Промышленные схемы выпрямительных устройств для ксеноновых ламп кинопроекторов

Как уже известно, кинопро­екционная лампа должна обеспечивать постоянство светового потока, который имеет большую зависимость от величины пи­тающего тока, чем от напряжения. Схемы выпрямителей для питания кинопроекционных ксеноновых ламп построены с уче­том особенностей эксплуатации этих ламп.

Наибольшее распространение среди промышленных выпрямителей получили такие, как:

- 50 ВУК - 120 – 1;

- ВКТ – 1, 2, 3, 5 и 10.

Таблица 3 - Технические характеристики выпрямителей:

Тип выпрямителя   Параметры	50ВУК-120-1	ВКТ-1	ВКТ-2	ВКТ-3	ВКТ-5	ВКТ-10
Напряжение, В	3N~380
Номинальный выпрямленный ток, А
Номинальное выпрямленное напряжение, В
Коэффициент мощности	0.6	0.52	0.56	0.61	0.6	0.53
Потребляемая мощность, кВт	4.0	1.4	2.7	3.9	6.6	12.7
Пределы регулирования тока нагрузки, А	68—130	30—55	50—95	60—100	100—150	160—300
Режим работы	Повторно-кратковременный
Мощность источника света к/проекторов, кВт	2,0—3,0	1,0	2,0	3,0	4,0—5,0	7,0—10,0
КПД, не менее, %

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА 50 ВУК - 120 – 1

Устройство предназначено для питания постоянным стабилизированным током ксеноновую лампу, мощностью 2,5 – 3,0 Квт.

Принципиальную схему можно рассматривать как состоящую из отдельных цепей: цепь главного тока, управления, цепь подпитки и защиты от перегрузок.

Рисунок 44 Принципиальная схема выпрямителя 50 ВУК - 120 – 1

Цепь главного тока включает силовой трехфазный понижающий трансформатор Тр, дроссель насыщения ДН1 — ДН2, главный выпрямитель Д9—Д14 и Г- образный фильтр, состоящий из дросселя Др и конденсатора С6.

Силовой трансформатор имеет три вторичных цепи: об­мотки 7 — 8 (W₂) питают через дроссель насыщения ДН1 — ДН2 и главный выпрямитель; с обмоток 3 — 4 (W₃) питание поступает на вспомогательный выпрямитель транзисторного усилителя Д7; обмотки 5 — 6 (W₄) питают выпрямитель под­питки Д8.

Последовательно со вторичными обмотками W₂ трансфор­матора Тр включены рабочие обмотки дросселя насыщения ДН1 — ДН2. В дросселе насыщения применена внутренняя положительная обратная связь по току. Признаком ее яв­ляется тот факт, что рабочие обмотки дросселя 5 — 6 (W_Р) включены последовательно с вентилями главного выпрями­теля и обтекаются пульсирующим током. Кроме рабочих об­моток дроссель насыщения имеет обмотку управления 1 — 2 (W_у) и обмотку размагничивания 7—8 (W разм). Конструктивно дроссель насыщения выполнен в виде двух трехфазных дросселей, каждый из которых составлен из трех однофазных дросселей насыщения и имеет всего шесть магнитопроводов.

По обмотке размагничивания практически протекает стабилизированный ток ксеноновой лампы, поэтому она играет роль обмотки смещения.

Главный выпрямитель собран по трехфазной двухтактной схеме на кремниевых диодах Д9—Д14. Параллельно каж­дому из них включены селеновые вентили, защищающие диоды от перенапряжений (на схеме рис. 4 они выделены штриховкой). При случайном перенапряжении на вентилях главного выпрямителя селеновые шайбы пробиваются быст­рее и шунтируют кремниевые диоды.

