Отличительные особенности модулей питания

ГОУВПО «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.П. ОГАРЕВА»

Институт физики и химии

Кафедра радиотехники

Контрольная работа

по курсу: «Конструирование узлов ТВ аппаратуры»

На тему: «Отличительные особенности МП-3-3 и МП-4-4»

Выполнила: студентка 501 гр. з/о

спец. «Радиотехника»

Агафонова А.С.

Проверил: Пьянзин Д.В.

Саранск, 2007

МОДУЛЬ ПИТАНИЯ МП-3-3

Рассмотрим принципиальную схему модуля питания МП-3-3. Схема состоит из двухполупериодного выпрямителя на диодах VD4-VD7, блокинг-генератора на транзисторе VT4, схемы запуска на транзисторе VT3, устройства стабилиза ции на транзисторе VT1, схемы управления на тиристоре VS1, импульсного трансформатора Т1, выпрямителей на диодах VD12-VD15 и стабилизатора 12В на транзисторах VT5-VT7.

Напряжение сети 20 В частотой 50 Гц выпрямляется с помощью мостовой схемы на диодах VD4-VD7. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсаторами С16, С19, С20 и поступает через обмотку 19, 1 трансформатора Т1 на коллектор транзистора Т4. Одновременно с выпрямительного диода VD7 синусоидальные импульсы поступают через конденсаторы С11, СЮ и резистор R11 на конденсатор С7 и заряжают его. Напряжение заряда конденсатора С7 приложено к переходу эмиттер-база 1 транзистора VT3 через резисторы R14, R16 и эмиттерный переход транзистора VT4. Когда это напряжение достигает значения 3 В, транзистор VT3 открывается и конденсатор С7 начинает разряжаться по цепи: правая обкладка конденсатора С7 --> переход эмиттер-база 1 транзистора VT3 н» переход база-эмиттер VT4 -> параллельно соединенные резисторы R14, R16 -> левая обкладка конденсатора С7. Ток разряда конденсатора С7 открывает транзистор VT4 на 10-15 мкс.

Коллекторный ток VT4 линейно возрастает и достигает значения 3-4 А. Протекание тока через обмотку 1, 19 трансформатора Т1 сопровождается накоплением в сердечнике трансформатора магнитной энергии. После разряда конденсатора С7 транзисторы VT3 и VT4 закрываются, в обмотках трансформатора Т1 возникает ЭДС самоиндукции, а на выводах вторичных его обмоток (6, 8, 18, 10, 5, 7) появляется положительное напряжение, вызывающее ток через диоды VD12-VD15. При этом конденсаторы С27, С28, СЗО, С29 заряжаются. Одновременно происходит заряд конденсаторов С6, С14, С2.

Конденсатор С6 заряжается по цепи: вывод 5 трансформатора Т1 через диод VD11 -» резистор R19 -> конденсатор 06 -» диод VD9 -> вывод 3 трансформатора Т1. Конденсатор С14 заряжается по цепи: вывод 5 трансформатора Т1 -» диод VD8 конденсатор С14 -» вывод 3 трансформатора Т1.Конденсатор С2 заряжается по цепи: вывод 7 трансформатора Т1 -> резистор R13 диод VD2 -» конденсатор С2 -> вывод 13 трансформатора Т1. В момент включения телевизора все перечисленные конденсаторы еще не заряжены, и модуль питания начинает работать в режиме короткого замыкания, поэтому вся энергия, накопленная в трансформаторе Т1, отдается во вторичные цепи.

Последующие включения и выключения транзистора VT4 происходят аналогичным образом с помощью импульсов запуска. После нескольких подобных циклов конденсаторы во вторичных цепях заряжаются и перестают перегружать трансформатор Т1. Появляется остаточная энергия в сердечнике трансформатора Т1, и на его выводах 5, 3 появляется напряжение положительной обратной связи, которое приложено между эмиттером и базой транзистора VT4 и приводит к возникновению колебательного процесса.

