Блок питания мониторов

Министерство Образования и науки Республики Казахстан
Южно-Казахстанский политехнический колледж
Специальность: 3703 «Вычислительные машины, комплексы,системы и сети»
Расчетно-пояснительная записка
Учащийся: Ниязметов.
Группа: 472
Руководитель курсового
проектирования: Элиадзе Ю.А.
2010 г.

Содержание
 
Введение
1. Общие требования к источникам питания мониторов
2. Особенности построения источников питания мониторов
3. Коррекция коэффициента мощности
4. Элементная база, используемая в источниках питания
5. Методика ремонта типового источника питания
6. Источники питания на микросхемах КА3842, STR17006, STR81145
6.1 Источник питания мониторов SAMSUNG CST7677L/CST7687L
6.1.1 Общие сведения
6.1.2 Сетевой выпрямитель
6.1.3 Цепи запуска и синхронизации
6.1.4 Цепи стабилизации и защиты
6.1.5 Выпрямители импульсного напряжения
7. Типовые неисправности источника питания мониторов SAMSUNG CST7677L/CST7687L
8. Диагностика и ремонт, особенности ремонта ИБП
8.1 Ключевые моменты, которые необходимо учитывать при поиске неисправностей ИБП
9. Элементная база ИБП и способы ее диагностики. Резисторы
9.1 Конденсаторы
9.2 Трансформаторы и дроссели
9.3 Диоды
9.4 Транзисторы
9.5 Интегральные стабилизаторы
Заключение
Литература
 
Введение
Наибольшее распространение всхемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания,содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого работает включевом режиме.
Использование этого режимапозволяет значительно улучшить ряд показателей формирователей питающихнапряжений.
Так, импульсный источникпитания, по сравнению с линейным, обладает высоким коэффициентом полезногодействия (0,7...0,8), меньшей рассеиваемой мощностью выходного транзистора, а,следовательно, и облегченным тепловым режимом всего монитора в целом, малымиразмерами импульсного трансформатора и сглаживающего фильтра.
К достоинствам импульсныхисточников питания относится и возможность групповой стабилизации одновременнонескольких источников питания, а также способность работы в широких пределахизменения сетевого напряжения (от 100 до 260 В).
Недостатками импульсныхисточников питания считают: высокий уровень радиопомех при функционировании иотсутствие гальванической развязки от сети переменного тока.
1. Общие требования к источникам питания мониторов
Высокий уровень радиопомех прифункционировании, отсутствие гальванической развязки от сети переменного тока идругие недостатки заставляют разработчиков радиоэлектронной аппаратурыпринимать специальные меры по обеспечению целого ряда требований (поэлектромагнитному излучению, энергосбережению, электрической и пожарнойбезопасности и др.) по безопасной эксплуатации и ремонту мониторов.
Эффективность принимаемых меррегламентируется стандартами и оценивается соответствующими организациями,присваивающих сертификаты по направлениям.
Стандарты и организации, требованиямикоторых руководствуются при конструировании источников питания мониторов, приведеныниже.
ENERGYSTAREPA — простой стандарт американского ведомства по охранеокружающей среды, который предписывает потребление мощности неработающиммонитором максимум в 30 Вт.
VESA(Video Electronics Standards Association) — не заинтересованная организация, содействующаяулучшению графических стандартов с выгодой для конечного пользователя.
DPMS(Display Power Management Signaling) — стандарт, предложенный VESAдля продления срока службы монитора путем снижения потребляемой мощностимонитора в то время, когда он не используется.
Видеографический адаптер,поддерживающий DPMS, использует строчный и кадровыйсинхроимпульсы для управления режимами работы монитора.
Благодаря этому, возможнореализовать 4 режима работы: основной или рабочий (NORMAL),готовность (STANDBY), ожидание (SUSPEND)и выключено (OFF).
В зависимости от настройкивременных установок компьютера и не использовании компьютера мониторпереводится в один из указанных режимов. Они различаются потребляемой мощностьюот сети и временем возврата монитора в рабочее состояние (табл.1).
Таблица 1. Основныехарактеристики энергосберегающих режимовРежим Мощность, Вт
Время
восстановления, с Потребители питания Рабочий (NORMAL)  
NUTEK(The National Board for Industrial and Technical Development in Sweden) — шведский совет по промышленному и техническомуразвитию требует точно определенной трехступенчатой процедуры энергосбережения.В соответствии с требованиями NUTEK потребление энергиинеработающим монитором не должно превышать 8 Вт, в режиме STANDBY 30 Вт, выключено (POWER OFF) — 15 Вт.
MPR-II — простейшая из норм шведского Совета по измерительнойтехнике и испытаниям, ограничивает максимальный уровень электрических имагнитных полей.
TUV — организация в Германии TUV, по договору сизготовителем проводит экспертизу технической, электрической и пожарнойбезопасности, а также испытания на соответствие нормам MPR-II и некоторым ISO-стандартам.
TCO (Tjanstemannes Central Organization) — шведский профсоюз служащих.
Его целью является ежегоднаяразработка и внедрение обновленных стандартов безопасности на рабочих местах,связанных с электронной обработкой данных.
Хотя ТСО и не являетсямеждународным стандартом, тем не менее его придерживаются почти всепроизводители электронного оборудования.
Стандарт распространяется начетыре области: эргономику, потребление энергии, излучение, экологию.
В эргономике устанавливаюттребования к яркости и контрастности изображения, ограничению мерцания,минимизации отражения света.
Так, в соответствии с ТСО-99,частота повторения кадров должна быть не менее 85 Гц (ТСО-95: 75 Гц),распределение яркости 1,5: 1 (ТСО-95: 1,7:
1), свечение экрана по всемуизображению 100 кд/кв. м.
Требования энергопотребления: 15Вт в режиме ожидания (STANDBAY), (ТСО-95: 30 Вт); 3 Втв режиме выключения (OFF), (ТСО-95: 5 Вт), максимальноевремя возвращения устройства из режима STANDBAY врабочий режим ограничено 3 с.
Электромагнитное излучение: приизмерении на расстоянии 30 см в полосе частот 5 Гц...2 кГц напряженностьпеременного электрического поля должна быть не более 10 В/м, индукцияпеременного магнитного поля не более 200 нТл; в полосе частот 2...400 кГцнапряженность не более 1 В/м, индукция — не более 25 нТл.
Экология. В процессеизготовления запрещено использование летучих углеводородов и других веществ,наносящих вред озоновому слою, а также растворителей, содержащих хлор, следуетизбегать использования тяжелых металлов.
Корпуса мониторов не должнысодержать вещества, имеющие в своем составе хлор или бром, при горении которыхмогут выделяться оксины или фураны, пластмассовые детали массой более 5 гдолжны иметь ассортиментный код и т.д.
CENELEC — европейская организация по стандартизации в электротехнике (European Committee for Electrotechnical Standardization).
Организация отвечает застандарты по безопасности и электромагнитному излучению электрическогооборудования в ЕЭС.
IEC555- стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК), устанавливаетмаксимальную величину гармонических искажений, которые компьютерноеоборудование может вносить в потребительскую сеть переменного тока. Источникипитания мониторов, удовлетворяющие IEC555, обладаюткоэффициентом мощности, близким к единице.
EN61000-3-2 — стандарт, предназначенный для разработчиков источников питания с коррекциейкоэффициента мощности, устанавливает пределы интенсивности гармоническихсоставляющих потребляемого тока со второй по сороковую гармоники,распространяется на устройства с потребляемой мощностью, превышающей 75 Вт.
2. Особенности построения источников питаниямониторов
Как отмечалось, в мониторахприменяются импульсные источники питания, выходные напряжения которыхполучаются путем выпрямления сетевого напряжения, преобразования его внапряжение повышенной частоты, трансформации, выпрямления и последующейфильтрации.
Существуют две основные схемыисполнения этих источников: блокинг-генератор и внешний маломощный генератор,управляющий однотактным преобразователем с обратным включением выпрямительногодиода (обратно относительно напряжения выходной цепи), который в литературечаще называют обратноходовым (FLYBACK).
С целью поддержания выходныхнапряжений постоянной величине, в схемах источников питания производитсямодуляция управляющих импульсов регулирующим элементом. Если при регулированииизменяется как частота, так и длительность импульсов (коэффициент заполнения к=т/Т,здесь т — длительность импульса, а Т — период повторения импульсов),то реализован принцип частотно-импульсной модуляции ЧИМ (VFM— Variable. FrequencyModulation).
При изменении только лишьдлительности импульсов управления говорят, что осуществляется так называемаяширотно-импульсная модуляция ШИМ (PWM — Pulse Width Modulation).
В схеме с блокинг-генераторомчаше всего реализовано частотно-импульсное регулирование, в схеме жеобратноходового преобразователя с внешним возбуждением выполняетсяширотно-импульсное регулирование.
Упрощенная схемаавтоколебательного блокинг-генератора в обратноходовом преобразователеприведена на рис.1. а.
Основу блокинг-генераторасоставляют транзистор Q и трансформатор Т1. Цепьположительной обратной связи образована вторичной обмоткой трансформатора,конденсатором С и резистором R, ограничивающимток базы. Резистор Raсоздаетконтур разряда конденсатора на этапе закрытого состояния транзистора.
Диод Dисключает прохождение в нагрузку RHимпульса напряжения отрицательной полярности, возникающего при запираниитранзистора. Ветвь, состоящая из диода D1, резистора R1 и конденсатора С1, выполняет функцию защитытранзистора от перенапряжения в коллекторной цепи.
Работа схемы автоколебательногоблокинг-генератора поясняется временными диаграммами рис.1. б… .I. e.
При включении питания конденсаторС разряжен (Uc=0), через транзисторпротекает небольшой ток базы, приводящий к заряду конденсатора С.
Наличие положительной обратнойсвязи, обеспечивающейся соответствующим включением базовой обмоткитрансформатора Т1, приводит к лавинообразному процессу увеличения базового иколлекторного токов транзистора Q.
Процесс продолжается так до техпор, пока транзистор не перейдет в процесс насыщения (момент t2,рис.1. б). В режиме насыщения происходит уменьшение базового тока i6 и рост тока намагничивания i"(рис.1. д), вызванного намагничиванием сердечника трансформатора.

