Положения

Схема ниже представляет собой понижающий преобразователь постоянного тока, который может работать от входных напряжений 30-60 В и выходных напряжений 24 В, 75 Вт. В силовую часть входят NMOS Si7852, диод SS3H9 и катушка индуктивности 47uH. Резисторы делителя 93,1 кОм и 4,99 кОм составляют цепь обратной связи для управления с обратной связью. Напряжение на резисторе 4,99 кОм сравнивается с внутренним опорным сигналом на выводе V _FB контроллера.

Выход не может отклоняться от установленного уровня из-за замкнутого контура.Выше представлено простое решение, благодаря контроллерам, доступным на рынке в настоящее время. Принцип, лежащий в основе управления с обратной связью, очень технический, но о нем забывают, поскольку на рынке доступно множество простых решений.

Чтобы сделать ответ петли быстрым, необходима компенсационная сеть. В приведенной выше схеме компоненты, подключенные к выводу V _C , составляют схему компенсации.

Немного подробнее об эксплуатации SMPS

Цепи, из которых состоят импульсные блоки питания, представляют собой импульсные преобразователи.Понимание работы импульсного преобразователя также прояснит работу импульсного источника питания. Позвольте мне рассмотреть схему повышающего преобразователя ниже. Когда PWM высокий (MOSFET Q1 насыщается), переключатель Q1 включается, и на этот раз индуктор L1 заряжается. Диод D1 будет смещен в обратном направлении, и нагрузка будет зависеть только от заряда конденсатора C1.

Когда сигнал PWM низкий, Q1 отключается. Катушка индуктивности будет сопротивляться внезапному изменению тока, поэтому она изменит свою полярность, чтобы поддерживать то же направление тока.В результате D1 будет смещен в прямом направлении, а C1 восполнит свой заряд, а нагрузка будет получать свою мощность от входа. Изменение полярности катушки индуктивности создает уровень напряжения выше входного (эффект усиления). На диаграмме ниже показаны формы колебаний тока катушки индуктивности, диода и полевого МОП-транзистора в зависимости от состояния ШИМ.

КПД импульсного источника питания

Основная причина, по которой этот тип источника питания так популярен, — это способность обеспечивать более высокий КПД.Ниже приведена таблица КПД, достижимого для импульсного источника питания, стандартизованного на 80+.

Эффективность вычисляется как

Ploss — общие потери источника питания. Ранее я упоминал о нулевом рассеянии мощности, когда переключатель находится в состоянии насыщения или при отключении. В идеале, но такой идеальной системы нет. Потери импульсного источника питания возникают из-за RDSon полевого МОП-транзистора, потерь переключения, потерь в диодах, потерь смещения и потерь, связанных с индуктором.

Руководство по проектированию ИИП

1. Ознакомьтесь с приложением

Определите приложение. Например. в каком приложении используется источник питания, каковы окружающие условия, рабочие температуры и определить, принудительное ли воздушное охлаждение или естественная конвекция. Принудительный воздух и естественная конвекция имеют разный дизайнерский подход.

2. Определить мощность

Если вашему приложению требуется 100 Вт, не создавайте блок питания на 100 Вт.Всегда включайте минимум 40% запаса на случай внезапных перегрузок. Если позволяет бюджет, вы можете спроектировать блок питания мощностью 200 Вт так, чтобы ваша нагрузка всегда была вдвое меньше, чем мощность блока питания. По результатам испытаний импульсный источник питания имеет наибольший КПД при нагрузке 50-60%.

3. Выберите топологию

Когда у вас будет целевая мощность, выберите топологию для использования. Для номинальной мощности ниже 150 Вт Flyback является экономичным решением. Однако для более высоких требований к эффективности Flyback — не лучший вариант.Вы можете рассмотреть резонансное решение. Для приложений с высокой мощностью, скажем, в диапазоне киловатт, вы можете рассмотреть полный мост в секции DC-DC. Для приложения DC-DC используйте понижающий режим, если вы стремитесь к более низкому выходному напряжению, повышающий режим для более высокого выходного напряжения или понижающий-повышающий режим, если необходимо комбинировать их.