Цепь управления построена по принципу стабилиза­тора комбинированного типа и состоит из магнитного усили­теля УМ, транзисторного регулятора тока, для питания которого применен трехфаз­ный однотактный выпрямитель Д7 — Д9. В некоторых сериях устройства 50ВУК-120-1 этот выпрямитель построен по трех­фазной двухтактной схеме выпрямления.

Принцип действия транзисторного регулятора тока пояс­няется с помощью блок-схемы. Для осуществления регулирования по отклонению цепь управления должна иметь датчик сигнала обратной связи, источник эталонной величины (задатчик сигнала), схему сравнения и усилитель. В блок-схеме эталонной величиной является эталонное пилообразное напряжение U _эп, которое получается при суммировании на­пряжений стабилизированного U _э и пилообразного U_п, выра­батываемого генератором пилообразного напряжения ГПН.

Датчик сигнала обратной связи создает выпрямленное напря­жение U_сигн. Так как в устройстве осуществляется регулиро­вание комбинированного типа, то напряжение U_сигн изменя­ется пропорционально току ксеноновой лампы (регулиро­вание по отклонению) и напряжению питающей сети (возму­щающее воздействие). При сравнении эталонной величины U_эп и напряжения сигнала U_сигн получается сигнал управле­ния, который после усиления поступает в обмотку управления главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2. В качестве схемы сравнения с предварительным усилением применен транзисторный усилитель на интегральной схеме ИС (марка ИС — К.1УТ401А или К140УД1А). Усилитель имеет два входа: кон­такт 10 (на него поступает U_эп) и контакт 9 (на него пода­ется U_сигн). К контактам 1 и 7 подключается питание, контакт 5 — выход усилителя. На выходе схемы получаются прямо­угольные импульсы, так как транзисторы в ИС работают в режиме широкоимпульсной модуляции. Длительность импульсов зависит от величины напряжения U_сигн.

С выхода усилителя ИС прямоугольные импульсы посту­пают на усилитель мощности и дальше в обмотки управле­ния главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2 (Wу' или Wу'+Wу").

Принципиальная схема транзисторного регуля­тора тока.

Генератор пи­лообразного напряжения построен на ОПТ (Т1) и транзисторах Т2, ТЗ. От выпрямителя Д7 — Д9 че­рез цепь R9, RЗ эмит­тер — коллектор транзи­стора Т2 идет заряд конденсатора С1. При U _C1>U_порог ОПТ (Т1) от­крывается и конденсатор С1 разряжается через цепь эмиттер — база Т1, резистор R2. Напряжение на конденсаторе U_C1, получившее пилообразную форму, далее поступает на вход транзистора ТЗ, включен­ного по схеме эмиттерного повторителя, т. е. напряжение на его выходе U_C1 повторяет напряжение входа U_C1- Часть этого напряжения (с резистора R8) поступает на вход усилителя ИС (контакт 10). На этот же контакт через резистор R12 подается эталонное напряжение U _э. Это напряжение поддер­живается стабильным кремниевым стабилитроном Д1. Таким образом, на входе 10 усилителя ИС действует эталонное пилообразное напряжение U_{эп .}

Схема датчика обратной связи включает: однофазный дроссель магнитного усилителя УМ, выпрямитель ВЗ, филь­тры. Обмотка управления W_у магнитного усилителя УМ обте­кается током нагрузки I_кл. При всяком изменении тока ксеноновой лампы Iкл (отклонение стабилизируемой величины) и изменении сетевого напряжения (возмущающее воздействие) пропорционально изменяются ампервитки рабочей обмотки W_Р магнитного усилителя УМ, изменяется питающее напряжение на выпрямителе ВЗ. Напряжение, снимаемое с конден­сатора С5 (U_сигн), поступает на вход усилителя ИС (кон­такт 9). С выхода ИС прямоугольные импульсы подаются на эмиттерный повторитель (на транзистор Т4) и далее на уси­литель мощности. Таким образом, в схеме два эмиттерных повторителя (на транзисторах ТЗ и Т4) для согласования входных и выходных цепей. В качестве усилителя мощности применена схема составного транзистора (Т5, Т6), его на­грузкой служит обмотка управления Wу главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2.