/>
Рис.1. Автоколебательныйблокинг-генератор а) принципиальная схема б)… е) временные диаграммы
В некоторый момент времени (t3, рис.1. д) базовый ток уменьшается настолько, чтотранзистор выходит из режима насыщения и коллекторный ток ikуменьшается.
Действие обратной связи приводитк запиранию транзистора. В этот период происходит разряд конденсатора ирассеивание энергии, накопленной в магнитном поле трансформатора.
В закрытом состоянии транзистораколлекторная обмотка импульсного трансформатора отключена от источника питания,а его нагрузочная обмотка отключена от сопротивления R"диодом D.
Относительно напряжения на коллекторнойобмотке диод D1 включен в прямом направлении.
При этом считается, что токнамагничивания переводится из цепи коллектора в демпфирующую цепь D1, Rl, C1,где и происходит рассеивание энергии, накопленной трансформатором.
В момент, когда при разрядеконденсатора напряжение ибэ станет равным нулю, транзистороткрывается и начинается формирование следующего импульса.
Благодаря малой мощностиуправления, высокой скорости переключения, при которой резко снижаютсядинамические потери в ключевых схемах, большей чем у биполярных транзисторовнадежности, в источниках питания мониторов с высоким коэффициентом полезногодействия нашли широкое применение полевые транзисторы.
Упрощенная схема типовогообратноходового преобразователя на n-канальном МДПтранзисторе приведена на рис.2. а.
Элементами схемы преобразователяявляются: источник питания Ес, импульсный трансформатор Т1; ключевойтранзистор Q; демпфирующие цепочки: последовательная Dl, Rl, C1 ипараллельная D2, С2, R2 ключу; резистивныйдатчик тока R4; ограничительный резистор в цепи затвораR3.
Диод D3(выпрямительный), фильтры (емкостной на конденсаторе С4 и индуктивно-емкостной LI, C5), снижающие уровень помех,излучаемый импульсным выпрямителем D3, образуютвторичную цепь преобразователя.
При открытом транзисторе Q, в течение длительности сигнала управления т, в первичнойобмотке трансформатора происходит накопление энергии, выпрямительный диод D при этом заперт.
Ток первичной обмотки нарастаетпо линейному закону (рис.2. б), определяемому значением ее индуктивности.
После запирания транзистора,накопленная трансформатором Т1 энергия поступает в нагрузку и заряжаетконденсатор фильтра С4.
При выключении на стокетранзистора возникает значительный бросок напряжения (рис.2. в), определяемыйсуммой значений самоиндукции индуктивности нагрузки и напряжения источникапитания, который, если не принять специальных мер, может привести транзистор кпробою.
Обычно, величину броскастараются ограничивать значением Ukm=2En.
Защита перехода сток-истоктранзистора Q от превышения максимального напряжениядопустимого значения осуществляется диодно-конденсаторной цепью Dl, C1 и рассеивающим резистором R1.
Такая цепь может быть подключенакак последовательно, так и параллельно транзистору.
Очень часто в схемахвстречается, когда оба варианта включения цепи используются одновременно, какэто показано на рис. 2. а.
/>
Рис.2. Обратноходовойпреобразователь на МДП-транзисторе: а) принципиальная схема; б) временная диаграмматока; в) временная диаграмма напряжения стока

Структурная схема типовогоимпульсного источника питания монитора представлена на рис. 3л.
В ней кроме выпрямителянапряжения сети ВНС и низкочастотного фильтра Ф, содержатся элементы,характерные для импульсного устройства питания на основе ШИМ: задающийгенератор ЗГ, формирователь пилообразного напряжения ФПН, широтно-импульсныймодулятор ШИМ, усилитель сигнала рассогласования УСР, компаратор К, источникопорного напряжения ИОН, импульсный преобразователь ИП, импульсныйтрансформатор ИТ, выпрямитель импульсного напряжения ВИН.
На вход импульсногопреобразователя поступают управляющие сигналы прямоугольной формы с частотойзадающего генератора, длительность которых зависит от величины нагрузки и изменениявходного напряжения сети. Момент появления (передний фронт) управляющего сигналаопределяется началом импульса задающего генератора.
/>
Рис. 3. Типовой импульсныйисточник питания: а) структурная схема; б) временные диаграммы, поясняющиепринципы управления по напряжению ошибки; в) временные диаграммы, поясняющиепринцип токового управления.

Длительность управляющегоимпульса определяется моментом достижения максимального сигнала датчиком токаДТ порогового уровня,
установленным выходом усилителясигнала рассогласования.
При отсутствии отклоненияпараметров выходного и входного напряжения от номинальных значений длительностьуправляющих сигналов соответствует определенной длительности т (рис.3. б), на рис.3.6показано влияние отклонения напряжения в нагрузке на длительность управляющегоимпульса и фиксированном значении сигнала датчика тока. На рисунке можнозаметить, что при отклонении выходного напряжения от номинального значения навеличину/>цепь обратной связиизменяет длительность управляющего сигнала на величину />. Напряжение />на выходе усилителяобратной связи определяется сравнением выходного напряжения с датчика обратнойсвязи />и опорного напряжения />:
/>
Так, например, при уменьшениивыходного напряжения уменьшается />, чтоприводит к увеличению />, а,соответственно, к увеличению длительности управляющего импульса />(см. рис.1.3 б). Следовательно,выходное напряжение увеличивается, т.к.
/>
где п — коэффициенттрансформации импульсного трансформатора. Рассмотрим работу цепи управления по /> — сигналу датчика тока принеожиданном увеличении тока стока/>.
При этом в импульсномтрансформаторе ИТ происходит накопление дополнительной энергии, которая привелабы к пропорциональному увеличению выходного напряжения.
Однако, увеличение падениянапряжения на датчике тока ДТ приводит к тому, что достижение порогового уровняпроисходит по времени раньше момента ty,соответствующего заднему фронту управляющего сигнала, что в свою очередьприводит к уменьшению его длительности х (см. рис.3. в) и, соответственно,компенсирует возможное увеличение выходного напряжения. Как видно из принципаработы, управление по току носит опережающий характер.
Одной из важных задач сетевыхблоков питания является ограничение тока зарядки входного конденсатора низкочастотногофильтра в связи с тем, что режим запуска преобразователя близок к режимукороткого замыкания.
При этом зарядный токконденсатора при подключении его непосредственно к сети может достигатьнесколько десятков-сотен ампер.
Здесь существует две опасности,одна из которых заключается в выходе из строя диодов низкочастотноговыпрямителя, вторая — износ электрических фольговых конденсаторов входногонизкочастотного фильтра при протекании больших токов через обкладки.
Для устранения не желательныхэффектов заряда входного конденсатора низкочастотного фильтра являетсяприменение терморезисторов (с отрицательным ТКС), включаемых последовательно вцепь зарядки конденсатора.
Принцип ограничения тока основанна нелинейных характеристиках этих элементов. Терморезистор имеет значительноесопротивление в «холодном» состоянии, но после прохождения пиказарядного тока резистор разогревается и его сопротивление становится в 20...50раз меньше. В номинальном режиме работы оно останется низким. Очевидныпреимущества этой схемы ограничения: простота и надежность.
Конструктивно источник питания,обычно, включает два самостоятельных источника: основной и вспомогательный,первый (основной) из них функционирует и обеспечивает работу монитора вполностью включенном состоянии, второй (маломощный) переводит монитор в такназываемый «режим энергосбережения» (POWER OFF) — малого потребленияэлектроэнергии. Включение указанного режима организовывается сигналамимикропроцессора управления режимами. В источнике может быть использованкорректор мощности.
3. Коррекция коэффициента мощности
В некоторых случаях применениепассивной фильтрации для уменьшения уровня паразитных гармоническихсоставляющих в питающей сети оказывается недостаточным.
Этот способ борьбы синдустриальными помехами характеризуется большими габаритами, узким диапазономзащиты по частоте (некоторые старшие гармоники все же просачиваются), входномунапряжению и нагрузке.
Достаточно эффективным способомрешения этой задачи является применение активных корректоров коэффициентамощности.
/>
Рис.4. Работа выпрямителя нафильтр с емкостной нагрузкой: а) упрощенная принципиальная схема; б) временнаядиаграммы выпрямителя.
Под коэффициентом мощностипонимают величину, равную отношению активной мощности Р электрической цепипеременного тока к полной мощности S этой цепи. Условноеобозначение — cos,, = P/S.
Угол ф является углом сдвигатока и напряжения электрической сети, его источником является реактивнаямощность, потребляемая по сети переменного тока и нагружающая питающую сеть,что, в свою очередь, приводит к дополнительному нагреву сетевых проводов.
Работа выпрямителя на емкостнуюнагрузку (фильтр, преобразователь) приводит к отставанию тока от напряжения(рис.4), искажению формы электрического тока (отличию его от синусоидальной),что, естественно, сопровождается порождением нежелательных паразитных гармоник,которые и распространяются по питающим проводам (величина коэффициента мощностив этой схеме находится в пределах 0,5...0,7).
Очевидно, что, обеспечивмногократный подзаряд фильтрового конденсатора в течение полуволнывыпрямленного напряжения, можно уменьшить величину угла (р (рис.5. а), 1зар,IpaJp на рисунке — это токи заряда и разрядаконденсатора фильтра С соответственно.
/>
Рис. 5. Работа активногокорректора коэффициента мощности: а) упрощенная схема корректора мощности; б) временныедиаграммы.
Реализация этого подходаосуществляется следующей упрощенной схемой (рис.5. б): во время открытогосостояния ключа Q (MOSFET) токчерез дроссель линейно нарастает, диод D закрыт, аконденсатор С2 в этот момент разряжается в цепь нагрузки RH,в дросселе L происходит накопление энергии. Затем,транзистор запирается, напряжения на дросселе достаточно для открывания диода D и заряда конденсатора С2. Конденсатор С1, как правило,малой емкости и служит для фильтрации высокочастотных помех, которые возникаютпри работе ключа на частоте 50...100 кГц.
Управление ключом осуществляетсяспециальным устройством управления УУ, которое синхронизирует эту работу.4. Элементная база, используемая в источникахпитания
Схемотехника источников питаниямониторов достаточно разнообразна, однако, наибольшее распространение получилипреобразователи на базе микросхем ШИМ-регуляторов с опережающим токовымрегулированием серии UC3842/43, и ее аналогов — КА3842/82,DBL3842, SG3842.
По-видимому, это связано спростотой управления и применения (требует минимального числа внешнихрадиоэлементов).
Микросхема содержит цепи точногоформирования длительности цикла управления (до 96%), температурнокомпенсированный источник опорного напряжения (0,2 мВ/°С), усилитель ошибки с высокимкоэффициентом усиления (до 90 дБ в разомкнутой цепи), тотемный выход дляуправления ключом на полевом транзисторе (выходной ток до IА).
В источниках питания мониторов Panasonic применяется микросхема M62281FP аналогичного назначения, а в последнее время в мониторах SAMSUNG — микросхема управления двухтактным квазирезонанснымпреобразователем МС34067.
Сравнительная характеристикамикросхем по типовым параметрам приведена в табл.2.
 