В результате блокинг-генератор переходит в автоколебательный режим, а устройство запуска не оказывает влияния на его работу. Период колебаний блокинг-генератора будет в основном определяться емкостью конденсатора С17 и резистором R19, а длительность импульсов зависит от работы устройства управления. Модуль питания переходит в режим стабилизации. Стабилизация выходных напряжений модуля осуществляется с помощью устройства управления на тиристоре VS1 и устройства стабилизации на транзисторе VT1. Момент открывания тиристора VS1 зависит от напряжений на его катоде и управляющем электроде, Напряжение на его катоде определяется падением напряжения на параллельно соединенных резисторах R14 и R16, через которые протекают пилообразные токи эмиттера транзистора VT4. Напряжение на управляющем электроде тиристора определяется напряжением на конденсаторе С6, создающем отрицательное смещение напряжением на резисторе R10. При открывании тиристора VS1 заряженный конденсатор С14 начинает разряжаться через тиристор, резисторы С14, С16 и R17.

Падение напряжения на резисторе R17 прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора VT4 и создает обратное смещение перехода, в результате транзистор закрывается. Когда модуль выходит на нормальный режим работы (режим стабилизации), на обмотке 7, 13 трансформатора Т1 напряжение становится таким, что оно, выпрямляясь диодом VD2, создает открывающее напряжение для транзистора VT1. Напряжение на его эмиттере стабилизировано стабилитроном VD1, а напряжение на его базе снимается с делителя R1-R3 и зависит от напряжения на обмотке 7, 13 трансформатора Т1.

Коллекторный ток транзистора Т1 протекает через резисторы R6 и R10. При увеличении по какой-либо причине напряжений на обмотках трансформатора Т1 увеличится напряжение и на обмотке 7,13 трансформатора. При этом увеличится ток через резисторы R1-R3, увеличится отрицательное напряжение по отношению к эмиттеру VT1, следовательно, транзистор VT1 откроется еще больше, вызывая увеличение падения напряжения на резисторе R10. Это приведет к более раннему открыванию тиристора VS1 и закрыванию транзистора VT4. В результате выходное напряжение уменьшится до исходного значения. При уменьшении напряжений на обмотках трансформатора Т1, соответственно уменьшится и напряжение на обмотках 7, 13 трансформатора Т1, при этом снизится и потенциал базы транзистора VT1 по отношению к его эмиттеру. В результате уменьшится коллекторный ток транзистора VT1 и соответственно падение напряжения на резисторе R10. Тиристор VS1 откроется позже, и количество энергии, передаваемое во вторичные цепи, также снизится. Выходные напряжения выпрямителей снова окажутся в норме,

Так осуществляется стабилизация выходных напряжений в режиме стабилизации. Изменяя переменным резистором напряжение на базе транзистора VT1, устанавливаются выходные напряжения модуля питания. При уменьшении напряжения сети ниже 150 В напряжение на обмотках 7, 13 становится недостаточным для открывания транзистора VT1, устройство стабилизации перестает работать и возникает возможность перегрева транзистора VT4.В этом случае включается устройство защиты на транзисторе VT2. На эмиттер этого транзистора подается пульсирующее напряжение с диода VD7, которое стабилизировано стабилитроном VD3. На базу транзистора VT2 подается постоянное напряжение с выпрямителя через делитель R18, R4.

При уменьшении напряжения сети уменьшается напряжение на базе транзистора VT2 настолько, что транзистор VT2 открывается и через переход эмиттер-коллектор на управляющий электрод тиристора VS1 поступят положительные импульсы с диода VD7 и откроют тиристор. Это приведет к прекращению работы блокинг-генератора. В случаях короткого замыкания в нагрузках выпрямителей блокинг-генератор выходит из нормального режима автоколебаний, так как вся энергия расходуется в коротко-замкнутой цепи. Запуск модуля в этом случае производится запускающими импульсами со схемы запуска, а выключение - с помощью тиристора VS1 при достижении максимального коллекторного тока транзистора VT4. После устранения короткого замыкания модуль выходит ' в нормальный режим работы. В случаях, когда нагрузки отключены от выпрямителей или суммарная потребляемая мощность по каким-либо причинам становится менее 20 Вт, наступает режим холостого хода. Блокинг-генератор при этом также включается запускающими импульсами со схемы запуска, а выключается устройством стабилизации и защиты. Выпрямители импульсных напряжений собраны по однополупериодной схеме. Выпрямитель напряжения +125 В собран на диоде VD12 и предназначен для питания выходного каскада строчной развертки. Конденсатор С27 сглаживает пульсации этого напряжения. Резистор R22 устраняет перенапряжение на выходе выпрямителя в случае отключения нагрузки. Выпрямитель напряжения +28 В предназначен для питания кадровой развертки и собран на диоде VD13. Конденсатор С28 и дроссель L2 образуют фильтр. Выпрямитель напряжения +15 В собран на диоде VD15, конденсатор СЗО является фильтром и служит для питания усилителя сигналов звуковой частоты. Источник питания +12 В состоит из выпрямительного диода VD14. Конденсатор С29 сглаживает пульсации. Этот источник питает большую часть схемы, телевизора, требует высокой стабильности и малых пульсаций выходного напряжения, поэтому содержит дополнительный стабилизатор напряжения.

