Разработка методика диагностики технического блока питания видеомонитора EGA (стр. 2 из 7)
- диапазон рабочих температур;
- допустимую относительную влажность;
- диапазон допустимых давлений окружающей атмосферы;
- допустимые механические нагрузки;
- коэффициент полезного действия ИВЭП;
- удельную мощность;
- надежность.
Источники электропитания должны в течение определенного времени сохра-
нять свои параметры в пределах, указанных в технических условиях, обеспечивая бесперебойную работу электронной аппаратуры.
Надежность источника вторичного электропитания обеспечивается мероприятиями, выполняемые на этапах разработки, изготовления и эксплуатации. Основа надежность ИВЭП закладывается на этапе их разработки.
Основными причинами отказов источников вторичного электропитания являются не только катастрофическое отказы элементов, но также неправильно заданные требования к качеству входных (питающих) и выходных напряжений, ошибки, допущенные при выборе схемы и при проектировании отдельных узлов, некачественное изготовление источников вторичного электропитания и неправильная эксплуатация.
Обеспечение надежности ИВЭП, заложенное на этапе разработки, сводится к следующим основным положениям:
- тщательному обоснованию выбора структурной схемы;
- обоснованному выбора элементной базы с достаточно высоким запасом по
предельным режимам и параметрам;
- разработке конструкции, обеспечивающей хороший теплоотвод и легкий
доступ к отдельным узлам и элементам;
- проведение всесторонних испытаний макетов по климатическим и механи
ческим воздействиям.
Выбор структурной схемы источника вторичного электропитания должен производиться с учетом требований надежности. При разработке должны предусматриваться необходимые устройства защиты, которые не участвуют в работе ИВЭП, а только обеспечивают повышение надежности. В их функцию входит:
- защита силовых элементов - транзисторов, диодов, тиристоров и др.;
- защита источника вторичного электропитания от коротких замыканий или
полного отключения нагрузки;
- защита от возможных повышений или понижений питающих (входных) на
пряжений;
- защита нагрузки от возможных повышений или понижений выходных на-
пряжений;
- защита от повышения температуры окружающей среды.
Выбор элементной базы в наибольшей мере влияет на надежность источника вторичного электропитания. Используемые элементы должны проходить тренировку пред установкой в источник вторичного электропитания. На используемые элементы устанавливают максимальные коэффициенты нагрузки не более 70-80% от предельно допустимых значений.
Конструкция источника вторичного электропитания должна обеспечивать хороший теплоотвод от нагревающихся элементов: транзисторов, диодов, трансформаторов и не допускать нагрев других элементов от нагревающихся элементов.
С целью обеспечения ремонтопригодности конструкции источника вторичного электропитания должна обеспечивать легкий доступ ко всем элементам. Расположение элементов должно быть таким, чтобы не вызвать повреждение питаемого устройства.
Лабораторные испытания макетов помогают вскрыть недостатки, которые не были учтены при разработке схемы и конструкции источника вторичного электропитания. Основная задача испытания макета - это обнаружение слабых мест в схеме и конструкции. Поэтому перед проведением испытаний составляют программу, в которой предусматривают проверку всех схем защиты и влияние различных климатических и механических воздействий.
1.4 Блоки питания видеомониторов
За исключением компьютеров с батарейным питанием все остальные компьютеры получают питание от сети. Независимо от входной сети блок питания должен преобразовывать ее в напряжения, необходимые для работы внутренних устройств.
Внутри компьютера и мониторы питающие напряжения подаются на микросхемы, операционные усилители, дискретные транзисторы и другие компоненты.
Для микросхем требуются напряжения +5 и -5 В, а для операционных усилителей и дискретных транзисторов +12 и -12 В. Напряжения должны быть стабили-
зированы. Кроме того, блок питания должен обеспечивать ток, необходимый для работы. В мониторах требуются напряжения +5 В для микросхем, 12 В - для операционных усилителей и транзисторов, а также напряжения от 100 до 100 В - для схем развертки и электронно-лучевой трубки, фокусирующие напряжения для некоторых электронно-лучевых трубок составляет +500 В. Анодные напряжения составляют 10-15 кВ для монохроматических электронно-лучевых трубок и до 30 кВ для цветных. Практически все эти напряжения постоянного тока.
Большой частью блок питания компьютера является автономным устройством. Блоки питания оформляются в отдельных корпусах, которые крепятся к шасси и соединяются с материнской платой.
Имеются две разновидности блоков питания - обычные и импульсные. Старые обычные блоки питания после включения без всякой проверки подают напряжение в компьютер. Импульсный блок питания при включении проверяет наличие нагрузки, т.е. схем, на которое подается питание. Если нагрузка отсутствует или неправильна, блок питания отключается. Блоки питания должны не только формировать напряжения постоянного тока, но и стабилизировать их.
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 представлена 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, Dцепей.
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.