4. Решите, нужно ли включать схему коэффициента мощности

Это зависит от технических характеристик и приложений. Для зарядных устройств и адаптера малой мощности нет необходимости в дополнительном каскаде PFC.Для высокой мощности или если вы хотите конкурировать на рынке и иметь сертифицированный источник питания, вам необходимо включить схему PFC, такую ​​как повышающий преобразователь.

5. Хотите, чтобы продукт был сертифицирован органами EMC?

Если да, то включите в проект фильтр электромагнитных помех.

6. Используйте синхронные выпрямители, параллельные МОП-транзисторы

Если вам требуется очень высокий КПД, подумайте об использовании синхронного выпрямителя. Вы также можете подключить полевые МОП-транзисторы параллельно, чтобы дополнительно снизить потери проводимости, связанные с RDSon.

7. Выберите Control

Вы можете использовать аналоговые контроллеры для конкретных приложений или выбрать цифровое решение, такое как MCU, DSC или DSP. Аналоговые контроллеры просты. Что ж, если вы хорошо разбираетесь в системах управления, почему бы не подумать о цифровом решении. Цифровое решение очень гибкое, так как вы можете включать в себя ведение домашнего хозяйства или мониторинг.

8. Прочее

Правильный выбор устройств, обратите внимание на номинальное напряжение, номинальный ток, а также номинальную мощность.Остерегайтесь допусков. Учитывайте срок службы конденсаторов, вентиляторов и оптоизоляторов.

Связанные

.Топологии

с принципом их работы

Схема импульсного источника питания

Источник питания — это электронная схема, которая используется для обеспечения электропитанием устройств или нагрузок, таких как компьютеры, машины и т. Д. Для этих электрических и электронных нагрузок требуются различные формы мощности в разных диапазонах и с разными характеристиками. Таким образом, по этой причине мощность преобразуется в требуемые формы (с желаемыми качествами) с помощью некоторых силовых электронных преобразователей или преобразователей мощности.

Электрические и электронные нагрузки работают с различными формами источников питания, такими как источник питания переменного тока, источник питания переменного тока в постоянный, источник высокого напряжения, программируемый источник питания, источник бесперебойного питания и импульсный источник питания.

Что такое импульсный источник питания?

Электронный источник питания, интегрированный с импульсным регулятором для эффективного преобразования электроэнергии из одной формы в другую с желаемыми характеристиками, называется импульсным источником питания.Он используется для получения стабилизированного выходного напряжения постоянного тока из нерегулируемого входного напряжения переменного или постоянного тока.

Импульсный источник питания

Как и другие источники питания, импульсный источник питания представляет собой сложную схему, которая подает питание от источника к нагрузкам. Импульсный источник питания необходим для энергопотребляющих электрических и электронных устройств и даже для электрических и электронных объектов.

Топологии импульсного источника питания

Существуют различные типы топологий для SMPS, среди них несколько:

• Преобразователь постоянного тока в постоянный
• Преобразователь переменного тока в постоянный
• Обратный преобразователь
• Прямой преобразователь

Принцип работы импульсного источника питания

Несколько типов топологий импульсного источника питания работают следующим образом:

1.Принцип работы SMPS преобразователя постоянного тока в постоянный

В преобразователе постоянного тока в постоянный ток, в первую очередь, высоковольтная мощность постоянного тока поступает напрямую от источника постоянного тока. Затем эта высоковольтная мощность постоянного тока переключается с очень высокой скоростью переключения, обычно в диапазоне от 15 кГц до 50 кГц.

И далее подается на понижающий трансформатор, который по массогабаритным характеристикам сопоставим с трансформаторным блоком 50 Гц. Выход понижающего трансформатора далее подается на выпрямитель.Эта отфильтрованная и выпрямленная выходная мощность постоянного тока используется в качестве источника для нагрузок, а выборка этой выходной мощности используется в качестве обратной связи для управления выходным напряжением. С помощью этого напряжения обратной связи контролируется время включения генератора, а время замыкания -сформирован регулятор петли.

