Раздел IV. Импульсные источники питания

Рисунок 46 - Функциональная схема импульсного блока питания: 1-ПФ - помехозащитный фильтр; 2-СВ - сетевой выпрямитель; 3-РЭ - регулирующий элемент; 4-ИТ - импульсный трансформатор; 5-ВВ - выходные выпрямители; 6-УЗ - устройство защиты; 7-ИС - импульсный стабилизатор.

Принцип работы блока рассмотрим по функциональной схеме: напряжение сети 220В частотой 50 Гц через помехозащищенный фильтр подается на двухполупериодный выпрямитель; с его выхода постоянное напряжение величиной около 300В через обмотку импульсного трансформатора подается на регулирующий элемент, который представляет собой автоколебательный блокинг-генератор. Частота блокинг-генератора составляет десятки килогерц.

Таким образом, в импульсном трансформаторе формируется импульсное напряжение с амплитудой выше 300В, величина которого может изменяться в зависимости от длительности импульсов, т.е. времени открытого и закрытого состояния регулирующего элемента.

Изменение длительности импульсов на выходе регулирующего элемента осуществляется с помощью импульсного стабилизатора. Длительность этих импульсов прямо пропорционально связана с выходным напряжением. Номинальному значению выходных напряжений соответствует определенная длительность импульсов, которая меняется таким образом, что среднее значение выходного напряжения все время поддерживается близко к номинальному.

Такой способ регулирования за счет изменения длительности импульсов включения и выключения регулирующего органа называется широтно - импульсной модуляцией (ШИМ). Выходные напряжения снимаются с вторичных обмоток импульсного трансформатора, выпрямляются, фильтруются, и на выходах формируются номинальные значения напряжений, необходимых для питания телевизора.

При нагрузках, коротких замыканиях срабатывает устройство защиты (УЗ). В этом случае регулирующий элемент отключается, и выходные напряжения становятся равными нулю.

Работа импульсного блока питания по принципиальной схеме (см. рис.2) заключается в следующем: напряжение сети 220 В через плату фильтра питания А6 и фильтр A4-L₁C₅, С₆ подается на сетевой выпрямитель . Постоянное напряжение с амплитудой 300В поступает на коллектор транзистора VT₃ через обмотку 19-3 импульсного трансформатора 4Т1.

На транзисторе VT₃ выполнен автоколебательный блокинг-генератор. Частота блокинг-генератора определяется импульсным стабилизатором, устройством ШИМ, которое работает так: к базе транзистора VT₃ через элементы L₂, R₁₈ подключен конденсатор С₄, который во время закрытого состояния транзистора заряжается положительным импульсом с вывода 11 трансформатора Т₁ по цепи Т₁/11, VD₂, С₄, T₁/7. При открывании тиристора VS₁ конденсатор С₄ оказывается подключенным к базе насыщенного транзистора VT₃, и ток разряда конденсатора, протекая по цепи С₄, VS₁, R₁₅, VT₃/Э, VT₃,/б, L₂, приводит к быстрому закрытию VT₃.

Момент открывания тиристора VS₁ определяется как сумма напряжений, снимаемых с конденсатора С₉ и резистора R₄. Напряжения на конденсаторе С₉ образуются в результате выпрямления импульсов с обмоток 11-7 трансформатора Т₁ по цепи T₁/ll, VT₂/K, T₂/Э, R₁₀, С₉, VD₅, T₁/7. Напряжение на резисторе R₄ является частью выходного напряжения устройства сравнения и усилителя постоянного тока на транзисторе VT₁; питание этого каскада осуществляется от выпрямителя R₁₂, VD₄, C₈, C₃.

Напряжение на эмиттере транзистора VT₁ стабилизируется с помощью параметрического стабилизатора VD₁, R₇, а напряжение на базе VT₁, снимаемое с измерительной цепи R₁ – R₃, зависит от напряжения на обмотках 15-17 трансформатора T1, т.е. от уровней выходных напряжений. Выделяемое на коллекторе VT₁ напряжение ошибки управляет моментом открывания VS₁ (закрывание VT₃).

Каскад на транзисторе VT₂ обеспечивает пропорциональность базового и коллекторного токов транзистора VT₃,, возрастающее падение напряжений на резисторе R₁₅, R₁₆, через R₁₀ и открывшийся VT₂ передается на базу транзистора VT₃, (в момент открывания VT₃, транзистор VT₂ закрыт, и падение напряжений подается через цепь VD₁₀, R₉). Диод VD₃, открывается при больших токах VT₃, и тем самым защищает VT₂ от перегрузок.

Выходные выпрямители выполнены по однополупериодной схеме на диодах VD_12-15 конденсаторах фильтров С_19-23 При коротком замыкании по выходу одного из выпрямителей пилообразный ток через транзистор VT₃, нарастает намного быстрее, чем в нормальном режиме, вследствие чего пилообразное напряжение на резисторе R₁₅ и катоде тиристора VS₁ имеет большую крутизну, в связи с чем тиристор открывается намного раньше. При этом время насыщенного состояния транзистора VT₃ резко уменьшается и уменьшается запасенная в трансформаторе T1 магнитная энергия, которая, к тому же, будет поглощаться низкоомной нагрузкой. В результате срывается генерация блокинг-генератора.

При включении телевизора, когда конденсаторы выходных выпрямителей представляют собой короткое замыкание, запуск блока питания осуществляется импульсами, поступающими в базу транзистора VT₃ по цепи VD₁₁, R₁₁, R₆, C₄, L_{2, R}18. Эти импульсы представляют собой полупериоды синусоиды стевого питания. При подаче этих импульсов транзистор VT₃ открывается, и на выходе формируются импульсные напряжения, которые после выпрямления заряжают конденсаторы фильтров. До полного их заряда требуется несколько таких импульсов, а после начинает работать блокинг-генератор, как описано выше. Заряженный конденсатор С₄ запирает диод VD_11, и цепь подачи импульсов от сети прерывается.

Рисунок 47 - Принципиаальная схема импульсного блока питания