Разработка методика диагностики технического блока питания видеомонитора EGA

Как правила блоки питания для периферийных устройств (монитор, принтер и т.д.) строятся на основе однотактового обратноходового регулируемого стабилизи­рующего преобразователя. Это связано с тем, что для питания компьютера нужна большая мощность, а для питания периферийных устройств - значительно меньшая, что и явилось причиной выбора таких структур построения преобразователей.

На схеме 1 п

редставлена базовая схема однотактового обратноходового авто­генераторного нерегулируемого преобразователя, включающая в себя: силовой транзистор Q1; трансформатор Т1 с первичной обмоткой W1, базовой обмоткой W2, выходной обмоткой W3; выпрямительный диод Д2; сглаживающий конденса­тор С1; базовый резистор R1; цепь запуска на резисторе R2; диод, защищающий эммитерный переход от недопустимых обратных напряжений.

Сердечник трансформатора выполняется из материала с узкой петлей гисте­резиса и с большим линейным участком зависимости индукции от напряженности.

Схема работает следующим образом.

Рис. 1

При подаче напряжения питания через резистор смещения R2 начинает про­текать начальный ток транзистора Q1. Это приводит к появлению коллекторного тока, протекающего по обмотке W1.

Благодаря электромагнитной связи (между обмотками W1 и W2) на обмотке W2 наводится ЭДС, приводящая к увеличению базового тока транзистора Q1 и его большему отпиранию. Таким образом, благодаря устройству обратной связи между W1 и W2 начинается лавинообразный процесс открывания Q1. продолжительность этого процесса - доли микросекунды. После полного открывания транзистора Q1 начинается этап накопления энергии в магнитном поле сердечника трансформатора Т1, при этом все напряжение питания практически приложено к обмотке W1, и процессы в этой обмотке происходят в соответствии с законом электромагнитной индукции.

Начинается практически линейное нарастание тока коллектора равного току первичной обмотки. В течение этого интервала энергия со вторичной обмотки W3 в нагрузку не передается благодаря отсекающему действию диода Л1, а поддержание напряжения на нагрузке обеспечивается энергией накопленной в конденсаторе С1. На протяжении этого процесса транзистор Q1 насыщен.

BxIE>IKj

где: В - коэффициент передачи транзистора по току; 1Б - ток базы; 1К — ток коллектора.

В конце интервала накопления энергии это неравенство переходит в равенст­во, т.к. транзистор выходит в активную область и увеличение тока коллектора пре­кращается. Следовательно, прекращается изменение индукции в сердечнике. В со­ответствии с законом электромагнитной индукции это приводит к тому, что на всех обмотках, в том числе и на базовой, напряжение становится равным нулю и начина­ется процесс запирания Q1. Это, в свою очередь приводит к тому, что полярность напряжения во всех обмотках изменяет знак и начинается этап передачи накоплен­ной энергии в нагрузку. После того, как накопленная энергия полностью передается в нагрузку, напряжение на всех обмотках станет равным нулю, и далее все процес-

сы в схеме повторяются. Такой режим работы этой схемы является автогенератор­ным потому, что схема сама для себя выбирает моменты переключения. Основными недостатками данной схемы являются:

- амплитуда тока коллектора зависит от его коэффициента усиления и может превысить предельно допустимое значение и привести к выходу прибора из строя;

- наличие индуктивного рассеивания обмоток реального трансформатора при­ водит к возникновению значительных перенапряжений на коллекторе Q1, которые могут стать причиной выхода прибора из строя;

- значительное недоиспользование сердечника трансформатора, который пе- ремагничивается по частной петле гистерезиса;

- возможность пробоя эммитерного перехода.

Первый недостаток можно устранить способами, гарантированно обеспечи­вающими отключение Q1 при заданном токе коллектора. Один из них представлен на схеме. Благодаря наличию транзистора Q2 и наличию резистивного датчика тока R3 величина максимального тока коллектора определяется из соотношения:

IK=U0/R3t

где: Uо - пороговое напряжение эммитерного перехода Q2.

Пути устранения второго недостатка достигается применением демпфирую­щих R, С, D цепей.

Принцип действия заключается в том, что энергия, накопленная в индуктив­ности рассеивания. Расходуется на заряд конденсатора С1 через диод Д1, тем са­мым снимая импульсное перенапряжение с транзистора Q1. Резистор R4 предна­значен для разряда конденсатора с целью его подготовки к следующему моменту отключения Q1.

Третий недостаток является принципиально присущим этому классу преобра­зователей и никакими средствами не может быть устранен.

Четвертый недостаток устраняется включением защитного диода параллельно эммиторному переходу Q1. Рассмотренный преобразователь является нерегулируе­мым и поэтому в таком виде без дополнительных цепей регулирования не может быть использован в стабилизирующих блоках питания, регулирование может быть

осуществлено следующими способами:

- за счет регулирования времени паузы между предыдущим этапом передачи энергии и последующим процессом накопления энергии;

- за счет регулирования величины накопленной энергии, т.е. регулируется ве­ личина коллекторного тока Q1;

- либо методом ТПИМ с постоянной частотой переключений.

Следует иметь ввиду, что при первых двух способах регулирования изменяет­ся частота работы преобразователя, а при последнем способе частота преобразова­теля неизменна, что в ряде случаев бывает необходимо.

Достоинствами данного класса преобразователей является:

- простота, и как следствие, относительно невысокая стоимость;

- возможность достаточно простыми средствами осуществить в одном узле преобразование энергии и ее регулирование;

- отсутствие проблемы устранения сквозных токов, что присуще двухтактным преобразователям;

- отсутствует проблема симметричного перемагничивания сердечника транс­ форматора и легко решается проблема устранения насыщения сердечника.

Недостатками являются:

- большие перенапряжения на Q1, что требует использования высоковольт­ ных транзисторов;

- однотактный режим работы требует относительно мощных сглаживающих фильтров из-за повышенных пульсаций выходного напряжения;

- большая амплитуда тока в первичной цепи;

- недоиспользование сердечника трансформатора.

Из вышесказанного следует, что Q1 должен быть рассчитан на высокое на­пряжение и иметь достаточно высокий ток коллектора, несмотря на небольшую ве­личину среднего потребляемого тока. Поэтому из-за необходимости большой уста­новленной мощности транзистора Q1 такие преобразователи нашли применение в блоках питания небольшой мощности до 30-60 т, т.е. в источниках вторичного электропитания периферийных устройств.

2.1 Блок питания видеомонитора EGA

а) входной фильтр

б) сетевой выпрямитель

в) фильтр выпрямленного напряжения

г) одноконтактный преобразователь

 Скачать реферат