Методика ремонта импульсного блока питания: Быстрый ремонт импульсного блока питания

Методика поиска неисправности блока питания на примере ремонта.

© 2010-2020 — ZIPSTORE.RU Запчасти и компоненты для торгового оборудования

Наш адрес: г. Москва, ул. Полярная, д. 31, стр. 1. Телефон: +7 495 649 16 77 (Skype, ICQ). Режим работы: понедельник — пятница с 9:00 до 18:00; суббота и воскресенье — выходной. Доставка по России, Белоруссии, Украине, Казахстану: Москва, Подольск, Сергиев Посад, Истра, Рязань, Курск, Липецк, Тула, Иваново, Воронеж, Ярославль, Тверь, Смоленск, Калуга, Белгород, Орел, Тамбов, Кострома, Брянск, Красноярск, Норильск, Кемерово, Новокузнецк, Новосибирск, Омск, Барнаул, Иркутск, Братск, Бийск, Улан-Удэ, Томск, Абакан, Чита, Горно-Алтайск, Кызыл, Санкт-Петербург, СПб, Выборг, Вологда, Череповец, Мурманск, Сыктывкар, Ухта, Архангельск, Северодвинск, Великий Новгород, Петрозаводск, Гомель, Гродно, Витебск, Могилев, Брест, Минск, Алма-Ата, Астана, Ереван, Киев, Днепропетровск, Львов, Ташкент, Могилев, Псков, Калининград, Нарьян-Мар, Уфа, Стерлитамак, Самара, Тольятти, Сызрань, Нижний Новгород, Арзамас, Саратов, Энгельс, Пермь, Ижевск, Казань, Набережные Челны, Бугульма, Пенза, Оренбург, Орск, Чебоксары, Новочебоксарск, Ульяновск, Киров, Йошкар-Ола, Саранск, Екатеринбург, Верхняя Пышма, Серов, Челябинск, Магнитогорск, Снежинск, Тюмень, Курган, Нижневартовск, Сургут, Надым, Ростов-на-Дону, Волгодонск, Таганрог, Волгоград, Волжский, Краснодар, Армавир, Астрахань, Майкоп, Владивосток, Уссурийск, Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре, Советская Гавань, Южно-Сахалинск, Благовещенск, Петропавловск-Камчатский, Мирный, Ставрополь, Минеральные Воды, Махачкала, Нальчик, Алушта, Армянск, Джанкой, Евпатория, Керчь, Севастополь, Симферополь, Судак, Крым, Феодосия, Ялта.

Сайт отвечает на вопросы: Как отремонтировать, настроить, установить оборудование? Где скачать документацию (инструкцию, мануал)? Где посмотреть партномер? Где купить запчасти (запасные части, зип), комплектующие, аксессуары и термоэтикетка, чековая лента для весов, термопринтеров штрих-кода, чековых принтеров? Обслуживание весов, кассовых аппаратов, термопринтеров, терминалов сбора данных, сканеров штрих-кода: каким образом возможно своими силами? Вас интересует наличие, цена, купить запчасти за наличный и безналичный расчет? — сделайте запрос нашим менеджерам. Официальный сайт компании Zipstore.ru.

Ремонт импульсного блока питания своими руками

Ремонт импульсного блока питания своими руками

Сегодня встретить импульсные блоки питания можно практически в любой технике. Это современные преобразующие напряжения устройства, которые пришли на замену трансформаторным блокам питания.

Состоит импульсных блок питания из конденсаторов и микросхем, сетевого выпрямителя и задающего генератора. Преимущества таких блоков питания в их надежности исполнения, небольших габаритах и очень распространённой элементной базе.

Однако ничего не вечно, и со временем даже современный импульсный блок питания может выйти из строя. В статье elektriksam.ru приведены основные виды поломок импульсных блоков и возможность их ремонта своими руками.

Основные поломки импульсных блоков питания

Чтобы устранить любую неисправность, нужно добраться до платы импульсного блока. Также после разборки корпуса необходимо будет очистить всю пыль и загрязнения пылесосом, чтобы лучше видеть элементы устройства. В первую очередь импульсный блок питания нужно подвергнуть визуальному исследованию.

Здесь важно обратить внимание, нет ли вздутых конденсаторов на плате и подгоревших резисторов. Анализу на исправность подвергается в первую очередь и предохранитель импульсного блока питания. Если визуально его целостность проверить не удалось, то следует использовать

мультиметр в режиме прозвонки.

Вздутые конденсаторы в блоке питания, а также пробитые диоды необходимо заменить на аналогичные, путём выпаивания. А вот дроссель, который часто выходит из строя, можно починить и своими руками.

Для этого нужно выпаять дроссель с платы импульсного блока питания, после чего заменить сгоревшую проводку на нем, предварительно подсчитав количество витков и их положение. Не подлежат ремонту в импульсном блоке питания термисторы. Их нужно просто заменить на подходящие.

Даже малейший ремонт импульсного блока питания сопровождается чисткой платы и визуальным осмотром. При выявлении мест с нарушенными контактами, в ход идёт паяльник. Контакты заново пропаиваются оловянным припоем с лужением. Отдельного внимания заслуживает обслуживание вентилятора, если он установлен в корпус импульсного блока питания.

Особенности ремонта блоков питания

Не стоит браться за ремонт импульсного блока питания, если нет минимальных навыков и знаний в этом. Гораздо проще будет обратиться за помощью к профессионалам, чем полностью спалить весь блок.

Никогда не следует пренебрегать собственной безопасностью. Прежде чем ремонтировать блок питания, обязательно отключите сетевой шнур из розетки.

Помните, что в конденсаторах все еще остаётся некоторое количество заряда. Для полной разрядки конденсатора следует выждать не менее 20 минут.

Для пайки элементов питания блока используйте только подходящий паяльник. Его мощность должна быть около 40 Вт, так как в противном случае, более мощное паяльное оборудование, способно привести к перегреву деталей и отслоения дорожек платы без возможности дальнейшего восстановления.

Отремонтированный блок питания собирается только после того, как тщательным образом будет исследована зона пайки на предмет замыкания контактов и дорожек. При выявлении таких случаев используйте флюс и паяльник, чтобы собрать и удалить весь лишний припой с платы.

Ремонт импульсного блока питания своими руками

Диагностирование и простейший ремонт

Человеку, собирающему попытаться отремонтировать блок питания бытовой электронной техники надо быть заранее готовым к тому, что не всякое питающее устройство можно отремонтировать. Сегодня некоторые производители, выпускают электронику, блоки которой подлежат не ремонту, а комплектной замене.

Ни один мастер не возьмется за ремонт такого блока питания, ибо изначально он предназначен для полного демонтажа старого устройства с заменой на новое. Часто подобные электронные приборы просто залиты каким-либо компаундом, что сразу снимает вопрос о его ремонтопригодности.

Как показывает статистика, основные неисправности блока питания вызваны:

• неисправностью высоковольтной части (40,0%), которые выражаются пробоем (перегоранием) диодного моста и выходом из строя фильтрующего конденсатора;
• пробоем силового полевого или биполярного транзистора (30,0%), формирующего высокочастотные импульсы и находящегося в высоковольтной части;
• пробоем диодного моста (15,0%) в низковольтной части;
• пробоем (выгоранием) обмоток дросселя выходного фильтра.

В остальных случаях диагностирование достаточно сложно и без специальных приборов (осциллограф, цифровой вольтметр) выполнить его не удастся.

Поэтому если неисправность блока питания вызвана не четырьмя вышеупомянутыми основными причинами, не стоит заниматься его домашним ремонтом, а сразу вызвать мастера для замены или приобретать новое питающее устройство.

Неисправности высоковольтной части достаточно просто обнаружить. Они диагностируются перегоранием предохранителя и отсутствием напряжения после него. Третий и четвертый случай можно предположить если предохранитель исправен, напряжение на входе низковольтного блока присутствует, а входное отсутствует.

При перегорании предохранителя необходимо осмотреть электронную плату. Неисправность фильтрующего электролитического конденсатора обычна выражена его вздутием. Для проверки диодов высоковольтной выпрямительной части придется выпаять каждый из них и проверить мультиметром (тестером).

Желательно проверку производить одновременно всех деталей. При выгорании нескольких электронных элементов при замене одного из них на исправный он может выгореть повторно из-за комплексной неисправности, которая не была устранена.

После замены деталей необходимо установить новый предохранитель и включить блок питания. Как правило после этого блок питания начинает работать.

Если предохранитель не перегорел, а напряжение на выходе блока питания отсутствует, то причина неисправности в пробое выпрямительных диодов низковольтной части, перегорании дросселя или выходе электролитических конденсаторов вторичного выпрямительного блока.

