Тепловая защита блока питания

Обновлено: 06.07.2024

Информация Неисправности мониторов Прошивки мониторов Схемы мониторов Программаторы для мониторов Справочники Маркировка компонентов

Это информационный блок по ремонту мониторов

Блок очень краткий и предназначен для тех, кто случайно попал на эту страницу. В разделах форума размещена следующая информация по ремонту:

диагностика;
измерение;
методы ремонта;
схемы;
прошивки;
замена компонентов;
советы и секреты мастеров;

Какие типовые неисправности в мониторах?

Если у вас есть вопрос по устранению неисправности монитора и в определении дефекта, Вы должны создать свою, новую тему. Перед этим ознакомьтесь с наиболее частыми решениями проблем:

не включается;
ремонт блока питания;
нет подсветки;
неисправность инвертора;
нет изображения;
нет сигнала;
замена ЖК матрицы;
замена компонентов;

Где скачать прошивку монитора ?

Файлы прошивок (дампы памяти) и информация как обновить ПО в мониторах (ЖК, CRT) находятся как непосредственно в вопросных темах, так и в отдельных разделах:

Где скачать схему монитора ?

Схемы (Shematic Diagram) и сервисные мануалы (Service Manual) находятся как в вопросных темах, так и в отдельных разделах по мониторам:

Как прошить монитор?

Наиболее часто это делается с помощью программатора. Programmer (программатор) - устройство для записи (считывания) информации в память или другое устройство. Ниже список наиболее популярных программаторов, которые выбирают мастера при ремонте мониторов:

Postal-2,3 - универсальный программатор по протоколам I2C, SPI, MW, IСSP и UART. Подробно - Postal - сборка, настройка
TL866 (TL866A, TL866CS) - универсальный программатор через USB интерфейс
RT809H - универсальный программатор микросхем EMMC-Nand, FLASH EEPROM памяти через интерфейсы ICSP, I2C, UART, JTAG
CH341A - самый дешевый (не дорогой) универсальный программатор через USB интерфейс

Где скачать справочник ?

В процессе ремонта часто возникает необходимость в справочных данных электронных компонентов - распиновка, маркировка, режимы работы, итд. На форуме масса этой информации:

Как определить компонент ?

В первую очередь конечно по маркировке. Marking (маркировка) - обозначение на корпусе электронного компонента (радиодетали). Некоторые темы:

Для налаживания всевозможных электронных устройств необходим регулируемый источник стабилизированного напряжения, и, как правило, не один. Предлагаемый трёхканальный блок состоит из трёх регулируемых линейных стабилизаторов, собранных по самым простым схемам. Тем не менее он удовлетворяет большинству потребностей радиолюбителя. Несложный узел управления вентилятором защищает рассеивающие большую мощность элементы блока от перегрева. Это позволило уменьшить размеры блока и повысить его надёжность.

Схема блока питания показана на рис. 1. Он состоит из сетевого трансформатора T1 на тороидальном магнитопроводе, выпрямительных мостов VD2-VD4, сглаживающих конденсаторов C2-C4 и трёх линейных стабилизаторов на микросхемах DA4, DA5 (LM317T) и DA6 (LM337T), обеспечивающих выходные напряжения: U₁ = (1,25. 12,5) В - при токе нагрузки до 1,5 А; U₂ = (1,25. 15,5) В - при токе нагрузки до 1 А; U₃ = - (1,25. 15,5) В - при токе нагрузки до 1 А. Микросхемы стабилизаторов установлены через слюдяные прокладки на общем теплоотводе, площадь охлаждающей поверхности которого около 400 см 2 .

Рис. 1. Схема блока питания

Известно много вариантов устройств сигнализации и контроля температуры, например, описанный в [1]. Применённый в предлагаемой конструкции узел сигнализации о перегреве и управления вентилятором отличается от них простотой и надёжностью. Он построен на двух параллельных интегральных стабилизаторах напряжения TL431ACLP (DA2 и DA3) и транзисторах VT1, VT2. Напряжение питания на него поступает от интегрального стабилизатора DA1.