Пример работы схемы. Предположим, что ток нагрузки I_кл увеличился. Это приведет к возрастанию намагничиваю­щей силы ампер-витков обмотки W_у магнитного усилителя УМ, индуктивное сопротивление рабочей обмотки дросселя УМ уменьшится, и напряжение питания перераспределится между обмоткой W_Р (УМ) и выпрямителем ВЗ. При этом увеличится напряжение питания и величина выпрямленного напряжения выпрямителя ВЗ, т. е. возрастает напряжение U_сигн. На выходе усилителя ИС длительность импульсов управления уменьшится, уменьшится постоянная составляющая этих импульсов I_ср. Это приведет к уменьшению намагничивающей силы управляющих ампер-витков главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2, возрастет индуктивное сопротивление его рабочих обмоток, уменьшится питающее напряжение глав­ного выпрямителя Д1 — Д6.

Колебания сетевого напряжения (возмущающее воздейст­вие) вызывают пропорциональное изменение напряжения U_снгн, так как магнитный усилитель УМ питается от обмотки W₄' вспомогательного трансформатора Тр1.

Выпрямитель подпитки собран по однофазной однотактной схеме выпрямления. В качестве вентиля применен тиристор Д10. Выпрямитель получает питание от обмотки 9 —7 (W4) силового трансформатора Тр2. Резистор R1 ограничивает ток в схеме и способствует получению кру­топадающей внешней характеристики выпрямителя. Напря­жение управления тиристор получает от выпрямителя В1, собранного по однофазной двухтактной схеме выпрямления. В других сериях выпуска применена однофазная однотактная схема выпрямления.

В работе выпрямителя подпитки предусмотрено автомати­ческое отключение его после розжига ксеноновой лампы и в случае повышения напряжения на его выходе свыше 150 В. С этой целью в цепь управляющего электрода тиристора Д10 включены электрические магнитоуправляемые контакты Р и Р2 (герконы).

Геркон Р2 установлен над воздушным зазором дросселя фильтра Др2. После розжига ксеноновой лампы контакты за­мыкаются, закорачивается цепь управления тиристора Д10, выпрямитель подпитки отключается. Контакты Р2 остаются замкнутыми на все время работы ксеноновой лампы.

Геркон Р установлен у катушки индуктивности L. При появлении напряжения на выходе выпрямителя подпитки свыше 150 В пробиваются кремниевые стабилитроны Д11, Д12, по катушке L течет ток и магнитное поле катушки за­мыкает контакты Р, опять закорачивается цепь управления тиристора Д10, и выпрямитель подпитки отключается. Эта мера предохраняет конденсаторы С1 и С4 от пробоя, так как рабочее напряжение этих конденсаторов 160 В.

Цепь защиты от перегрузок состоит из выпрямителя В2, транзистора Т1, катушки реле Р1, нор­мально замкнутые контакты которой Р1 находятся в цепи катушки магнитного пускателя Р4.

При номинальном токе нагрузки транзистор Т1 всегда закрыт. Для этого цепочка R12 и Д14 поддерживает повы­шенный потенциал эмиттера Т1 и обеспечивает устойчивое закрытое состояние транзистора. При перегрузках заметно увеличивается напряжение на дросселях фильтра Др1, Др2. Это напряжение поступает на резистор R9, возрастает напря­жение на конденсаторе С7, повышается потенциал базы тран­зистора Т1, он открывается. Через катушку реле Р1 потечет ток, контакты Р1 размыкаются. Ток катушки магнитного пу­скателя Р4, включенного последовательно с контактами Р1, исчезает, контакты Р4 размыкаются и отключают устройство от сети.

В ряде серий питание на резистор R 9 поступает с нижнего плеча делителя, включенного на выходе выпрямителя ВЗ, с резистора R19, на котором так же увеличивается питание при пере­грузках.