Таблица 2. Сравнительнаяхарактеристика микросхем ШИМ-регуляторов Микро-схема Частота, кГц Напряжение включения генератора, В Напряжение выключения генератора, В
Потребляемый
ток ИС, в
режиме
ожидания, мкА Потребляемый ток ИС в рабочем режиме,
UC3842A
52
16,0
10,0
500
12
UC3842B
250
16,0
10,0
300
12
КА3882
52
16
10
200
11
UC3843A
52
8,4
7,6
500
12
UC3843B
250
8,4
7,6
300
КА3883
52
8,4
7,6
200
11
M62281FP
180
12,5
8,3
180
13
МС34067
525
16
9,0
500
27
STR6707
8,0
4,9
200
29
КА2Н0880
100
15
10
TDA4605
180
12
6,9
500
12
Особенностью микросхем данноготипа является наличие релейного режима энергосбережения (SMPS- switching mode power supply), который обеспечивается наличием триггерноговключения и выключения питания, т.е. источник питания включается (выключается) припревышении (уменьшении) напряжения питания некоторого установленного напряженияпорога.
В этом режиме источник питаниявыключается при уменьшении питающего напряжения в аварийных режимах работы монитора.
Типовая зависимость потребляемоготока микросхемы от ее напряжения питания приведена на Рис.6.
В режим малого потребленияэнергии микросхема переводится путем перегрузки по одному из выводов питания (опорномуили непосредственно питания).
/>
Рис. 6. Зависимостьпотребляемого тока микросхем от напряжения питания (VC3842,MOTOROLA)
В качестве ключевых элементовпреобразователей нашли широкое применение мощные полевые транзисторы MOSFET.
Современные транзисторы данногокласса обладают неплохими электрическими и частотными характеристиками (ввидуотсутствия не основных носителей частота переключения их гораздо вышебиполярных).
Максимальное значение напряжениясток-исток транзистора определяется суммой двойного выпрямленного напряжениясети и напряжения перехода.
Значение напряжения переходазависит от индуктивности рассеяния трансформатора преобразователя и емкостигасящего конденсатора в цепи стока.
Как правило,минимально-необходимое напряжение сток-исток транзистора, работающего впреобразователе, питаемого от сети 220/240 В, составляет 800 В.
Следует отметить, что наряду суказанными, в источниках питания применяется ряд микросхем серии STR различного функционального назначения, как правило,содержащих мощный ключевой биполярный транзистор.
В некоторых случаях, дляисточников с транзисторами этого класса индуктивность рассеяния трансформаторазначительна и напряжение на коллекторе транзистора может превышать 1000 В,поэтому использование транзисторов с более высоким значением максимальнодопустимого напряжения коллектор-эмиттер считается более предпочтительным.
Применение универсальныхпереключателей входного напряжения этой же серии (типа STR81145,STR83145 и др.) позволяет расширить допустимый диапазонвходного переменного напряжения при эксплуатации монитора.
Наличием высокой частоты работыпреобразователя объясняется использование специальных элементов, допускающихработу при повышенных частотах и температурах. Вследствие этого, в качестве выпрямительныхиспользуются диоды Шоттки с малым падением напряжения в прямом направлении (0,2...0,3В для кремниевых диодов) и конденсаторы с малыми потерями, допускающими работупри высоких температурах.
Отличительной особенностьюисточников питания является широкое применение элементов защиты, специальнопредназначенных для подавления перенапряжения, возникающего в переходномпроцессе.
Кроме описанных элементов защитыв п.1.2, этот эффект достигается включением в управляющих электродах: коммутационныхцепей (ключевых транзисторов, тиристоров и т.п.), диодов TRANSIL,TVS (transientvoltage suppressor — подавитель напряжений переходных процессов).
В отличие от варисторов, такжеиспользуемых для этих целей, диоды TRANSIL являютсяболее быстродействующими, их время срабатывания составляет несколько пикосекунд.
Функционирование диодов этоготипа всегда приводит к ограничению сигнала уровнем напряжения фиксации (рис.7),вызванного волной перенапряжения.
/>
Рис. 7. Вольт-ампернаяхарактеристика диода TRANSIL
а) обозначение на принципиальнойсхеме;
б) ВАХ диода

На рисунке приняты следующиеобозначения Umaxo (пиковое обратноенапряжение) максимальное рабочее напряжение, при котором протекающий в течениедлительного времени ток не вызывает выхода из строя защищаемого компонента, Unp — пробивное напряжение, т.е. напряжение, прикотором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скоростьувеличения тока превышает скорость увеличения напряжения, Uorp — напряжение фиксации (ограничения), Unp — падениенапряжение на диода при смещении перехода в прямом направлении, Io6pmax — максимальноедопустимое значение тока в рабочем режиме, 1пршх — максимальныйпрямой ток диода, /> - значение токав рабочем режиме, соответствующее, />Втексте описаний принципиальных схем ввиду близости свойств, ВАХ и принципафункционирования эти диоды названы в некоторых случаях стабилитронами илипросто диодами.
5. Методика ремонта типового источника питания
Источник питания мониторапредставляет собой сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которогонеобходимо осуществлять, точно представляя его работу и владея навыкаминахождения и устранения дефектов.
При ремонте рекомендуется комплексноеиспользование всех доступных способов поиска неисправностей.
Необходимо помнить, что источникимпульсного питания не работает без нагрузки, подсоединять его к сети нужночерез развязывающий трансформатор, что не работоспособность источника может бытьсвязана со схемой управления режимами монитора.
Ремонт следует начинать свнешнего осмотра ремонтируемого устройства в выключенном состоянии, при которомнеобходимо обращать внимание на исправность предохранителя и любое изменениевнешнего вида элементов схемы (цвета корпуса).
При определении неисправногоэлемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, которыеподключены к этой цепи. Ремонт следует проводить технически исправнымиприборами, с использованием низковольтных паяльников, питающихся черезразделительный трансформатор.
Следующий этап — подбор аналогав случае отсутствия идентичного прибора и его замена. Наиболее сложен этотпроцесс для МДП транзисторов.
Следует иметь в виду, чтонеправильный подбор этих транзисторов по времени переключения приводит кснижению надежности работы устройства еще и по динамическим перегрузкам.
Отсутствие точного аналогаприводит к необходимости внесения изменений во входной и корректирующих цепях.
Кроме привычных параметровтранзистора MOSFET: максимальное напряжение на стоке/>, максимальный ток стока/>, максимальная рассеиваемаямощность Рмакс и крутизна S, при замене транзистораследует помнить, что скорость переключения транзистора зависит от постояннойвремени цепи затвора. Эта постоянная определяется из формулы:
/>
здесь /> — ограничительный резисторцепи затвора, а/> — входнаяемкость,
/>
где Сзи — входнаяемкость транзистора, Re — сопротивление нагрузки в цепистока, Сзс — проходная емкость,
S — крутизнаприбора.
Увеличение этой постояннойприводит к увеличению потерь в транзисторе и, как следствие, снижениюнадежности.
При несоответствии значенийвходной и проходной емкостей у подобранного аналога постоянную времени входнойцепи можно в значительной мере скомпенсировать подбором ограничительногорезистора Rorp.
При замене транзистораобязательной проверке рекомендуется подвергать соответствие напряжения на стокезначению, указанному на принципиальной схеме. При большем значении напряженияследует изменить параметры цепи демпфирования (цепь R1,О рис.1.2 а), например, увеличением емкости и соответствующим изменениирезистора так, чтобы постоянная времени этой цепи осталась постоянной.
6. Источники питания на микросхемах КА3842, STR17006, STR81145
Для источников питания данноготипа характерно наличие универсального переключателя входной выпрямительнойцепи автоматического переключателя схемы выпрямления при изменении напряженияпитания, реализованное на микросхеме STR81145, а также STR83145, STR84145.
Такое построение позволяетобеспечить работу источника питания в широком диапазоне изменений сетевогонапряжения (85 В...265 В), не требуя от пользователя дополнительных коммутацийили переключений.
Второй особенностью источникапитания является наличие дополнительного однотактного преобразователя,функционирование которого существенно для работы источника питания в режиме«выключено».
 6.1 Источник питания мониторов SAMSUNG CST7677L/CST7687L
 6.1.1 Общие сведения
Источник питания монитора SAMSUNG CST7677L/CST7687Lсостоит из двух однотактных преобразователей, обеспечивающих его работу восновном (рабочем) и энергосберегающих режимах монитора: готовность (ожидание),выключено. На рис.8 показана структурная схема источника питания. Основные цепипреобразователя приведены в табл.3.
/>
Рис.8. Структурная схемаисточника питания монитора SAMSUNG CST7677L/CST7687L
 
Таблица 3. Назначение и составцепей преобразователяФункциональное назначение цепей Состав цепей Заградительный фильтр LF601, С602… С604, R601 Сетевой выпрямитель D601, С608, С609, IC601, R607, С6Ю, С613, D602 Цепь запуска преобразователя 1 R604, R605, R623, R626, IC602, R618, С618, 0604 Цепь запуска преобразователя 2 Т603, IC605, С648, R642 Цепь включения режима POWER OFF 0609, IC606, 0608, D605 Цепь датчика тока R627, R619, С620 Вспомогательный источник T601, D604, С616, С614, BD603 Цепь регулирования IC603, IC602, D611, IC604, R632, R634, VR601, R638 Цепь демпфирования D608, R608, С607, С622, D610, R625 Цепь синхронизации R655, С627, T602, С623, R628, D607
 
6.1.2 Сетевой выпрямитель
Основное отличие этого выпрямителяот описанных ранее состоит в использовании автоматического переключателявходной выпрямительной цепи, выполненного на микросборке IC601(рис.9) и элементах С610, С613, D601, С608, С609. Микросборкаавтоматически переключает схему выпрямителя в удвоитель напряжения принапряжении сети меньшем 141 В, а при напряжении большем, чем 149 В, — вмостовую схему выпрямления. Принципиальная схема источника питания представленана рис.10.
/>
Рис.9. Структурная схема STR81145
Рассмотрим его работу. Напряжениеэлектрической сети переменного тока через разъем CN601,предохранитель F601, выключатель SW601,дроссель LF601, поступает на двухполупериодный выпрямительD601.
Элементы LF601,С602… С604, образуют заградительный фильтр, предотвращающий проникновение вэлектрическую сеть импульсных помех, создаваемых источником питания для бытовойэлектронной аппаратуры. Выходное напряжение этого выпрямителя определяетсясуммарным напряжением на последовательно и согласно включенных конденсаторахС608, С609.
Роль чувствительного элементанапряжения питающей сети выполняет конденсатор С610, заряд которогоосуществляется по цепи:
Ucem(выв. З D601) — С610 — D602 — R606 — Ucem(выв.2 D601).
При напряжении на конденсатореС610 меньшем 141 В симистор микросборки замыкает контур заряда конденсаторовС608, С609, образуя режим удвоения напряжения.
Протекание тока через симистормикросборки IC601 в этом режиме удобно рассмотреть вразличные полупериоды сетевого напряжения. Предположим, что на выводе 2выпрямительной сборки D601 действует положительныйполупериод напряжения, тогда конденсатор С608 заряжается по цепи:
 
+Ucem(выв.2 D601) — D601(выв.1) — С608 — IC601 (выв. З выв.2) — Ucem(выв.3 D601).
При смене полярности полупериодасетевого напряжения на выводе 2 D601 происходит зарядконденсатора С609:
 
+исети (выв.3 D601) — IC601 (выв.2(г) выв. З) — С609 — D601 (выв.4) — исети(выв.2 D601)

/>/>
Рис.10. Принципиальная схемаисточника питания монитора SAMSUNG CST7677L/CST7687L
В этом режиме напряжениепитающей сети через конденсатор С612 подается на управляющий электрод дляотпирания симистора.
При напряжении питающей сетибольшем 149 В в микросборке включается цепь «защелки», запускаетсявнутренний генератор, гарантированное включение режима мостового выпрямленияосуществляется схемой задержки с внешним элементом С613. Симистор начинаетвключаться с частотой 15 кГц, не влияя на заряд конденсаторов фильтра С608,С609. Элементы R607, С611 образуют фильтр импульсныхпомех, возникающих при работе симистора.
Выпрямитель D601представляет собой мостовую выпрямительную сборку GBL06.Рабочее напряжение заряда конденсаторов С608, С609 соответствует +290...340 В. Разрядконденсаторов заградительного фильтра производится через резистор R601 при выключении монитора.
Устройство размагничивания ЭЛТмонитора подключено к выходу фильтра через реле RL601,терморезистор РТН601.6.1.3 Цепи запуска и синхронизации
Первый преобразовательреализован на микросхеме IC602 широтно-импульсногорегулятора выходного напряжения с мощным выходом и обеспечивает работу мониторав основном (рабочем) режиме. Рассмотрим режим запуска. Выпрямленное напряжениес положительного вывода выпрямителя D601 черезпервичную обмотку трансформатора Т601 (выв.5-9) подводится к стоку мощного МДП(MOSFET) транзистора с изолированным затвором Q604. Одновременно это же напряжение с делителя R604, R605, DOMподается на вывод 7 микросхемы для питания микросхемы IC602широтно-импульсного регулятора KA3842N,структурная схема микросхемы приведена на рис.2.2 В микросхеме формируетсяопорное напряжение +5 В, являющееся источником питания цепи заряда конденсатораС618, заряд которого осуществляется по цепи:
 
C602(выв.8) — R618 — С618 — корпус.
 
