Рис. 1. Схема плати мережного фільтра.
У радянських телевізорах Горизонт Ц-257 застосовувалося імпульсне джерело живлення з проміжним перетворенням напруги мережі частотою 50 Гц в імпульси прямокутної форми з частотою проходження 20...30 кГц і подальшим їх випрямленням. Вихідні напруги стабілізуються шляхом зміни тривалості та частоти повторення імпульсів.
Джерело виконано у вигляді двох функціонально закінчених вузлів: модуля живлення та плата мережного фільтра. У модулі забезпечена розв'язка шасі телевізора від мережі, а елементи, що гальванічно пов'язані з мережею, закриті екранами, що обмежують доступ до них.
Основні технічні характеристики імпульсного блоку живлення
- Максимальна вихідна потужність, Вт........100
- Коефіцієнт корисної дії..........0,8
- Межі зміни напруги мережі,......... 176...242
- Нестабільність вихідної напруги, %, не більше..........1
- Номінальні значення струму навантажень, мА, джерел напруги, В:
135 ....................500
28 ....................340
15 ..........700
12 ..........600 - Маса, кг ..................1
Рис. 2 Принципова схема модуля живлення.
Він містить випрямляч мережевої напруги(VD4-VD7), каскад запуску (VT3), вузли стабілізації (VT1) і блокування 4VT2), перетворювач (VT4, VS1, Т1), чотири однонапівперіодних випрямляча вихідної напруги (VD12-VD15) і компенсаційний стабілізатор напруги 12 В (V VT7).
При включенні телевізора напруга мережі через обмежувальний резистор і ланцюги перешкоди тиску, розташовані на платі фільтрів живлення, надходить на випрямний міст VD4-VD7. Випрямлену ним напругу через обмотку намагнічування I імпульсного трансформатора Т1 проходить на колектор транзистора VT4. Наявність цієї напруги на конденсаторах С16 С19 С20 індикує світлодіод HL1.
Позитивні імпульси напруги мережі через конденсатори С10, С11 і резистор R11 заряджають конденсатор С7 каскаду запуску. Як тільки напруга між емітером і базою 1 одноперехідного транзистора VT3 досягає 3, він відкривається і конденсатор С7 швидко розряджається через його перехід емітер - база 1, емітерний перехід транзистора VT4 і резистори R14, R16. Внаслідок цього транзистор VT4 відкривається на 10...14 мкс. За цей час струм в обмотці намагнічування I зростає до 3...4 А, а потім коли транзистор VT4 закритий, зменшується. Виникаючі при цьому на обмотках II і V імпульсні напруги випрямляються діодами VD2, VD8, VD9, VD11 і заряджають конденсатори С2, С6, С14: перший з них заряджається від обмотки II, два інших - від обмотки V. При кожному наступному включенні та вимкненні транзистора VT4 відбувається заряджання конденсаторів.
Що ж до вторинних ланцюгів, то в початковий момент після включення телевізора конденсатори С27- СЗО розряджені, і модуль живлення працює в режимі, близькому до короткого замикання. При цьому вся енергія, накопичена в трансформаторі Т1, надходить у вторинні ланцюги, та автоколивальний процес у модулі відсутній.
Після закінчення зарядки конденсаторів коливання залишкової енергії магнітного поляв трансформаторі Т1 створюють таку напругу позитивного зворотного зв'язку в обмотці V, що призводить до виникнення коливального процесу.
У цьому режимі транзистор VT4 відкривається напругою позитивного зворотного зв'язку, а закривається напругою на конденсаторі С14 надходить через тиристор VS1. Відбувається так. Лінійно наростаючий струм транзистора VT4, що відкрився, створює на резисторах R14 і R16 падіння напруги, яке в позитивній полярності через комірку R10C3 надходить на керуючий електрод тиристор VS1. У момент, що визначається порогом спрацьовування, тиристор відкривається, напруга на конденсаторі С14 виявляється прикладеним у зворотній полярності до переходу емітерного транзистора VT4, і він закривається.
