Модули предназначены для телевизоров цветного изображения 3-, 4- и 5-го поколений.
Модули формируют стабилизированные вторичные постоянные напряжения 128 (150), 28, 15, 12 В, развязанные от питающей сети.
По сравнению с МП3-3 имеют следующие преимущества:
– обеспечивают отключение выходных напряжений при возгорании телевизора.
– запуск модуля не зависит от пониженного напряжения сети и происходит плавно, что облегчает режим работы силового транзистора КТ838А и повышает надежность его работы.
– предусмотрена защита от взаимных отказов радиоэлементов, при отказе транзистора КТ838А.
– при обрыве обмотки или цепей стабилизации не происходит повышения выходных напряжений.
– отсутствует акустический шум.
Принцип работы.
Принцип работы модуля состоит в преобразовании выпрямленного сетевого напряжения в импульсное напряжение прямоугольной формы с изменяемой частотой 20-30 кГц и скважностью, с последующей трансформацией и выпрямлением этого напряжения во вторичных цепях.
Функциональная схема модуля изображена на рис 1.
Сетевое напряжение поступает на выпрямитель, собранный по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение 290 В подается на преобразователь напряжения, собранный на высоковольтном ключевом транзисторе VT8 (КТ838А) и импульсном трансформаторе T1, являющимся одновременно разделительным и понижающим.
Запуск преобразователя (модуля) осуществляется после включения модуля в сеть при поступлении положительных полуволн сетевого напряжения на вход узла запуска, собранного на транзисторах VT6, VT7 (КТ3102ГМ, КТ209И).
Преобразователь напряжения осуществляется по автогенераторной схеме по обратно-ходовому принципу. При отпирании транзистора (прямой ход) – накопление энергии передается в нагрузку. Наличие положительной обратной связи приводит к возникновению колебательного блокинг-процесса с определенной частотой. Периодическое переключение транзистора VT8 преобразует постоянное питающее напряжение, поступающее на него через первичную обмотку трансформатора T1, в импульсное.
Выпрямители импульсных напряжений во вторичных цепях трансформатора T1собраны по схеме однополупериодного выпрямления. В источнике +12 В установлен стабилизатор напряжения.
Оптимальный режим работы транзистора преобразователя поддерживается узлом пропорционального управления током базы транзистора VT8.
Работой преобразователя после перехода с режима запуска в нормальный режим управляет узел, собранный на транзисторах VT3, VT5 (КТ3102ГМ, КТ816Б). Узел управления определяет длительность и амплитуду пилообразных импульсов в преобразователе и тем самым выходные напряжения. Для стабилизации этих напряжений применен каскад на транзисторе VT1(КТ209И).
Защита модуля от перегрузок осуществляется путем электронной защиты на транзисторах VT2, VT4 (КТ209И, КТ3102ГМ).
Описание схемы.
Принципиальная схема изображена на (рис.2). Напряжение сети 220 В частотой 50 Гц поступает через расположенные вне модуля питания сетевые предохранители, выключатель сети, помехоподавляющий фильтр и ограничительный резистор на соединитель X1 (A12).
В модуле питания сетевое напряжение подается на мостовую схему выпрямления, собранную на диодах VD2 – VD5. Выпрямленное напряжение, равное примерно 290 В, фильтруется конденсаторами C9, C10, C11, минусовые выводы которых соединены с корпусом через конденсатор C18.
Параллельно диодам VD2 – VD5 подсоединены конденсаторы C2, C3, C7, C8, которые служат для выравнивания обратных напряжений на диодах и снижения уровня импульсных помех.
При включении напряжения сети положительные полуволны синусоидального напряжения сети заряжают конденсатор C14 по цепи: контакт 3 соединителя X1 (A12), резисторы R11, R21, конденсатор C14, резистор R28, диод VD2, контакт 1 соединителя X1 (A12).