При напряжении на конденсаторе+2,4 В включается цепь его разряда через внутренние элементы микросхемы. Такформируется пилообразное напряжение на выводе 4 ГС602. Период следования «пилы»совпадает с частотой задающего генератора. Следовательно, конденсатор С618совместно с R618 образуют времязадающую цепьвстроенного генератора микросхемы IC602. Задающийгенератор запускает ШИМ-формирователь, что приводит к появлению на выходерегулятора (выв.6 IC602) нарастающего фронтапрямоугольного импульса амплитудой порядка 23 В, который с резистивногоделителя R623, R626 поступаетна затвор транзистора Q604. Транзистор переходит впроводящее состояние и в цепи стока Q604 начинаетпротекать ток по цепи:
+ D601- Т601 (обм.5-9) — сток-исток Q604 — R627 — корпус.
Синхронизация автоколебанийпроизводится импульсом строчного трансформатора амплитудой примерно +19 В поцепи:
AFC — R655. C627- Т602 — С623, R628 — D607 — 1С601 (выв.4).
При протекании тока черезпервичную обмотку импульсного трансформатора Т601 (выв.5-9) в преобразователеисточника питания протекают процессы, способствующие заряду конденсаторов вовторичных цепях, конденсаторов сетевого фильтра С608, С609 и работе источникапитания в установившемся режиме. Питание микросхемы в установившемся режимеосуществляется выпрямителем D604, С614, С616,подключенным к обмотке импульсного трансформатора Т601 (выв.7-3).
Второй преобразовательобеспечивает работу монитора в режиме выключенного питания (POWER OFF) путем формирования напряжения+8 В для процессора управления режимами. Преобразователь выполнен на микросхемеIC605 гибридного микромодуля STR17006(рис.3.3) со встроенным силовым транзистором. Принцип действия преобразователяаналогичен описанному в п.3.1 Напряжение сетевого выпрямителя D601одновременно является питающим и для этого преобразователя, элементы R642, С648 совместно с обмоткой 1-2 трансформатора Т603создают цепь положительной обратной связи, резисторы R641,R621 формируют начальный ток смещения ключевоготранзистора преобразователя. Элементы D620, R644, С649 совместно с обмоткой (выв.1-2 Т603) составляютдополнительный источник смещения.
Рассмотрим принцип работыпреобразователя. Во время закрытого состояния силового транзистора происходитразряд конденсатора С648 по цепи:
 
+С648 — R642 — Т603 (обм.1-2) — R643- D619С648.
При разряде конденсаторанаступает момент, когда напряжение на нем становится равным нулю (в процессеразряда конденсатор стремится перезарядиться до напряжения равному напряжениюисточника питания), в этот момент происходит процесс лавинообразного отпираниясилового транзистора, в результате которого протекает ток по коллекторнойобмотке (3-4) трансформатора Т603. В трансформаторе происходит накоплениеэнергии и наводится ЭДС в обмотке обратной связи. Обмотка 1-2 в данном случаеявляется источником тока подзаряда конденсатора С648 и тока базы для силовогоключа (выв.2 IC605), ток базы при этом уменьшается. Процессуменьшения тока заканчивается лавинообразным запиранием силового ключа, в этотмомент на коллекторе силового ключа происходит значительный выброс напряжения. Защитасилового транзистора от этого выброса осуществляется диодом D619.Измерительный резистор R643 выполняет функцию защитыключевого транзистора преобразователя при значительном повышении падениянапряжения. В момент, когда это напряжение превысит напряжение отпираниятранзистор Q2 (рис.3.3) открывается и шунтирует переходбаза-эмиттер Q1. Ток в цепи коллектора ключевоготранзистора начнет уменьшаться, полярность положительной обратной связиизменится на противоположную, произойдет быстрое запирание Q1.
Во вторичной обмоткетрансформатора Т603 включен однополупериодный выпрямитель на диоде D622, конденсаторы С656, С655 сглаживающие.
 6.1.4 Цепи стабилизации и защиты
Режим стабилизации выходныхнапряжений источника питания осуществляется путем изменения длительностиимпульса, управляющего выходным преобразователем с помощью широтно-импульсного регулятора.Схема ШИМ-регулятора работает следующим образом. Длительность выходногоимпульса ШИМ регулятора (выв.6 IC602) определяетсясигналами датчика напряжения на нагрузке и датчика тока регулятора. При этомтранзистор силового ключа включается генератором, а выключается в моментсравнения напряжения на выходе усилителя сигнала рассогласования (выв.2 IC602) и напряжения датчика тока (выв. З IC602).
Рассмотрим процесс изменениядлительности управляющего импульса. В измерительную цепь выходного напряжениявключены оптрон IC603 и стабилизатор IC604.Напряжение на выходе источника питания пропорционально току, протекающего поцепи:
+ 16 В — 1С603 (выв.1-2) — R631 — а-к IC604- корпус.
На вход схемы сравнения (выв.2 IC602) поступает информация о величине выходного напряжения снагрузочного резистора R630 оптрона IC603в этой цепи резистор R617 и конденсатор С619 составляютцепь частотной коррекции усилителя. Приемная часть оптрона питается опорнымнапряжением +5 В (выв.8 IC602), конденсатор С624блокировочный. Фотодатчик питается напряжением +16 В. На управляющий электрод IC604 подводится напряжение с выпрямителя + 195 В черезделитель R632, R634, R638, VR601, элементы D611, R650, С646, С629, R633 предназначены для уменьшения уровня импульсных помех вцепи регулирования выходного напряжения.
Обратная связь по токурегулятора (первичная обмотка 5-9 импульсного трансформатора Т601) реализованаподачей на вход датчика тока микросхемы (выв.3 IC602) импульсовтока с резистивного датчика тока R627 черезвысокочастотный фильтр R619, С620. Момент равенстваэтого напряжения и напряжения на выводе 2 IC602соответствует появлению спадающего фронта выходного импульса (выв.6 IC602). При возрастании выпрямленного напряжения сетиувеличивается падение напряжения на датчике тока R627. Вследствиеэтого увеличивается также напряжение на входе компаратора тока, компаратор токасформирует выключающий сигнал ШИМ раньше. Ключевой транзистор Q604в проводящем состоянии будет находиться меньшее время, следовательно, выходноенапряжение не изменится (п.1.2).
Защита силового ключа откоммутационных импульсов, обусловленных
индуктивностью рассеяния обмотокимпульсного трансформатора, и от превышения мгновенной мощности на стокеосуществляется цепочками демпфирования: R608, С607, D608 и R625, С622, D610.
Режим выключенного питания (POWER OFF) реализованна оптроне IC606, транзисторах Q608,Q609. Напряжение +5 В, поступающее на оптрон черезрезистор R647 со вспомогательного стабилизатора,является питающим для датчика. При подаче PWR SAVE на базу Q609создаются условия для протекания тока по цепи:
+5 В — R647 — IC606 (выв.1-2)- к-э 0609 — корпус.
 
Фотоприемник оптрона открывает Q608, который перегружает опорное напряжение так, чтонапряжение на выводе 7 IC601 становится меньше +12 В иШИМ-компаратор выключается.
Микросхема имеет встроенныйкомпаратор защиты от перенапряжения, который снимает питание сШИМ-формирователя не только при понижении питания, но и при превышениивыходного напряжения микросхемы допустимого значения.
 6.1.5 Выпрямители импульсного напряжения
Выпрямители импульсногонапряжения вторичных источников питания собраны по типовой однополупериоднойсхеме выпрямления.
Выпрямитель напряжения +195 В, питающийвыходной каскад строчной развертки и формирующий смещение на катодах ЭЛТ, собранна диодах D623, D612. Сглаживаниепульсаций выпрямленного напряжения производится фильтром С631… С633.
Выпрямитель напряжения +90 В,выполненный на диоде D613, служит для питания выходныхвидеоусилителей платы электроннолучевой трубки монитора, предварительногокаскада строчной развертки. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряженияпроизводится конденсаторами С635, С636, резисторы R635(выпрямителя + 195 В) и R637 (выпрямителя +90 В) устраняютвозможность значительного повышения напряжения на выходе выпрямителя приотключенной нагрузке.
Источник питания +25 В состоитиз диода D614, сглаживающего фильтра на конденсатореС638. Напряжение +25 В используется в кадровой развертке, каскадах коррекциигеометрических искажений растра, формирования напряжения +12 В. Напряжение +16В формируется D615, конденсатор С641 предназначен длясглаживания пульсаций.
Для питания накальной цепикинескопа используется выпрямитель +8-Н В, подающий это напряжение на плату ЭЛТс диода D617. резистор R620,конденсатор С644 сглаживает пульсации этого напряжения.
Настройка источника питанияосуществляется переменным резистором VR601, контролируявольтметром напряжение +195 В во вторичной цепи.
7. Типовые неисправности источника питаниямониторов SAMSUNG CST7677L/CST7687L
 
Перегорает сетевойпредохранитель F601 (3,15А).
В этом случае необходимопроверить исправность элементов заградительного фильтра и сетевого выпрямителя(LF601, С602, С603, С604, D601,С608, С609), терморезистора РТН601, исправность микросборки IC601,проверить исправность транзистора Q604.
Выходные напряжения модуляпитания отсутствуют.
Проверить наличие напряжения 290В на выводах 1-4 выпрямителя D601. При его отсутствиипроверить исправность элементов сетевого выпрямителя. Далее проверитьнапряжение питания микросхемы IC602 между выводами 7 и5. При его отсутствии проверить исправность элементов R604,R605, IC606, Q608,IC601, элементов время задающей цепи R618,С618. При наличии напряжения питания + 12 В (источник питания выключен) проверить
исправность транзисторавыходного каскада строчной развертки, исправность элементов цепи затворасилового ключа R623, R626, R627, исправность силового ключа Q604,элементов цепей демпфирования С607, С622, D608,D610, элементов цепи защиты IC606, D648, Q609, Q608,проконтролировать наличие +5 В, исправность цепи синхронизации Т602, С623,R628, D607.
В случае отсутствия напряженияодного или нескольких выходных выпрямителей следует начинать проверкуработоспособности элементов тех вторичных выпрямителей и цепей нагрузки, вкоторых напряжения отсутствуют.
Выходные напряженияпитания выше или ниже нормы и не регулируются переменным резистором VR601.
Проверить исправность цепейобратных связей: элементов IC603, IC604,Q608, R619, С620, D6ll, IC602, IC604, в случае их исправности заменить микросхему IC602.
8. Диагностика и ремонт, особенности ремонта ИБП
 