Таким чином, включення тиристора задає тривалість пилкоподібного імпульсу. колекторного струмутранзистора VT4 і, відповідно, кількість енергії, що віддається у вторинні ланцюги.
Коли вихідні напруги модуля досягають номінальних значень, конденсатор С2 заряджається настільки, що напруга, що знімається з дільника R1R2R3, стає більшою за напругу на стабілітроні VD1 і транзистор VT1 вузла стабілізації відкривається. Частина його колекторного струму підсумовується в ланцюзі керуючого електрода тиристора зі струмом початкового зміщення, створюваним напругою на конденсаторі С6, і струмом, що виникає під дією напруги на резисторах R14 і R16. В результаті тиристор відкривається раніше і колекторний струм транзистора VT4 зменшується до 2...2,5 А.
При збільшенні напруги мережі чи зменшенні струму навантаження зростають напруги всіх обмотках трансформатора, отже, і напруга на конденсаторі С2. Це призводить до збільшення колекторного струму транзистора VT1, більш раннього відкривання тиристора VS1 і закривання транзистора VT4, а отже, зменшення потужності, що віддається в навантаження. І навпаки, при зменшенні напруги мережі або збільшення струму навантаження потужність, що передається в навантаження, збільшується. Таким чином, стабілізуються відразу всі вихідні напруги. Підстроювальним резистором R2 встановлюють їх початкові значення.
У разі короткого замикання одного з виходів модуля автоколивання зриваються. В результаті транзистор VT4 відкривається тільки каскадом запуску на транзисторі VT3 і закривається тиристором VS1 при досягненні струмом колектора транзистора VT4 значення 3,5 ... 4 А. На обмотках трансформатора з'являються пакети імпульсів, що випливають з частотою мережі живлення і частотою частот. У цьому режимі модуль може працювати тривалий час, оскільки колекторний струм транзистора VT4 обмежений допустимим значенням 4 А, а струми у вихідних ланцюгах – безпечними значеннями.
З метою запобігання великим кидкам струму через транзистор VT4 при надмірно зниженій напрузімережі (140... 160 В) і, отже, при нестійкому спрацьовуванні тиристора VS1 передбачений вузол блокування, який у разі виключає модуль. На базу транзистора VT2 цього вузла надходить пропорційне випрямленному мережному постійна напругаз дільника R18R4, а на емітер - імпульсна напругачастотою 50 Гц та амплітудою, що визначається стабілітроном VD3. Їхнє співвідношення вибрано таким, що при зазначеній напрузі мережі транзистор VT2 відкривається і імпульсами колекторного струму відкриває тиристор VS1. Автоколивальний процес припиняється. З підвищенням напруги мережі транзистор закривається і роботу перетворювача впливає. Для зменшення нестабільності вихідної напруги 12 застосований компенсаційний стабілізатор напруги на транзисторах (VT5-VT7) з безперервним регулюванням. Його особливість - обмеження струму при короткому замиканніу навантаженні.
З метою зменшення впливу на інші ланцюги вихідний каскад каналу звукового супроводу живиться від окремої обмоткиІІІ.
У імпульсному трансформаторі ТПІ-3 (Т1) застосований магнітопровід М3000НМС Ш12Х20Х15із повітряним зазором 1,3 мм на середньому стрижні.
Рис. 3. Схема розташування обмоток імпульсного трансформатора ТПІ-3.
Намотувальні дані трансформатора ТПІ-3 імпульсного блоку живлення наведені:
Усі обмотки виконані проводом ПЕВТЛ 0,45. З метою рівномірного розподілу магнітного поля за вторинними обмотками імпульсного трансформатора та збільшення коефіцієнта зв'язку обмотка I розбита на дві частини, розташовані в першому та останньому шарах і з'єднані послідовно. Обмотка стабілізації II виконана з кроком 1,1 мм на один шар. Обмотка III та секції 1 - 11 (I), 12-18 (IV) намотані у два дроти. Для зниження рівня випромінюваних перешкод введені чотири електростатичні екрани між обмотками і короткозамкнутий екран поверх магнітолровода.