На управляющие входы стабилизаторов DA2 и DA3 подано напряжение с термозависимого делителя напряжения RK1R7R3. Терморезистор RK1 (ММТ-1 с сопротивлением 82 кОм при температуре +25 о С) имеет ТКС - (2,4. 5) %/ о С. Он прижат П-образной обоймой через слюдяную прокладку к теплоотводу, на котором установлены стабилизаторы. Промежуток между терморезистором и теплоотводом заполнен теплопроводной пастой КПТ-8.

При температуре теплоотвода более +50 о С открывается транзистор VT2 и начинает работать вентилятор M1, обдувающий теплоотвод. Кроме того, включается жёлтый светодиод HL3. Если температура продолжает повышаться и достигает +55. 60 о С, открывается и транзистор VT1, включая светозвуковую сигнализацию - красный светодиод HL2 и электромагнитный излучатель звука HA1 с встроенным генератором. Резисторы обратной связи R5 и R17 создают гистерезис в характеристиках переключения, обеспечивая чёткое включение и выключение вентилятора, светодиодов и звукоиз-лучателя.

Принудительное охлаждение втрое сокращает необходимую площадь охлаждающей поверхности теплоотвода, а совместно с описанным выше узлом обеспечивает бесшумную работу блока при небольшой нагрузке.

Для контроля выходных напряжений и токов нагрузки в блоке установлен стрелочный прибор PA1 - это магнитоэлектрический вольтметр М4203 с пределами измерения 0-15 В, из которого удалён встроенный добавочный резистор. Получился микроамперметр с током полного отклонения стрелки 955 мкА и сопротивлением рамки 410 Ом.

Внешний добавочный резистор R16 необходим для измерения выходных напряжений блока в пределах от 0 до 15 В. Резисторы R9-R11 - шунты в цепях измерения тока нагрузки. Каждый из них составлен из четырёх резисторов С2-29В-0,5 (два - по 1 Ом и два - по 1,1 Ом), соединённых параллельно. Это обеспечивает измерение тока в пределах от 0 до 1,5 А. Допустимое отклонение сопротивления этих резисторов от номинала - не более ±1 %.

Выходные напряжения регулируют переменными резисторами R12-R14 СП5-35Б, отличающимися малой дискретностью изменения сопротивления (не хуже 0,1 %). Это позволяет устанавливать выходные напряжения с точностью до нескольких милливольт.

Переключатель SA2 - движковый KBB40-2P2W. Переключатель SA3 - галетный ПМ 5п4н, но использованы только четыре из пяти его положений. Габаритная мощность трансформатора T1 - не менее 60 ВА. Напряжение его вторичных обмоток указано на схеме. Диаметр провода обмотки II - не менее 0,8 мм, обмоток III и IV - не менее 0,67 мм.

Блок питания собран в металлическом корпусе размерами 105х140х х140 мм (рис. 2). Переменные резисторы R12-R14, выключатель SA1, переключатели SA2 и SA3, светодиоды HL1-HL3 установлены на его передней панели. На ней же находится розетка РП10-7, на которую выведены выходные напряжения блока. На задней панели находится сетевой разъём. Теплоотвод стабилизаторов расположен за задней крышкой и представляет собой алюминиевую пластину с рёбрами, обращёнными внутрь блока. Диодные мосты VD2-VD4 размещены на отдельной небольшой металлической пластине.

Рис. 2. Блок питания собран в сборе

Светодиоды типов, указанных на схеме, можно заменить любыми единичными светодиодами повышенной яркости с рабочим током до 20 мА зелёного (HL1), красного (HL2) и жёлтого (HL3) свечения. Вместо транзисторов КТ3107В и КТ814А допустимо установить транзисторы тех же серий с буквенными индексами А-В. На месте звукового сигнализатора KPX-G1205B будет работать аналогичный с встроенным генератором и рабочим напряжением 4. 8 В. Вентилятор M1 - 6015S (12 В, 0,18 А) размерами 60х60х15 мм.