Неисправность конденсаторов диагностируется при их вздутии или вытекании из их корпуса жидкости. Диоды необходимо выпаять и проверить тестером аналогично проверке высоковольтной части. Целостность дроссельной обмотки проверяется тестером. Все неисправные детали необходимо заменить.

Если не удается найти нужный дроссель, то некоторые «умельцы» перематывают сгоревший, подобрав провод подходящего диаметра и определив количество витков. Такая работа довольно кропотлива и обычно выполняется только для уникальных блоков питания, найти аналог, которым затруднительно.

Что делать, если нет выходного напряжения?

Ещё одна часто встречающаяся причина неисправности блока питания никак не связана с предохранителем. Речь идёт об отсутствии выходного напряжения при полностью исправном таком элементе.Решение проблемы:

1. Вздутый конденсатор – требуется выпаивание и замена.
2. Вышедший из строя дроссель – необходимо вынуть элемент и поменять обмотку. Повреждённый провод разматывается. При этом ведётся подсчёт витков. Затем на это же количество оборотов наматывается новый провод подходящего сечения. Деталь возвращается на место.
3. Деформированные диоды моста заменяются новыми.
4. При необходимости детали проверяются тестером (если визуально не обнаружено повреждений).

Перед тем, как сделать лазер в домашних условиях, необходимо обязательно изучить правила безопасного использования такого инструмента. Таким прибором нельзя светить в отражающие поверхности, поскольку можно повредить глаза.

Термовоздушную паяльную станцию вполне по силам соорудить самому. В качестве нагнетателя используется вентилятор, а нагревателя — спираль. Наиболее оптимальным вариантом регулятора температуры для паяльника является схема с тиристором.

Причины поломки:

• плохая вентиляция.

Решение:

• не закрывать вентиляционные отверстия;
• обеспечить оптимальный температурный режим – охлаждение и вентиляцию.

Что необходимо запомнить:

1. Первое подключение блока производится к лампе мощностью 25 Ватт. Особо важно это после замены диодов или транзистора! Если где-то допущена ошибка или не замечена неисправность, проходящий ток не повредит всё устройство в целом.
2. Начиная работу, не стоит забывать, что на электролитических конденсаторах длительное время сохраняется остаточный разряд. Перед выпаиванием деталей необходимо закоротить выводы конденсатора. Напрямую этого делать нельзя. Следует произвести закорачивание через сопротивление номиналом выше 0,5 В.

По статистике около 5% поломок требуют замены блока. К счастью, это устройство всегда доступно. В магазинах можно обнаружить богатый ассортимент в разных ценовых категориях.

Неисправности современных импульсных блоков питания

Часто причины отказов импульсных источником напряжения кроется в некачественном сетевом напряжении. Понижение и повышение напряжения сети, скачки напряжения, отключение сети, негативно сказываются на надежности электронных компонентов схем питания.

Импульсный блок питания

Особенно болезненно переносят такие скачки и отключения сети — это силовые диоды, мощные транзисторы, ШИМ контроллеры, конденсаторы. Хорошо, когда у вас преобразователь напряжения выполнен без заливки компаундом. Ремонт таких импульсных блоков питания можно сделать своими руками.

Все чаще появляются источники напряжения, залитые компаундом. Их не берут на ремонт даже в специализированных мастерских. Для них только один вариант ремонта — это замена новым. Неправильная эксплуатация этих источников, подключение более мощных нагрузок, также могут быть причиной их выхода из строя.

Не нужно эти преобразователи сразу отдавать в ремонт, причины их отказа могут быть довольно простыми, и вы с легкостью с ними справитесь. Для более сложных неисправностей нужны некоторые познания в электронике. Опыт в ремонте приходит со временем, чем вы больше будете им заниматься, тем больше обретете знаний.

Диагностирование неисправностей

Следует помнить, что не каждый блок питания может быть отремонтирован. Сегодня многие производители выпускают электронные устройства, в которых блоки подлежат комплектной замене. В них печатные платы нередко заливаются компаундным раствором. В такой ситуации даже профессионалы не берутся за восстановление ИБП.

Наиболее распространенные неисправности импульсных блоков питания чаще всего вызваны:

• проблемами с работой высоковольтной части, возникающими из-за пробоя диодов или выхода из строя конденсатора;
• пробоем транзистора, расположенного в высоковольтной части ИБП и предназначенного для формирования высокочастотных импульсов;
• выходом из строя диодов, установленных в низковольтной секции;
• выгоранием катушки дросселя фильтра, смонтированного на выходе.

Возможны и другие причины выхода из строя этого устройства, но обнаружить их можно только при использовании специальных приборов, например, осциллографа. В такой ситуации к мастеру, выполняющему ремонт устройства, предъявляются высокие требования. Если причина поломки ИБП не связана с четырьмя наиболее распространенными неисправностями, то стоит обратиться за помощью к профессионалу.

Проблемы с работой высоковольтной секции обнаружить довольно просто. Для их диагностики достаточно проверить напряжение после предохранителя. Если входное напряжение на низковольтной секции есть, а выходное отсутствует, то причину неисправности необходимо искать именно здесь.

При выходе из строя предохранителя нужно осмотреть плату. Сгоревший конденсатор можно определить по вздутию его корпуса. Чтобы проверить диодный мост, установленный в высоковольтной секции, необходимо выпаять каждый составляющий элемент, после чего исследовать устройство с помощью мультиметра.

Чтобы исключить возможность появления повторной неисправности после ремонта, нужно проверить все детали. Выполнив эти работы, можно переходить к проверке ИБП. Для выявления сгоревшего дросселя необходимо тестером проверить катушки всех элементов. Если подобрать требуемую деталь для замены не получается, тогда можно самостоятельно перемотать сгоревшую. Однако это довольно сложный процесс, поэтому порой проще купить новый блок питания.

Ремонт импульсных блоков питания

Неисправности импульсных блоков питания, ремонт

Исходя из схемы импульсного блока питания перейдем к ее ремонту. Возможные неисправности:

1. Если сгорел варистор и предохранитель на входе или VCR1, то ищем дальше. Потому, что они так просто не горят.
2. Сгорел диодный мост. Обычно это микросхема. Если есть защитный диод, то и он обычно горит. Нужна их замена.
3. Испорчен конденсатор C1 на 400В. Редко, но бывает. Часто его неисправность можно выявить по внешнему виду. Но не всегда. Иногда внешне исправный конденсатор оказывается плохим. Например, по внутреннему сопротивлению.
4. Если сгорел переключающий транзистор, то выпаиваем и проверяем его. При неисправности требуется замена.
5. Если сгорел ШИМ регулятор, то меняем его.
6. Замыкание, а также обрыв обмоток трансформатора. Шансы на ремонт минимальны.
7. Неисправность оптопары – крайне редкий случай.
8. Неисправность стабилизатора TL431. Для диагностики замеряем сопротивление.
9. Если КЗ в конденсат

Импульсные блоки питания | Ремонт, неисправности и диагностика

4. Ключевой каскад модуля Power Factor Corrector (PFC) Этот модуль снижает реактивную мощность при работе БП.

Современные импульсные блоки питания независимо от назначения и мощности, имеют одинаковую структуру:

5. Дроссель PFC — значимый элемент корректора. Принцип работы как у DC-DC преобразователя — накачивает +100 V постоянного тока на «бочку».

6. «Бочка» — электролитический конденсатор фильтра питания в задающей части любого ИБП.

7. Выпрямительные диоды (диоды Шоттки) на напряжения мощных нагрузок выходной части блока питания.

3. Диодный мост (выпрямитель) Преобразует переменный ток из сети в постоянный для дальнейшего его преобразования.

2. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) — управляющая микросхема основного, мощного источника питания.

1. Фильтр питания переменного тока блока питания. Защищает от высокочастотных помех из сети.

14. ШИМ — управляющая микросхема дежурного (маломощного) источника импульсного питания.

13. Ключевые переключающие полевые
транзисторы основного (мощного) источника питания. Коммутируют первичную обмотку силового трансформатора.

8. Импульсный трансформатор. Является основным элементом преобразования тока и переноса энергии из задающей части БП в выходную.

9. Выпрямительные диоды выходных напряжений и стабилизаторы питания как основного, так и дежурного блока питания.

10. Электролитические конденсаторы и дроссели являются согласующими и фильтрующими элементами выходных цепей источника питания.

11. Импульсный трансформатор либо дежурного источника питания, либо для питания маломощных нагрузок.

12. Оптопара. С помощью этого элемента организована негальваническая обратная связь как основного, так и дежурного БП.

