Импульсные Б/П - Глава 4. Схемотехника ИБП с применением интегральных микросхем

Микросхемы, применяемые в импульсных блоках питания и которые непосредственно участвующие в управлении автогенератором, называются контроллерами. Применяются также вспомогательные микросхемы, содержащие в себе наборы элементов и позволяющие уменьшить размеры ИБП.
Контроллеры бывают, в основном, двух типов: управляющие внешним (находящемся вне микросхемы) силовым ключом и со встроенным силовым ключом. Применение микросхем обусловлено технологичностью сборки, уменьшением габаритов и веса ИБП, упрощением ремонта.
Функции, которые выполняют контроллеры, те же, что и контроллеры, выполненные на дискретных элементах. Поэтому все, что я писал в предыдущих главах, относится и к ИБП на микросхемах. Отличие состоит лишь в том, какие применены схемные решения в связи со спецификой производства микросхем.

Для примера рассмотрим парочку-тройку таких ИБП.
Первая схема – с микросхемой STK73410 II:

И что мы видим? Почти все то же, что и в ИБП телевизора Sanyo, рассмотренном раньше.
Микросхема STK73410II представляет собой устройство управления с силовым ключом в одном копоусе. Левый по схеме транзистор – устройство сравнения, которое выдает напряжение ошибки на следующий транзистор, который шунтирует переход база-эмиттер ключевого транзистора. В зависимости от величины ошибки средний по схеме транзистор получает начальное смещение и момент ограничения импульса напряжения на базе ключа меняется при изменении величины ошибки. То есть, все то же самое. Но так как микросхема проектируется для применения в разных устройствах, в нее заложены дополнительные возможности: возможность ручной регулировки выходного напряжения путем подключения между выводом 4 и минусом питания резистора, возможность подключения дополнительных защит к выводу 3 (в данной схеме этот вывод используется для выключения и включения блока – при подаче большого открывающего смещения на средний транзистор он полностью открывается и закорачивает переход база-эмиттер ключа, срывая генерацию: такая схема возможна при наличии в телевизоре дополнительного дежурного блока питания).

Следующая схема: ИБП на микросхеме MA2830:

Микросхема содержит силовой ключ и устройство управления, а также защиту от короткого замыкания в нагрузке.

Здесь немного по-другому выполнена схема запуска – делитель R1R2 подключен между плюсом источника питания и минусом. В момент появления питания на плюсе (в момент включения телевизора) конденсатор C3 начнет заряжаться, создавая на базе ключа положительный открывающий потенциал на время, необходимое для надежного запуска автогенератора. Если в течение этого времени автогенератор не запустится, процесс заряда конденсатора закончится, исчезнет открывающий потенциал. Повторный запуск можно будет произвести только сняв питание 300 В, то есть выключив о снова включив сетевое питание.
Цепь обратной связи подключена к базе ключа через ограничительные резисторы R6 и R7. Одновременно обмотка обратной связи используется как источник импульсов для устройства управления и защиты. Сопротивление фототранзистора оптопары зависит от напряжения на выходах вторичных выпрямителей (на схеме не показано, так как об этом было рассказано в предыдущих статьях). При уменьшении или увеличении выходного напряжения сопротивление фототранзистора увеличивается (уменьшается) и положительный импульс напряжения с обмотки обратной связи через диод D2, фототранзистор поступает на ножку 5 микросхемы и на базу транзистора управления, который открывается позже или раньше, в зависимости то напряжения на выходе. Стабилитрон D1 защитный, при очень большой амплитуде напряжения обратной связи защищает оптопару. Стабилитрон, стоящий в микросхеме между ножкой 6 и базой управляющего транзистора защищает ключевой транзистор также при большой амплитуде напряжения обратной связи. В нормальном режиме стабилитрон заперт, но если амплитуда напряжения превысит порог его пробоя, то на базу управляющего транзистора поступит импульс напряжения, транзистор полностью откроется и зашунтирует переход база-эмиттер ключа, заперев его. В результате возможен срыв генерации. Такое возможно, если возник режим короткого замыкания в обмотках трансформатора или во вторичных выпрямителях. Вот, собственно, и все.