На платі фільтрів живлення (рис. 1) розміщені елементи загороджувального фільтра L1C1-СЗ, струмообмежуючий резистор R1 та пристрій автоматичного розмагнічування маски кінескопа на терморезисторі R2 з позитивним ТКС. Останнє забезпечує максимальну амплітуду струму розмагнічування до 6 А з плавним спадом протягом 2...3 с.
Увага!!!При роботі з модулем живлення та телевізором необхідно пам'ятати, що елементи плати фільтрів живлення та частина деталей модуля знаходяться під напругою мережі. Тому ремонтувати та перевіряти модуль живлення та плату фільтрів під напругою можна тільки при включенні їх у мережу через розділовий трансформатор.
Рис. 7.20. Принципова електрична схематрансформатора типу ТС-360М Д71Я живлення телевізора ЛПТЦ-59-1І
короткого міжвиткового замикання. Корозія малих діаметрів обмотувальних проводів призводить до обриву.
Конструкція трансформаторів типу ТС-360М забезпечує надійну роботу в блоках живлення телевізорів без обривів в обмотках та інших пошкоджень, а також без появи корозії на металевих частинах при багаторазовому циклічному впливі температур при підвищеній вологості та дії механічних навантажень, зазначених в умовах експлуатації. Сучасні нові технологічні процеси виготовлення трансформаторів та просочення обмоток герметизуючими складами збільшують термін служби як самих трансформаторів, так і апаратури загалом.
Трансформатори встановлюють на металевому шасі телевізора, кріплять чотирма гвинтами та заземлюють.
Намотувальні дані обмоток та електричні параметри трансформаторів типу ТС-360М наведені в табл. 7.11 та 7.12. Принципова електрична схема трансформатора дана на рис. 7.20.
Опір ізоляції між обмотками, а також між обмотками та металевими частинами трансформатора в нормальних умовах не менше 100 МОм.
7.2. Трансформатори живлення імпульсні
У сучасних моделях телевізійних приймачів широке застосуваннязнаходять імпульсні трансформатори живлення, що працюють у складі блоків живлення або модулів живлення, забезпечуючи переваги, розглянуті у розділі, присвяченому уніфікованим імпульсним трансформаторам живлення. Телевізійні імпульсні трансформатори мають ряд суттєвих особливостей щодо конструктивного виконання та технічних характеристик.
Імпульсні мережеві блоки та модулі живлення телевізійних приймачів, що живляться від мережі змінного струмунапругою 127 або 220 В з частотою 50 Гц, застосовуються для отримання напруг змінного і постійного струму, необхідні живлення всіх функціональних вузлів телевізора. Ці блоки та модулі живлення відрізняються від розглянутих традиційних меншою матеріаломісткістю, більшою питомою потужністю та вищим ККД, що обумовлено відсутністю трансформаторів живлення типу ТЗ, що працюють на частоті 50 Гц, та використанням Імпульсних стабілізаторів вторинних
напруг замість компенсаційних безперервної дії.
В імпульсних мережевих блоках живлення змінна напруга мережі перетворюється на порівняно високу напругу постійного струму за допомогою безтрансформаторного випрямляча з відповідним фільтром. Напруга з виходу фільтра надходить на вхід імпульсного стабілізатора напруги, який знижує напругу з 220 до 100... 150 В і стабілізує його. Від стабілізатора живиться інвертор, вихідна напруга якого має форму прямокутного імпульсу підвищеною частотоюдо 40 кгц.