Диод Д13 ограничивает ток через транзистор Т1 в момент его отпирания.

Назначение и работа вспомогательных уз­лов выпрямителя 50ВУК-120-1.

1. Питающая сеть подключается к зажимам 1, 2, 3, 4. С зажимов 1', 2', 3' снимается питание на двигатель венти­лятора, охлаждающего ксеноновую лампу.

2. В главном дросселе насыщения ДН1—ДН2 применена внутренняя положительная обратная связь по току. Обмотка управления состоит из двух секций W_y' и W_y'. С по­мощью переключателя П2 может быть включена в работу только обмотка W_y' или обе обмотки W_y' и W_y". Это позво­ляет получать на выходе устройства напряжения до 30 и свыше 30 В.

Дроссель насыщения ДН1—ДН2 имеет обмотку размаг­ничивания 9—10 (W_разм), обтекаемую стабилизированным то­ком нагрузки. Это обмотка смещения.

3. Резервирование устройства предусмотрено в транзи­сторном регуляторе тока (в комплект выпрямителя входит запасная плата). Замена платы осуществляется через ко­лодку с разъемами при обесточенном устройстве. Во время сеанса переключателем П1 переходят на ручное регулирова­ние. На схеме рис. 8 переключатель П1 находится в положе­нии 1 («Автоматическое»), т. е. ток в обмотке управления W_у (ДН1—ДН2) изменяется автоматически через транзистор­ный регулятор тока. При переводе в положение II («Ручное») транзисторный регулятор отключается, а обмотка W_у ДH1— ДН2получает питание непосредственно от выпрямителя Д7— Д9 через резисторы R 5 и R 6. Регулирование тока в обмотке W_у и, следовательно, тока нагрузки производится резисто­ром R6.

4. В режиме холостого хода выпрямителя транзистор Т6 все время находится под нагрузкой и может пробиться. Для защиты его от перегрузок в цепь эмиттера транзистора Т4 включен геркон РЗ (установлен над воздуш­ным зазором дросселя фильтра Др2).

5. Параллельно обмотке управления W_у дросселя ДН1 — ДН2 включен диод Д2, предохраняющий тиристор Т6 от пробоя в момент его запирания.

6. Цепочка R2, С4 обеспечивает необходимую скорость нарастания тока в момент розжига ксеноновой лампы.

7. Параллельно выходу выпрямителя включена цепочка, состоящая из контактов магнитного пускателя Р4 и резистора RЗ. Через резистор RЗ и контакты магнитного пускателя Р4 происходит разряд конденсаторов фильтра после выключения выпрямительного устройства.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВ ТИПА ВКТ

Тиристорные выпрямительные устройства типа ВКТ (ВКТ-1, ВКТ-2, ВКТ-3, ВКТ-5) предназначены для питания ксеноновых кинопроекционных ламп разной мощности (1, 1,5, 2, 3, 4, 5 кВт). Выпрямительное устройство типа ВКТ обеспечивает: 1. Точность стабилизации тока (при колебаниях питаю­щего напряжения от 85 до 110% от номинального значения, при несимметрии линейных напряжений питающей сети) не хуже ±3%, при любой последовательности чередования фаз сети.

2. Диапазон регулирования угла включения тиристора в интервале 10—90°.

3. Быстрый розжиг ксеноновой лампы.

4. Повторный розжиг при случайном погасании ксеноновой лампы.

5. Отключение устройства при резком увеличении тока на­грузки.

6. Ограничение напряжения холостого хода до 160 В — для защиты элементов схемы от пробоя.

7. Коэффициент пульсаций тока не более 8% для ВКТ-1; ВКТ-2 и более 5% для ВКТ-3, ВКТ-5.