При проверке изготовленного блока не помешает измерить температуру трансформатора Т1 после длительной работы под максимальной нагрузкой. Её можно определить по формуле из [2]

где Т_г - температура горячего после длительной работы трансформатора, о С; T_х - температура холодного трансформатора, равная температуре окружающего воздуха, о С; R_г- сопротивление первичной обмотки горячего трансформатора, Ом; R_x - сопротивление первичной обмотки холодного трансформатора, Ом.

Сопротивление первичной обмотки измеряют мультиметром в режиме омметра, полностью отключив её от сети, причём "горячее" сопротивление - как можно скорее после отключения. При измерении следует соблюдать осторожность, так как в момент отключения омметра от обмотки на ней возникает высоковольтный импульс напряжения самоиндукции.

Допустимым можно считать нагрев трансформатора на открытом воздухе до 50 о С. Учтите, что в закрытом корпусе, особенно при наличии в нём других источников тепла, температура трансформатора будет выше.

1. Бутов А. Светозвуковой сигнализатор для контроля температуры. - Радиомир, 2004, № 9, с. 20, 21.

2. Гинкин Г. Г. Справочник по радиотехнике. - М.: Госэнергоиздат, 1948.

Автор: Б. Демченко, г. Киев, Украина

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Короткое замыкание (и перегрузка, как частный случай), являются самой опасной аварийной ситуацией при эксплуатации блока питания. И дело не только в повышенной вероятности выхода из строя элементов силовой цепи БП. Термическое действие многократно выросшего тока может привести к возгоранию изоляции проводников и дальнейшему развитию пожара.

У мощных БП также могут возникнуть значительные динамические усилия в токоведущих элементах, исходом которых будет смещение проводников и их механическое повреждение. Поэтому защита от КЗ для источников питания – не роскошь, а насущная необходимость.

Принцип работы защиты от короткого замыкания

Большинство схем представляют собой отдельный узел, который можно применить в любом устройству (с поправкой на номинальный ток). Его можно встроить в уже имеющийся блок питания или собрать в отдельном корпусе.

Короткое замыкание сопровождается двумя явлениями:

увеличение тока;
снижение напряжения (чем ближе к месту КЗ, тем больше снижение, а в месте короткого замыкания оно равно нулю).

Большинство устройств защиты используют первый признак. Датчиком тока обычно служит резистор с номиналом от нескольких сотых до единиц Ом. Проходящий ток создает пропорциональное падение напряжение на шунте – чем больше ток, тем больше напряжение. Схема сравнения сравнивает это напряжение с заданным уровнем, и, при достижении порога, дает сигнал на размыкание ключевого элемента, ток прерывается. Узел индикации подает световой или звуковой сигнал о срабатывании защиты. Недостаток такого решения – КЗ может произойти до места установки измерительного шунта, и тогда защита не сработает.

В импульсных блоках питания с ШИМ-регулированием защита может быть построена несколько по-другому.

Типовая схема защиты импульсного БП с ШИМ-регулированием.

Ток измеряется непосредственно в цепи импульсного трансформатора. Напряжение так же сравнивается с заданным значением, при превышении происходит воздействие на ШИМ-регулятор. Генерация либо прекращается полностью, либо напряжение снижается до безопасного уровня. Минусом является ограниченная область (только БП с PWR-регулированием) и привязка к конкретной схемотехнике БП. Зато сверхток контролируется на всех участках силовой цепи.

Примеры схем и их описание

Схемы защиты блока питания от замыкания на выходе или перегрузки строятся на разной элементной базе. Их можно разделить по типу применяемого в качестве ключа элемента.

На биполярном транзисторе

Схема защиты от сверхтока на биполярном транзисторе.

Несложную защиту от КЗ можно собрать на биполярном транзисторе. В качестве измерительного шунта применено сопротивление на 0,5 Ом.

В исходном положении транзистор T1 открыт (через резистор R1). Транзистор T2 закрыт. При увеличении тока через шунт и достижения на нем напряжения, достаточного для открывания транзистора T2, на базе T1 напряжение падает почти до нуля, он закрывается, прерывая ток. При этом загорается светодиод, сигнализируя о КЗ. При уменьшении тока ниже предела, схема возвращается в исходное положение.