В его состав входит регулирующий транзистор VT5, усилитель тока VT6 и управляющий транзистор VT7. Напряжение с выхода стабилизатора поступает через делитель R26, R27 на базу транзистора VT7. На транзисторе VT7 происходит сравнение выходного напряжения с опорным напряжением на стабилитроне VD16. При изменении выходного напряжения будет изменяться потенциал базы VT7, а, следовательно, и коллекторный ток транзистора VT7, что, в свою очередь, приведет к изменению базовых и коллекторных токов VT6 и VT5. Это изменит внутреннее сопротивление транзистора VT5 таким образом, что выходное напряжение останется без изменений.

Подстроечным резистором R27 устанавливают выходное напряжение +12 В. Дополнительное сглаживание пульсаций обеспечивается дросселем L3 и конденсатором С32. Конденсатор С31 предохраняет стабилизатор от возбуждения. Резисторы R23 и R24 открывают транзисторы VT6 и VT7 после включения телевизора. Для уменьшения помех, излучаемых импульсными выпрямителями, служат конденсаторы С22-С26, которыми зашунтированы все выпрямительные диоды.81> Эту же роль выполняют и конденсаторы С8, С9, С12, С13, включенные параллельно диодам VD4-VD7 мостового выпрямителя, а также служащие для выравнивания обратных напряжений на этих диодах. Для более эффективного воспрепятствования проникновению в электрическую сеть импульсных помех, создаваемых импульсным блоком питания, служит специальный заградительный фильтр ПФП {плата фильтра питания, рис. 5.40). Заградительный фильтр подключается непосредственно в электрическую сеть через выключатели сети SB1 и сетевые предохранители FV1 и FV2. С выхода фильтра сетевое напряжение поступает на модуль питания. К заградительному фильтру относятся конденсаторы С1, С2, СЗ и дроссель L1 (ДФ-110-ПЦ), резистор R3 ограничивает ток выпрямительных диодов при включении телевизора. На плате фильтра питания размещается также схема автоматического размагничивания теневой маски кинескопа (терморезистор R1 и резистор R2), функционально не связанная с заградительным фильтром.

МОДУЛЬ ПИТАНИЯ МП-4-4

Модуль питания МП-44 предназначен для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянные стабилизированные напряжения для питания модулей телевизора цветного изображения четвертого и пятого поколений.

Модуль выполнен по схеме импульсного преобразования напряжения, что обеспечивает высокую экономичность преобразования, а также малый вес и габариты источника питания.

Модуль с промежуточным преобразованием переменного напряжения сети частотой 50 Гц в импульсы прямоугольной формы с частотой следования 30...40 кГц и последующим выпрямлением. Выходные напряжения стабилизируются путем изменения длительности (скважности) и частоты повторения импульсов.

Сетевое напряжение поступает на выпрямитель, собранный по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение + 290 В подается на преобразователь напряжения, собранный на высоковольтном ключевом транзисторе КТ872А и импульсном трансформаторе, являющемся одновременно разделительным и понижающим. Управление преобразователем напряжения осуществляется интегральной микросхемой К1033ЕУ1, выполняющей функции запуска, управления, контроля и защиты ключевого транзистора. Применение этой ИМС позволяет строить источники вторичного питания с КПД > 80 % при мощности от 40 до 100 Вт и обеспечивает работу модуля в режиме холостого хода, защиту при коротком замыкании и стабилизацию выходных напряжений при изменении сетевого напряжения от 90 до 270 В.