Преобразователь постоянного тока SMPS

Выход импульсного источника питания регулируется с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Как показано на схеме выше, переключатель приводится в действие генератором ШИМ, так что мощность, подаваемая на понижающий трансформатор, управляется косвенно, и, следовательно, выходом управляет ШИМ, поскольку этот сигнал ширины импульса и выход напряжения обратно пропорциональны друг другу.

Если рабочий цикл составляет 50%, то максимальное количество мощности передается через понижающий трансформатор, а если рабочий цикл уменьшается, то количество передаваемой мощности будет уменьшаться за счет уменьшения рассеиваемой мощности.

2. Принцип работы ИИП преобразователя переменного тока в постоянный

ИИП преобразователя переменного тока в постоянный имеет вход переменного тока. Он преобразуется в постоянный ток в процессе выпрямления с использованием выпрямителя и фильтра. Это нерегулируемое постоянное напряжение подается на конденсатор большого фильтра или схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) для коррекции коэффициента мощности по мере его воздействия.Это связано с тем, что около пиков напряжения выпрямитель потребляет короткие импульсы тока, обладающие значительной высокочастотной энергией, что влияет на коэффициент мощности для снижения.

Преобразователь переменного тока в постоянный SMPS

Он почти аналогичен рассмотренному выше преобразователю постоянного тока в постоянный, но вместо прямого источника питания постоянного тока здесь используется вход переменного тока. Таким образом, комбинация выпрямителя и фильтра, показанная на блок-схеме, используется для преобразования переменного тока в постоянный, а переключение осуществляется с помощью мощного усилителя MOSFET, с помощью которого можно достичь очень высокого усиления.Транзистор MOSFET имеет низкое сопротивление в открытом состоянии и может выдерживать большие токи. Частота переключения выбирается так, чтобы ее не слышали обычные люди (обычно выше 20 кГц), а действие переключения контролируется обратной связью, использующей генератор ШИМ.

Это переменное напряжение снова подается на выходной трансформатор, показанный на рисунке, для повышения или понижения уровней напряжения. Затем выходной сигнал этого трансформатора выпрямляется и сглаживается с помощью выходного выпрямителя и фильтра.Схема обратной связи используется для управления выходным напряжением путем сравнения его с опорным напряжением.

3. Принцип работы ИИП с обратным преобразователем

Схема ИИП с очень низкой выходной мощностью менее 100 Вт (Вт) обычно представляет собой ИИП с обратным преобразователем, и это очень простая и недорогая схема по сравнению к другим цепям SMPS. Следовательно, он часто используется для приложений с низким энергопотреблением.

Обратный преобразователь типа SMPS

Нерегулируемое входное напряжение постоянной величины преобразуется в желаемое выходное напряжение путем быстрого переключения с использованием полевого МОП-транзистора; частота переключения составляет около 100 кГц.Изоляция напряжения может быть достигнута с помощью трансформатора. Работой переключателя можно управлять с помощью ШИМ-регулятора при использовании практичного обратного преобразователя.

Обратный трансформатор имеет другие характеристики по сравнению с обычным трансформатором. Две обмотки обратного трансформатора действуют как индукторы с магнитной связью. Выход этого трансформатора проходит через диод и конденсатор для выпрямления и фильтрации. Как показано на рисунке, напряжение на этом конденсаторе фильтра принимается за выходное напряжение SMPS.

4. Прямой преобразователь типа SMPS Рабочий

Прямой преобразователь типа SMPS почти аналогичен обратному преобразователю типа SMPS, но в прямом преобразователе типа подключается управление для управления переключателем и на выходе вторичной обмотки трансформатора, а схема выпрямления и фильтрации сложна по сравнению с обратным преобразователем.

Его можно назвать понижающим преобразователем постоянного тока в постоянный вместе с трансформатором, используемым для развязки и масштабирования.В дополнение к диоду D1 и конденсатору C на выходе подключены диод D2 и индуктор L. Если переключатель S включается, то входной сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора, и, следовательно, на вторичной обмотке трансформатора генерируется масштабированное напряжение.