При ремонте ИБП необходимоиспользовать следующие методы:
A. Метод анализа монтажа. Этотметод позволяет, используя органы чувств человека (зрение, слух, осязание,обоняние), отыскать место нахождения дефекта со следующими признаками:
сгоревший радиоэлемент,некачественная пайка, трещина в печатном проводнике, дым, искрение и т.д.;
разнообразные звуковые эффекты (писк,«цыкание» и т.д.), источником которых является импульсныйтрансформатор ИБП;
перегрев радиоэлементов;
запах сгоревших радиоэлементов.
Б. Метод измерений. Основанна использовании измерительных приборов при поиске дефектов: вольтметра, омметра,осциллографа.
При периодическом срабатываниизащиты, например, предпочтительнее начинать с анализа измеренных высокоомнымвольтметром напряжений на выводах транзисторов. Это вызвано тем, что припроверке неисправного транзистора омметром, периодический обрыв его выводаможет быть временно устранен, однако такое восстановление работоспособностисхемы ненадежно и в дальнейшем «потерянный» дефект обязательнопроявится.
B. Метод замены. Основанна замене сомнительного радиоэлемента на заведомо исправный.
Г. Метод исключения. Основанна временном отсоединении (при возможной утечке или пробое) или перемыканиивыводов (при возможном обрыве) сомнительных элементов.
Групповая стабилизация выходныхнапряжений ИБП характеризуется тем, что с увеличением тока нагрузки одного извторичных выпрямителей увеличивается нагрузка импульсного трансформатора, и этосказывается на значениях выходных напряжений всех выпрямителей, подключенных кнему. Поэтому при поиске дефекта следует широко использовать как «прозвонку»цепей нагрузки, так и отсоединение подозрительных цепей.
Д. Метод воздействия. Основанна анализе реакции схемы на различные манипуляции, производимые техником:
изменение положений движковустановочных переменных резисторов (если они имеются);
перемыкание выводов транзисторовв цепях постоянного тока (эмиттер с базой, эмиттер с коллектором);
изменение напряжения питающейсети (с контролем по осциллографу работы схемы ШИМ);
поднесение жала горячегопаяльника к корпусу сомнительного радиоэлемента и т.п. манипуляции.
Е. Метод электропрогона. Позволяетотыскать периодически повторяющиеся дефекты и проверить качество произведенногоремонта (в последнем случае прогон должен составлять не менее 4 часов).
Ж. Метод простука. Позволяетвыявить дефекты монтажа на включенном ИБП путем покачивания элементов,подергивания за проводники, постукивания по шасси резиновым молоточком и др.
3. Метод эквивалентов. Основанна временном отсоединении части схемы и замене ее совокупностью элементов,оказывающих на нее такое же воздействие. Подобными участками схемы могут бытьгенераторы импульсов, вспомогательные источники постоянного напряжения,эквиваленты нагрузок.
При этом любые конкретныехарактеристики блока, полученные из документации на него, либо считанные с егокорпуса, могут и должны быть использованы при его ремонте.
При устранении неисправноститехник должен не только применять эти методы в чистом виде, но и комбинироватьих.
8.1 Ключевые моменты, которые необходимо учитыватьпри поиске неисправностей ИБП
Характерными причинамивозникновения аварийных режимов в схеме ИБП являются: «броски» сетевогонапряжения, вызывающие увеличение амплитуды импульса на коллекторе ключевоготранзистора; короткое замыкание в цепи нагрузки; лавинообразное нарастание токаколлектора из-за насыщения магнитопровода импульсного трансформатора, например,из-за изменения характеристики намагничивания магнитопровода при перегреве илислучайного увеличения длительности импульса, открывающего транзистора.
Одной из самых характерныхнеисправностей является «пробой» диодов выпрямительного моста илимощных ключевых транзисторов, ведущий к возникновению КЗ в первичной цепи ИБП. Пробойдиодов выпрямительного моста может привести к ситуации, когда наэлектролитические сглаживающие емкости сетевого фильтра будет непосредственнопопадать переменное напряжение сети. При этом электролитические конденсаторы,стоящие на выходе выпрямительного моста, взрываются.
КЗ в первичной цепи ИВП можетвозникать, в основном, по двум причинам:
из-за изменения параметровэлементов базовых цепей мощных ключевых транзисторов (например, в результатестарения, температурного воздействия и др.);
из-за подключения компьютера крозетке, установленной в сети, нагружаемой, помимо средств вычислительной техники,сильноточными установками (станками, сварочными аппаратами, сушилками и т.д.).
В результате в сети могутвозникать импульсные помехи, амплитудой до 1 кВ, которые приводят, как правило,к «пробою» по участку коллектор-эмиттер мощных ключевых транзисторов.
Третьей причиной КЗ впервичной цепи ИБП является безграмотность ремонтного персонала, проводящегоизмерения заземленным осциллографом в первичной цепи ИВП!
При КЗ в первичной цепи ИБПвыгорает (со взрывом) токоограничивающий терморезистор с отрицательным ТКС. Этопроисходит после замены сгоревшего предохранителя и повторного включения всеть, если осталась не устраненной основная причина КЗ. Поскольку достатьданные резисторы иногда бывает трудно, специалисты, проводящие ремонт ИБП,порой просто устанавливают коротко замыкающую перемычку на то место, где долженстоять терморезистор.
/>
Рис.11. Цоколевка интегральныхтрехвыводных стабилизаторов в корпусе типа ТО-220.
Обращаем Ваше внимание также нато, что при замене мощных ключевых транзисторов лучше всего использоватьтранзисторы того же типа и той же фирмы-изготовителя. В противном случаеустановка транзисторов другого типа может привести либо к выходу их из строя,либо к несрабатыванию схемы пуска ИБП (в случае использования более мощных, чемстояли в схеме ранее, транзисторов).
Второй характернойнеисправностью ИБП является выход из строя управляющей микросхемы типа TL494.
Исправность микросхемы можноустановить, оценивая работу отдельных ее функциональных узлов (без выпаиванияиз схемы ИБП). Для этого может быть рекомендована следующая методика:
Операция 1. Проверкаисправности генератора DA6 и опорного источника DA5.
Не включая ИБП в сеть, подать навывод 12 управляющей микросхемы питающее напряжение 10-15В от отдельногоисточника.
Исправность генератора DA6оценивается по наличию пилообразного напряжения амплитудой 3,2В на выводе 5микросхемы (при условии исправности частотозадающих конденсатора и резистора,подключенных к выводам 5 и 6 микросхемы, соответственно).
Исправность опорного источникаDA5 оценивается по наличию на выводе 14 микросхемы постоянного напряжения +5В,которое не должно изменяться при изменении питающего напряжения на выводе 12 от+7В до +40В.
Операция 2. Проверка исправностицифрового тракта.
Не включая ИБП в сеть, подать навывод 12 управляющей микросхемы питающее напряжение 10-15В от отдельногоисточника.
Исправность цифрового трактаоценивается по наличию на выводах 8 и 11 микросхемы (в случае включениявыходных транзисторов микросхемы по схеме с ОЭ) или на выводах 9 и 10 (в случаеих включения по схеме с ОК) прямоугольных последовательностей импульсов вмомент подачи питания.
Проверить наличие фазовогосдвига между последовательностями выходных импульсов, который должен составлятьполовину периода.
Разорвать печатную дорожку (предварительносняв питание с вывода 12 микросхемы), замыкающую 14 и 13 выводы микросхемы, исоединить 13 вывод с 7 («корпус»). Убедиться в отсутствие фазовогосдвига между последовательностями выходных импульсов на выводах 8 и 11 (либо 9и 10).
Операция 3. Проверкаисправности компаратора «мертвой зоны» DA1.
Не включая ИБП в сеть, подать навывод 12 управляющей микросхемы питающее напряжение 10-15В от отдельногоисточника.
Убедиться в исчезновениивыходных импульсов на выводах 8 и 11 при замыкании вывода 14 микросхемы свыводом 4.
Операция 4. Проверка исправностикомпаратора ШИМ DA2.
Не включая ИБЛ в сеть, подать навывод 12 управляющей микросхемы питающее напряжение 10-15В от отдельного источника.
Убедиться в исчезновениивыходных импульсов на выводах 8 и 11 при замыкании вывода 14 микросхемы свыводом 3.
Операция 5. Проверкаисправности усилителя ошибки DA3.
Не включая ИБП в сеть, подать навывод 12 управляющей микросхемы питающее напряжение 10-15В от отдельногоисточника.
Проконтролировать уровеньнапряжения на выводе 2, которое должно отличаться от нуля. Изменяя напряжениена выводе 1, подаваемое от отдельного источника питания, в пределах от 0,3В до6В, проконтролировать изменение напряжения на выводе 3 микросхемы.
Операция б. Проверка усилителяошибки DA4. Не включая ИБП в сеть, подать на вывод 12 управляющей микросхемыпитающее напряжение 10-15В от отдельного источника.
Проконтролировать уровеньнапряжения на выводе 3, предварительно выставив усилитель
DA3 в состояние «жесткого 0»на выходе. Для этого напряжение на выводе 2 должно превышать напряжение навыводе 1. Проконтролировать появление напряжения на выводе 3 при превышениипотенциалом, подаваемым на вывод 16, потенциала, приложенного к выводу 15.
Третьей характернойнеисправностью является выход из строя выпрямительных диодов во вторичных цепяхИБП (как правило, это пробой или уменьшение обратного сопротивления диода).
Необходимо делать правильныйвыбор заменяемого диода по току, граничной частоте переключения и обратномунапряжению!
Не забывайте, что в каналевыработки +5В стоят диоды Шоттки, а в остальных каналах — обычные кремниевыедиоды!
Напоминаем Вам о необходимостиобеспечения хорошего теплоотвода для выпрямительных диодов в каналах выработки+5В и +12В!
При контроле выпрямительныхдиодов желательно выпаивать их из схемы, т.к., как правило, параллельно имподключены многочисленные элементы, и контроль диодов без выпаивания их изсхемы в этом случае становится некорректным.
Обращаем Ваше внимание на то,что ИБП может вырабатывать все выходные напряжения, а сигнал PG будет равен 0В,и процессор будет заблокирован.
Не забывайте, что в схемувыработки сигнала PG входит достаточно много элементов, которые тоже могутвыйти из строя.
Перечисленные неисправностиявляются основными и, как правило, несложными для поиска.
Имейте ввиду: иногда сбои,возникающие в схеме ИБП в процессе проведения измерений, приводят к аварийнымрежимам работы силовых транзисторов. Сбои могут вызываться увеличением значениямонтажной емкости элементов схемы ИБП в месте подсоединения измерительных щуповприбора!
Сетевой предохранитель (3-5А) всегдарасположен на монтажной плате ИБП и практически защищает сеть от короткихзамыканий в ИБП, а не ИБП от перегрузок.
Практически всегдаперегорание сетевого предохранителя сигнализирует о выходе ИБП из строя.
Своеобразным индикаторомработающего ИБП может служить вращение вентилятора, который запускаетсявыходным напряжением +12В (либо — 12В). Однако для вывода ИБП в номинальныйрежим и корректного контроля всех выходных напряжений ИБП необходима внешняянагрузка либо на системную плату, либо на сопротивления, обеспечивающиеполучение всего диапазона токовых нагрузок, указанных в таблице 2, Для оценкиработоспособности ИБП в первом приближении можно воспользоваться нагрузочнымрезистором с номиналом порядка 0,5 Ом и рассеиваемой мощностью не менее 50Вт поканалу выработки +5В.
Исправный ИБП должен работатьбесшумно. Это следует из того, что частота преобразования находится запределом верхнего порога диапазона слышимости. Единственным источникомакустического шума является работающий вентилятор.
Если кроме гудения вентиляторапрослушиваются писк, «цыканье» или другие звуки, то это одназначносвидетельствует о неисправности ИБП или о его нахождении в аварийном режиме! Вэтом случае следует немедленно выключить ИБП из сети и устранить неисправность.
Для более сложных случаев выходаиз строя ИБП необходимо хорошо представлять принципы работы ИБП,причинно-следственную взаимосвязь отдельных узлов схемы и, конечно, иметьпринципиальную схему данного блока питания.
9. Элементная база ИБП и способы ее диагностики. Резисторы
Постоянные резисторы,применяемые в схемах ИБП, можно сгруппировать в два основных класса: проволочныеи композиционные.
Эквивалентная схема резисторазависит от типа резистора и процесса его изготовления.
Однако для большинства случаевпригодна схема, представленная на рис.12, в.
В типичном композиционномрезисторе изображенная здесь шунтирующая емкость имеет значение порядка0,1-0,5пф.
Величина индуктивностиопределяется в основном выводами, за исключением проволочных резисторов, укоторых основной вклад в индуктивность вносит сам резистор.
За исключением проволочныхрезисторов или резисторов других типов с очень малым сопротивлением, прианализе схемы индуктивностью резистора обычно можно пренебречь.
Однако индуктивность резистораделает его чувствительным к наводкам от внешних магнитных полей. Шунтирующаяемкость существенна лишь для высокоомных резисторов.
Зарубежные фирмы изготовителиобычно используют кодированное обозначение параметров резисторов в виде наборацветных колец на их корпусах.
/>
Рис. 12. Эквивалентные схемырадиоэлементов: а) — конденсатора; б) — катушки индуктивности; в) — резистора.
При этом каждому цветусоответствует своя цифра. Обычные резисторы метятся с помощью четырех колец.
При этом первое кольцосоответствует первой цифре номинала резистора, второе кольцо — второй цифре.
Третье кольцо указывает настепень множителя 10.
Четвертое кольцо указывает напроизводственный допуск на отклонение номинала резистора (табл.4).
/>
Рис. 13. Пример цветовоймаркировки резисторов и их габаритные размеры в зависимости от допустимойрассеиваемой мощности.
Пример цветовой кольцевоймаркировки резисторов показан на рис.13.
Прецизионные резисторы метятсяпо пятикольцевой системе.
В этом случае первое кольцосоответствует первой цифре номинала, второе — второй цифре, третье — третьейцифре, четвертое — степени множителя 10 и пятое — допуску.
Определение номинала резистораследует начинать с кольца, расположенного ближе к одному из торцов резистора,либо имеющего большую, чем все остальные кольца, ширину.
В схемах ИБП могут встречатьсярезисторы, маркировка которых отличается от стандартной. Такие резисторы либовообще не имеют маркировки, либо промаркированы одним черным кольцом.
/>
Сопротивление таких резисторовсоставляют малые доли Ома и они фактически являются резисторами с почти нулевымсопротивлением.
Данные резисторы устанавливаютсяв некоторых ИБП на наиболее ответственных участках схемы и, по существу,выполняют функцию плавких предохранителей.
При превышении током,протекающем через эти резисторы, допустимой величины, резистор перегорает (состояниеобрыва) и предохраняет элементы схемы от выхода из строя.
В зарубежной литературе такиерезисторы известны под названием SAFETY
RESISTORS (защитные резисторы).
Неисправности резисторов,встречающиеся на практике можно подразделить на:
обрыв;
значительное увеличениеноминального сопротивления.
Несмотря на то, что втехнической литературе считаются невозможными случаи уменьшения номинальногосопротивления резисторов, авторам на практике все же приходилось сталкиваться стакими случаями. По-видимому, такие неисправности связаны с технологическимиособенностями изготовления таких резисторов.
Неисправность резисторадалеко не всегда можно определить по его внешнему виду (потемнение, обгорание,отколупливание краски) !
На практике часты случаи, когданеисправный резистор по внешнему виду ничем не отличается от исправного. Выявитьнеисправный резистор в таких случаях можно только омической «прозвонкой»на соответствие номиналу после выпаивания его из схемы.
С другой стороны, потемнениерезистора не всегда означает выход его из строя. Кроме того, потемнениерезистора затрудняет определение его номинала по цветовому коду, нанесенному наего поверхность, т.к цвета колец становятся трудноотличимы друг от друга. Вэтих случаях выйти из положения можно либо получив нужную информацию изпринципиальной схемы (если она имеется), либо по номиналу аналогичногорезистора в аналогичной конструкции.
При определении номиналовмаломощных резисторов, имеющих малые габариты, целесообразно использовать лупу,т.к сходные цвета (например, коричневый и фиолетовый; серый и серебристый; красныйи оранжевый) трудно различимы невооруженным глазом.
9.1 Конденсаторы
Конденсаторы наиболее частоделятся на категории по материалу диэлектрика, из которого они изготовлены.
Внимание. Конденсаторы различныхтипов имеют характеристики, делающие их пригодными для одних и непригодными длядругих применений.
Реальный конденсатор не являетсячистой емкостью, а обладает также, как показано на эквивалентной схеме рис.12,а, сопротивлением и индуктивностью. Индуктивность L создается как выводами, таки структурой самого конденсатора; R2 является сопротивлением параллельнойутечки, и его величина зависит от объемного удельного сопротивления материаладиэлектрика; R1 — эффективное (действующее) последовательное сопротивлениеконденсатора, зависящее от тангенса угла потерь диэлектрика конденсатора.
Внимание. Одним из наиболееважных соображений при выборе типа конденсатора является его рабочая частота.
 
