Курсовая работа: Разработка методика диагностики технического блока питания видеомонитора EGA

зированы. Кроме того, блок питания должен обеспечивать ток, необходимый для работы. В мониторах требуются напряжения +5 В для микросхем, 12 В - для опера­ционных усилителей и транзисторов, а также напряжения от 100 до 100 В - для схем развертки и электронно-лучевой трубки, фокусирующие напряжения для не­которых электронно-лучевых трубок составляет +500 В. Анодные напряжения со­ставляют 10-15 кВ для монохроматических электронно-лучевых трубок и до 30 кВ для цветных. Практически все эти напряжения постоянного тока.

Большой частью блок питания компьютера является автономным устройст­вом. Блоки питания оформляются в отдельных корпусах, которые крепятся к шасси и соединяются с материнской платой.

Имеются две разновидности блоков питания - обычные и импульсные. Ста­рые обычные блоки питания после включения без всякой проверки подают напря­жение в компьютер. Импульсный блок питания при включении проверяет наличие нагрузки, т.е. схем, на которое подается питание. Если нагрузка отсутствует или не­правильна, блок питания отключается. Блоки питания должны не только формиро­вать напряжения постоянного тока, но и стабилизировать их.

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

На схеме 1 представлена базовая схема однотактового обратноходового авто­генераторного нерегулируемого преобразователя, включающая в себя: силовой транзистор Q1; трансформатор Т1 с первичной обмоткой W1, базовой обмоткой W2, выходной обмоткой W3; выпрямительный диод Д2; сглаживающий конденса­тор С1; базовый резистор R1; цепь запуска на резисторе R2; диод, защищающий эммитерный переход от недопустимых обратных напряжений.

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

Схема работает следующим образом.

Рис. 1

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

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

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

BxI_E > I_Kj

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

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

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

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

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

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

- возможность пробоя эммитерного перехода.

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

I_K = U ₀ / R _{3 t}

где: U о - пороговое напряжение эммитерного перехода Q2.

Пути устранения второго недостатка достигается применением демпфирую­щих R, С, Dцепей.

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

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

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

осуществлено следующими способами:

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

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

- либо методом ТПИМ с постоянной частотой переключений.

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