Прямой преобразователь типа SMPS

Таким образом, диод D1 смещается в прямом направлении, и масштабированное напряжение проходит через фильтр нижних частот, предшествующий нагрузке. Если переключатель S выключен, то токи через первичную и вторичную обмотки достигают нуля, но ток через индуктивный фильтр и нагрузку не может резко измениться, и путь к этому току обеспечивает диод свободного хода D2.За счет использования катушки индуктивности фильтра устанавливается необходимое напряжение на диоде D2 и для поддержания ЭДС, необходимой для поддержания непрерывности тока на индуктивном фильтре.

Даже несмотря на то, что ток уменьшается по сравнению с выходным напряжением, приблизительно постоянное выходное напряжение поддерживается благодаря наличию большого емкостного фильтра. Он часто используется для коммутации приложений с мощностью в диапазоне от 100 Вт до 200 Вт.

Существуют различные типы топологий, в которых могут быть реализованы ИИП, такие как понижающий преобразователь, повышающий преобразователь, автоколебательный обратный преобразователь, понижающий преобразователь. -буст-преобразователь, Boost-buck, Cuk, Sepic.Но только некоторые из них обсуждаются в этой статье, а именно преобразователь постоянного тока в постоянный, преобразователь переменного тока в постоянный, обратный преобразователь и прямой преобразователь. Для получения дополнительной информации о типах импульсных источников питания и типах SMPS с их принципами работы, не стесняйтесь писать свои комментарии для улучшения этой статьи технически, чтобы вы могли помочь другим читателям ознакомиться с SMPS.

.

Линейный и импульсный источник питания

Источник питания — важная часть схемы, и стабильность источника питания в значительной степени определяет стабильность схемы. Линейный источник питания и импульсный источник питания — это два общих источника питания, и у них есть большая разница в принципах, которые определяют разницу между двумя приложениями.

Принцип работы
Линейный источник питания состоит из трансформатора промышленной частоты, выходного выпрямителя и фильтра, цепи управления, цепи защиты и т. Д.Основной принцип линейного источника питания заключается в том, что коммерческая мощность понижается до низкого напряжения переменного тока через трансформатор промышленной частоты, затем выпрямляется и фильтруется до постоянного тока, и, наконец, стабильный низковольтный постоянный ток выводится через напряжение схема стабилизации. Регулирующие компоненты в схеме работают в линейном состоянии.

Импульсный источник питания состоит из входного сетевого фильтра, входного выпрямителя и фильтра, инвертора, выходного выпрямителя и фильтра, схемы управления и защитной схемы.Основной принцип заключается в том, что переменный ток напрямую выпрямляется в постоянный ток на выходной стороне, а затем под действием высокочастотного колебательного контура с переключающей трубкой для управления током включения-выключения высокочастотный импульсный ток составляет сформирован. С помощью индуктора (высокочастотного трансформатора) выводится стабильный постоянный ток низкого напряжения.