Изучив схемотехнику и принцип работы,
вы сможете применять эти знания для
ремонта любого импульсного
блока питания.

Ремонт импульсного источника питания телевизора — Мегаобучалка

 

Импульсный Источник Питания (далее ИБП) в телевизорах (да и не только в телевизорах…) далеко не самый сложный модуль, но как практика показывает именно он чаще всего и является проблемой неисправности.

 

Ремонт ИБП требует особого внимания и аккуратности в работе!

Во- первых: не следует забывать о том, что ИБП непосредственно связан с сетевым напряжением 220V, поэтому необходимо быть предельно осторожным и соблюдать все правила техники безопасности!

Во- вторых: от источника питания зависит работоспособность остальных узлов аппарата и в случае его неправильной работы ( к примеру ухода в разнос) может привести к их выводу из строя, поэтому ремонт ИБП целесообразно производить отключив его от основных потребителей, используя эквивалентную нагрузку (к примеру лампу накаливания).

 

 

Представлена типичная схема блока питания современного ТВ. Для простоты блок питания STAND BY не показан.

Все многообразие неисправностей блоков питания сводится чаще всего к следующим дефектам:

 

 

Источник питания телевизора TOSHIBA 285D8D

1. Блок питания не работает, предохранители остаются целыми.

2. При включении телевизора перегорает либо сетевой предохранитель,либо предохранитель в цепи напряжения +305 V (если он есть),

3. Неисправности, проявляющиеся в занижении или завышении вторичных напряжений, причем, если первая из них связана, как правило, с короткими замыканиями в цепи нагрузки одного или нескольких вторичных напряжений, то вторая является следствием обрыва в цепи обратной связи. Обе эти неисправности в современных блоках питания, как правило, приводят к срабатыванию схем блокировки и отключению аппарата.

1. Итак, если блок питания не работает, а все предохранители целы.

Лучше всего начинать поиск неисправностей с проверки напряжения на выходе сетевого выпрямителя. Это напряжение должно составлять около +280 — 305 V, при питающем напряжении сети переменного тока равном 220 В. Кроме того, проверьте с помощью осциллографа амплитуду пульсаций этого напряжения. Если напряжение существенно ниже +305 V или вовсе отсутствует, проверьте выпрямитель сетевого напряжения. Повышенная амплитуда пульсаций указывает на неисправность основного фильтрующего конденсатора С810 (330 mF 400V) либо на обрыв диодного выпрямителя.

Рис.1 Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания телевизора TOSHIBA 285D8D.

Если напряжение +305 V находится в пределах нормы (от 280 до 320 В), то можно приступать к тестированию ИБП. Сначала необходимо выяснить, не происходит ли блокировка блока питания сразу после включения, либо он вовсе не пытается запуститься. Это можно проверить, присоединив вход осциллографа к тому выводу мощного переключающего транзистора, который присоединен к первичной обмотке трансформатора, коллектор транзистора Q802 (2SD 1548). А землю осциллографа присоедините к “горячей земле” блока питания. Теперь включайте главный сетевой выключатель телевизора и смотрите что произойдет. Полученные данные очень помогут в поиске неисправности.

И так, если после включения телевизора здесь появится на короткое время серия импульсов, то это говорит о том, что блок питания пытается запуститься, но сразу после запуска выключается какой-либо схемой блокировки (их может быть несколько). Типичной является ситуация когда, срабатывает защита от превышения предельного значения анодного напряжения на кинескопе. Поскольку эта неисправность непосредственно связана с работой выходного каскада строчной развертки. Однако при ремонте блока питания может возникнуть необходимость убедиться в наличии или в отсутствии срабатывания этой блокировки. Убедиться в этом, а также в том, что является причиной неправильной работы блока питания. Неисправность в основном потребителе энергии, выходном каскаде строчной развертки, можно следующим способом. Необходимо, во-первых, разорвать цепь подачи питания на первичную обмотку строчного трансформатора. В рассматриваемом примере это цепь +B 115 V И, во-вторых, нагрузить источник вторичного напряжения 115V блока питания резистором 500-750 Ом мощностью 50 Вт (или, что еще удобнее, лампой накаливания 200V 100 Вт). Если при этом блок питания заработает нормально, значит, поиск неисправности следует продолжить в выходном каскаде строчной развертки, а также в схемах блокировки и защиты от недопустимых режимов.

 

Импульсные блоки питания — устройство, применение, неисправности и ремонт

---

Электрика » Электрооборудование » Блоки питания » Импульсные

---

Среди всех блоков питания можно выделить два основных типа:

• линейные;
• импульсные (инверторные) источники.

В подавляющем большинстве случаев линейный источник питания состоит из трансформатора, преобразующего переменное напряжение, силового выпрямителя, сглаживающего фильтра и стабилизатора. Линейные блоки питания наиболее просты в схемотехническом плане и имеют низкий уровень помех.

Самый крупный недостаток — большие габариты и вес понижающего трансформатора и низкий КПД, особенно в случае большой нестабильности входного напряжения. Массивный силовой трансформатор с большой тепловой инерционностью затрудняет даже принудительное охлаждение при больших нагрузках.

Основные отличия импульсных стабилизаторов.

Импульсные источники питания тоже имеют в составе понижающий трансформатор. Только в данном случае он работает на высокой частоте и имеет несравненно меньшие габариты и массу. Малые габариты элементов облегчают отвод тепла пассивными (применение радиаторов) и активными (вентиляторы) методами.

При фильтрации и стабилизации высокочастотного напряжения с выхода импульсного трансформатора упрощается построение выходных фильтров, поскольку для фильтрации пульсаций напряжения высокой частоты нужна меньшая емкость конденсаторов.

Инверторным блокам питания присущи несколько существенных недостатков — сложное устройство, высокий уровень электромагнитных помех и, в некоторых случаях, гальваническая связь выходных и входных цепей.

Впрочем, отработанная схемотехника подобных устройств в настоящее время уже не считается сложной, а помехи снижаются путем грамотного расчета узлов и дополнительной экранировкой.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Импульсный блок питания состоит из следующих элементов:

• входной выпрямитель;
• блок конденсаторов;
• схема управления;
• выходные ключи;
• импульсный трансформатор;
• вторичные (выходные) стабилизаторы и фильтры.

За счет того, что входное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем обратно в переменное, точнее, в импульсы высокой частоты, импульсный высокочастотный трансформатор имеет очень малые габариты. Трансформатор преобразует высокочастотное переменное напряжение, поступающее от мощных транзисторных выходных ключей, которые, в свою очередь управляются широтно-импульсным (ШИМ) контроллером.

Такое название схема управления получила из-за того, что изменяя частоту и ширину (длительность) импульсов, можно регулировать время открытия ключевых транзисторов, изменяя, таким образом, значение выходного напряжения.

На ШИМ — контроллер (обычно это одна специализированная микросхема), поступает напряжение обратной связи с выхода блока питания или иные управляющие сигналы. Таким образом можно получить любые алгоритмы стабилизации выходного напряжения.

Стоит отметить, что наибольшей сложностью обладают устройства, которые предназначены для формирования нескольких значений напряжения на выходе с высокими требованиями к стабильности каждого из них. Как пример можно назвать блоки питания персональных компьютеров, телевизоров и других сложных устройств.

Такие блоки питания, как зарядные устройства для мобильных телефонов или иных маломощных гаджетов содержат малогабаритные специализированные микросхемы, в которых уже интегрированы все необходимые элементы. Такие блоки содержат минимум деталей и ремонтируются только энтузиастами, поскольку стоимость отдельных элементов порой сравнима со стоимостью нового зарядного устройства.

Часто производители бытовой техники вообще не предусматривают ремонт, выполняя корпус устройства неразборным или заливая печатную плату вместе с элементами специальным компаундом.

Высокий уровень помех импульсных устройств обусловлен тем, что управляющие импульсы высокой частоты имеют практически прямоугольную форму и поэтому имеют высокий уровень гармонических составляющих в большом диапазоне частот. Мощные транзисторы в момент переключения также становятся сильными источниками электромагнитного излучения. Для снижения помех схемы обычно дополняются помехоподавляющими цепями и заключаются в экранирующий корпус.

Малые габариты устройства и наличие схемы управления позволяют дополнить схемотехнику самыми различными схемами контроля как входного, так и любых выходных цепей, включая программное управление характеристиками.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Импульсные блоки питания в настоящее время используются в подавляющем большинстве устройств мощностью от долей ватта до единиц киловатт. Верхний предел ограничен параметрами выпускаемых на текущий момент транзисторов. Это ограничение можно обойти довольно просто, соединяя несколько идентичных маломощных блоков питания параллельно.