При напряжении БП выше 25 и ниже 8 вольт, возможно, придется подобрать резистор R1 так, чтобы ключевой транзистор был надежно открыт. Резистор R3 можно применить готовый керамический или сделать из нихрома.

Ток срабатывания устанавливается подбором сопротивления шунта – чем оно выше, тем при меньшем токе сработает защита. Также на ток срабатывания влияет сопротивление резистора R2 и коэффициент усиления транзистора T2, в качестве которого может быть применен любой маломощный прибор структуры n-p-n. Рабочий ток ограничен наибольшим током коллектора ключа, в качестве которого может быть применен мощный транзистор n-p-n.

Тип транзистора	Максимальный ток коллектора, А
КТ819	10
КТ729А(Б)	30(20)
2N5490	7
2N6129	7
2N6288	7
BD291	6
BD709	6

Врожденный недостаток подобного схемотехнического решения – через ключ течет полный ток нагрузки (и ток КЗ до момента закрывания транзистора). Поэтому ключевой элемент надо устанавливать на радиатор соответствующих размеров.

На полевом транзисторе

Этот недостаток можно несколько сгладить применением в качестве ключа полевого транзистора. Его сопротивление в открытом состоянии заметно ниже, значит, и рассеиваемая на нем мощность также меньше. Да и ток нагрузки ограничивается в меньшей степени.

Здесь ключ находится в отрицательной шине выходного напряжения. В исходном положении полевой транзистор открыт напряжением, поступающим через светодиод. Ток в этой цепи очень мал, светодиод не светится. Транзистор Т2 закрыт. При увеличении тока потребления напряжение на шунте R1 начинает расти, когда оно увеличится до уровня открывания Т2, ключ T1 закроется, а ток через светодиод увеличится, индицируя об активации защиты. Уровень срабатывания регулируется выбором сопротивления шунта.

Ток защиты можно настраивать и изменением сопротивления R4. Если вместо него установить потенциометр, можно сделать регулируемую защиту по току. Использовать в качестве R1 переменный или подстроечный элемент нельзя.

Транзистор T2 любой маломощный. Т1 должен быть рассчитан на полный ток нагрузки. Можно применить транзисторы из таблицы или другие подходящие по току и напряжению.

Тип транзистора	Максимальный ток стока, А
IRFZ40	50
IRFZ44	41-55 (в зависимости от исполнения)
IRFZ46	46-55 (в зависимости от исполнения)
IRFZ48	61-72 (в зависимости от исполнения)

Если рабочий ток превышает 8..10 ампер, ключ надо установить на радиатор.

На тиристоре

Если нет мощного транзистора, защиту можно собрать и на тиристоре. Особенности данной схемы:

используется второй признак короткого замыкания – снижение напряжения;
защита работает в цепи выпрямленного (пульсирующего) напряжения (без сглаживающих конденсаторов).

Вторая особенность обусловлена тем, что тиристор выключается во время очередного снижения напряжения до нуля в конце полупериода. При постоянном напряжении он не закроется, пока не будет отключена нагрузка (или не выключится блок питания). Поэтому сфера применения этой схемы ограничена трансформаторными зарядными устройствами (аккумуляторам сглаживание напряжения не нужно).

Во время работы схемы, в начале каждого полупериода напряжение на делителе P1R4 возрастает, транзистор Т1 открывается, подавая напряжение на управляющий электрод тиристора. VS1 тоже открывается, пропуская полуволну синусоиды в нагрузку. Когда напряжение спадает, транзистор закрывается. Закрывается и тиристор, ведь в момент перехода через ноль ток через него падает до уровня, меньшего тока удержания. В новом полупериоде все повторяется снова. Если в результате КЗ напряжение на выходе снизится, транзистор не сможет открыться, не откроется и тиристор. Когда ток упадет номинального уровня, напряжение на выходе восстановится, и тиристор вновь откроется. Ток (точнее, напряжение) срабатывания устанавливается потенциометром Р1.