Преимущества и недостатки

• Линейный блок питания
  Преимущества: относительно простая конструкция, небольшая пульсация на выходе, небольшие высокочастотные помехи.Простая структура означает легкое обслуживание, то есть обслуживание линейного источника питания часто намного проще, чем импульсного источника питания, и уровень успешности обслуживания линейного источника питания также намного выше, чем у импульсного источника питания.
  Пульсация — это составляющая переменного тока, которая накладывается на установившийся постоянный ток. Чем меньше пульсация на выходе, тем выше чистота постоянного тока на выходе, что является важным символом качества электроэнергии постоянного тока. Высокие пульсации постоянного тока повлияют на нормальную работу трансивера.Теперь высококачественная линейная пульсация мощности может достигать уровня 0,5 мВ, обычные продукты могут достигать уровня 5 мВ. Линейный источник питания не имеет устройства, которое работает на высоких частотах, поэтому при правильной работе входного фильтра почти нет высокочастотных помех или высокочастотного шума.
  Недостатки: поскольку необходим большой и тяжелый трансформатор, объем и вес необходимого конденсатора фильтра довольно велики. Схема обратной связи по напряжению работает в линейном состоянии, а регулирующая трубка имеет определенное падение напряжения, что приводит к высокому энергопотреблению и низкой эффективности преобразования при выводе большего рабочего тока.Также необходимо установить большой радиатор. Он не подходит для компьютеров и другого оборудования, которое постепенно будет заменено импульсным блоком питания.
• Импульсный источник питания
  Преимущества: небольшой размер, легкий вес, высокая эффективность, низкое энергопотребление, более сильная защита от помех, широкий диапазон регулирования и модульность.
  Недостатки: в цепи инвертора может возникать высокочастотное напряжение, которое создает некоторые помехи для окружающего оборудования, поэтому требуются хорошее экранирование и заземление.После выпрямления переменный ток может стать постоянным. Однако из-за изменений переменного напряжения и тока нагрузки выпрямленное постоянное напряжение обычно приводит к изменениям напряжения от 20% до 40%. Чтобы получить стабильное напряжение постоянного тока, следует использовать схему регулятора напряжения для достижения стабилизации напряжения.

Приложения
Линейный источник питания работает в линейном состоянии. Другими словами, силовые устройства никогда не останавливаются после запуска, поэтому они плохо работают с точки зрения эффективности работы, которая составляет 50-60%.А еще он большой, малый КПД и большой нагрев. Однако у линейного источника питания есть и преимущества. Он производит меньше шума за счет меньшего количества волн и удовлетворительной скорости регулировки. Линейный источник питания применим к искусственной схеме и различным усилителям.
Импульсный источник питания имеет небольшие размеры, высокую эффективность, но с некоторой пульсацией и помехами. С постоянным развитием электронных технологий дизайн импульсных источников питания становится все более и более научным. В настоящее время импульсные источники питания находят более широкое применение, чем линейные источники питания, и становятся основным направлением во всех сферах применения.

.

Основы, принцип работы и применение

MOSFET (Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор) — это полупроводниковое устройство, которое широко используется для коммутации и усиления электронных сигналов в электронных устройствах. МОП-транзистор — это либо сердечник, либо интегральная схема, где он спроектирован и изготовлен в виде единого кристалла, поскольку доступны устройства очень малых размеров. Введение устройства MOSFET внесло изменения в область коммутации в электронике .Давайте подробно объясним эту концепцию.

Что такое полевой МОП-транзистор?

МОП-транзистор — это четырехконтактное устройство с выводами истока (S), затвора (G), стока (D) и корпуса (B). Как правило, корпус полевого МОП-транзистора соединен с выводом истока, образуя трехконтактное устройство, такое как полевой транзистор. MOSFET обычно считается транзистором и используется как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Это базовое введение в MOSFET . И общая структура этого устройства выглядит следующим образом:

MOSFET

Из приведенной выше структуры MOSFET , функциональность MOSFET зависит от электрических изменений, происходящих в ширине канала вместе с потоком носителей (дырок или электронов). ).Носители заряда входят в канал через вывод истока и выходят через сток.

Ширина канала контролируется напряжением на электроде, который называется затвором и расположен между истоком и стоком. Он изолирован от канала очень тонким слоем оксида металла. Емкость MOS, которая существует в устройстве, является важной частью, в которой вся операция осуществляется через нее.

МОП-транзистор с клеммами

МОП-транзистор может работать двумя способами.

• Режим истощения
• Режим расширения

Режим истощения

Когда на клемме затвора нет напряжения, канал показывает максимальную проводимость.Тогда как когда напряжение на выводе затвора является положительным или отрицательным, проводимость канала уменьшается.

Например,

Режим расширения

Когда нет напряжения на выводе затвора, устройство не проводит. Когда на выводе затвора имеется максимальное напряжение, устройство показывает повышенную проводимость.

