Блок питания мониторов 
лительность управляющего импульса определяется моментом достижения максимального сигнала датчиком тока ДТ порогового уровня,установленным выходом усилителя сигнала рассогласования.При отсутствии отклонения параметров выходного и входного напряжения от номинальных значений длительность управляющих сигналов соответствует определенной длительности т (рис.3. б), на рис.3.6 показано влияние отклонения напряжения в нагрузке на длительность управляющего импульса и фиксированном значении сигнала датчика тока. На рисунке можно заметить, что при отклонении выходного напряжения от номинального значения на величинуцепь обратной связи изменяет длительность управляющего сигнала на величину . Напряжение на выходе усилителя обратной связи определяется сравнением выходного напряжения с датчика обратной связи и опорного напряжения :Так, например, при уменьшении выходного напряжения уменьшается , что приводит к увеличению , а, соответственно, к увеличению длительности управляющего импульса (см. рис.1.3 б). Следовательно, выходное напряжение увеличивается, т.к.где п - коэффициент трансформации импульсного трансформатора. Рассмотрим работу цепи управления по - сигналу датчика тока при неожиданном увеличении тока стока.При этом в импульсном трансформаторе ИТ происходит накопление дополнительной энергии, которая привела бы к пропорциональному увеличению выходного напряжения.Однако, увеличение падения напряжения на датчике тока ДТ приводит к тому, что достижение порогового уровня происходит по времени раньше момента ty, соответствующего заднему фронту управляющего сигнала, что в свою очередь приводит к уменьшению его длительности х (см. рис.3. в) и, соответственно, компенсирует возможное увеличение выходного напряжения. Как видно из принципа работы, управление по току носит опережающий характер.Одной из важных задач сетевых блоков питания является ограничение тока зарядки входного конденсатора низкочастотного фильтра в связи с тем, что режим запуска преобразователя близок к режиму короткого замыкания.При этом зарядный ток конденсатора при подключении его непосредственно к сети может достигать несколько десятков-сотен ампер.Здесь существует две опасности, одна из которых заключается в выходе из строя диодов низкочастотного выпрямителя, вторая - износ электрических фольговых конденсаторов входного низкочастотного фильтра при протекании больших токов через обкладки.Для устранения не желательных эффектов заряда входного конденсатора низкочастотного фильтра является применение терморезисторов (с отрицательным ТКС), включаемых последовательно в цепь зарядки конденсатора.Принцип ограничения тока основан на нелинейных характеристиках этих элементов. Терморезистор имеет значительное сопротивление в "холодном" состоянии, но после прохождения пика зарядного тока резистор разогревается и его сопротивление становится в 20...50 раз меньше. В номинальном режиме работы оно останется низким. Очевидны преимущества этой схемы ограничения: простота и надежность.Конструктивно источник питания, обычно, включает два самостоятельных источника: основной и вспомогательный, первый (основной) из них функционирует и обеспечивает работу монитора в полностью включенном состоянии, второй (маломощный) переводит монитор в так называемый "режим энергосбережения" (POWER OFF) - малого потребления электроэнергии. Включение указанного режима организовывается сигналами микропроцессора управления режимами. В источнике может быть использован корректор мощности. 3. Коррекция коэффициента мощностиВ некоторых случаях применение пассивной фильтрации для уменьшения уровня паразитных гармонических составляющих в питающей сети оказывается недостаточным.Этот способ борьбы с индустриальными помехами характеризуется большими габаритами, узким диапазоном защиты по частоте (некоторые старшие гармоники все же просачиваются), входному напряжению и нагрузке.Достаточно эффективным способом решения этой задачи является применение активных корректоров коэффициента мощности.Рис.4. Работа выпрямителя на фильтр с емкостной нагрузкой: а) упрощенная принципиальная схема; б) временная диаграммы выпрямителя.Под коэффициентом мощности понимают величину, равную отношению активной мощности Р электрической цепи переменного тока к полной мощности S этой цепи. Условное обозначение - cos,, = P/S.Угол ф является углом сдвига тока и напряжения электрической сети, его источником является реактивная мощность, потребляемая по сети переменного тока и нагружающая питающую сеть, что, в свою очередь, приводит к дополнительному нагреву сетевых проводов.