Для одинаковой и равномерной нагрузки отдельных составляющих, они объединяются по сигналам обратной связи. Постоянное совершенствование технологии разработки и конструирования полупроводниковых приборов, создание новых классов транзисторов (IGBT, MOSFET) стимулирует создание все более мощных импульсных устройств.

Даже большое число параллельно включенных устройств по массе и габаритам значительно меньше аналогичного по мощности понижающего трансформатора стандартной частоты 50 Гц, поэтому очень часто делают некоторый избыток блоков для того, чтобы при выходе одного из них он автоматически выключался и работа устройств не нарушалась.

Сам принцип работы обеспечивает широкий диапазон допустимого входного напряжения. Например импульсные блоки питания бытовых устройств при нормальном напряжении сети 220 В, способны работать вплоть до диапазона 80 — 250 В, то есть при таких напряжениях, когда обычный линейный стабилизатор выходит из границ стабильной работы.

ТИПОВЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И РЕМОНТ

Как ни странно будет звучать, но импульсным блокам питания гораздо страшнее низкое входное напряжения, чем высокое. Верхний предел обычно ограничен номинальным напряжением электролитических конденсаторов фильтра и допустимым обратным напряжением выпрямительных диодов.

Длительная работа при пониженном входном напряжении вызывает перегрев и тепловой пробой ключевых транзисторов, поскольку, чем ниже напряжение на входе, тем больше время открытия ключей для получения нужного напряжения на выходе трансформатора.

Многие импульсные блоки питания нестабильно работают, когда нагрузка выхода имеет малое значение или вообще отсутствует. Отсутствие обратной связи на входе ШИМ контроллера приводит к тому, что транзисторные ключи полностью открываются и блок выходит из строя буквально через несколько минут. Соответствующие схемные решения позволяют избавиться от такого недостатка.

Наиболее часто неисправности импульсных блоков питания вызываются:

• выходом из строя диодов выпрямительного моста;
• электролитических конденсаторов сглаживающего фильтра;
• ключевых транзисторов.

Такое обычно происходит в случае сильно завышенного входного напряжения или длительной работы при пониженном. В подавляющем большинстве случаев даже нет необходимости в измерительных приборах — повреждения видны невооруженным глазом по разрушенным и вздувшимся элементам.

Гораздо реже выходят из строя элементы управляющей схемы (ШИМ-контроллера) и обратной связи. В данном случае без измерений не обойтись.

Крайне редки случаи повреждения импульсного трансформатора. Обычно их габариты позволяют выполнять сборку с большими запасами по току и мощности. Поэтому неисправности случаются только при некачественном выполнении.

Практика ремонтов показывает, что львиная доля неисправностей происходит по причине крайне низкого качества некоторых типов электролитических конденсаторов.

Падение емкости или большое внутреннее сопротивление конденсаторов выходных цепей может приводить к неправильной работе обратной связи, в результате чего выходное напряжение перестает соответствовать норме.

В некоторых случаях конденсаторы могут вызывать срабатывание защиты. Внешне неисправные конденсаторы могут иметь вздутие на торцах корпуса. Такие элементы следует менять на исправные, не тратя время на их проверку.

Обычно ремонт серьезных импульсных блоков питания требует несколько большей квалификации специалистов, чем ремонт традиционных схем и требует таких измерительных приборов, как осциллограф.

Внимание!

Часть элементов схемы блока питания находится под напряжением сети. Это выпрямительные диоды, конденсаторы, ключевые транзисторы и первичная обмотка импульсного трансформатора.

Ремонт таких устройств можно выполнять только при отключенном блоке с разряженными конденсаторами фильтра. В крайнем случае можно производить некоторые работы и под напряжением, но только с обязательной гальванической развязкой блока от питающей сети через разделительный трансформатор.

Для исключения попадания электромагнитных помех в питающую сеть, на входе блока обычно ставят помехоподавляющий фильтр, элементы которого соединены непосредственно с экранирующим кожухом. Таким образом, кожух оказывается гальванически связан с проводами питающей сети.

При прикосновении к корпусу прибора можно получить удар электрическим током, опасным для жизни. Для обеспечения безопасности, все импульсные блоки питания должны быть в обязательном порядке заземлены или иметь корпус из изоляционного материала.

Современное бытовое оборудование и часть промышленного позволяют производить заземление непосредственно через шнур питания. Для этого в паре розетка — вилка предусмотрены отдельные контакты для подключения заземления.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Руководство по поиску и устранению неисправностей импульсного источника питания

Поиск и устранение неисправностей импульсного источника питания
1. Перегоревший предохранитель
В общих условиях перегоревший силовой предохранитель указывает на проблемы во внутренних цепях. Блок питания работает под высоким напряжением и током. Колебания напряжения или скачки напряжения в электросети часто вызывают мгновенное увеличение тока, что может привести к перегоранию силового предохранителя. Пользователи должны проверить, нет ли пробоя, обрыва цепи или повреждения выпрямительного диода, высоковольтного фильтрующего электролитического конденсатора и трубки переключателя инверсии мощности на входе.Если плавкий предохранитель перегорел, но при этом не было никаких признаков других проблем, пользователям необходимо проверить компоненты на печатной плате, чтобы убедиться, что они не сгорели из-за утечки электролита. Если такого состояния нет, пользователи должны проверить мультиметром, нет ли пробоя или короткого замыкания. Пользователи не должны запускать оборудование даже после обнаружения и замены поврежденной детали, поскольку неисправные компоненты высокого напряжения могут повредить недавно замененную деталь. При работе с перегоревшим силовым предохранителем пользователи должны проверить все высоковольтные компоненты на печатной плате перед запуском оборудования.

2. Отсутствует выход постоянного тока или нестабильное выходное напряжение.
Если силовой предохранитель остается в идеальном состоянии, но отсутствует выход постоянного тока на различных уровнях в нагруженном состоянии, это может быть вызвано обрывом цепи, коротким замыканием, перенапряжением, перегрузкой по току, отказом вспомогательного оборудования. источник питания, выход из строя колебательного контура, перегрузка источника питания, пробой выпрямительного диода в высокочастотной цепи выпрямления и сглаживания или утечка тока сглаживающего конденсатора. Если выходное напряжение остается нулевым после проверки вторичных компонентов мультиметром и устранения пробоя, перегрузки или короткого замыкания диода высокочастотного выпрямителя, это может быть подтверждением наличия проблемы с цепью управления источником питания. Если на некоторых частях есть выходное напряжение, это означает, что бортовая схема работает нормально, и это проблема высокочастотной схемы выпрямления и сглаживания. Схема высокочастотной фильтрации в основном использует выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор низкого напряжения для вывода постоянного тока. Если выпрямительный диод выходит из строя, схема не сможет выдавать напряжение. Кроме того, утечка тока через фильтрующий конденсатор приводит к нестабильному выходному напряжению. Поврежденные компоненты можно обнаружить, проверив соответствующие детали с помощью мультиметра.

3. Низкая грузоподъемность
Низкая грузоподъемность — частая неисправность. Это часто встречается у традиционных источников питания или тех, которые работают в течение долгого времени. Это вызвано старением компонентов, нестабильной трубкой переключателя или плохим охлаждением. Пользователи должны проверить и подтвердить состояние регулируемого диода, выпрямительного диода, сглаживающего конденсатора высокого напряжения и т. Д.

Руководство по ремонту импульсного источника питания
Ремонт импульсного источника питания можно выполнить в два этапа:
1.В случае отключения питания пользователи могут выполнять техническое обслуживание путем визуальной проверки, обоняния, запроса и измерения.

• Визуальная проверка: Откройте корпус блока питания, чтобы проверить, не перегорел ли предохранитель. Проверить внутреннюю часть блока питания. Если компоненты на печатной плате сгорели, пользователи должны проверить окружающие компоненты и соответствующие компоненты схемы.
• Запах: Проверить, нет ли запаха гари внутри блока питания и нет ли перегоревшего компонента.
• Вопрос: Спросите о повреждении источника питания и проверьте, нет ли нарушений в работе
• Измерение: используйте мультиметр для измерения напряжения на обоих концах высоковольтного конденсатора перед включением. Если импульсный источник питания не генерирует колебания или возникает неисправность, вызванная переключающей трубкой, в большинстве случаев напряжение на обоих концах конденсатора фильтра высокого напряжения не сбрасывается. Будьте осторожны, так как напряжение действительно высокое! При измерении прямого и обратного сопротивления на обоих концах линий питания переменного тока, а также при зарядке конденсатора значение сопротивления не должно быть слишком низким, в противном случае во внутренней части источника питания может возникнуть короткое замыкание.Кроме того, должно быть подтверждено, что конденсатор выделяет и заряжает мощность. Затем пользователям необходимо измерить сопротивление заземления различных выходных концов после снятия нагрузки соответственно. Обычно индикатор мультиметра должен качаться при отключении питания или зарядке конденсатора. Индикатор должен наконец отображать сопротивление кровотока.