По мере заряда конденсатора C14 растет потенциал катода стабилитрона VD10: напряжение анода стабилитрона, соединенного через резисторы R19, R18, R20 с эмиттером VT8, близко к нулю. При достижении на катоде VD10 напряжения пробоя через стабилитрон начинает протекать ток от сети (примерно 2 мА в импульсе) по цепи R11, R19, R18, R20, R28, VD2. Падение напряжения на резисторе R19 прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора VT6, что приводит к отпиранию транзистора VT6, а затем транзистора VT7. Транзисторы VT6 и VT7 включены по схеме эквивалента тиристора. Напряжение на тиристорной ячейке резко уменьшается до 1 – 2 В и падает на катоде VD10. Происходит разряд конденсатора C14 по цепи: <+> C14, резистор R21, все переходы транзисторов VT7, VT6 (от эмиттера VT8 до эмиттера VT6) конденсатор C12 и резистор R18, переход база-эмиттер транзистора VT8, <->C14.
Ток разряда конденсатора C14 отпирает транзистор VT8 и запускает преобразователь напряжения. Ток запуска определяется в основном номиналом резистора R21 и напряжением пробоя стабилитрона VD10 и не зависит от колебаний напряжения питающей сети, поэтому модуль надежно запускается при пониженном напряжении сети.
По мере разряда конденсатора C14 ток через тиристорную ячейку VT6, VT7 уменьшается и она запирается. После этого начинается новый заряд конденсатора C14 и процесс повторяется до тех пор, пока преобразователь напряжения не войдет в нормальный режим работы.
В установившемся после запуска режиме работы высокочастотные импульсы работающего преобразователя присутствуют на эмиттере и через R19 на базе транзистора VT6 и отпирают его. Однако, в отличие от процесса запуска, частота включений тиристорной ячейки высокая, конденсатор C14 не успевает заряжаться, так как напряжение на нем подавляется.
Если запуск происходит в условиях короткого замыкания выходных напряжений модуля, схема запуска работает в релаксационном режиме заряд-разряд конденсатора C14. Значительная скважность импульсов запуска обеспечивает малый ток короткого замыкания на выходе.
В момент включения модуля конденсаторы во вторичных выпрямителях разряжены, что соответствует режиму, близкому к режиму короткого замыкания. Следовательно, вся энергия, накопленная в индуктивности трансформатора T1, отдается во вторичные цепи. Последующие включения и выключения транзистора VT8 происходят аналогично первому. Несколько таких вынужденных колебаний достаточно, чтобы зарядить конденсаторы во вторичных цепях.
Остаточная энергия, запасенная в индуктивности трансформатора T1 по окончании заряда конденсатора во вторичных цепях, создает в обмотке обратной связи (выводы 3 – 5) напряжение положительной обратной связи, которое вызывает ток базы транзистора VT8 по цепи: вывод 3 трансформатора T1, диод VD8, конденсатор C12 с резистором R18, переход база-эмиттер транзистора VT8, резистор R24, переход эмиттер-коллектор транзистора VT9, вывод 5 трансформатора T1, (транзистор VT9 открыт напряжением, поступающим на его базу через резистор R23). Наличие напряжения положительной обратной связи приводит к возникновению колебательного блокинг-процесса, и в результате этого транзистор VT8 автоматически открывается с определенной частотой.
В период открытого состояния коллекторный ток транзистора VT8 протекает по цепи: +290 В (плюс выпрямителя сетевого напряжения), обмотка 19 – 1 трансформатора T1, переход коллектор-эмиттер транзистора VT8, резистор R28, минус 290 В.
Пилообразные импульсы, образующиеся на резисторе R28 (датчик тока), передаются через конденсатор C16 на базу транзистора VT9, включенного эмиттерным повторителем. Следовательно, форма выходного (коллекторного) тока транзистора VT9, то есть тока базы силового транзистора VT8, повторяет форму тока на датчике R28, то есть тока базы транзистора VT8. Таким образом происходит пропорциональное управление базовым током силового транзистора.
Применение каскада пропорционального управления позволяет сохранить установленный оптимальный режим управления при колебаниях тока нагрузки от питающей сети.
Однако, вследствие возможного разброса параметров элементов схемы, применение только пропорционального управления может оказаться недостаточным для обеспечения оптимального режима силового транзистора. Для этого конструкцией предусмотрена возможность коррекции его режима путем подпайки дополнительных резисторов R25, R26, R27. Диоды VD9 и VD11 обеспечивают защиту элементов преобразователя при пробое транзистора VT8, пропуская ток пробоя по пути: коллектор-база VT8, диод VD9, выводы 3 – 5 трансформатора T1, диод VD11, минус источника сетевого выпрямителя. Эти же диоды служат для подачи запирающего потенциала в базу VT8 на обратном ходу и подзаряда конденсатора C12 через диод VD7.