Выпрямители импульсных напряжений во вторичных цепях разделительного трансформатора 4Т1 собраны по схеме однополупериодного выпрямления. В цепях +12 В и +5 В установлены стабилизаторы напряжения на ИМС типов КР142ЕН8Б и КР142ЕН5А (КР142ЕН8Б), соответственно.

Для работы телевизора в дежурном режиме напряжения +28 В, 12 В, +15 В отключаются ключевыми каскадами на транзисторах КТ837Ф (+12 В, +15 В) и КТ837С (+28 В). Ключевые каскады управляются нулевым сигналом с модуля управления.

ВИПРЯМИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ

Напряжение сети 220 В, частотой 50 Гц поступает на соединитель XI. В модуле питания (см. рис. 2) сетевое напряжение подается на мостовую схему выпрямления, собранную на диодах 4(\Т)2...УБ5). Выпрямленное напряжение фильтруется конденсаторами 4(С14, С16, С18). Параллельно диодам 4(УБ2...УВ5) подсоединены конденсаторы 4(С8, С9, СП, С12), которые служат для выравнивания обратных напряжений на диодах и снижения уровня импульсных помех.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Преобразователь напряжения построен по схеме однотактного преобразователя обратного хода (преобразователя с обратным включением выпрямительных диодов). Основными элементами его являются транзистор 4УТ1, трансформатор 4Т1 и микросхема 4Б1.

Выпрямленное и отфильтрованное напряжение сети поступает через первичную обмотку 1-15 трансформатора 4Т1 на коллектор транзистора 4УТ1, зашунтированный демпфирующей цепочкой 4(С19, К.17, К19).

Питание микросхемы 4О1 в установившемся режиме осуществляется напряжением от обмотки 3-5 трансформатора 4Т1, которое после выпрямления диодом 4УО6 подается на вывод 9 ИМС О1.

Преобразователь напряжения работает в четырех характерных режимах:

режим запуска;

режим нормальной работы (стабилизации);

режим короткого замыкания;

режим холостого хода (дежурный режим).

Режим запуска предназначен для плавного вывода преобразователя в нормальный режим работы при включении в сеть и после нарушений его работы, например, после короткого замыкания во вторичной цепи трансформатора 4Т1.

При включении напряжения сети положительные полуволны синусоидального напряжения с диода 4УЭ2, одного из плеч выпрямительного моста 4(УБ2...УО5), через резисторы 4(113, К8) заряжают конденсатор 4С10 (отрицательные полуволны сетевого напряжения диодом 4УБ2 шунтируются). Заряд конденсатора 4С10 происходит с большой постоянной времени: 4(КЗ + К8) х 4С10. Это напряжение заряда конденсатора 4С10 подается на вывод 9(вход питания) и через резистор 4К9 на вывод 5 микросхемы 4Б1,подготавливая ее к включению. Одновременно выпрямленное и отфильтрованное напряжение сети (+290 В) через резистор 4К15 заряжает конденсатор 4С7, подключенный к выводу 4 ИМС, на котором устанавливается напряжение около 9 В.

Когда напряжение на конденсаторе 4С10 достигает величины 11,5 В (напряжение включения), в ИМС включается стабилизатор напряжения и устройство запуска (6). Стабилизированное напряжение поступает на все узлы микросхемы, обеспечивая статические режимы. Узел заряда (8) через вывод 7 ИМС заряжает конденсатор связи 4С6. На выводе 1 ИМС появляется опорное напряжение, равное примерно 11оп =2,7 В.

К выводу 1 ИМС подключен делитель 4(115, ЯП, УБ1, К14), второй конец которого через выпрямитель 4УБ8 и цепь фильтрации 4(Я18, С17) соединен с выводом 7 обмотки обратной связи по напряжению трансформатора 4Т1. Средняя точка делителя через резистор 4Я4 и вывод 3 ИМС соединена с усилителем обратной связи (11) и ограничителем перегрузки (12). Так как при запуске напряжение обратной связи равно нулю, на выводе 3 ИМС устанавливается максимальное напряжение + 2,7 В. При этом включается схема (12).

С появлением опорного напряжения устройство запуска (6) выдает начальный импульс запуска в триггер логического управления (4), разряжает.

МОДУЛЬ ПИТАНИЯ МП-403

Модуль 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. 1. 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...VD15, VD17 с фильтрами С28, С31, 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.

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 VD11, 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 танзистора 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 Rll, 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 VT11 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.