В схеме выпря­мителя можно выделить следующие узлы: цепь главного тока, цепь управления (плата системы управления СУ и блок импульсных трансформаторов БИТ), блок им­пульсной подпитки БИП, блок защиты и повторного включе­ния лампы БЗ — ПВ.

Цепь главного тока включает: силовой понижаю­щий трансформатор Тр1, насыщающиеся дроссели Др1, Др2, ДрЗ, трехфазный двухтактный тиристорный выпрямитель Д1 — Д6 (исполнительный элемент схемы), сглаживающий фильтр (Др4, С1, Др5), однофазный дроссель насыщения ДН1 (датчик сигнала обратной связи).

Дроссели Др1, Др2, ДрЗ предназначены для уменьшения искажений питающей сети, которые возникают при переклю­чениях тиристоров в процессе работы.

Назначение цепочек С2 — R.5, R6 — контактов реле Р1, кон­денсаторов СЗ, С4 описано в схеме выпрямителя 50ВУК-120-1.

Блок импульсной подпитки БИП создает напря­жение холостого хода выпрямителя для розжига ксеноновой лампы и автоматически включает зажигающее устройство кинопроектора. БИП представляет собой однофазный одноактный тиристорный выпрямитель (тиристор Д7). Питание получает от вторичных обмоток W₃ силового трансформатора Тр1, включенных по схеме неправильного открытого тре­угольника.

Рисунок 45 - Принципиальная схема выпрямителя ВКТ

Такое соединение обмоток позволяет перейти от трехфазной цепи к однофазной.

Резистор R.1 ограничивает ток в схеме и создает крутопа­дающую внешнюю характеристику этого выпрямителя.

Цепь управления тиристора Д7 получает питание от вто­ричных обмоток W₄' вспомогательного трансформатора Тр2 через выпрямитель В1. Процесс формирования напряжения холостого хода происходит следующим образом. При вклю­чении устройства в сеть с помощью кнопки «Пуск» по ка­тушке магнитного пускателя Р1 течет ток, при этом срабаты­вают все контакты реле Р1 и включается БИП. Начи­нается заряд конденсатора С6 (от выпрямителя В1, конден­сатор С6, диоды Д10, Д9, резисторы RЗ, R2). Когда напряжение на конденсаторе С6 достигнет величины напря­жения прямого переключения U _пп динистора Д12, последний открывается и начинается разряд конденсатора С6 через динистор Д12, резистор R 4, управляющий электрод—катод тиристора Д7, диод Д11. Это и будет управляющий импульс, который откроет тиристор Д7, и напряжение, выпрямленное этим тиристором, будет приложено к конденсаторам С1, С2. Когда напряжение на выходных зажимах (22 — 23} выпрями­теля достигнет такой величины, при которой произойдет про­бой кремниевого стабилитрона Д8, по катушке реле Р2 пой­дет ток, сработает реле Р2. Контакты реле Р2 замкнут цепь питания высоковольтного трансформатора ТрЗ. Таким обра­зом включится зажигающее устройство кинопроектора. В ксеноновой лампе возникает искровой разряд. Конденса­торы С1, С2 разряжаются через лампу, и искровой разряд переходит в устойчивый дуговой. Напряжение на выходе выпрямителя резко падает, реле Р2 отключает контакты Р2 и прекращается работа зажигающего устройства. В этот же момент включаются в работу силовые тиристоры и цепь управления, осуществляющая стабилизацию тока нагрузки.

Время работы БИП определяется временем разряда кон­денсатора С6 до напряжения, при котором закрывается дини­стор Д12.и этим прекращается подача напряжения на управ­ляющий электрод тиристора Д7. Схема БЗ — ПВ выполняет следующие функции: отключает выпрямительное устройство при перегрузке выпрямителя, повторно включает ксеноновую лампу при случайном ее пога­шении, ограничивает величину напряжения холостого хода, создаваемого БИП.