Випрямляч з фільтром перетворює цю напругу на напругу постійного струму. Змінна напругаодержують безпосередньо від інвертора. Високочастотний імпульсний трансформатор інвертора усуває гальванічну зв'язок між виходом блоку живлення та мережі живлення. Якщо не висуваються підвищені вимоги до стабільності вихідної напруги блоку, то стабілізатор напруги не застосовується. В залежності від конкретних вимог, що пред'являються до блоку живлення, він може містити різні додаткові функціональні вузли та ланцюги, так чи інакше пов'язані з імпульсним трансформатором: стабілізатор вихідної напруги, пристрій захцит від перевантажень і аварійних режимів, ланцюга початкового запуску, придушення перешкод та ін. Для блоків живлення телевізорів характерне використання інверторів, частота перемикання яких визначається насиченням силового трансформатора. У цих випадках застосовуються інвертори із двома трансформаторами.
У блоці живлення з вихідною потужністю 180 В*А при струмі навантаження 3,5 А та частоті перетворення 27 кГц застосовуються два імпульсні трансформатори на кільцевих магнітопроводах. Перший трансформатор виготовляють на двох кільцевих магнітопроводах К31х 18,5x7 з фериту марки 2000НН. Обмотка I містить 82 витка дроту ПЕВ-2 0,5, обмотка П - 16 + 16 витків дроту ПЕВ-2 1,0, обмотка Ш - 2 витка дроту ПЕВ-2 0,3. Другий трансформатор виготовляють на кільцевому магнітопроводі К10Х6Х5 з фериту марки 2000НН. Обмотки виконані із дроту ПЕВ-2 0,3. Обмотка I містить десять витків, обмотки П і П1 - по шість витків. Обмотки I обох трансформаторів розміщені рівномірно по магнітопроводу, обмотка П1 першого трансформатора розміщується на місці, не зайнятому обмоткою П. Обмотки ізольовані між собою стрічкою з лакоткани. Між обмотками I і II першого трансформатора тришарова ізоляція, між рештою обмотками - одношарова.
У блоці живлення: номінальна потужністьнавантаження 100 В-А, вихідна напруга не менше plusmn; 27 В при номінальній вихідній потужності і не менше plusmn; кГц, застосовуються три імпульсні трансформатори. Перший трансформатор виконаний на кільцевому магнітопроводі К10Х6Х4 з фериту марки 2000НМС, обмотки з проводу ПЕВ-2 0,31. Обмотка I містить вісім витків, решта обмотки - по чотири витки. Другий трансформатор виконаний на кільцевому магнітопроводі К10Х6Х4 з фериту марки 2000НМЗ, обмотки намотані дротом ПЕВ-2 0,41. Обмотка I є одним витоком, обмотка II містить два витки. Третій трансформатор має сердечник типу Ш7х7 із фериту марки ЗОООНМС. Обмотка I містить 60x2 витків (2 секції), а обмотка II - 20 витків дроту ПЕВ-2 0,31, обмотки III та IV - по 24 витки дроту ПЕВ-2 0,41. Обмотки II, III, IV розташовуються між секціями обмотки I. Під обмотками
ni та IV і над ними поміщені екрани у вигляді замкнутого витка мідної фольги. Магнітопровід третього трансформатора гальванічно з'єднаний з позитивним полюсом первинного випрямляча. Така конструкція трансформатора необхідна придушення перешкод, джерелом яких є потужний інвертор блоку.
Застосування імпульсних трансформаторів забезпечує підвищення показників надійності і довговічності, зниження габаритних розмірів і маси блоків і модулів живлення. Але слід зазначити також, що імпульсні стабілізатори, що застосовуються в блоках живлення телевізорів, мають такі недоліки: більш складний пристрій керування, підвищений рівень шумів, радіоперешкод та пульсації вихідної напруги та одночасно найгірші динамічні характеристики.
У генераторах, що задають, малої або кадрової розгорток, що працюють за схемою блокінг-генераторів.