2. Тест при включении
Проверьте, не перегорел ли предохранитель и не загорелись ли компоненты после включения.При необходимости пользователи должны отключить питание для проведения технического обслуживания.
Измерьте наличие выходного напряжения 300 В на обоих концах сглаживающего конденсатора ВН. Если это нормально, пользователи должны проверить выпрямительный диод, сглаживающий конденсатор и т. Д.
Измерьте, есть ли выходное напряжение на вторичной обмотке высокочастотного трансформатора. Если это нормально, пользователи должны проверить, не повреждена ли трубка переключателя, колеблется ли трубка переключателя, работает ли защитная цепь и т. Д. При обнаружении проблем в вышеупомянутых аспектах пользователи должны проверить диоды выпрямителя, сглаживающие конденсаторы и трехходовые регулирующие трубки на выходных сторонах.
Если источник питания прекращается после запуска, пользователи должны проверить, остается ли источник питания в защитном состоянии, путем измерения защитного напряжения микросхемы ШИМ. Если напряжение превышает указанное значение, это означает, что источник питания находится в защитном состоянии, и пользователи должны выяснить причины защитного статуса.

Ремонт, устранение неисправностей, тестирование, проблемы и неисправности блока питания

секретов питания Ремонт и устранение неисправностей — решение проблем и сбоев в коммутаторе Блоки питания Mode

Импульсный источник питания

г. ремонт блока питания — одна из самых сложных задач для электронного ремонтника, и как только вы освоите схему и техника ремонта, чтобы устранить другие типы цепей, такие как цвет, вертикаль, звук, высокое напряжение и т. д. будут Быстрее.Если вы хорошо знаете, как блок питания или режим переключения блоки питания работают, вы готовы отремонтировать любой вид мощности проблемы с поставкой любых видов оборудования. По сути, вся власть функции предложения почти те же, что и для производства продукции напряжения для различных вторичных цепей. Как только вы узнаете, как сила снабжение работой, остальное вы узнаете.

Источник питания проблемы могут произойти в первичной или вторичной секции.Даже если есть какие-то проблемы в самой дальней части любого цепь оборудования, такая как закороченная микросхема или транзистор в мониторе цветная плата, блок питания может не работать или просто мигать. Есть много методов устранения неисправностей источника питания; я буду объясните один из моих способов его ремонта.

Каждый раз, когда сила поставка отправлена ​​в ремонт, будь то монитор коммутационной мощности блок питания или компьютерный блок питания Atx буду тестировать блок питания сначала, прежде чем открывать корпус.Проблемы с питанием могут быть классифицировать на отсутствие питания, низкую выходную мощность, отключение питания после включения иногда или один раз мигает мощность и более высокая мощность вольтаж.

Каким бы ни был проблемы в том, что я буду использовать стандартный метод процедуры, чтобы проверить это.

-проверьте выключатель, предохранитель и разрядите большой конденсатор фильтра — если предохранитель перегорел цвет тогда ожидайте сильного короткого замыкания в блоке питания. Это может быть закороченный мостовой выпрямитель, закороченный силовой транзистор или даже закороченная силовая микросхема.Не по оценке, короткое замыкание первичной обмотки в режиме переключения силовой трансформатор может произойти. Если предохранитель слегка порван, Возможно, предохранитель испорчен сам по себе, потому что у предохранителя тоже есть срок службы. В большинстве случаев проблема отсутствия питания решается заменой только предохранителя. симптомы поставки.

-проверьте все вторичные диоды работают. Вы можете удалить один из диодов, чтобы точно проверьте это или вы можете использовать тестер обратного хода, как описано в эта статья.

-проверьте горизонтальный вывод транзистор, b + fet и обратноходовой трансформатор, если вы ремонтируете монитор. В любое время, если любой из этих компонентов сбой , это повлияет на питание функции. Тестирование фет и обратноходовой трансформатор может можно прочитать, нажав на синюю ссылку.

-Проверьте все электролитические конденсаторы с тестером esr в первичной и вторичной части — если есть какой-то сбой электролитического конденсатора в блоке питания (первичная или вторичная зона) блок питания будет мигать, производит низкую выходную мощность или полностью отсутствует на все!

-Испытание первичной обмотки импульсный силовой трансформатор с обратноходовым тестером. Также проверьте первичная обмотка обратного хода, обмотка катушки b + и горизонтальная обмотка ярма если ремонтируете монитор. Короткое замыкание одной из этих катушек может вызвать напряжение. выключить, моргнуть и нет питания.

Если вы подтвердили, что вторичный сторона компонентов блока питания работает, что вам нужно делать состоит в том, чтобы удалить все компоненты на первичной стороне и проверить все компоненты в нем. Вот где ваш настоящий навык устранения неполадок необходим.Понимание и умение тестировать основы электроники компоненты очень важны, иначе вы столкнетесь трудности в поиске вины. Если вы новичок в этом электронном ремонтную линию, я настоятельно рекомендую вам проверить каждую компонент в цепи питания, и как только вы его достанете, затем вы можете определить местонахождение неисправности путем тестирования напряжения или даже определить неисправность по разделу.

Прочтите все мои статьи о том, как проверить основные электронные компоненты.Первичная сторона источника питания обычно состоит менее чем из 30 компонентов, и вам потребуется менее 20 минут, чтобы протестировать их все. Во много раз больше неисправен один компонент, и при замене только этого конкретный компонент не решит проблему. Как только у вас есть завершил весь тест компонентов и уже заменил необходимые детали, вы должны включить источник питания с помощью Лампочка на 100 Вт подключена к держателю предохранителя.

Если лампочка горит очень ярко и не сработает даже через пару минут, тогда еще есть проблемы в блоке питания.Если лампочка погасла или погасла, вы знайте, что о шортах позаботились, и теперь вы можете включить блок питания уверенно и не перегорит предохранитель еще раз.

Если вы хотите быть экспертом в ремонт блока питания, нужно потренироваться, прочитать и полностью понять, как работают основные электронные компоненты и блок питания. Имея все эти знания в уме и руках, я верю, что не будет проблем с питанием, которые вам было бы сложно ремонт.Все лучшее для вас.

Нажмите здесь, чтобы стать Профессиональный импульсный источник питания Ремонт

---

Texas Instruments (Unitrode) Конструкция импульсного источника питания. • Цепи

Семинары

Texas Instruments (ранее Unitrode) являются частью технического обучения TI по ​​аналоговым устройствам, в ходе которого они также знакомятся с новыми контроллерами и другими интегральными схемами управления питанием.Они сочетают в себе учебный обзор основных принципов и практические примеры проектирования по различным темам преобразования энергии. Со временем они охватили практически все важные темы проектирования импульсных источников питания, а их архивы предоставляют отличную справочную информацию для разработчиков SMPS. Здесь вы найдете книги для семинаров с 1984 года по настоящее время.

SEM300 (1984)

Обзор топологии импульсного источника питания

Замыкание обратной связи

Приложение A: Проект сети усилителя ошибок и компенсации

Приложение B: Графики Боде

Приложение C: Обратный ход — прерывистый ток индуктора — постоянный рабочий цикл Продолж.

Обзор конструкции импульсного источника питания

— обратный стабилизатор мощностью 60 Вт

Приложение I: Конструкция трансформатора

Приложение II: Эффективные RL и C в контуре обратной связи

SEM400 (1985)

Управление импульсным источником питания в токовом режиме

Конструкция обратноходовых трансформаторов и фильтрующих индукторов

Моделирование характеристик импульсного источника питания с помощью персонального компьютера

Обзор конструкции

: обратный ход 150 Вт в режиме тока

Руководство по проектированию преобразователей мощности

SEM500 (1986)

Практические рекомендации по источникам питания в токовом режиме

Влияние индуктивности утечки на обратные цепи с несколькими выходами

Спаренные индукторы с фильтром в понижающих регуляторах с несколькими выходами

Полумостовой преобразователь, 300 Вт, 300 кГц, токовый режим, с несколькими выходами

Ноль в правой полуплоскости — упрощенное объяснение

Управление магнитным усилителем для простого и недорогого вторичного регулирования

SEM600 (1988)

Топологии преобразователя резонансного режима

Обзор конструкции резонансного преобразователя 1 МГц 150 Вт

Предрегулятор

с высоким коэффициентом мощности для автономных источников питания

Определение индуктивности утечки и проводки в модели высокочастотной цепи

SEM700 (1990)

Импульсное преобразование мощности с переключением нулевого напряжения

Изоляция контура управления

Управление режимом среднего тока импульсных источников питания

Топологии преобразователя

с резонансным режимом — Дополнительные темы

Оптимизация конструкции пререгулятора переключения с высоким коэффициентом мощности

SEM800 (1991)

Распределение нагрузки с параллельными источниками питания

Метод коррекции коэффициента мощности с переключением при нулевом токе с контролируемым временем включения

ШИМ с фиксированной частотой, резонансной коммутацией и фазовым сдвигом

Рекомендации по высокопроизводительным MOSFET, IGBT и MCT Gate Drive Ckts.