На рис. 14 изображена принципиальная схема БЗ — ПВ. В случае выхода из строя системы управления СУ (см. рис. 13) для предотвращения перегрузки предусмотрена за­щита. Цепь защиты состоит из катушки реле РЗ и транзи­стора Т2. При нормальной работе системы управления тран­зистор Т2 закрыт. В аварийном режиме, когда ток ксеноно­вой лампы резко возрастает, то на делитель напряжения R З —R 4 с выпрямителя В2 поступает напряжение, пропорцио­нальное току нагрузки. Стабилитрон Д1 пробивается, тран­зистор Т2 открывается и через него, а, следовательно, и через катушку реле РЗ потечет ток. Контакты этого реле установ­лены в цепи питания катушки магнитного пускателя Р1. Кон­такты размыкаются и отключается питание выпрямителя.

В случае самопроизвольного погашения ксеноновой лампы (например, при резком изменении сетевого напряжения или при износе электродов лампы к концу срока службы) преду­смотрено автоматическое включение БИП. Для этого в схему введена катушка реле Р4, включенная в коллекторную цепь транзистора Т1, а нормально разомкнутые контакты этого реле включены параллельно динистору Д12. При нормальной работе ксеноновой лампы транзистор Т1 всегда открыт, так как через резистор R 2 на его базу поступает сигнал, пропорциональный току нагрузки I_кл (с выпрямителя В2) и контакты реле Р4 замыкают динистор Д12 (рис. 13). При погасании лампы не поступает сиг­нал с выпрямителя В2, транзистор Т1 закрывается, исчезает ток катушки реле Р4, контакты реле размыкаются. Начина­ется процесс запуска в работу БИП.

Ограничение напряжения на выходе выпрямителя (для защиты электролитических конденсаторов С1 и С2 от пробоя) осуществляется с помощью схемы, в которой применен оптронный динистор ПП1. В корпусе этого устройства расположено два полупроводниковых прибора: светодиод Д2 и кремниевый фотодинистор ДЗ. Цепочка из кремниевого ста­билитрона Д4, резистора R6 и светодиода Д2 подключена к выходным зажимам (22 — 23) выпрямителя, а фотодинистор подключен к цепи управления тиристора Д7 (БИП). При до­стижении напряжения на выходе силового выпрямителя порядка (150-М60 В) стабилитрон Д4 пробивается, свето­диод Д2 откроет фотодинистор ДЗ. Сопротивление открытого фотодинистора мало, он закорачивает цепь управления тири­стора Д7 (см. рис. 13) и БИП прекращает работу. При уменьшении напряжения на выходе силового выпрямителя кремниевый стабилитрон Д4 восстанавливает свое большое сопротивление обратному току, светодиод прекращает излу­чение, фотодинистор закрывается и восстанавливается работа БИП.

Схема управления (СУ, БИТ) формирует управляющие импульсы силовых тиристоров Д1 — Д6 и обеспечивает стаби­лизацию тока, питающего ксеноновую лампу.

В системах управления тиристорных выпрямителей приме­няются два принципа получения фазового сдвига — многока­нальный и одноканальный. Первый был применен в выпрями­теле ВКТ90-120У и в процессе эксплуатации выявил много недостатков. Особенностью схемы управления новых ВК.Т является применение одноканальной системы фазового регу­лирования. Схема управления состоит из нескольких блоков, электрически связанных между собой: блока питания (транс­форматор Тр2, выпрямитель ВЗ, блок питания цепей управ­ления БУ), блока усилителя регулятора тока (выпрямитель В2, усилитель на интегральной схеме ИС), формирователя импульсов ФИ вместе с делителем частоты ДЧ, выходного усилителя ВУ и блока импульсных трансформаторов БИТ. Все перечисленные блоки, кроме БИТ, конструктивно выпол­нены в виде единого блока, включаемого в схему с помощью разъемов. Это облегчает замену всей платы в случае выхода ее из строя. На отдельной плате выполнен блок импульсных трансформаторов и установлен в непосредственной близости от силовых тиристоров.