/>
Максимальная частота, на которойконденсатор эффективно работает, ограничивается обычно индуктивностьюконденсаторов и его выводов.
На некоторой частоте конденсаторимеет собственный резонанс со своей индуктивностью.
На частотах выше частотысобственного резонанса конденсатор имеет индуктивное сопротивление,увеличивающееся с частотой.
В таблице 5 указаныприблизительные диапазоны частот, в которых можно использовать конденсаторыразличных типов.
Верхний частотный пределопределяется собственным резонансом конденсатора или увеличением тангенса углапотерь на высоких частотах. Нижняя граница определяется наибольшим достижимымна практике значением емкости.
Бумажные и майларовыеконденсаторы — это среднечастотные конденсаторы, имеющие относительно большиепоследовательное сопротивление и индуктивность.
Они используются обычно дляфильтрации, шунтирования и развязки, а также во времязадающих цепях и цепяхшумоподавления.
Слюдяные и керамическиеконденсаторы имеют очень малые последовательное сопротивление и индуктивность.
Это высокочастотныеконденсаторы, которые обычно используются для высокочастотной фильтрация,шунтирования, как разделительные, времязадающие элементы и для частотногоразделения.
Они обычно очень стабильны вовремени, при изменении температуры и напряжения.
Конденсаторы из высокосортнойкерамики (с высокой диэлектрической постоянной) являются среднечастотными.
Они относительно нестабильны вовремени, с изменением температуры и частоты.
Их основным преимуществомявляется высокое по сравнению со стандартными керамическими конденсаторамизначения емкости на единицу объема.
Применяют их обычно дляшунтирования, блокировки и развязки. Один из недостатков этих конденсаторовсостоит в том, что переходные напряжения могут вызвать их повреждения.
Поэтому не рекомендуетсяиспользовать их в качестве шунтирующих конденсаторов, включенныхнепосредственно между шинами источника питания.
Полистирольные конденсаторыобладают исключительно малым последовательным сопротивлением и имеют оченьстабильную характеристику емкость-частота.
Из всех перечисленных типовконденсаторов они наиболее близки к идеальному конденсатору.
Типичные области их применения — фильтрация, шунтирование, развязка, времязадающие цепи и шумоподавление.
Характеристики сухих танталовыхэлектролитических конденсаторов аналогичны характеристикам алюминиевыхэлектролитических конденсаторов.
Однако последовательноесопротивление у них меньше, а емкость на единицу объема больше, чем у последних.
Некоторые из твердотельныхтанталовых конденсаторов имеют достаточно малую индуктивность и могутприменяться на несколько более высоких частотах, чем алюминиевыеэлектролитические.
В общем они более стабильны вовремени по отношению к изменениям температуры и при ударных нагрузках, чемалюминиевые конденсаторы.
Особое внимание следует уделитьалюминиевым электролитическим конденсаторам, как элементам, наиболее часто, посравнению с другими типами конденсаторов, подверженным выходу из строя.
Основным преимуществомэлектролитического конденсатора, обусловившего его широкое применение, являетсябольшая емкость, которую, можно получить в малом корпусе.
Однако алюминиевыйэлектролитический конденсатор может иметь последовательное сопротивление 1Ом (типичноезначение — около 0,1 Ом). Величина последовательного сопротивленияувеличивается с ростом частоты (из-за потерь в диэлектрике) и уменьшениемтемпературы.
Из-за больших размеровалюминиевые электролитические конденсаторы имеют также большую индуктивность,поэтому они являются низкочастотными конденсаторами и их не рекомендуетсяприменять на частотах выше З0кГц.
Наиболее часто они используютсядля фильтрации, шунтирования и развязки на низких частотах.
При использовании на высокихчастотах их необходимо шунтировать конденсатором малой емкости с малойсобственной индуктивностью. Это необходимо из-за того, что, емкостьэлектролитического конденсатора падает с ростом частоты.
При расчетах может бытьиспользована эмпирическая зависимость, обеспечивающая хорошее приближение вобласти рабочих частот:
С = 0.77 ۰ Сном ۰0,001۰f
где Сном — номинальная емкостьконденсатора.
Например, конденсатор сноминальной емкостью 22мкф на частоте 800Гц будет представлять из себя емкостьвсего лишь в 5мкф!
Поэтому для обеспечениякачественной фильтрации во всем диапазоне частот электролитический конденсаторнеобходимо шунтировать высокочастотным керамическим конденсатором, т.к. емкостьэлектролитического конденсатора на высоких частотах очень незначительна.
Одним из недостатковэлектролитических конденсаторов является то, что они поляризованы и на нихнеобходимо поддерживать постоянное напряжение соответствующей полярности, т.е. конденсаторможет работать только с пульсирующим и не может работать с переменным током.
На практике часты случаи пробоявыпрямительных диодов.
В этих случаях конденсатороказывается под воздействием переменного тока, протекающего через него в обоихнаправлениях.
Это ведет к быстрому разогревуконденсатора с последующим выходом из строя и возможностью взрыва.
Взрыв электролитическогоконденсатора может привести к травме!
Будьте осторожны привключении в сеть ремонтируемых ИБП! Не наклоняйтесь близко к схеме, пытаясь«увидеть» процессы, происходящие в ней — это опасно! Лишь толькопосле того, как Вы убедились, что сразу при включении взрыва не произошло, Выможете приступить к исследованию схемы к этому времени он как раз нагреется иприготовится рвануть… так что подождите несколько секунд.
Для увеличения срока службыэлектролитических конденсаторов они должны работать под напряжением, непревышающим 80% максимально допустимого паспортного значения рабочегонапряжения.
Соединив два полярныхконденсатора одинаковой емкости встречно-последовательно, можно получитьнеполярный конденсатор, способный работать в цепях переменного тока.
Результирующая емкость такогоконденсатора равна половине емкости отдельного конденсатора, а допустимоенапряжение — допустимому напряжению отдельного конденсатора.
При использованииэлектролитических конденсаторов в цепях переменного или пульсирующегопостоянного тока напряжение пульсации не должно превышать максимальнодопустимого значения, которое оговаривается в справочниках.
В противном случае конденсаторбудет перегреваться. Температура является основной причиной старения, и поэтомуэлектролитические конденсаторы никогда не следует использовать при температуре,превышающей рекомендованное для них значение.
Именно поэтому на корпусеэлектролитического конденсатора зарубежного производства наносится не толькоего номинал и рабочее напряжение, но и предельно допустимое значение рабочейтемпературы.
Емкость электролитическихконденсаторов обозначается на их корпусе в единицах или долях микрофарады,например: 100uF = 100мкф, 2.2uF = 2,2мкф.
Полярность электролитическихконденсаторов зарубежного производства обозначается в виде значков (-), которыерасположены вдоль всего корпуса конденсатора со стороны вывода егоотрицательной обкладки.
Обозначения конденсаторовостальных типов различаются в зависимости от фирмы-изготовителя. При этомнекоторые фирмы-изготовители используют кодированные обозначения номиналовконденсаторов.
Код состоит из трех цифр ивыражает номинал конденсатора в пикофарадах, Первые две цифры кода являютсязначащими, а третья цифра представляет собой степень сомножителя 10.
Например, если на конденсатореимеется надпись 472К, то его номинал 47 х 100 = 4700пф.
Практически встречающиесянеисправности конденсаторов можно разделить на:
обрыв (полная потеря емкости);
пробой (короткое замыкание междувыводами);
значительное уменьшение емкостипо отношению к номинальной;
повышенная утечка, т.е. возрастаниепостоянной составляющей тока через конденсатор.
Исправность конденсатора можнопроверить путем выпаивания его из схемы и «прозвонки» с помощьюомметра (на пробой), а также замера на измерителе емкости (на обрыв исоответствие номиналу).
При этом рекомендуетсяустанавливать максимальный предел измерения в случае использования стрелочногоомметра.
Исправность электролитическихконденсаторов, благодаря их большой емкости, может быть в первом приближенииоценена по начальному отклонению стрелки омметра. При этом для сравненияполезно иметь под рукой заведомо исправный электролитический конденсатор такойже емкости, как и проверяемый.
В случае исправностипроверяемого конденсатора отклонение стрелки должно быть приблизительно такимже, как и для эталонного конденсатора. Полярность подключения щупов омметрадолжна соответствовать полярности выводов конденсатора ( (+) омметра — к выводуположительной обкладки конденсатора).
При исправном конденсаторестрелка омметра после отклонения должна медленно вернуться в начало шкалы.
Если этого не произошло истрелка остановилась, не дойдя на значительное расстояние до начала шкалы, топроверяемый конденсатор имеет повышенное значение утечки и должен быть заменен.
Не забудьте разрядитьконденсатор перед его проверкой путем кратковременного замыкания выводов спомощью отвертки или пинцета! Иначе вы рискуете вывести из строя свойизмерительный прибор.
Обнаружение таких конденсаторовпредставляет собой особую сложность при ремонте.
Выпаивание и проверка с помощьюомметра в этих случаях результата не дает.
Обнаружить такой конденсаторможно только по нарушению режима работы схемы в месте его установки.
В таких случаях лучше всегозаменить подозреваемый конденсатор на заведомо исправный, либо собратьспециальную схему для его проверки под напряжением.
Иногда встречаются случаи, когдав результате небрежного обращения с платой керамические конденсаторы,установленные на ней получают механические повреждения.
Такие конденсаторы сразубросаются в глаза при внимательном осмотре платы.
Они имеют отколотые края,трещины и т.д. Несмотря на то, что они могут быть исправны, такие конденсаторылучше всего сразу же заменить.9.2 Трансформаторы и дроссели
Представляют собой частныеслучаи катушек индуктивности с магнитным сердечником.
В реальной катушке провод, изкоторого она навивается, обладает последовательным сопротивлением, а междувитками обмотки имеется распределенная емкость.
Две катушки индуктивности,связанные друг с другом через общий магнитный сердечник, образуют трансформатор.
При этом реальные трансформаторы(в отличие от идеальных) имеют между вторичными и первичными обмотками емкость.
Эквивалентная схема катушкииндуктивности показана на рис.12,6. Межвитковая емкость представлена здесь в видешунтирующего конденсатора с сосредоточенными параметрами, так что на некоторойчастоте имеется параллельный резонанс.
Эта частота резонанса определяетверхнюю частоту, на которой можно использовать катушку индуктивности.
Другой важной характеристикой катушекиндуктивности является их чувствительность к паразитным магнитным полям испособность генерировать эти поля.
Поэтому к силовым импульснымтрансформаторам ИБП предъявляют жесткие требования по обеспечениюэлектромагнитной совместимости, по индуктивности рассеяния обмоток при условииобеспечения хорошего потокосцепления между обмотками, а также по конструкции свысокой прочностью изоляции (как правило, пробивное напряжение не менее 2кВ). Этитребования прежде всего обусловлены прямоугольностью формы напряжения с большойчастотой (около З0кГц), а также большой амплитудой импульсов в каждомполупериоде напряжения.
Импульсные трансформаторыпредназначены для передачи кратковременных электрических импульсов достаточнобольшой мощности.
Возникающие при этом искаженияплоской части импульса определяются конечной величиной индуктивности первичнойобмотки L1, а искажения фронта — индуктивностью рассеяния Ls.
Эти искажения фронтов импульсоввызываются паразитными колебаниями, возникающими в контуре, образованном индуктивностьюрассеяния Ls и собственной емкостью С0.
Поэтому при выполненииимпульсного трансформатора принимаются специальные меры для уменьшения этихпаразитных параметров.
Меры эти в основном сводятся кследующему.
Обмотки располагают такимобразом, чтобы между их выводами было приложено в процессе работы возможноменьше импульсное напряжение. Рекомендуется обмотку с меньшим числом витковрасполагать внутри, а с большим числом витков — снаружи катушки.
Для получения малой величиныиндуктивности рассеяния одну из обмоток наматывают в два слоя, между которымипомещают вторую обмотку.
В некоторых импульсныхтрансформаторах первичная и вторичная обмотки наматываются одновременно двумяпроводами, так что витки одной обмотки располагаются между витками другой.
В качестве межслоевой имежобмоточной изоляции обычно используются пленки неорганических диэлектриков.
Сами трансформаторы пропитываюткомпаундами или лаками.
В силовых импульсныхтрансформаторах ИВП персональных компьютеров находят широкое применение Ш-образныеферритовые магнитопроводы, наиболее технологичные для процесса намотки обмотоки характеризующиеся высоким коэффициентом их заполнения.
Исходя из вышесказанного, можносделать неутешительный вывод о том, что при выходе из строя силового импульсноготрансформатора его ремонт или изготовление нового — дело весьма сложное итребует специального оборудования, материалов, оснастки и высокой квалификации.
Кроме того импульсныйтрансформатор является оригинальной неунифицированной деталью, которая разрабатываетсяи применяется для данной конкретной схемы ИВП и, как правило, не подходит длядругих схем.
При нарушении хотя бы одного извышеперечисленных параметров в результате ремонта импульсного трансформатора,он будет работать неудовлетворительно, что приводит к нарушению оптимальногосоотношения потерь мощности на элементах ИВП и скорому повторному выходу ИБП изстроя.
К счастью, силовые импульсныетрансформаторы необратимо выходят из строя довольно редко, что объясняется ихвысокой надежностью, которая заложена в технологии их изготовления, т.к импульсныйтрансформатор является одним из самых ответственных элементов схемы ИБП.
Рассмотрим теперь основныеособенности построения трансформаторов тока, которые используются во многихсхемах ИБП в качестве датчика схемы токовой защиты.
Характерной особенностьютрансформатора тока в отличие от трансформатора напряжения является то, чтовторичная обмотка его должна быть обязательно замкнута на нагрузку,сопротивление которой не превышает определенного значения.
Разомкнутое состояние вторичнойобмотки является аварийным режимом. Поясним это подробнее.
Т.к. ток первичной обмотки неизменяется при разрыве цепи вторичной обмотки, в отличие от трансформаторанапряжения, то переменный магнитный поток в сердечнике имеет очень большуюамплитуду из-за того, что отсутствует встречный компенсирующий магнитный поток,порождаемый током вторичной обмотки.
Скорость изменения магнитногопотока при смене полярности тока, протекающего через первичную обмотку, такжеочень велика.
Поэтому будет очень велика ЭДС,наводимая этим потоком на разомкнутой вторичной обмотке. Величина этой ЭДСтакова, что может привести к пробою изоляции.
Для безопасности работы в случаеповреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками, вторичная обмоткадолжна быть обязательно заземлена.
Кроме того, большая амплитудапеременного магнитного потока в сердечнике приводит к значительному возрастаниюпотерь на его перемагничивание. Поэтому трансформатор начинает сильноперегреваться.
В схеме ИБП PS-6220C, например,функцию нагрузки вторичной обмотки трансформатора тока Т4 выполняет резисторR42 (470 Ом) Трансформатор тока в рассматриваемом классе ИБП в основном имеетдве конструктивные реализации. В одном варианте он представляет собойтрансформатор на Ш-образном ферритовом сердечнике, на среднем керне которогорасположен каркас с намотанной на него вторичной обмоткой. Первичная обмоткарасположена поверх вторичной и представляет из себя один виток монтажногопровода в пластмассовой изоляции (рис.14, а, б).
/>
Рис.14. Встречающиеся напрактике конструкции трансформатора тока на Ш-образном (а) и на кольцевом (б, в)сердечнике.