Конструкция контура управления

SEM900 (1993)

Распределенные энергосистемы

Демпферные цепи

: теория, конструкция и применение

Разработка преобразователя мощности с переходным нулевым напряжением со сдвигом фазы

Обзор конструкции

: Преобразователь мощности ZVT с фазовым сдвигом 500 Вт, 40 Вт / дюйм 3

Пререгулятор

с высоким коэффициентом мощности с преобразователем SEPIC

Конструкция контура управления Пример предварительного регулятора SEPIC

Конструкция спаренного индуктора

SEM1000 (1994)

250 кГц, 500 Вт коррекция коэффициента мощности Ckt.Использование переходов при нулевом напряжении

Portable Power — Руководство разработчика по управлению питанием

Метод активного зажима и сброса повышает производительность прямого преобразователя

Модель электрической цепи для магнитных сердечников

SEM1100 (1996)

Заправка мегапроцессоров — расширение возможностей динамического управления энергией

100 Вт, 400 кГц, постоянный / постоянный ток, конв. w / I Doubler Sync. Исправление достигает 92%

Конструктивные соображения для техники активного зажима и сброса

Поваренная книга контура управления

SEM1200 (1997)

Решения по измерению тока для разработчиков источников питания

Повышающий преобразователь малой мощности для портативных устройств с батарейным питанием

Уникальный четырехквадрантный обратный преобразователь

Обзор конструкции

: 140 Вт, несколько выходов, DC / DC преобразователь очень высокой плотности

SEM1300 (2000)

Топология каскадного преобразователя мощности для приложения сильноточного и низкого выходного напряжения.

Управление питанием с горячей заменой

Прямой преобразователь мощностью 50 Вт с синхронизацией. Выпрямление и вторичный контроль

Измерение частотной характеристики импульсных источников питания

Более точная модель управления в режиме тока

SEM1400 (2001)

Аналитическое сравнение альтернативных методов контроля

Руководство по проектированию и применению высокоскоростных схем управления затвором на полевых МОП-транзисторах

Приложение A: Оценка параметров полевого МОП-транзистора из таблицы данных

Оценка магнитного поля в трансформаторах и индукторах

Высокоэффективные регулируемые зарядные насосы для сильноточных приложений

Проектирование стабильных контуров управления

Внутреннее возмещение — Благо или проклятье

Значение Sync.Выпрямители в изолированном, несимметричном, прямом конв.

SEM1500 (2003)

Тема 1: Понимание и оптимизация электромагнитной совместимости в…

Тема 2: Проектирование автономных источников питания с высоким коэффициентом мощности

Тема 3: Достижение высокой эффективности с помощью обратного источника питания CCM с несколькими выходами…

Тема 4: Конструкция трансформатора и индуктора для оптимальной работы схемы

Тема 5: Под капотом низковольтных преобразователей постоянного тока в постоянный

Тема 6: Распараллеливание мощности — выбор и применение наилучшего метода для…

SEM1600 (2004)

Тема 1: Вопросы безопасности при проектировании источников питания

Тема 2: Блоки питания последовательного включения в средах с несколькими шинами напряжения

Тема 3: Обзор конструкции: Пошаговый подход к преобразователям переменного тока с питанием от сети

Тема 4: Сборка источника питания — рекомендации по компоновке

Тема 5: Чередование обеспечивает уникальные преимущества для прямого и обратного конвертера

Тема 6: Практическое введение в цифровое управление блоком питания

Тема 7: Компенсирующие преобразователи постоянного тока в постоянный с керамическими выходными конденсаторами

SEM1700 (2006/07)

ТЕМА 1: Повышение эффективности энергоснабжения — глобальная перспектива

ТЕМА 2: Энергия зеленого режима в милливаттах

ТЕМА 3: Обратная связь в быстром моделировании токового режима управления в высокочастотном режиме

ТЕМА 4: Проектирование планарных магнитов

ТЕМА 5: Пререгулятор PFC с чередованием для преобразователей большой мощности

ТЕМА 6: Разработка программного обеспечения для цифрового питания — Программирование 101 для аналогового дизайна

ТЕМА 7: Разработка цифрового телекоммуникационного выпрямителя

SEM1800 (2008/09)

Тема 1 — Высокий коэффициент мощности и высокая эффективность… Вы можете иметь и то, и другое

Тема 2 — Понимание методов распространения шума и их эффектов

Тема 3 — Под капотом повышающего преобразователя постоянного / постоянного тока

Тема 4 — Повышение эффективности системы с помощью нового Interm.-Автобусная архитектура

Тема 5 — Высоковольтные накопители энергии: ключ к эффективному удержанию

Тема 6 — Использование PMBus ™ для улучшенного управления питанием на уровне системы

Тема 7 — Применение цифровых технологий в схемах контуров управления с ШИМ

Это конец страницы

Оцените, пожалуйста, эту статью: [оценки]

Импульсный источник питания Измерение тока — Часть 1: Основы

Текущее управление широко используется для импульсных источников питания благодаря своей высокой надежности, простой конструкции с компенсацией контура и простой и надежной возможности распределения нагрузки.Сигнал считывания тока является важной частью конструкции импульсного источника питания с режимом тока; он используется для регулирования мощности, а также обеспечивает защиту от перегрузки по току. На рисунке 1 показана схема измерения тока для источника питания с понижающим режимом синхронного переключения LTC3855. LTC3855 — это устройство управления в режиме тока с циклическим ограничением тока. Чувствительный резистор R _S контролирует ток.

Рисунок 1. Резистор считывания тока импульсного источника питания (R _S ).

На рисунке 2 показано осциллографическое изображение тока катушки индуктивности для двух случаев: в одном случае с нагрузкой, которую ток катушки индуктивности способен управлять (красная линия), и во втором случае, когда на выходе произошло короткое замыкание (фиолетовая линия). .

Рис. 2. Ограничение по току LTC3855 с примером обратной связи на шине 1,5 В / 15 А.

Первоначально пиковый ток индуктивности устанавливается выбранным значением индуктивности, временем включения выключателя питания, входным и выходным напряжениями цепи и током нагрузки (обозначено цифрой «1» на графике).Когда происходит короткое замыкание, ток в катушке индуктивности быстро возрастает, пока не достигнет предельного значения тока в точке, где R _S × I _INDUCTOR (IL) равняется максимальному напряжению считывания тока, защищая как устройство, так и схему ниже по потоку ( обозначено цифрой «2» на графике). После этого встроенное ограничение обратного тока (цифра «3» на графике) дополнительно снижает ток индуктора, чтобы минимизировать тепловую нагрузку.

Измерение тока также служит другим целям. Это позволяет точно разделить ток в конструкции многофазного источника питания.С малонагруженными силовыми конструкциями его можно использовать для повышения эффективности за счет предотвращения обратного тока (обратные токи — это токи, которые протекают в обратном направлении через индуктор, от выхода к входу, что может быть нежелательным или даже разрушительным в некоторых приложениях). Кроме того, когда многофазное приложение слегка нагружено, измерение тока можно использовать для уменьшения количества необходимых фаз, что увеличивает эффективность схемы. Для нагрузок, которым требуется источник тока, измерение тока может превратить источник питания в источник постоянного тока для таких приложений, как управление светодиодами, зарядка аккумуляторов и управление лазерами.

В части 2 этой серии статей «Где разместить резистор считывания тока» мы рассмотрим, в какую ветвь цепи следует поместить резистор считывания тока и как это влияет на работу.

Программное обеспечение

LTspice

Программное обеспечение

LTspice ^® — это мощный, быстрый и бесплатный инструмент для моделирования, захвата схем и просмотра сигналов с усовершенствованиями и моделями для улучшения моделирования импульсных регуляторов.