застосовуються імпульсні трансформатори та автотрансформатори. Ці трансформатори (автотрансформатори) є елементами з сильним індуктивним зворотним зв'язком. У технічній літературі імпульсні трансформатори та автотрансформатори для малої розгортки скорочено позначаються БТС та БАТС; для кадрової розгортки - ВТК та ТБК. Імпульсні трансформатори ВТК та ТБК за конструкцією практично не відрізняються від інших трансформаторів. Виготовляють трансформатори для об'ємного, так і для друкованого монтажу.
У блоках та модулях живлення застосовуються імпульсні трансформатори типів ТПІ-2, ТПІ-3, ТПІ-4-2, ТПІ-5 та ін.
Намотувальні дані трансформаторів, що працюють в імпульсному режимі, що застосовуються в стаціонарних та переносних телевізійних приймачах, наведені у табл. 7.13.
Таблиця 7.13. Намокаючі дані імп)1льсяих трансформаторів, 1фіміняються в телевізорах
Усвідомлення | Марка та діаметр | ||||||
типономшала | обмотки трансфор- | дроти, мм | ня постійному |
||||
трансформатора | |||||||
Намагнічуюча | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Стабілізація | Крок 2,5 мм | ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||
Позитивної про- | Пересічна в | ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||
ратного зв'язку | |||||||
Випрямлячів з на- | Пересічна в | ||||||
напругами, В: | два дроти | ||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Намагнічування Те саме | Рядова у два дроти | ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Стабілізація | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
Випрямлячів з на- | |||||||
напругами, В: | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Рядова у два дроти | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Фольга один шар | |||||||
Позитивної про- | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ратного зв'язку | |||||||
або Ш (УШ) | Намагнічування | Рядова у два дроти | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||
Намагнічування | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
Стабілізація | Рядова, крок 2,5 мм | ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||
Випрямлячів з на- | |||||||
напругою, В: | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Рядова у два дроти | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 |
Продовження табл. 7.13
Позначення | Найменування | Марка та діаметр | Опір- |
||||
типонокмнала | дроти, мм | ня постійному |
|||||
трансформатора | |||||||
Положілюй про- | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ратного зв'язку | |||||||
Намагнічування | Пересічна в | ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||
два дроти | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Стабілізація | ПЕВТЛ-2 0,25 | ||||||
Вихідних випрямлення- | |||||||
телів з напряже- | |||||||
ПЕВТЛ-2 0,45 | |||||||
Пересічна в | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
два дроти | |||||||
Пересічна в | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
два дроти | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
Позитивної про- | ПЕВТЛ-2 0,45 | ||||||
ратного зв'язку | |||||||
Первинна | |||||||
Вторинна | |||||||
12 пластин | |||||||
Первинна | Універсаль- | ||||||
Вторинна | |||||||
Первинна | |||||||
Вторинна | |||||||
Первинна | |||||||
Рекупераційна | |||||||
Первинна | |||||||
Зворотнього зв'язку | |||||||
Вихідна | |||||||
Первинна мережева |
Шуруповерт, або акумуляторний дриль дуже зручний інструмент, але є і істотний недолік, - при активному використанні акумулятор розряджається дуже швидко, - за кілька десятків хвилин, а на зарядку потрібно годинник. Не рятує навіть запасного акумулятора. Хорошим виходом із положення під час проведення робіт у приміщенні з робочою електромережею 220V був би зовнішнє джерелодля живлення шуруповерта від мережі, який можна використовувати замість акумулятора. Але, на жаль, промислово не випускаються спеціалізовані джерела для живлення шуруповертів від електромережі (тільки зарядні пристроїдля акумуляторів, які неможливо використовувати як джерело живлення через недостатній вихідний струм, а лише як зарядний пристрій).
У літературі та інтернеті зустрічаються пропозиції як джерело живлення для шуруповерта з номінальною напругою 13V використовувати автомобільні зарядні пристрої на основі силового трансформатора, а також блоки живлення від персональних комп'ютерівта для галогенних освітлювальних ламп. Все це, можливо, непогані варіанти, але не претендуючи на оригінальність, я пропоную зробити спеціальний блок живлення самостійно. Тим більше, на основі схеми, що наводиться мною, можна зробити і блок живлення іншого призначення.