В другом варианте вторичнаяобмотка наматывается на кольцевой ферритовый сердечник, а первичной обмоткойявляется вывод конденсатора, который включен последовательно с первичнойобмоткой силового трансформатора (рис.14, в).
Однако встречаются и другиеварианты конструктивного исполнения трансформатора тока.
Дроссели выходных фильтров (кромедросселя групповой стабилизации) представляют собой катушки индуктивности соднорядной намоткой из медного провода большого сечения на незамкнутомферритовом сердечнике цилиндрической формы (ферритовые стержни).
Большое сечение провода объясняетсязначительной величиной выходных токов ИБП, а незамкнутая форма сердечника — работойдросселя с большим током подмагничивания.
Замкнутая форма сердечника вэтом случае привела бы к вхождению его в магнитное насыщение и потере дросселемфильтрующих свойств.
Неисправности индуктивныхэлементов можно подразделить на:
обрыв в обмотке;
межвитковое замыкание;
межобмоточное замыкание (толькодля трансформаторов), замыкание (пробой) обмотки на сердечник;
потеря сердечником магнитныхсвойств (из-за перегрева, механических повреждений и т.д.).
Выход из строя выходныхдросселей фильтров в ИБП явление крайне редкое из-за их высокой надежности.
Выход из строя трансформаторовчасто можно определить при внешнем осмотре по потемнению отдельных участковнаружной изоляции, появлению пузырьков воздуха под изоляцией, вспениванию ивыделению из под изоляции пропиточного компаунда.
Целостность обмоток на «обрыв»,а также наличие межобмоточного замыкания и замыкания какой-либо из обмоток насердечник легко проверяются с помощью омической «прозвонки».
Остальные из перечисленных вышенеисправностей поддаются обнаружению крайне сложно, так как омическоесопротивление обмоток трансформатора очень мало (единицы и даже доли Ом!).
Если есть подозрение намежвитковое замыкание или на потерю сердечником магнитных свойств, тотрансформатор нуждается в замене на аналогичный.9.3 Диоды
Диоды, применяемые врассматриваемом классе ИБП, можно условно подразделить на:
силовые выпрямительныенизкочастотные (диоды входного сетевого моста и схемы пуска);
силовые выпрямительныевысокочастотные вторичной стороны;
высоковольтные высокочастотные (рекуперационныедиоды транзисторного инвертора);
низковольтные высокочастотные (применяемыев согласующем каскаде и сигнальных цепях защиты, а также схеме образованиясигнала PG).
Выпрямительные низкочастотныедиоды для входного выпрямительного моста выбираются при замене по следующимосновным параметрам:
постоянному обратному напряжениюUo6p. (не менее 400В);
среднему прямому току Iпр. (неменее 2-4А в зависимости от мощности блока);
импульсному прямому току Iи. пр.(не менее 70-100А).
Для силовых выпрямительныхвысокочастотных диодов, кроме того, важным параметром служит времявосстановления обратного сопротивления диода teoc, которое определяетдлительность режима «сквозных токов» в схеме выпрямления. Этоувеличивает коммутационные потери не только в диодах выпрямителя, но и втранзисторах инвертора. При этом элементы источника оказываются в режимекороткого замыкания, что создает условия для коммутационных выбросов на фронтахпереключения, ведущих к отказу источника. Время teoc. должно быть в три-четырераза меньше времени выключения транзистора и соответствовать teoc. = 0,3 — 0,5мкс.Вторым важным параметром этих диодов является прямое падение напряжений Unp.,от значения которого зависит КПД выпрямителя. Это напряжение должно быть повозможности меньшим.
Сравнительно меньшее значениеUnp. получается у диодов с барьером Шоттки. У данного типа диодов Unp. составляет0,4-0,6В при токах до 100А, а время восстановления не более 0,1мкс. Недостаткомдиода является большой обратный ток и малое допустимое обратное напряжение (20- 40В).
Для остальных диодовопределяющим параметром является teoc.
Мощные выпрямительные диоды вканалах выработки +5В и +12В стоят на радиаторах, т.е. для обеспечениятемпературного режима работы этих диодов надо обеспечить хороший теплоотвод!
Характерной ошибкой ремонтниковпри замене вышедших из строя зарубежных диодов является незнание однойхарактерной особенности. Исторически сложилось так, что у диодов, выпускаемыхотечественной промышленностью метка, как правило, наносится со стороны анода. Зарубежныедиоды, как правило, имеют метку у катода.
Поэтому ремонтник, извлекаянеисправный диод из платы, устанавливает на его место диод отечественногопроизводства, стараясь при этом сохранить расположение метки.
В результате диод оказываетсязапаян «наоборот», что приводит к выводу ИБП из строя.
Однако необходимо отметить, чтои для зарубежных, и для отечественных диодов расположение меток может быть ипротивоположным.
Поэтому необходимо передустановкой диода на плату разобраться в расположении выводов с помощью омметра,не доверяясь справочникам, в которых иногда встречаются досадные ошибки! Иногдаошибки при маркировке диодов бывают допущены на заводе изготовителе.
Практически встречающиесянеисправности диодов можно разделить на:
обрыв;
короткое замыкание (пробой);
уменьшение обратногосопротивления (утечка);
увеличение прямого сопротивления.
Все эти неисправности легкообнаруживаются при помощи омметра после выпаивания диода из схемы.
Обращаем Ваше внимание на то,что иногда утечка диода проявляется только под напряжением!
Большие сложности возникают привыходе из строя стабилитронов и тиристоров в ИБП, которые обычно являютсяпороговыми и исполнительными элементами различных защитных схем.
Определение их типов ипараметров часто бывает затруднено из-за отсутствия справочной информации ипринципиальных схем на ИБП.
Произвольный подбор этихэлементов чреват выходом из строя элементов ИБП, которые еще не «сгорели».Поэтому при таких сложных случаях необходимо «снять» принципиальнуюсхему с печатной платы ИБП и тщательно проанализировать принцип ее работы,после чего попробовать подобрать элемент со сходными параметрами, либопопытаться достать аналогичный зарубежный элемент.9.4 Транзисторы
Транзисторы, применяемые врассматриваемом классе ИБП, можно условно подразделить на:
силовые высокочастотные (большоймощности);
сигнальные высокочастотные (малоймощности).
Силовые высокочастотныетранзисторы применяются в качестве ключей полумостового инвертора и рассчитанына работу со значительными токами и напряжениями.
Сигнальные транзисторыиспользуются во всех остальных функциональных узлах схемы ИБП.
Во всех схемах рассматриваемогокласса ИБП в качестве силовых ключей используются исключительно биполярныетранзисторы обратного типа проводимости (n-p-п).
В качестве сигнальныхиспользуются транзисторы как прямого (p-n-р), так и обратного типа проводимости.При замене сигнальных транзисторов следует учитывать не только цифровоеобозначение транзисторов, но и буквенные обозначения, которые нанесены накорпус. Транзисторы с разными буквенными обозначениями имеют различныепараметры (прежде всего — коэффициент усиления по току)!
Практически встречающиесянеисправности транзисторов можно разделить на:
обрыв одного или обоих переходов;
короткое замыкание (пробой) поодному или обоим переходам;
уменьшение обратногосопротивления (утечка) одного или обоих переходов;
пробой по участкуколлектор-эмиттер при целостности переходов коллектор-база и эмиттер-база. Всеэти неисправности легко обнаруживаются при помощи омметра после выпаиваниятранзистора из схемы, т.к. каждый из переходов транзистора аналогичен диоду.
9.5 Интегральные стабилизаторы
/>
/>
Рис.15. Интегральные линейныерегуляторы напряжения LM7805, LM7812.
Эти микросхемы содержатвстроенную защиту от перегрузки по току и тепловую защиту от максимальнодопустимой температуры кристалла (175°С), что существенно повышает надежностьмикросхем.
Типовая схема включения этихстабилизаторов приведена на рис.17.
Конденсатор С1 — обычныйфильтрующий конденсатор, который должен иметь емкость 1000мкф на 1А токанагрузки.
Конденсатор С4 используется длясглаживания переходных процессов при внезапных повышениях потребляемого тока идолжен иметь емкость примерно 100мкф на 1А тока нагрузки.