Импульсный блок питания – подборка схем для самостоятельного изготовления

К недостаткам схемы можно отнести низкое быстродействие – если замыкание произойдет в начале полупериода, до отключения придется ждать его окончания – это 0,01 секунды (плюс время срабатывания тиристора), что достаточно много. Другая проблема – если замыкание произойдет в электрически удаленной точке и мощность источника будет высокой, необходимого снижения напряжения может и не произойти. Кроме того, снижение напряжения может произойти и не по причине сверхтока, и произойдет ложное срабатывание.

На реле

Несложную защиту моно выполнить на одном электромагнитном реле. Ее особенность в том, что реле является измерительным органом, пороговой схемой и ключевым элементом одновременно.

В исходном положении контакты реле находятся в положении, указанном на схеме. Положительная шина разомкнута, напряжения на выходе нет. При нажатии на кнопку S1 реле срабатывает, перекидной контакт переключается и обмотка реле самоблокируется во включенном положении. Загорится зеленый светодиод.

При возникновении короткого замыкания или перегрузки, достаточной для просадки выходного напряжения, напряжение снизится до уровня ниже напряжения удержания реле (оно всегда ниже напряжения срабатывания), реле отпустит, напряжение на потребителе исчезнет, зеленый светодиод погаснет, а красный загорится. Схема вернется в исходное положение, а для подачи напряжения на выход потребуется вновь нажать кнопку.

Кроме недостатков, характерных для всех схем, отслеживающих падение напряжение в результате сверхтока, данное решение имеет свои минусы. Ток срабатывания невозможно настроить - только подбором реле. Для выбора надо иметь запас элементов. Второе – точность настройки уровня отключения будет низкой. Ток срабатывания зависит от состояния механической части реле – упругости пружины, трения в поворотном механизме якоря и т.п. А оно может меняться при воздействии окружающей среды или просто со временем. Также следует учитывать механический износ и подгорание контактов реле при многократных срабатываниях.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Приведенные схемы не являются исчерпывающими. В литературе и интернете можно найти и другие узлы, но рассмотренные принципы построения являются базовыми, и понимание их работы позволит разобраться и в работе других, более сложных схем.

Когда мы включаем источник в первый раз, напряжение требует времени от 0,01 до 0,09 секунды, чтобы достичь всех выходов, с течением времени это напряжение будет увеличиваться, пока не достигнет правильного значения.

Остальные средства защиты, которые мы увидим в будущем, работают более или менее, как следует из названия.

OCP (защита от перегрузки по току)

Как видно из названия, это защита, которая действует при превышении определенных уровней тока в схеме источника. Эта защита работает с помощью интегральной схемы и шунтирующего резистора, контролирующего ток. Эти две схемы приводят к тому, что при обнаружении слишком большого скачка тока блок питания немедленно отключается.

UVP (защита от пониженного напряжения)

Являясь одним из наиболее распространенных средств защиты почти во всех источниках питания, он работает так же, как и предыдущий. Как только схема обнаруживает, что ток слишком низкий, она отключает источник.

OVP (защита от перенапряжения)

В отличие от предыдущего случая, если напряжение в линии превысит допустимые значения, установленные производителем, источник автоматически отключится. Эти значения не допускают более 30% на линии + 12В и до 40% на линии + 5В.

SCP (защита от короткого замыкания)

Это наиболее распространенная защита среди всех источников питания. Как следует из названия: в случае короткого замыкания эта функция отвечает за предотвращение повреждения компонентов самого источника и вашей системы.

OPP (защита от перегрузки по мощности)

В случае, если система слишком велика и требует больше мощности, чем может поддерживать источник, эта защита будет активирована путем выключения оборудования. Этот параметр установлен производителем, у некоторых запас на 50-100 Вт больше итогового.

OTP (защита от перегрева)

Как видно из названия, когда датчик температуры обнаруживает чрезмерно высокий избыток тепла (либо из-за чрезмерной грязи, либо из-за неисправности вентилятора), источник немедленно отключается, чтобы избежать большего зла.

Это основные средства защиты, которые включают в себя наши блоки питания.

Защиты блока питания: OVP/UVP/OPP/SCP/SIP Reviewed by Admin on июня 01, 2021 Rating: 5

Читайте также: