Ремонт модуля питания МП-403
Ремонтируем блок питания МП-403.
Блоки питания ряда отечественных телевизоров, выпускавшихся с середины 90-х годов, выполнялись на дискретных элементах по довольно сложной принципиальной схеме, разобраться в работе которой непросто. Предлагаемая Вашему вниманию статья не только раскрывает принципы работы, но и содержит информацию по типовым дефектам такого блока.
Рис. 1 Блок питания МП-403.
Блок питания МП-403 применялся в телевизорах Витязь 51ТЦ-420Д2, а также в поздних моделях семейств 3/4УСЦТ. В схемном решении МП-403 подобен модулям питания МП-405, МП-41, КРП-501, которые использовались в разное время в телевизорах Рубин 51ТЦ-402/61ТЦ-405 (блок МП-403/405), Электрон 51/61ТЦ-433, Рубин 51ТЦ-465 (блок МП-405/41) и Горизонт 51CTV510 (блок КРП-501). Принципиальная схема модуля питания МП-403 показана на рис. 2. Он состоит из сетевого выпрямителя на диодах VD7…VD10 с демпфирующими конденсаторами С10…С13 и накопительными конденсаторами С17, С18; высокочастотного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) со схемой защиты на VT2, VT3 и цепью блокировки на VT4; силового трансформатора Т1; выходных выпрямителей на диодах VD13…VD 15, VD17 с фильтрами С28, СЗ1, С32, С34 и демпфирующими конденсаторами С23…С27; а также линейного стабилизатора выходного напряжения + 12 В на транзисторах VT13…VT15 и стабилитроне VD18. В состав ШИМ-преобразователя входят управляемый импульсный автогенератор на транзисторах VT5, VT9 и тиристоре VS1, схема запуска на VT6, VT7, VD11 и схема сравнения на VT1, VD1.
Рис. 2. Принципиальная схема блока питания МП-403.
Работает преобразователь следующим образом. При включении питания в начальный момент времени транзисторы VT4 и VT5 закрыты, т. к. напряжения эмиттер-база у них равны нулю. Коллекторный переход VT6 смещен в обратном направлении и заблокирован диодом VD11. На базу силового транзистора VT9 поступает начальный ток смещения около 4 мА через резистор R28, открытый транзистор VT7, эмиттерный переход VT6 и обмотку 3-5 Т1. Транзистор VT9 открывается, и обмотка возбуждения 1-19 оказывается под напряжением около 300 В. Напряжение на выводе 5 обмотки 3-5 становится отрицательным относительно базы VT9 (≈10 В), открывая тем самым VT6 и VD1 1, в результате чего базовый ток VT9 увеличивается в десятки раз (—150 мА), вводя VT9 в режим насыщения.
В это время напряжения на остальных обмотках отрицательны, и токи через них пренебрежимо малы, т. к. выпрямительные диоды закрыты. Другими словами, Т1 в этот момент работает в режиме, близком к холостому ходу. Ток первичной обмотки, по закону индукции, начинает линейно возрастать, намагничивая ферритовый сердечник трансформатора. Пропорционально этому току растет напряжение на соединенных параллельно низкоомных резисторах R14, R16, служащих датчиком тока эмиттера VT9. При достижении порога срабатывания (при токе через VT9 около 3 А) открывается тиристор VS1, управляющий электрод которого связан с датчиком тока через делитель R11, R13, С4. Заметим, что VT1 пока заперт и не участвует в работе преобразователя.
Лавинообразно открывающийся VS1 запирает VT9, прикладывая к его базе небольшое отрицательное напряжение относительно эмиттера через цепочку С7, L1, R21 и отбирая ток базовой обмотки 3-5. По завершении процессов рассасывания VT9 закрывается, ток его эмиттера и напряжение на R14, R16 падают до нуля. При этом VD11 закрывается, и ток смещения, протекающий теперь через открытый тиристор, снова падает до 4 мА. Ток, накопленный в индуктивности обмотки 1-19, быстро заряжает емкость коллектор-эмиттер VT9, и напряжения на всех обмотках Т1 меняют знак. Напряжение, приложенное к базе VT9 с вывода 3 обмотки 3-5, становится отрицательным, переводя транзистор в режим отсечки.
Энергия, накопленная в Т1, через открывшиеся выпрямительные диоды начинает передаваться в нагрузку и заряжать конденсаторы выходных фильтров С28, С31, С32, С34 и конденсатор С2 схемы сравнения. Начнут также заряжаться конденсаторы С7 через VD6, LI, R21 и С5 через VD5. Но, поскольку в начальный момент все емкости разряжены, Т1, фактически, работает в это время как генератор тока в режиме, близком к короткому замыканию. В результате отрицательное напряжение на С5 относительно эмиттера VT9 оказывается пока недостаточным для открывания VT5 и с его помощью — VT9, оно лишь закроет VS1, давая возможность открывания VT9 в «мягком» режиме начальным током смещения (≈4 мА). Ввиду малости этого тока, VT9 откроется только после полной отдачи в нагрузку накопленной в Т1 электромагнитной энергии. Процесс генерации будет повторяться подобным образом, пока выходные конденсаторы не зарядятся в достаточной степени и напряжение на С5 не достигнет порога открывания транзистора VT5 (≈10 мс).
Далее преобразователь войдет в режим автогенерации с принудительным отпиранием VT9 через VT5 и R20. Период закрытого состояния VT9 в этом режиме фиксирован и определяется постоянной времени цепочки R17, С8.
При достижении выходными напряжениями своего номинального значения, пропорциональное им напряжение на С2 схемы сравнения, снимаемое с контрольной обмотки 7-11, достигнет порога открывания VT1, добавляя положительный ток в делитель R11, R13 через R7. Это приведет к более быстрому срабатыванию VS1 и уменьшению времени открытого состояния VT9, снижая энергию, запасаемую в Т1 и передаваемую затем в нагрузку. Таким образом, осуществляется стабилизация выходных напряжений по принципу ШИМ.
Приблизительно через 100 мс после подачи питания через R19 положительными полупериодами сетевого напряжения заряжается конденсатор С9, открывая блокировочный транзистор VT4. Он отбирает на себя начальный ток смещения VT9, закрывая транзисторы VT7 и VT6 схемы запуска и, тем самым, предотвращая повторный запуск преобразователя в случае срыва генерации при срабатывании защиты или по сигналу «Откл.». Диод VD4 в этом случае блокирует заряд С5 положительным напряжением через VT4 и R28.
Схема защиты на транзисторах VT2 и VT3 представляет собой аналог динистора с порогом срабатывания около 6 В и служит для защиты от перенапряжения на выходе. При достижении отрицательным напряжением на С5 (относительно эмиттера VT9) этого порога динистор открывается, разряжая С5 и закрывая VT5, что приводит к срыву генерации. Чтобы опять запустить преобразователь, необходимо выключить питание на несколько секунд, так, чтобы разрядился С9, и снова включить.
Защита от перегрузки по току и короткого замыкания в нагрузке происходит аналогично, но уже без участия VT2, VT3. Напряжение на С5, отпирающее VT5, уменьшается при этом вследствие уменьшения напряжений на всех обмотках, включая обмотку 3-5, заряжающую С7 и С5 при закрытом VT9. При подаче сигнала «Откл.» транзистором VT1 1 через R31 и VD16 фактически создается режим перегрузки по току для одной из обмоток Т1 (8-12), что также приводит к срыву генерации.
Поскольку сигнал обратной связи для стабилизации выходных напряжений в МП-403 снимается с контрольной обмотки 7-11, значения этих напряжений будут слегка зависеть от условий нагрузки. Поэтому для шины + 12 В применен дополнительный линейный стабилизатор на транзисторах VT13…VT15 и стабилитроне VD18. Он собран по классической компенсационной схеме и в комментариях не нуждается.
Отрицательный вывод сетевого выпрямителя и конденсаторов входного НЧ-фильтра С17, С18 соединен по высокой частоте с выходной «землей» МП-403 через высоковольтный конденсатор С19 для снижения импульсных помех. Для той же цели служат С36 и С37, являющиеся частью сетевого ВЧ-фильтра, собранного на плате фильтров питания (ПФП) и подавляющего импульсные и ВЧ-помехи в обе стороны. На ПФП установлены также балластный резистор для ограничения тока заряда С17, С18 и позистор для питания контура размагничивания кинескопа.
Ремонт модуля питания МП-403 следует выполнять с соблюдением всех мер предосторожности, характерных для импульсных сетевых блоков питания, т. е. все «прозвонки» и замены элементов, а также подключения и отсоединения измерительных щупов производить при выключенном питании, вынутой из розетки сетевой вилке и после полного разряда емкостей С17, С18 и С34; измерения при работающем модуле производить либо при питании модуля через трансформатор, либо вольтметром или осциллографом с батарейным питанием. При этом соединения щупов с точками замера должны быть механически надежными.
Важной особенностью ремонта импульсных высоковольтных блоков питания является возможный выход из строя сразу нескольких элементов. Поэтому после нахождения неисправного компонента не следует останавливаться, надо обнаружить и заменить все отказавшие детали, иначе после включения установленный исправный компонент может снова выйти из строя.
Характерные неисправности.
1. Телевизор не включается, перегорает сетевой предохранитель. Возможные причины — пробой одного или нескольких диодов сетевого моста VD7…VD10, конденсаторов С18, С19 или силового транзистора VT9. В последнем случае необходимо проверить/заменить также остальные элементы, связанные с силовой частью, в особенности тиристор VS1, транзисторы VT5, VT6, VT1, стабилитрон VD1, диоды VD6, VD11, резисторы R7, R11, R14, R16, R20, R21, R27, дроссель L1 и конденсатор С7. Возможен также пробой корпуса VT9 на радиатор. В этом случае следует заменить изоляционную прокладку.
2. Телевизор не включается, выпрямленное сетевое напряжение ≈300 В есть, генерация отсутствует. Вероятная причина — выход из строя элементов узла стабилизации на VT1. В этом случае срабатывает защита от перенапряжения на VT2, VT3, и генерация срывается. Необходимо проверить/заменить VT1, VD1, VD3, R7, R10.
Вторая возможная причина — перегрузка по одной из вторичных цепей. Надо проверить/заменить все элементы вторичных цепей МП-403, начиная с выпрямительных диодов и электролитических конденсаторов, а также транзисторы VT13, VT15 и стабилитрон VD18 стабилизатора + 12 В. Не стоит забывать, что перегрузка или КЗ может быть в одной из цепей нагрузки, т. е. в самом телевизоре, но это уже не относится к ремонту блока питания.
3. Телевизор включается. Растр и звук отсутствуют. Многократным нажатием кнопки включения питания иногда удается запустить телевизор в рабочий режим. Возможная причина — старение и частичная потеря емкости одного из конденсаторов выходных фильтров С28, С31, С32, С34 или С35. В этом случае желательно выпаять и проверить их все, т. к. примененные в МП-403 конденсаторы типа К50-35 через несколько лет работы зачастую теряют емкость.
Источник: РЭТ 2-2000
Автор: Михаил Киреев
Особенности работы модуля питания МП-403.
Чтобы успешно ремонтировать радиоэлектронную аппаратуру, в частности телевизоры, необходимо хорошо представлять себе работу блоков и узлов устройства, знать назначение их элементов. Например, импульсные источники питания вызывают, как правило, большие затруднения при ремонте. В публикуемой здесь статье автор рассказывает о работе модуля питания МП-403, применявшегося во многих моделях телевизоров.
Телевизионный модуль питания МП-403 уже был рассмотрен в с различной степенью подробности. Однако в не совсем точно описан процесс запуска модуля и не рассказано о его основном автоколебательном режиме (дана ссылка на модуль МП-1). В книге же из всего процесса запуска фактически пояснена только подача открывающего напряжения на базу ключевого транзистора VT9, а далее утверждается, что процессы запуска протекают так же, как в модуле МПЗ-3. Основной автоколебательный режим работы также не упоминается. Между тем при поиске неисправностей в импульсном модуле питания весьма важно знать работу в этих двух основных режимах. К сожалению, и начертание принципиальной схемы в обоих изданиях таково, что пользоваться ею неудобно.
В предлагаемой статье сделана попытка устранить названные пробелы, т. е. описать работу модуля при запуске, в установившемся автоколебательном режиме и в случае короткого замыкания пояснить назначение отдельных элементов и узлов.
Устройство запуска модуля собрано на транзисторах VT4, VT6 и VT7. Два последних непосредственно обеспечивают запуск, а первый служит для их выключения при переходе модуля в автоколебательный режим.
После включения телевизора конденсатор С9 начинает заряжаться (через элементы R19, VD4, R14, R16) пульсирующим напряжением, образующимся на выпрямительном диоде VD7. Пока напряжение на конденсаторе С9 мало, транзистор VT4 закрыт. Транзистор VT7 открывается током базы, протекающим через резисторы R28, R25, R14, R16. На эмиттерный переход транзистора VT9 открывающее напряжение поступает через резисторы R28, R14, R16, транзистор VT7, эмиттерный переход транзистора VT6 и обмотку 5-3 трансформатора Т1. Транзистор VT9 начинает открываться.
Через обмотку 19-1 трансформатора протекает линейно нарастающий ток, который наводит в обмотке положительной обратной связи (ПОС) 5-3 ЭДС взаимоиндукции. Ток базы транзистора VT9, создаваемый обмоткой ПОС, проходит через элементы R27, VD11 и VT6. Коллекторный ток транзистора VT9, протекая через резисторы R14 и R16, обеспечивает на них нарастающее напряжение.
Достигнув определенного значения, напряжение на резисторах R14, R16 через цепь C5R11 (заряжая конденсатор) открывает тринистор VS1. Последний через дроссель L1, незаряженный конденсатор С7 и резисторы R14, R16 шунтирует эмиттерный переход транзистора VT9, замыкая часть тока обмотки 5-3 трансформатора на себя. В результате токи базы и коллектора транзистора VT9 уменьшаются, напряжение на обмотке 5-3 меняет полярность, транзистор и тринистор закрываются.
На вторичных обмотках трансформатора возникают импульсы напряжения, которые начинают заряжать конденсаторы фильтров вторичных выпрямителей. Так как токи зарядки большие (почти режим короткого замыкания), то напряжения на вторичных обмотках и обмотке ПОС (5-3) малы и быстро исчезают. Иначе говоря, энергия обмоток быстро передается незаряженным конденсаторам.
Снова током запуска через эмиттерный переход транзистора VT6 открывается транзистор VT9, насыщаясь затем током обмотки ПОС, открывается тринистор и закрывает транзистор VT9 и себя. Следовательно, происходит некоторое число циклов включения и выключения транзистора VT9, в течение которых конденсаторы С28, C31, C32, C34, C35 вторичных выпрямителей заряжаются до напряжений, близких к номинальным. Токи их подзарядки приобретают вид импульсов, экспоненциально снижающихся до нуля, что позволяет выйти модулю из режима короткого замыкания.
К этому времени конденсатор С9 успевает зарядиться до напряжения открывания транзистора VT4. Его коллекторный ток увеличивает падение напряжения на резисторе R28 и закрывает транзисторы VT7 и VT6 устройства запуска. Модуль переходит в автоколебательный режим работы, при котором уже заряжены конденсаторы С5, С7 (через диод VD6 от обмотки ПОС) и С8.
В установившемся режиме при открывании транзистора VT9 линейно нарастающий ток протекает через него так же, как и при запуске. На резисторах R14, R16 создается такое же по форме напряжение, которое складывается алгебраически с напряжением на конденсаторе С5 и через делитель R11R13 воздействует на управляющий электрод тринистора VS1. Пока сумма напряжений не станет положительной и не превысит некоторого значения (около 0,6 В), последний закрыт. Напряжение ПОС обмотки 5 — 3 создает ток базы транзистора VT9 через резистор R20 и транзистор VT5, поддерживая транзистор VT9 в открытом состоянии.
Транзистор VT5 служит узлом пропорционального управления током базы транзистора VT9. Кроме того, через него заряжаются конденсаторы С5, С8 и происходит открывание транзистора VT9. В установившемся режиме транзистор VT5 открыт напряжением конденсатора С5, приложенным через резисторы R17 и R20 к его эмиттерному переходу.
Увеличивающееся напряжение с резисторов R14, R16 через элементы С8 и R20 воздействует на эмиттерный переход транзистора VT5, пропорционально уменьшая его сопротивление проходящему через него току базы транзистора VT9, что обеспечивает примерно постоянную степень насыщения транзистора VT9 при увеличении тока его коллектора. Когда коллекторный ток транзистора VT9 увеличивается примерно до 3,5 А, сумма напряжений на резисторах R14, R16 и конденсаторе С5 становится достаточной для открывания тринистора VS1. Через него, дроссель L1 и резисторы R14, R16 напряжение на конденсаторе С7 приложено в закрывающей полярности к эмиттерному переходу транзистора VT9. Ток разрядки конденсатора направлен встречно току базы транзистора и превышает последний. Транзистор VT9 очень быстро закрывается, цепь разрядки конденсатора С7 через тринистор прерывается, ток последнего уменьшается, вызывая его закрывание.
На коллекторе транзистора VT9 и обмотках возникают импульсы напряжения, через обмотки протекают токи, которые подзаряжают конденсаторы фильтров. Уменьшаясь, они наводят на обмотке 5-3 напряжение ПОС (плюсом на выводе 5). Оно открывает коллекторный переход транзистора VT5 через резистор R17, диод VD5 и дроссель L1. В результате транзистор VT5 открывается в обратном направлении. При этом ток зарядки конденсатора С5 протекает через транзистор и элементы R20, VD5, L1. Одновременно подзаряжаются конденсаторы С7 (через диод VD6 и дроссель L1) и С8 (через коллекторный переход транзистора VT5 и резисторы R14, R16, R26).
Напряжением ПОС обмотки 5-3 транзистор VT9 поддерживается в закрытом состоянии через открытый в обратном направлении транзистор VT5 и резистор R20.
Когда токи подзарядки конденсаторов фильтров вторичных выпрямителей уменьшаются до нуля, напряжение на обмотке 5-3 также становится равным нулю. В этот момент напряжение конденсатора С5 открывает эмиттерный переход транзистора VT5 через резисторы R20 и R17, открывая сам транзистор в прямом направлении. Одновременно напряжение конденсатора С8 проходит через его коллекторный переход и обмотку 5-3 на эмиттерный переход транзистора VT9. При этом возникает начальный ток базы последнего и снова начинается нарастание его коллекторного тока под действием ПОС.
В режиме короткого замыкания во вторичной цепи при закрывании транзистора VT9 вся накопленная трансформатором Т1 магнитная энергия поглощается цепью, замыкающей вторичную обмотку. Ток нагрузки спадает намного медленнее, чем в нормальном режиме, из-за чего в обмотке ПОС 5-3 трансформатора практически перестает наводиться ЭДС (плюсом на выводе 5). Это вызывает не только прекращение зарядки конденсатора С8, но даже и его перезарядку в обратном направлении напряжением конденсатора С5 через резисторы R14, R16 и R17.
Так как транзисторы VT6, VT7 устройства запуска закрыты постоянно насыщенным транзистором VT4, транзистор VT9 не имеет никакого источника напряжения для первоначального открывания, а даже, наоборот, закрыт напряжением конденсатора С5 через резистор R17, коллекторный переход транзистора VT5 и обмотку 5-3 трансформатора Т1.
Следовательно, в отличие от модуля МПЗ-3, который при коротком замыкании работает в режиме коротких импульсов, модуль МП-403 полностью выключен. Поэтому если модуль питания был выключен узлом искусственного короткого замыкания на элементах VD16, R31, VT11, то для его повторного включения должен быть разряжен конденсатор С9. Для этого следует отключить телевизор от сети и затем снова включить через 5…10 с.
Работа узла стабилизации в автоколебательном режиме при номинальной нагрузке и на холостом ходу не имеет никаких отличий от применяемого аналогичного устройства в модуле питания МПЗ-3
Назначение узлов и элементов модуля:
VD7-VD10, С10-С13, С17, С18 — выпрямитель напряжения сети;
VT1, VD3, С2, VD1, R5, R1-R3, С1, R7, С4 — узел стабилизации выходных напряжений;
VT2, VT3, R9, R6, R4 — устройство защиты от перенапряжений при неисправностях в узле стабилизации;
VT11, R31, VD16 — узел создания искусственного короткого замыкания для выключения модуля при неисправности строчной развертки (модуль МР-403) или по сигналу из блока управления;
VT13-VT15, VD18, R33, R34, R37- R39 — стабилизатор напряжения +12 В;
VT9 — силовой импульсный транзисторный ключ;
VS1 — тринистор управления моментом закрывания транзистора VT9;
С7 — конденсатор для закрывания транзистора VT9 через открытый тринистор (особенностью его работы следует указать то, что во время запуска ток через него течет в направлении, противоположном его паспортной полярности, что необходимо учитывать при оценке его надежности);
VD6 — коммутационный диод для зарядки конденсатора С7;
С5 — конденсатор для создания отрицательного напряжения смещения на управляющем электроде тринистора;
VD5 — коммутационный диод для зарядки конденсатора С5;
VD4 — диод, служащий для того, чтобы при запуске ток зарядки конденсатора С9 не проходил через управляющий электрод тринистора VS1 и не заряжал конденсатор С5 в обратном направлении;
С8 — конденсатор для начального открывания транзистора VT9 в автоколебательном режиме, входит вместе с элементами VT5 и R20 в узел пропорционального управления током транзистора VT9;
VT5 — коммутирующий транзистор узла пропорционального управления током базы транзистора VT9, обеспечивает зарядку конденсаторов С5 и С8;
R14, R16 — резисторы датчика тока транзистора VT9.
Литература:
Потапов А., Кубрак С, Гармаш А. Модуль питания МП-403. — Радио, 1991, №6.
Соколов В. С, Пичугин Ю. И. Ремонт цветных стационарных телевизоров 4УСЦТ. Справочное пособие. — М.: Радио и связь, 1995.