Каскад стабилизации на транзисторе VT1 обеспечивает сравнение выходного напряжения делителя с опорным напряжением стабилитрона VD1. Стабилизированное напряжение через резистор R6 подается па базу транзистора VT3 узла управления.
Выход обмотки стабилизации 7 – 13 нагружен также на делитель R7 C4 – R23 C5, средняя точка которого связана с эмиттером транзистора VT8. (Резистор R23 подключен параллельно конденсатору C5 через малые сопротивления перехода база-эмиттер VT9 и резистора R24 и обеспечивает начальное смещение эмиттера VT8, необходимое при работе в режиме автогенерации). Таким образом, выходное напряжение делится относительно эмиттера на две части: положительную на C4 и отрицательную на C5. Напряжение на C5 используется для смещения запирающего ключа VT3 узла управления через резистор R9.
На базе транзистора VT3 присутствует потенциал, равный сумме положительного напряжения, поступающего через резистор R6, и отрицательного напряжения, поступающего через резистор R9, а на эмиттере транзистора VT5 присутствует потенциал равный сумме напряжений на C12 и R20 (потенциал перехода база-эмиттер транзистора VT8).
Пилообразные импульсы с датчика R28 через конденсатор C6 поступают на базу VT3. Резистор R13 служит для ограничения коллекторного тока VT3. Ток перехода эмиттер-база транзистора VT5 вызывает в β-раз больший коллекторный ток этого транзистора. Происходит разряд конденсатора C12 по цепи: <+>C12, переход эмиттер-коллектор транзистора VT5, переход эмиттер-база транзистора VT8, <->C12, и транзистор VT8 запирается.
Поступающее на базу транзистора VT3 через резистор R9 отрицательное смещение приводит к повышению порога срабатывания ключа запирания то есть более позднему запиранию VT8. Амплитуда и длительность импульсов тока коллектора силового транзистора — возрастают, увеличивается передаваемая мощность и выходные напряжения. Неограниченному росту выходных напряжений препятствует положительное напряжение с выхода каскада стабилизации, которое понижает порог срабатывания, тем самым стабилизируя выходные напряжения. Переменным резистором R1 можно регулировать выходные напряжения.
Принятый принцип получения напряжения смещения запирающего ключа VT3 с использованием делителя R7 C4 – R23 C5 обеспечивает модулю новые положительные свойства:
– высокую повторяемость порога ограничения по току силового транзистора VT8, то есть его защиты.
– при обрыве обмотки 7 – 13 или элементов R14, VD6 не происходит разгона выходных напряжений, так как исчезает отрицательное напряжение смещения запирающего ключа и ключа пропорционального управления. В результате выходные напряжения модуля снижаются, не вызывая других повреждений в модуле и телевизоре.
– вследствие значительной постоянной времени заряда конденсатора C2 отрицательное смещение появляется плавно, модуль запускается плавно, что повышает надежность работы как модуля, так и телевизора.
Узел электронной защиты от перегрузок на транзисторах VT2,VT4 служит для уменьшения вероятности значительных повреждений и возгорания при отказах в различных блоках телевизора. Транзисторы VT2 и VT4 включены по входам параллельно, но в противофазе. При открытом VT1 транзистор VT2 закрыт и наоборот.