Работа выпрямителя на емкостную нагрузку (фильтр, преобразователь) приводит к отставанию тока от напряжения (рис.4), искажению формы электрического тока (отличию его от синусоидальной), что, естественно, сопровождается порождением нежелательных паразитных гармоник, которые и распространяются по питающим проводам (величина коэффициента мощности в этой схеме находится в пределах 0,5...0,7).Очевидно, что, обеспечив многократный подзаряд фильтрового конденсатора в течение полуволны выпрямленного напряжения, можно уменьшить величину угла (р (рис.5. а), 1зар, IpaJp на рисунке - это токи заряда и разряда конденсатора фильтра С соответственно.Рис. 5. Работа активного корректора коэффициента мощности: а) упрощенная схема корректора мощности; б) временные диаграммы.Реализация этого подхода осуществляется следующей упрощенной схемой (рис.5. б): во время открытого состояния ключа Q (MOSFET) ток через дроссель линейно нарастает, диод D закрыт, а конденсатор С2 в этот момент разряжается в цепь нагрузки RH, в дросселе L происходит накопление энергии. Затем, транзистор запирается, напряжения на дросселе достаточно для открывания диода D и заряда конденсатора С2. Конденсатор С1, как правило, малой емкости и служит для фильтрации высокочастотных помех, которые возникают при работе ключа на частоте 50...100 кГц.Управление ключом осуществляется специальным устройством управления УУ, которое синхронизирует эту работу.4. Элементная база, используемая в источниках питанияСхемотехника источников питания мониторов достаточно разнообразна, однако, наибольшее распространение получили преобразователи на базе микросхем ШИМ-регуляторов с опережающим токовым регулированием серии UC3842/43, и ее аналогов - КА3842/82, DBL3842, SG3842.По-видимому, это связано с простотой управления и применения (требует минимального числа внешних радиоэлементов).Микросхема содержит цепи точного формирования длительности цикла управления (до 96%), температурно компенсированный источник опорного напряжения (0,2 мВ/°С), усилитель ошибки с высоким коэффициентом усиления (до 90 дБ в разомкнутой цепи), тотемный выход для управления ключом на полевом транзисторе (выходной ток до I А).В источниках питания мониторов Panasonic применяется микросхема M62281FP аналогичного назначения, а в последнее время в мониторах SAMSUNG - микросхема управления двухтактным квазирезонансным преобразователем МС34067.Сравнительная характеристика микросхем по типовым параметрам приведена в табл.2.Таблица 2. Сравнительная характеристика микросхем ШИМ-регуляторов |
Микро-схема | Частота, кГц | Напряжение включения генератора, В | Напряжение выключения генератора, В | Потребляемый ток ИС, в режиме ожидания, мкА | Потребляемый ток ИС в рабочем режиме, | | UC3842A | 52 | 16,0 | 10,0 | 500 | 12 | | UC3842B | 250 | 16,0 | 10,0 | 300 | 12 | | КА3882 | 52 | 16 | 10 | 200 | 11 | | UC3843A | 52 | 8,4 | 7,6 | 500 | 12 | | UC3843B | 250 | 8,4 | 7,6 | 300 | | | КА3883 | 52 | 8,4 | 7,6 | 200 | 11 | | M62281FP | 180 | 12,5 | 8,3 | 180 | 13 | | МС34067 | 525 | 16 | 9,0 | 500 | 27 | | STR6707 | | 8,0 | 4,9 | 200 | 29 | | КА2Н0880 | 100 | 15 | 10 | | | | TDA4605 | 180 | 12 | 6,9 | 500 | 12 | | |
Особенностью микросхем данного типа является наличие релейного режима энергосбережения (SMPS - switching mode power supply), который обеспечивается наличием триггерного включения и выключения питания, т.е. источник питания включается (выключается) при превышении (уменьшении) напряжения питания некоторого установленного напряжения порога. В этом режиме источник питания выключается при уменьшении питающего напряжения в аварийных режимах работы монитора. Типовая зависимость потребляемого тока микросхемы от ее напряжения питания приведена на Рис.6. В режим малого потребления энергии микросхема переводится путем перегрузки по одному из выводов питания (опорному или непосредственно питания). Рис. 6. Зависимость потребляемого тока микросхем от напряжения питания (VC3842, MOTOROLA) В качестве ключевых элементов преобразователей нашли широкое применение мощные полевые транзисторы MOSFET. Современные транзисторы данного класса обладают неплохими электрическими и частотными характеристиками (ввиду отсутствия не основных носителей частота переключения их гораздо выше биполярных). Максимальное значение напряжения сток-исток транзистора определяется суммой двойного выпрямленного напряжения сети и напряжения перехода. Значение напряжения перехода зависит от индуктивности рассеяния трансформатора преобразователя и емкости гасящего конденсатора в цепи стока. Как правило, минимально-необходимое напряжение сток-исток транзистора, работающего в преобразователе, питаемого от сети 220/240 В, составляет 800 