Датчик сигнала обратной связи, пропорционального току нагрузки I_кл, построен на отдельном дросселе насыщения ДН1. При изменении тока ксеноновой лампы изменяются намагничивающие ампервитки обмоток управле­ния W_у и рабочей W_Р дросселя ДН1, изменяется напряжение питания выпрямителя В2. Часть выпрямленного напряжения (U_ос — напряжение обратной связи) поступает на вход усили­теля ИС. На другой вход этого усилителя поступает эталон­ное напряжение U_э. Стабилитрон, с которого снимается это напряжение, находится в блоке БУ. В результате сравнения U _ос и U _э получается сигнал ошибки. Этот сигнал на выходе усилителя ИС обозначен U_рт.

Схема формирователя импульсов ФИ начинается с сумми­рующего устройства, куда поступают: напряжение с выхода усилителя ИС (U_рт), напряжение с выхода силового выпря­мителя (U_кл) и опорное (стабилизированное) напряжение вместе с питанием блока БУ. В блоках ФИ и ДЧ осущест­вляется формирование импульсов управления, их синхрони­зация с напряжением трехфазной питающей сети, фазовое регулирование и деление импульсов частотой 300 Гц на два канала с частотой по 150 Гц каждый. Импульсы управления с двух выходов ДЧ поступают на два выходных усилителя мощности ВУ, каждый из которых связан с соответствующим импульсным трансформатором. Выходы одного трансформа­тора, например, управляют катодной группой тиристоров (Д1, ДЗ, Д5), другого — анодной (Д2, Д4, Д6).

В процессе стабилизации при изменении тока нагрузки I_кл (например, при увеличении его) цепь управления увели­чивает угол включения силовых тиристоров, что приводит к уменьшению тока на выходе до номинальной величины.

Раздел IV. ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Блок питания (БП) телевизионных приёмников

Общие сведения: принцип работы импульсного блока питания

Большинство каскадов телевизора требуют стабилизированных напряжений питания. Поэтому блок питания (БП) телевизора строится по схеме: трансформатор – выпрямитель - стабилизатор. У такой схемы БП неоправданно большой удельный вес по отношению к массе, габаритам и потребляемой мощности телевизионного аппарата.

Небольшой КПД 40-60% в линейных стабилизаторах вызван тем, что регулирующий элемент в них используется как переменный резистор (по нему протекает весь ток нагрузки) и на нем выделяется неиспользуемая схемой телевизора мощность. Поэтому на смену БП появился импульсный блок питания (БПИ), который строится по схеме: фильтр - выпрямитель на 220 В - импульсный стабилизатор - импульсный трансформатор и выходные выпрямители. Основная идея БПИ заключается в преобразовании выпрямленного напряжения в последовательность прямоугольных импульсов, которые затем преобразуются в постоянное напряжение. Регулировка уровня выходного напряжения осуществляется изменением длительности этих импульсов. Регулирующий элемент (транзистор) работает в импульсном режиме с частотой в десятки килогерц.

Такой режим регулирующего органа позволяет получить КПД до 80 - 85%. Меньшая мощность, рассеиваемая выходным транзистором, ведет к уменьшению массогабаритных характеристик блока питания.

Достоинством БПИ является возможность обеспечения групповой стабилизации одновременно нескольких номиналов напряжений.

БПИ обеспечивает работу при изменении сетевого напряжения в пределах 180...240В.

Однако он имеет и недостатки:

- является источником импульсных помех;

- не имеет гальванической развязки части схемы от напряжения питающей сети, что требует принятия специальных мер безопасности при его ремонте;

- электрическая схема намного сложнее обычного БП;

- сложнее произвести ремонт, чем БП, так как части схемы более тесно связаны между собой и отдельная проверка частей схемы невозможна.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 47 - Принципиаальная схема импульсного блока питания

Дата добавления: 2014-12-10