LTpowerCAD

Инструмент проектирования LTpowerCAD ^™ — это полная программа для проектирования источников питания, которая может значительно облегчить задачи проектирования источников питания.Он направляет пользователей к решению, выбирает компоненты силового каскада, предоставляет подробную информацию об энергоэффективности, показывает стабильность графика Боде быстрого контура и анализ переходных процессов нагрузки, а также может экспортировать окончательный проект в LTspice для моделирования.

Схема импульсного источника питания

с пояснением

Каталог

1. История развития импульсного источника питания

Импульсный источник питания заменил транзисторный линейный источник питания более 30 лет.Первым появляется серийный импульсный источник питания. Топология главной цепи аналогична топологии линейного источника питания. Однако после того, как силовой транзистор находится в состоянии переключения, была разработана технология управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Он используется для управления импульсным преобразователем для получения импульсного источника питания PWM. Он характеризуется частотой импульсов 20 кГц или широтно-импульсной модуляцией. Эффективность импульсного источника питания PWM может достигать 65% ~ 70%, в то время как эффективность линейного источника питания составляет всего 30% ~ 40%.В эпоху глобального энергетического кризиса это вызвало всеобщую озабоченность. Линейный источник питания работает на промышленной частоте, поэтому его заменяет импульсный источник питания PWM с рабочей частотой 20 кГц, что позволяет значительно экономить энергию. Это известно как революция 20 кГц в истории развития технологий электропитания. Поскольку микросхемы ULSI продолжают уменьшаться в размерах, блоки питания становятся намного больше микропроцессоров; импульсные источники питания для авиакосмической, подводной и военной техники, а также портативные электронные устройства с батарейным питанием (например, портативные калькуляторы, мобильные телефоны и т.) нужен меньший и легкий блок питания. Поэтому к импульсному источнику питания предъявляются требования к компактности и легкости, в том числе к объему и весу магнитных компонентов и конденсаторов. Кроме того, импульсный источник питания должен иметь более высокий КПД, лучшую производительность и более высокую надежность.

Импульсный источник питания 12 В, 10 А (со схемой и пояснениями)

2. Основной принцип импульсного источника питания

2.1 Основной принцип импульсного источника питания с ШИМ

Понять, как работает импульсный источник питания, довольно просто. В линейном источнике питания силовой транзистор работает в линейном режиме. В отличие от линейного источника питания, импульсный источник питания с ШИМ позволяет силовому транзистору работать во включенном и выключенном состояниях. В обоих состояниях произведение вольт-ампер, приложенное к силовому транзистору, всегда мало (напряжение низкое, а ток большой при включении; напряжение высокое, а ток небольшой в выключенном состоянии).Произведение вольт-ампер на силовом устройстве — это потери, производимые силовым полупроводниковым прибором.

По сравнению с линейными источниками питания, импульсные источники питания с ШИМ работают более эффективно с помощью «прерывателя», который должен преобразовывать входное напряжение постоянного тока в импульсное напряжение с амплитудой, равной амплитуде входного напряжения. Продолжительность включения импульса регулируется контроллером импульсного источника питания. Когда входное напряжение фиксируется в виде прямоугольной волны переменного тока, его амплитуда может быть увеличена или уменьшена трансформатором.Количество групп напряжения на выходе можно увеличить, увеличив количество вторичных обмоток трансформатора. Наконец, после выпрямления и фильтрации этих сигналов переменного тока получается выходное напряжение постоянного тока.

Основное назначение контроллера — обеспечение стабильного выходного напряжения, а его рабочий процесс очень похож на линейный контроллер. Это означает, что функциональный блок опорного напряжение и ошибки усилитель контроллера может быть разработан, чтобы быть идентичны линейным регулятор.Они отличаются тем, что выходной сигнал усилителя ошибки (напряжение ошибки) проходит через блок преобразования импульсов напряжения перед включением силового транзистора.

Импульсные источники питания

имеют два основных режима работы: прямое преобразование и повышающее преобразование. Хотя расположение различных частей мало отличается, рабочий процесс сильно различается, и они имеют разные преимущества в конкретных ситуациях.

Преимущество прямого преобразователя заключается в том, что выходное напряжение имеет более низкий пик пульсаций, чем повышающий преобразователь, и может выдавать относительно высокую мощность.Прямой преобразователь может обеспечивать мощность в несколько киловатт.

Повышающий преобразователь имеет высокий пиковый ток и поэтому подходит только для приложений с мощностью не более 150 Вт. Во всех топологиях эти преобразователи используют самые маленькие компоненты и поэтому популярны в приложениях с малой и средней мощностью.

2.2 Принцип работы импульсного источника питания

(1) Входная мощность переменного тока выпрямляется и фильтруется в постоянный ток.

(2) Управляйте переключающей трубкой с помощью высокочастотного сигнала ШИМ (широтно-импульсной модуляции) и приложения

Как разработать схему источника питания

Roadrunner имеет очень низкие требования к мощности, поэтому можно использовать даже небольшой импульсный блок питания.В реальной плате, включающей этот SOM, в любом случае, требования к питанию зависят от других устройств, установленных на и от доступного основного источника питания. В этой статье описаны различные реальные примеры проектирования печатных плат и схем.

Введение

Давайте внесем некоторые замечания, которые необходимо применить к каждой схеме, общие для всех проектов, описанных ниже.

Как поясняется в таблице данных серии SAMA5D2, Таблица 66-3: Характеристики постоянного тока , различные источники питания, необходимые для работы MCU, могут допускать уровень пульсаций в пределах характеристик многих реальных импульсных регуляторов.Такие регуляторы сейчас дешевы, требуют ограниченного количества внешних компонентов, имеют высокий КПД и низкий уровень пульсаций. Поэтому, за исключением некоторых очень специфических ситуаций, они более целесообразны, чем классические линейные регуляторы, которые тратят много энергии.

Расчет правильных значений для компенсационной сети и устройств фильтрации — непростая задача, но многие производители публикуют инструменты проектирования, которые значительно упрощают выбор внешних компонентов в каждом конкретном приложении.Одним из примеров является программа Texas Instruments WEBENCH® Power Designer. Эти инструменты возвращают даже подробную спецификацию схемы со ссылками на набор предлагаемых поставщиков. Качество компонентов может сильно повлиять на работу импульсного регулятора. Несмотря на преимущества керамических конденсаторов, при проектировании необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить стабильную работу во всем диапазоне рабочих напряжений и температур. Керамические конденсаторы выпускаются с различными диэлектриками, каждый из которых обладает различными характеристиками, которые могут сильно повлиять на производительность в их диапазонах температур и напряжений.Два самых распространенных диэлектрика — Y5V и X5R. В то время как диэлектрики Y5V недороги и могут обеспечить высокую емкость в небольших корпусах, их емкость сильно варьируется в их диапазонах напряжения и температуры и не рекомендуется для приложений постоянного / постоянного тока. Диэлектрики X5R и X7R больше подходят для применения в выходных конденсаторах, так как их характеристики более стабильны в их рабочих диапазонах и настоятельно рекомендуются. Катушка индуктивности должна иметь низкое сопротивление постоянному току и номинальные значения постоянного тока, которые превышают максимальный выходной ток как минимум на 30%, чтобы избежать насыщения катушки индуктивности.Правильный выбор правильных значений для конденсаторов и катушек индуктивности делает схему более стабильной, но хорошая конструкция печатной платы по-прежнему важна, чтобы избежать сильной пульсации или даже автоколебаний.

Более

пульсации чувствительных источников питания MCU (например .: аналогового напряжение опорного) может быть лучше защищены путем добавления PI фильтра.

Только когда необходима очень высокая помехоустойчивость, например, при преобразовании аналоговых сигналов очень низкого уровня, может потребоваться каскадный стабилизатор LDO для фильтрации всех пульсаций.

Чтобы быть уверенным, что весь набор периферийных устройств микроконтроллера SAM5D27 может работать правильно, лучше снабдить микроконтроллер источником питания не менее 3В, даже если некоторые части работают и с более низким напряжением. Но нестабильное питание, которое увеличивается во время включения или выключается во время выключения, может привести к непредсказуемому поведению всей системы. Многие другие устройства, подключенные к MCU, также могут сойти с ума в таких условиях. Чтобы предотвратить подобные проблемы, в Roadrunner SOM встроен диспетчер энергоснабжения.Простой 3-КОНТАКТНЫЙ ДЕТЕКТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ APX809-31SAG-7 выдает сигнал сброса всякий раз, когда напряжение питания VCC падает ниже 3,08 В, удерживая его в течение не менее 240 мс после того, как VCC поднялся выше этого порога сброса. Этот управляющий сигнал напрямую подключается к контакту NRST микроконтроллера и также доступен на контакте J1-24 разъема SOM для сброса чувствительных внешних устройств, таких как, например, SD-карты.