Режим расширения

Принцип работы полевого МОП-транзистора

Основным принципом устройства полевого МОП-транзистора является возможность управления током и напряжением между выводами истока и стока.Он работает почти как выключатель, а функциональность устройства основана на МОП-конденсаторе. Конденсатор MOS является основной частью MOSFET.

Поверхность полупроводника в нижнем оксидном слое, который расположен между выводами истока и стока, может быть инвертирован с p-типа на n-тип путем приложения положительного или отрицательного напряжения затвора соответственно. Когда мы прикладываем силу отталкивания к положительному напряжению затвора, то дырки, находящиеся под оксидным слоем, толкаются вниз вместе с подложкой.

Область обеднения, заполненная связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора. Когда достигаются электроны, развивается канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Если вместо положительного напряжения приложить отрицательное напряжение, под слоем оксида образуется дырочный канал.

Блок-схема полевого МОП-транзистора

МОП-транзистор с Р-каналом

МОП-транзистор с Р-каналом имеет область Р-канала, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус. Сток и исток представляют собой сильно легированную p + область, а тело или подложка — n-типа. Ток идет в направлении положительно заряженных дырок.

Когда мы прикладываем отрицательное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, электроны, находящиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку.Область обеднения заселена связанными положительными зарядами, которые связаны с донорными атомами. Отрицательное напряжение затвора также притягивает дырки из области истока и стока p + в область канала.

Режим истощения P-канал P-канал расширенный режим

MOSFET с N-каналом

N-канальный MOSFET имеет область N-канала, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус.В этом типе полевого транзистора сток и исток имеют сильно легированную n + область, а подложка или тело относятся к P-типу.

Ток в этом типе полевого МОП-транзистора возникает из-за отрицательно заряженных электронов. Когда мы прикладываем положительное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, отверстия под оксидным слоем проталкиваются вниз в подложку. Область обеднения населена связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора.

При достижении электронами формируется канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Вместо положительного напряжения, если мы приложим отрицательное напряжение, то под слоем оксида будет образовываться дырочный канал.

Режим улучшения N Канал

MOSFET Области работы

В наиболее общем сценарии работа этого устройства происходит в основном в трех регионах, а именно:

• Cut-off Region — Это регион где устройство будет в выключенном состоянии и через него протекает нулевой ток.Здесь устройство функционирует как основной переключатель и используется, когда они необходимы для работы в качестве электрических переключателей.
• Область насыщения — В этой области устройства будут иметь постоянное значение тока между стоком и истоком без учета увеличения напряжения между стоком и истоком. Это происходит только один раз, когда напряжение между стоком и истоком увеличивается больше, чем значение напряжения отсечки. В этом сценарии устройство функционирует как замкнутый переключатель, где через сток к клеммам истока протекает ток насыщения.Благодаря этому выбирается область насыщения, когда предполагается, что устройства должны выполнять переключение.
• Линейная / омическая область — Это область, в которой ток на стоке к выводу истока увеличивается с увеличением напряжения на пути от стока к истоку. Когда полевые МОП-транзисторы работают в этой линейной области, они выполняют функции усилителя.

Давайте теперь рассмотрим коммутационные характеристики MOSFET

Полупроводник, такой как MOSFET или Bipolar Junction Transistor, в основном функционирует как переключатели в двух сценариях: один находится в состоянии ВКЛ, а другой — в состоянии ВЫКЛ.Чтобы рассмотреть эту функциональность, давайте взглянем на идеальные и практические характеристики устройства MOSFET.

Характеристики идеального переключателя

Когда MOSFET должен работать как идеальный переключатель, он должен поддерживать следующие свойства, а именно:

• В состоянии ВКЛ должно быть ограничение тока, которое он несет
• В Состояние ВЫКЛ, уровни напряжения блокировки не должны иметь каких-либо ограничений
• Когда устройство работает в состоянии ВКЛ, значение падения напряжения должно быть нулевым
• Сопротивление в состоянии ВЫКЛ должно быть бесконечным
• Не должно быть ограничений по скорости работы

Практические характеристики переключателя

Поскольку мир не ограничивается идеальными приложениями, функционирование полевого МОП-транзистора применимо даже для практических целей.В практическом сценарии устройство должно иметь следующие свойства.