В. Следует отметить, что наряду с указанными, в источниках питания применяется ряд микросхем серии STR различного функционального назначения, как правило, содержащих мощный ключевой биполярный транзистор. В некоторых случаях, для источников с транзисторами этого класса индуктивность рассеяния трансформатора значительна и напряжение на коллекторе транзистора может превышать 1000 В, поэтому использование транзисторов с более высоким значением максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер считается более предпочтительным. Применение универсальных переключателей входного напряжения этой же серии (типа STR81145, STR83145 и др.) позволяет расширить допустимый диапазон входного переменного напряжения при эксплуатации монитора. Наличием высокой частоты работы преобразователя объясняется использование специальных элементов, допускающих работу при повышенных частотах и температурах. Вследствие этого, в качестве выпрямительных используются диоды Шоттки с малым падением напряжения в прямом направлении (0,2...0,3 В для кремниевых диодов) и конденсаторы с малыми потерями, допускающими работу при высоких температурах. Отличительной особенностью источников питания является широкое применение элементов защиты, специально предназначенных для подавления перенапряжения, возникающего в переходном процессе. Кроме описанных элементов защиты в п.1.2, этот эффект достигается включением в управляющих электродах: коммутационных цепей (ключевых транзисторов, тиристоров и т.п.), диодов TRANSIL, TVS (transient voltage suppressor - подавитель напряжений переходных процессов). В отличие от варисторов, также используемых для этих целей, диоды TRANSIL являются более быстродействующими, их время срабатывания составляет несколько пикосекунд. Функционирование диодов этого типа всегда приводит к ограничению сигнала уровнем напряжения фиксации (рис.7), вызванного волной перенапряжения. Рис. 7. Вольт-амперная характеристика диода TRANSIL а) обозначение на принципиальной схеме; б) ВАХ диода На рисунке приняты следующие обозначения Umaxo (пиковое обратное напряжение) максимальное рабочее напряжение, при котором протекающий в течение длительного времени ток не вызывает выхода из строя защищаемого компонента, Unp - пробивное напряжение, т.е. напряжение, при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения, Uorp - напряжение фиксации (ограничения), Unp - падение напряжение на диода при смещении перехода в прямом направлении, Io6p max - максимальное допустимое значение тока в рабочем режиме, 1пр шх - максимальный прямой ток диода, - значение тока в рабочем режиме, соответствующее, В тексте описаний принципиальных схем ввиду близости свойств, ВАХ и принципа функционирования эти диоды названы в некоторых случаях стабилитронами или просто диодами. 5. Методика ремонта типового источника питанияИсточник питания монитора представляет собой сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого необходимо осуществлять, точно представляя его работу и владея навыками нахождения и устранения дефектов.При ремонте рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей.Необходимо помнить, что источник импульсного питания не работает без нагрузки, подсоединять его к сети нужно через развязывающий трансформатор, что не работоспособность источника может быть связана со схемой управления режимами монитора.Ремонт следует начинать с внешнего осмотра ремонтируемого устройства в выключенном состоянии, при котором необходимо обращать внимание на исправность предохранителя и любое изменение внешнего вида элементов схемы (цвета корпуса).При определении неисправного элемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, которые подключены к этой цепи. Ремонт следует проводить технически исправными приборами, с использованием низковольтных паяльников, питающихся через разделительный трансформатор.Следующий этап - подбор аналога в случае отсутствия идентичного прибора и его замена. Наиболее сложен этот процесс для МДП транзисторов.Следует иметь в виду, что неправильный подбор этих транзисторов по времени переключения приводит к снижению надежности работы устройства еще и по динамическим перегрузкам.Отсутствие точного аналога приводит к необходимости внесения изменений во входной и корректирующих цепях.Кроме привычных параметров транзистора MOSFET: максимальное напряжение на стоке, максимальный ток стока, максимальная рассеиваемая мощность Рмакс и крутизна S, при замене транзистора следует помнить, что скорость переключения транзистора зависит от постоянной времени цепи затвора. Эта постоянная определяется из формулы:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|