/>
Рис.16. Выход ИМС 7805 на режимстабилизации при подаче входного напряжения.
 
/>
Рис.17. Типовые схемы включениятрехвыводных интегральных стабилизаторов положительного (а) и отрицательного (б)напряжений.
В рассматриваемом классе ИБПиспользуются, в основном, для стабилизации отрицательных выходных напряженийтрехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения типа 7905, 7912 или 7805,7812.
Структурная схема трехвыводныхинтегральных стабилизаторов 7805 (К142ЕН5А) и 7812 (К142ЕН8Б) приведена на рис.14.
Основные параметры этихстабилизаторов напряжения приведены в табл.6.
Входной конденсатор С2 устраняетгенерацию при скачкообразном включении входного напряжения (Uex), котораявозникает в стабилизаторе из-за влияния монтажных емкости и индуктивностисоединительных проводов, образующих паразитный колебательный контур (рис.15),
Выходной конденсатор СЗ служитдля защиты от переходных помеховых импульсов.
Обычно С2 и СЗ имеют емкость от0,1 до 1 мкф и должны монтироваться как можно ближе к корпусу стабилизатора. Амплитудавысокочастотных колебаний может превышать максимально допустимое входноенапряжение, что приводит к пробою микросхемы, поэтому наличие и исправность С2является обязательным условием для работы схемы.
Иногда между входом и выходоминтегрального стабилизатора включается диод (рис.16). В его отсутствии послевыключения из сети ИБП конденсатор, стоящий на выходе стабилизатора разрядитсячерез стабилизатор, что может привести к выходу его из строя.
Минимальное входное напряжениеинтегрального стабилизатора должно превышать выходное на 2,5В, т.е. длястабилизатора с фиксированным выходным напряжением +5В, например, минимальноевходное напряжение составляет +7.5В.
Цоколевка корпусов интегральныхстабилизаторов этих серий приведена на рис.80.
Заключение
 
Наибольшее распространение всхемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания,содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого работает включевом режиме.
Использование этого режимапозволяет значительно улучшить ряд показателей формирователей питающихнапряжений.
Так, импульсный источникпитания, по сравнению с линейным, обладает высоким коэффициентом полезногодействия (0,7...0,8), меньшей рассеиваемой мощностью выходного транзистора, а,следовательно, и облегченным тепловым режимом всего монитора в целом, малымиразмерами импульсного трансформатора и сглаживающего фильтра.
К достоинствам импульсныхисточников питания относится и возможность групповой стабилизации одновременнонескольких источников питания, а также способность работы в широких пределахизменения сетевого напряжения (от 100 до 260 В).
Недостатками импульсныхисточников питания считают: высокий уровень радиопомех при функционировании иотсутствие гальванической развязки от сети переменного тока.
Источник питания мониторапредставляет собой сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которогонеобходимо осуществлять, точно представляя его работу и владея навыкаминахождения и устранения дефектов.
При ремонте рекомендуетсякомплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей. Приремонте ИБП необходимо использовать следующие методы:
Метод анализа монтажа.
Б. Метод измерений
В. Метод исключения.
Г. Метод электропрогона.
Д. Метод воздействия.
Е. Метод эквивалентов.
Характерными причинамивозникновения аварийных режимов в схеме ИБП являются: «броски» сетевогонапряжения, вызывающие увеличение амплитуды импульса на коллекторе ключевоготранзистора; короткое замыкание в цепи нагрузки; лавинообразное нарастание токаколлектора из-за насыщения магнитопровода импульсного трансформатора, например,из-за изменения характеристики намагничивания магнитопровода при перегреве илислучайного увеличения длительности импульса, открывающего транзистора.
Одной из самых характерныхнеисправностей является «пробой» диодов выпрямительного моста илимощных ключевых транзисторов, ведущий к возникновению КЗ в первичной цепи ИБП. Пробойдиодов выпрямительного моста может привести к ситуации, когда наэлектролитические сглаживающие емкости сетевого фильтра будет непосредственнопопадать переменное напряжение сети. При этом электролитические конденсаторы,стоящие на выходе выпрямительного моста, взрываются.
Литература
1. Чальз Брукс и др. Аттестация А+. Москва. 2002.
2. Марк Минаси. Ваш ПК. Петербург. 2004
3. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. — СПб.: «Питер», 2000. — 816 с: илл
4. Мураховский В.И., Евсеев Г.А. Железо ПК — 2002. Практическое руководство.- Москва: «ДЕСС КОМ», 2002. — 672 с: илл.
Периодические издания:
5. Компьютерра. Компьютерный еженедельник: 2001-2005. Компьютерра. Спецвыпуски:2005.
6. HARD'nSOFT. Ежемесячныйжурнал: 2001-2005.
7. CHIP. Журнал информационных технологий: 2001-2005.
8. Мир ПК 2000-2005
9. Компьютер Пресс 2000-2005
10. Хакер 2002-2005
11. UPGRADE 2000-2005
Интернет-издания:
12. 3DNews.ru
13. 3DVelocity.com
14. AMDNow.ru
15. BoogleTech.com
16. Сontroler Reviews.com
17. DigitalWare.ru
18. HomeToys.com
19. iXBT.com
20. Motherboards.org
21. NVMax.ru
22. PCGuide.com
23. ReactorCritical.ru
24. Sandpile.org