• В состоянии ВКЛЮЧЕНО возможности управления мощностью должны быть ограничены, что означает, что необходимо ограничить поток тока проводимости.
• В выключенном состоянии уровни напряжения блокировки не должны ограничиваться
• Включение и выключение на конечное время ограничивает ограничивающую скорость устройства и даже ограничивает функциональную частоту
• В состоянии ВКЛ устройства MOSFET будет минимальные значения сопротивления, при которых это приводит к падению напряжения при прямом смещении.Кроме того, существует конечное сопротивление в выключенном состоянии, которое обеспечивает обратный ток утечки.
• Когда устройство работает с практическими характеристиками, оно теряет питание при включении и выключении. Это происходит даже в переходных состояниях.

Пример полевого МОП-транзистора в качестве переключателя

В приведенной ниже схеме схемы расширенный режим и N-канальный полевой МОП-транзистор используются для переключения пробной лампы в условиях ВКЛ и ВЫКЛ. Положительное напряжение на выводе затвора подается на базу транзистора, и лампа переходит в состояние ВКЛ, и здесь V _GS = + v или при нулевом уровне напряжения устройство переключается в состояние ВЫКЛ, где V _GS = 0 .

МОП-транзистор в качестве переключателя

Если резистивная нагрузка лампы должна была быть заменена индуктивной нагрузкой и подключена к реле или диоду, который защищен от нагрузки. В приведенной выше схеме это очень простая схема для переключения резистивной нагрузки, такой как лампа или светодиод. Но при использовании MOSFET в качестве переключателя с индуктивной или емкостной нагрузкой для устройства MOSFET требуется защита.

Если в случае, если MOSFET не защищен, это может привести к повреждению устройства.Чтобы полевой МОП-транзистор работал как аналоговое переключающее устройство, его необходимо переключать между его областью отсечки, где V _GS = 0, и областью насыщения, где V _GS = + v.

Описание видео

МОП-транзистор также может работать как транзистор, и его сокращенно называют полевым транзистором на основе оксида кремния и металла. Здесь само название указывало на то, что устройство может работать как транзистор. Он будет иметь P-канал и N-канал. Устройство подключается таким образом с помощью четырех клемм истока, затвора и стока, резистивная нагрузка 24 Ом подключается последовательно с амперметром, а измеритель напряжения подключается к полевому МОП-транзистору.

В транзисторе ток в затворе протекает в положительном направлении, а вывод истока соединен с землей. В то время как в устройствах с биполярным соединением транзисторов ток протекает по пути база-эмиттер. Но в этом устройстве нет тока, потому что в начале затвора есть конденсатор, ему просто требуется только напряжение.

Это может быть достигнуто путем продолжения процесса моделирования и включения / выключения. Когда переключатель находится в положении ON, ток через цепь не протекает, когда сопротивление 24 Ом и 0.29 амперметра, то мы находим пренебрежимо малое падение напряжения на источнике, потому что на этом устройстве есть + 0,21 В.

Сопротивление между стоком и истоком обозначается как RDS. Из-за этого RDS при протекании тока в цепи появляется падение напряжения. RDS различается в зависимости от типа устройства (он может варьироваться в пределах от 0,001, 0,005 до 0,05 в зависимости от типа напряжения.

Несколько понятий, которые следует изучить:

1). Как выбрать полевой МОП-транзистор в качестве коммутатора ?

При выборе полевого МОП-транзистора в качестве переключателя необходимо соблюдать следующие условия:

• Использование полярности канала P или N
• Максимальные номинальные значения рабочего напряжения и тока
• Повышенное значение Rds ON, которое означает, что сопротивление на выводе «сток к источнику» при полностью открытом канале.
• Повышенная рабочая частота
• Тип упаковки — To-220, DPAck и многие другие.

2). Что такое КПД переключателя MOSFET?