И последняя схема:
Рассмотрим еще одно оригинальное схемное решение импульсного БП на основе ИМС контроллера STR50115В.
Особенностью схемы является работа ИМС одновременно в качестве ШИМ-контроллера, включенного в первичные цепи БП, и стабилизатора вторичного напряжения питания выходного каскада строчной развертки ТВ. В связи с этим гальваническая развязка между питающей сетью и цепями строчной развертки отсутствует. Питание остальных узлов ТВ осуществляется обычным способом—путем выпрямления напряжения +14 В с отдельной обмотки 3-4ипульсного трансформатора преобразователя и получения из него необходимого набора стабилизированных напряжений. Наличие встроенных в ИМС контроллера узлов, осуществляющих дополнительную линейную стабилизацию выходного напряжения, а также наличие вывода микросхемы, подключенного к базе встроенного силового транзистора позволяет использовать данную ИМС в качестве обычного линейного стабилизатора, а в данном конкретном включении позволяет блоку питания сохранять работоспособность в диапазоне напряжений питающей сети от 110 до 240 В без каких-либо специальных схем переключения.
ИБП работает следующим образом. Напряжение питающей сети через сетевой фильтр С601...С605, Т601,токоограничительный резистор R601 и мостовой выпрямитель D601 заряжает конденсатор С606. В первый момент одновременно с зарядом С606 импульс тока проходит по цепи: обмотка 1 -2 трансформатора Т602, незаряженный конденсатор С609, открывающийся благодаря начальному смещению (через резистор R602) переход коллектор-эмиттер силового транзистора VT 1 ИМС, предохранитель F602 и незаряженный конденсатор С615. Цепь положительной обратной связи, образованная обмоткой 7-5 трансформатора Т602 и элементами D605, L604, С607, R603, ускоряет процесс перехода транзистора VT1 в состояние насыщения. При этом конденсатор С607 оказывается заряженным так, что отрицательный потенциал прикладывается к точке соединения элементов R603 и D604. Благодаря соответствующей полярности включения диода D604, конденсатор С607 быстро разряжается через обмотку 6-7 трансформатора Т602. При изменении полярности напряжения на обмотках Т602 (аналогично предыдущим схемам ИБП) транзистор VT1 переходит в режим отсечки. При этом конденсатор С607 перезаряжается и его положительный потенциал прикладывается к катоду диода D604 и через резистор R603 —к базе транзистора VT1. Благодаря соединению вывода 9 трансформатора Т602 с эмиттером VT1 (вывод 4 ИМС), напряжение на конденсаторе С607 прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора VT1, и задает его рабочую точку.
Напряжение на конденсаторе С607, складываясь с напряжением, возникающим на обмотке 7-5, определяет соотношение длительностей нахождения VT1 во включенном и выключенном состояниях, т.е. обеспечивает режим ШИМ-управления.

Рабочая точка VT1 стабилизирована благодаря смещению базы, задаваемому резистором R609, диодами D606, D607 и выходным напряжением преобразователя +115 В, играющим роль опорного. Такое построение схемы позволяет преобразователю устойчиво работать в широком диапазоне входных напряжений сети. Этой же цепи, а также дополнительной стабилизации выходного напряжения преобразователя служит узел управления силовым транзистором VT1 на элементах VT2, VT3, R1 - R3, VD1, встроенные в ИМС. Элементы R1 и VD1 представляют собой внутренний источник опорного напряжения. На транзисторе VТ3 и резисторах R2, R3 реализована схема сравнения и усилитель ошибки.
Транзистор VT2 является управляющим и вместе с VT1 представляют собой составной транзистор. Работа этого узла аналогична схеме управления обычного линейного стабилизатора напряжения. Однако, в данном случае VT1 работает в ключевом режиме, и изменение тока через переход коллектор-эмиттер транзистора VT2 при отклонении выходного напряжения +115 В вызывает изменение рабочей точки VT 1, т.е. дополнительную ШИМ-модуляцию.
Внешнее управление (синхронизация и ШИМ-управление) контроллером осуществляется положительными импульсами, сформированными элементами С614, R610, D607, D606, R609, С613 из импульсов обратного хода, поступающих со строчной развертки.
Предохранитель F602 служит дополнительной защитой при коротком замыкании в цепи нагрузки и неисправности ИМС (невозможность срыва генерации). Стабилитрон D610 выполняет функцию защиты цепи нагрузки от перенапряжений. Элементы С609, С611, С616, D605, L604 дополнительно выполняют функции демпфирующих цепей. Вывод 5 ИМС является управляющим и позволяет организовать как регулирование (подстройку) выходного напряжения преобразователя, так и режим дистанционного включения - включения БП.
При ремонте телевизоров, в которых применяется подобная схема, надо соблюдать максимальную осторожность, так как копоусная шина телевизора гальванически соединена с сетью и при неосторожном обращении можно получить удар электрическим током. Также нельзя подключать антенный фидер непосредственно на тюнер, экран фидера может оказаться заземленным. Что получится в результате – попробуйте представить сами.

Окончание следует.