Контакты 3V3_OUT разъема обеспечивают подачу питания 3V3_IN через МОП-транзистор, управляемый MCU.Когда MCU отключается, можно отключать слишком внешние устройства, такие как, например, Ethernet PHY, чтобы гарантировать полное отключение питания при нулевом токе.

---

Давайте теперь объясним несколько реальных рабочих проектов, разработанных для разных ситуаций.

Пример 1: Стандартное питание 5 В от разъема USB

Первый пример является наиболее распространенной ситуацией: внешний источник питания 5 В, часто поступающий от USB-кабеля, подключенного к главному устройству, или к простому сетевому адаптеру питания.Импульсный стабилизатор NCP1529 1A имеет достаточные возможности для питания Roadrunner и некоторых других внешних устройств, малое количество внешних компонентов, небольшая занимаемая площадь также из-за частоты коммутации 1,7 МГц, которая позволяет использовать небольшие катушки индуктивности и конденсаторы.

Внешний аккумулятор позволяет MCU работать в резервном режиме. Он подключен к контакту Vbat разъема Roadrunner и включает секцию Vddbu SAMA5D27. Технический паспорт Таблица 66-14: Типичное энергопотребление в резервном режиме помогает рассчитать правильную емкость батареи, необходимую для обеспечения требуемой резервной автономности без основного источника питания.

Если источник питания 5 В недостаточно надежен, лучше добавить устройства защиты и фильтрации.

Инверсия полярности защищена диодом Шоттки, чтобы минимизировать падение напряжения по сравнению со стандартным диодом. Возможное перенапряжение, а также электростатический разряд отключаются ограничителями переходного напряжения вместе с самовосстанавливающимся предохранителем. Если напряжение, постоянно или только пиковое, превышает пороговое значение TVS, это начинает проводиться; когда циркулирующий ток превышает 1 А, предохранитель размыкает цепь, пока состояние не вернется к нормальным значениям.

Фильтр нижних частот, образованный дросселем синфазного сигнала и конденсаторами, блокирует как излучаемые, так и кондуктивные излучения.

Большая часть пульсаций выходного напряжения происходит из-за паразитного сопротивления LC-фильтра. Настоятельно рекомендуется керамический конденсатор с очень низким ESR, а также индуктор с низким сопротивлением. Но также необходимо максимально снизить сопротивление дорожек на печатной плате между этими компонентами и ИС, чтобы обеспечить как хорошую эффективность, так и низкий уровень пульсаций.Как показано на приведенном ниже примере разводки печатной платы, эти компоненты должны быть размещены как можно ближе к контактным площадкам ИС и соединены вместе с помощью обширных многоугольных плоскостей. Пути возврата к земле должны иметь минимально возможное полное сопротивление, используя достаточное количество переходных отверстий для соединения верхней части с внутренними плоскостями заземления. Регулятор переключается на высокой частоте с острыми краями и большим количеством энергии. Это вызывает широкий спектр частот, что вынуждает проектировать печатную плату с концепцией, аналогичной схеме RF.Еще раз, достаточное количество переходных отверстий важно закоротить верхнее заземление на нижнее заземление, чтобы уменьшить обратный путь и уменьшить излучаемые излучения. Даже если хорошая конструкция может гарантировать подходящую заземляющую пластину близко под верхним слоем, а также с двухслойной печатной платой, стек из 4 или более слоев очень помогает при наличии источника питания с почти идеальными характеристиками и совместимым с ограничениями ЭМС.

---

Пример 2: Отдельный источник питания для устройств с большой нагрузкой на одной плате.

Одно или несколько энергоемких устройств могут работать на одной плате MCU. Примером может служить модем высокоскоростной связи. Как указано в типичном техническом описании модуля HSPA + Mini PCIe, в некоторых конкретных условиях пиковый ток может достигать очень высокого уровня, даже если это всего лишь короткий период. Если источник питания не обладает хорошими характеристиками переходной характеристики, это может вызвать падение напряжения с непредсказуемым поведением.

Чтобы иметь хорошую переходную характеристику, нам нужен источник питания с достаточной мощностью для хранения энергии, необходимой во время пиков, а импеданс печатной платы должен быть очень низким.По возможности лучше использовать блок питания для этой секции отдельно от блока MCU. Это позволяет использовать две разные конструкции источников питания, каждая из которых предназначена для своего собственного применения и физически размещена ближе к утилизатору, что снижает вероятность взаимного влияния между ними. Кроме того, таким образом MCU может управлять этой разделенной областью мощности, включая ее только при необходимости.

В этом случае используется понижающий преобразователь AP65550. В дополнение к способности 5A, он может питаться до 18 В, что позволяет создать источник питания с более широким диапазоном входного напряжения, чем NCP1529.Недостатком является большая площадь основания из-за более низкой рабочей частоты, что требует более мощных катушек индуктивности и конденсаторов.

Схема и разводка печатной платы показывают, сколько конденсаторов распределено в цепи. Большинство из них расположены очень близко к входным контактам питания модема PCIe, чтобы минимизировать сопротивление дорожек. Конденсаторы емкостью 1000 мкФ обеспечивают запас энергии для реакции на скачки напряжения. Конденсаторы 100 нФ отфильтровывают высокие частоты, а конденсаторы 33 пФ отфильтровывают очень высокие частоты, генерируемые этим устройством связи.

На рисунке ниже показана дорожка измерения напряжения, проложенная на внутреннем слое. Это обратная связь, которая позволяет регулятору поддерживать правильное напряжение. Улавливание выходного напряжения очень близко к потребителю энергии, гарантирует лучшее регулирование, компенсирующее падение напряжения из-за импеданса дорожки печатной платы между регулятором и нагрузкой.

Очень часто регуляторы имеют большую открытую площадку внизу упаковки. Это важно для гарантии хорошего контакта с заземляющим слоем как с электрической, так и с тепловой точки зрения.Настоятельно рекомендуется большое количество переходных отверстий, чтобы обеспечить хорошее рассеивание тепла на нижних слоях.

---

Пример 3: вход 12 В с дополнительным выходом 5 В для питания внешних USB-устройств

В этом примере стабилизатор AP65550 используется для создания источника питания 5 В, если на плате размещен хост-интерфейс USB, который питает внешние устройства. Основное напряжение может достигать 18 В, и микроконтроллер может питаться каскадом от источника 5 В, как показано в примере 1, на NCP1529.

Между источником питания и хост-разъемом USB типа A должна быть добавлена ​​защита от помех внешних устройств и перегрузки по току.

---

Пример 4: вход 24 В с несколькими выходами внешнего источника питания

В промышленных условиях часто используется основной источник питания 24 В, чтобы снизить требования к току и, следовательно, сечение проводов. Предыдущие регуляторы не могут быть использованы из-за их пределов напряжения.Вот пример с понижающим преобразователем постоянного тока в постоянный с входом 28 В TPS54231. Многократное выходное напряжение требуется по проекту для питания внешних устройств. Поскольку эти источники питания подключены к внешнему миру, внутренние компоненты должны быть хорошо защищены от обратного напряжения и электромагнитных помех с помощью диодов и LC-фильтров. Входной источник питания также защищен схемой, подобной той, что описана в примере 1. И снова источник питания 3,3 В MCU поступает от крошечного NCP1529, питаемого от внутреннего источника 5 В.

TPS54231 работает на частоте 500 кГц, поэтому для него требуется довольно большой индуктор и внешний задерживающий диод. Это увеличивает площадь, занимаемую печатной платой, но регулятор очень стабилен и с низким уровнем пульсаций. Путь для коммутируемого тока локализован между регулятором, LC-фильтром и задерживающим диодом. Конструкция печатной платы всех этих компонентов требует внимания к уже описанному импедансу дорожки и заземлению. Обратите внимание на количество больших переходных отверстий, размещенных для защиты области регуляторов вокруг и под ней непрерывными заземляющими поверхностями.

---

Пример 5: очень низкая мощность с возможностью сбора энергии

Некоторые идеи по поводу питания системы с очень низким энергопотреблением можно найти в другой статье, касающейся решения с длительным сроком службы батареи

Здесь используется очень низкий ток покоя, программно выбираемый Vout, понижающий преобразователь для приложений с низким энергопотреблением TPS62740

Ссылки по теме

Гвидо Оттавиани
Разработчик оборудования, разработчик прошивок, технический писатель и специалист по робототехнике

Продукты

Roadrunner

.