При работе модуля в режиме стабилизации на базе VT1 имеется отрицательный потенциал относительно эмиттера и соответственно на базе VT2 – положительный, то есть VT2 закрыт и не влияет на работу модуля. При перегрузке модуля, сопровождающейся падением выходных напряжений, снимается напряжение на выходе обмотки 7 – 13. Напряжение на последовательных элементах R1, R2, R3 снижается то есть потенциал базы VT1 становится менее отрицательным относительно эмиттера и при дальнейшем падении выходных напряжений – нулевым, затем положительным. К эмиттеру транзистора VT1 через резистор R4 подключена база транзистора VT2 и одновременно на эмиттер VT2 через R3 подается потенциал базы VT1, который стал положительным относительно эмиттера VT1. Транзистор VT2 отпирается, так как потенциал его базы становится ниже потенциала эмиттера на 0,6 – 0,7 В. Резистор R3 создает начальное смещение транзистора VT2, чтобы приблизить порог его включения при отклонении вниз выходного напряжения, то есть повысить чувствительность защиты. Ток коллектора открытого транзистора VT2 подается на базу транзистора VT4, что приводит к его отпиранию. Эмиттер транзистора VT4 соединен с минусом делителя каскада стабилизации. При его отпирании отрицательное напряжение делителя (напряжение на C5) через коллектор транзистора VT4 подается на базу запирающего ключа VT5, что приводит к его отпиранию, а открытый транзистор VT5 приводит к разряду конденсатора C12, следовательно, к запиранию транзистора VT8. Отключается также узел пропорционального управления, так как через резистор R23 не подается смещение на транзистор VT9.
Далее начинается заряд конденсатора C14 схемы запуска. По мере его заряда модуль вновь запускается. Если причина перегрузки устранена, то модуль входит в номинальный режим, если осталась, то снова выключается.
В режиме короткого замыкания ситуация на входе VT3 аналогична обрыву обмотки 7 – 13, так как практически отсутствует напряжение на обмотке 7 – 13 (или оно достаточно мало). Отрицательное напряжение смещения стремится к нулю, амплитуда импульсного коллекторного тока уменьшается.
Естественно, что колебательный процесс в модуле при коротком замыкании будет только во время действия принудительных импульсов запуска с узла VT6, VT7, то есть условия автогенерации не выполняются и модуль работает в режиме кратковременно повторяющегося опроса.
При холостом ходе происходит некоторое увеличение выходных напряжений, которое компенсируется каскадом стабилизации на транзисторе VT1 путем подачи положительного потенциала на базу VT3. Отрицательное напряжение смещения уменьшается, может перейти даже на положительное напряжение, вплоть до полного отпирания VT3 и прекращения генерации в модуле.
Возможные неисправности и способы устранения.
1. Перегорает предохранитель в цепи сетевого шнура.
Проверить исправность элементов сетевого выпрямителя VD2 – VD5, C2, C3, C7 – C11.
Проверить исправность транзистора VT8 и его цепей, убедиться в отсутствии замыкания корпуса транзистора VT8 на радиатор. В случае выхода из строя транзистора VT8 проверить исправность элементов VD7, VD9, VD11, VT4, VT9.
2. Все выходные напряжения модуля питания отсутствуют.
Проверить исправность сетевого выпрямителя: при напряжении 220 В на входе модуля на выводах конденсаторов C9, C10, C11 должно быть напряжение в пределах 290-310 В. При отсутствии его проверить исправность элементов VD2 – VD5 и их цепи.
Проверить исправность узла запуска: подключить осциллограф к конденсатору C14 – при включении модуля происходит плавный заряд конденсатора до 5-6 В. При наличии заряда конденсатора проверить исправность транзисторов VT6, VT7, VD10, R19, C12, R18.
Проверить исправность цепей вторичных выпрямителей VD12 – VD15 на отсутствие обрыва или короткого замыкания. Неисправные элементы заменить.
3. Отсутствует одно или несколько выходных напряжений.
Омметром проверить исправность обмоток трансформатора T1 (выводы 6 – 8, 8 – 12, 10 – 20), исправность элементов выпрямителей VD12 – VD15. Для источника 12 В проверить исправность стабилизатора D1. В модулях с электронным стабилизатором источника 12 В проверить исправность элементов стабилизатора. Неисправные элементы заменить.
4. Все выходные напряжения выше или ниже нормы, не регулируются переменным резистором R1 или диапазон регулировки смещен вверх или вниз.
Проверить исправность элементов электронного ключа управления VT3, VT5, C6, R10, R13, R15, R18, C12, а также схемы стабилизации VT1, R14, VD6, VD1, R1, R2, R3, R7, C4, C5, R23. Неисправные элементы заменить.
5. Размах пульсаций превышает норму.
Проверить исправность конденсаторов C10, C11 и соответствующего конденсатора C25 – C28, L3 в цепи того источника, по которому завышены пульсации. Неисправные элементы заменить.