Отже, схема джерела показано малюнку у тексті статті.
Це класичний зворотноходовий AC-DC перетворювач на основі ШІМ генератора UC3842.
Напруга від мережі надходить на міст на діодах VD1-VD4. На конденсаторі С1 виділяється постійна напруга близько 300V. Цією напругою живиться генератор імпульсний з трансформатором Т1 на виході. Спочатку напруга, що запускає, надходить на виведення живлення 7 ІМС А1 через резистор R1. Включається генератор імпульсів мікросхеми і видає імпульси на виводі 6. Вони подаються на затвор потужного польового транзистора VT1 в ланцюзі якого включена первинна обмотка імпульсного трансформатора Т1. Починається робота трансформатора та з'являються на вторинних обмотках. вторинні напруження. Напруга з обмотки 7-11 випрямляється діодом VD6 і використовується
для живлення мікросхеми А1, яка перейшовши на режим постійної генерації, починає споживати струм, який не здатний підтримувати пускове джерело живлення на резисторі R1. Тому при несправності діода VD6 джерело пульсує, через R1 конденсатор С4 заряджається до напруги, необхідного для запуску генератора мікросхеми, а коли генератор запускається підвищений струм С4 розряджає, і генерація припиняється. Потім процес повторюється. При справності VD6 схема відразу після запуску переходить живлення від обмотки 11 -7 трансформатора Т1.
Вторинна напруга 14V (на холостому ході 15V, під повним навантаженням 11V) береться з обмотки 14-18. Випрямляється діодом VD7 та згладжується конденсатором С7.
На відміну від типової схеми не використовується схема захисту вихідного ключового транзистора VT1 від підвищеного струму сток-исток. А вхід захисту – висновок 3 мікросхеми просто з'єднаний із загальним мінусом харчування. Причина цього рішення у відсутності у автора в наявності необхідного низькоомного резистора (все-таки доводиться робити з того, що є в наявності). Так що транзистор тут не захищений від перевантаження струмом, що звичайно не дуже добре. Втім, схема вже довго працює і без цього захисту. Однак, за бажання можна легко зробити захист, дотримуючись типової схеми включення ІМС UC3842.
Деталі. Імпульсний трансформатор Т1 готовий ТПІ-8-1 від модуля живлення МП-403 кольорового вітчизняного телевізора типу 3-УСЦТ або 4-УСЦТ. Ці телевізори сьогодні часто йдуть на розбирання або взагалі викидаються. Та й трансформатори ТПІ-8-1 у продажу є. На схемі номера висновків обмоток трансформатора показані відповідно до маркування на ньому і на принципової схемимодуля живлення МП-403
У трансформатора ТПІ-8-1 є інші вторинні обмоткитак що можна отримати ще 14V використовуючи обмотку 16-20 (або 28V включивши послідовно 16-20 і 14-18), 18V з обмотки 12-8, 29V з обмотки 12-10 і 125V з обмотки 12-6. Таким чином, можна отримати джерело живлення для живлення будь-якого електронного пристрою, наприклад УНЧ з попереднім каскадом.
Втім, цим справа і обмежується, тому що перемотувати трансформатор ТПІ-8-1, - досить невдячна робота. Його осердя щільно склеєний і при спробі його розділити ламається зовсім не там, де чекаєш. Так що взагалі будь-яку напругу від цього блоку отримати не вийде, хіба що за допомогою вторинного стабілізатора, що знижує.
Транзистор IRF840 можна замінити на IRFBC40 (що в принципі теж саме) або на BUZ90, КП707В2.
Діод КД202 можна замінити будь-яким більш сучасним випрямляючим діодом на прямий струм не нижче 10А.
Як радіатор для транзистора VT1 можна використовувати наявний на платі модуля МП-403 радіатор ключового транзистора, трохи переробивши його.