Основным ограничением при использовании MOSFET в качестве переключающего устройства является повышенное значение тока стока, на которое может быть способно это устройство. Это означает, что RDS в состоянии ON является решающим параметром, определяющим коммутационную способность MOSFET. Он представлен как отношение напряжения сток-исток к току стока. Его следует рассчитывать только в состоянии ВКЛ транзистора.

3).Почему переключатель MOSFET используется в повышающем преобразователе?

Как правило, повышающему преобразователю необходим переключающий транзистор для работы устройства. Итак, в качестве переключающих транзисторов используются полевые МОП-транзисторы. Эти устройства используются для определения текущего значения и значений напряжения. Кроме того, учитывая скорость переключения и стоимость, они широко используются.

Таким же образом MOSFET можно использовать по-разному. и это

• MOSFET в качестве переключателя для светодиода
• remove_circle_outline
• MOSFET в качестве переключателя для Arduino
• MOSFET переключатель для нагрузки переменного тока
• MOSFET переключатель для двигателя постоянного тока
• MOSFET переключатель для отрицательного напряжения
• MOSFET в качестве переключателя с Arduino
MOSFET
• в качестве переключателя с микроконтроллером
• MOSFET переключатель с гистерезисом
• MOSFET в качестве переключающего диода и активный резистор
• MOSFET в качестве переключателя
• MOSFET переключатель для страйкбола
• MOSFET в качестве резистора затвора переключения
• MOSFET переключающий соленоид
• Переключатель MOSFET с использованием оптопары
• Переключатель MOSFET с гистерезисом

Применение MOSFET в качестве переключателя

Одним из наиболее ярких примеров этого устройства является его использование в качестве переключателя для автоматической регулировки яркости уличного освещения.В наши дни многие огни, которые мы наблюдаем на шоссе, состоят из газоразрядных ламп высокой интенсивности. Но использование HID-ламп потребляет повышенный уровень энергии.

Яркость не может быть ограничена на основании требований, поэтому должен быть переключатель для альтернативного метода освещения, и это светодиод. Использование светодиодной системы позволит преодолеть недостатки высокоинтенсивных ламп. Основная идея, лежащая в основе конструкции, заключалась в том, чтобы управлять освещением непосредственно на шоссе с помощью микропроцессора.

Применение полевого МОП-транзистора в качестве переключателя

Этого можно достичь, просто изменив тактовые импульсы. По необходимости это устройство используется для включения ламп. Он состоит из платы Raspberry Pi, на которой установлен процессор для управления. Здесь светодиоды могут быть заменены на HID, и они связаны с процессором через MOSFET. Микроконтроллер выполняет соответствующие рабочие циклы, а затем переключается на MOSFET, чтобы обеспечить высокий уровень интенсивности.

Преимущества

Некоторые из преимуществ:

• Он обеспечивает повышенную эффективность даже при работе при минимальных уровнях напряжения
• Отсутствует ток затвора, что создает больший входной импеданс, который дополнительно обеспечивает повышенную скорость переключения для устройства
• Эти устройства могут работать при минимальных уровнях мощности и потребляют минимальный ток

Недостатки

К недостаткам относятся следующие:

• Когда эти устройства работают при уровнях напряжения перегрузки, это создает нестабильность устройства.
• Поскольку устройства имеют тонкий оксидный слой, это может привести к повреждению устройства при воздействии электростатических зарядов.

Приложения

Области применения MOSFET:

• Усилители, изготовленные из MOSFET, широко используются в широких частотных приложениях.
• Регулирование для двигателей постоянного тока обеспечивают эти устройства 900 27
• Поскольку они имеют повышенную скорость переключения, они идеально подходят для создания усилителей-прерывателей.
• Функционирует как пассивный компонент для различных электронных элементов.

В конце концов, можно сделать вывод, что транзистору требуется ток, тогда как MOSFET требует напряжения. Требования к управлению MOSFET намного лучше, намного проще по сравнению с BJT. А также знаю Как подключить Mosfet к переключателю?

Фото

.