2020-06-08
154Лабораторная работа № 25-26
Тема: Исследование источников питания монитора.
Цель:
Изучить конструкцию блока питания монитора. Сравнить экспериментальные данные с теоретическими и объяснить причины погрешностей. Выполнить необходимые измерения электрических параметров.
Теоретический материал.
Наибольшее распространение в схемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания, содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого работает в ключевом режиме.
Использование этого режима позволяет значительно улучшить ряд показателей формирователей питающих напряжений.
Так, импульсный источник питания, по сравнению с линейным, обладает высоким коэффициентом полезного действия (0,7...0,8), меньшей рассеиваемой мощностью выходного транзистора, а, следовательно, и облегченным тепловым режимом всего монитора в целом, малыми размерами импульсного трансформатора и сглаживающего фильтра.
К достоинствам импульсных источников питания относится и возможность групповой стабилизации одновременно нескольких источников питания, а также способность работы в широких пределах изменения сетевого напряжения (от 100 до 260 В).
Недостатками импульсных источников питания считают: высокий уровень радиопомех при функционировании и отсутствие гальванической развязки от сети переменного тока.
Источники питания в ЖК мониторах бывают двух видов: внутренние и внешние. Первые размещаются в корпусе монитора и соединяются с сетевым кабелем с помощью внешнего разъема 220В. Недостатком такой конструкции является наличие импульсного преобразователя высокой мощности внутри монитора, что может негативно влиять на его работу.
При наличии внешнего источника питания монитор поставляется вместе с внешним сетевым адаптером, который тоже по сути представляет собой импульсный преобразователь. Подобное устройство более надежно, так как позволяет исключить из монитора силовой каскад.
Для обоих вариантов конструкции монитора возможно количество шин от одной до трех, с напряжением +3.3 В, +5 В, +12 В. Первый показатель предназначается для напряжения питания цифровых микросхем, второй используется в качестве дежурного напряжения, третий – для питания инвертора ламп задней подсветки и драйверов LCD панели. Для внешнего блока питания все три варианта формируются из одной-единственной входной шины 12-24В с помощью преобразователей постоянного тока.
Характерными причинами возникновения аварийных режимов в схеме ИБП являются: "броски" сетевого напряжения, вызывающие увеличение амплитуды импульса на коллекторе ключевого транзистора; короткое замыкание в цепи нагрузки; лавинообразное нарастание тока коллектора из-за насыщения магнитопровода импульсного трансформатора, например, из-за изменения характеристики намагничивания магнитопровода при перегреве или случайного увеличения длительности импульса, открывающего транзистора.
Одной из самых характерных неисправностей является "пробой" диодов выпрямительного моста или мощных ключевых транзисторов, ведущий к возникновению КЗ в первичной цепи ИБП. Пробой диодов выпрямительного моста может привести к ситуации, когда на электролитические сглаживающие емкости сетевого фильтра будет непосредственно попадать переменное напряжение сети. При этом электролитические конденсаторы, стоящие на выходе выпрямительного моста, взрываются.
КЗ в первичной цепи ИВП может возникать, в основном, по двум причинам:
· из-за изменения параметров элементов базовых цепей мощных ключевых транзисторов (например, в результате старения, температурного воздействия и др.);
· из-за подключения компьютера к розетке, установленной в сети, нагружаемой, помимо средств вычислительной техники, сильноточными установками (станками, сварочными аппаратами, сушилками и т.д.).
В результате в сети могут возникать импульсные помехи, амплитудой до 1 кВ, которые приводят, как правило, к "пробою" по участку коллектор-эмиттер мощных ключевых транзисторов.
Третьей причиной КЗ в первичной цепи ИБП является безграмотность ремонтного персонала, проводящего измерения заземленным осциллографом в первичной цепи ИВП!
При КЗ в первичной цепи ИБП выгорает (со взрывом) токоограничивающий терморезистор с отрицательным ТКС. Это происходит после замены сгоревшего предохранителя и повторного включения в сеть, если осталась не устраненной основная причина КЗ. Поскольку достать данные резисторы иногда бывает трудно, специалисты, проводящие ремонт ИБП, порой просто устанавливают коротко замыкающую перемычку на то место, где должен стоять терморезистор.
Обращаем Ваше внимание также на то, что при замене мощных ключевых транзисторов лучше всего использовать транзисторы того же типа и той же фирмы-изготовителя. В противном случае установка транзисторов другого типа может привести либо к выходу их из строя, либо к несрабатыванию схемы пуска ИБП (в случае использования более мощных, чем стояли в схеме ранее, транзисторов).
С утра включаем компьютер, системный блок утвердительно пискнул, а монитор не включается. Прежде чем сделать вывод о поломке монитора нужно в этом убедиться. Для начала на мониторе должен светиться индикатор, при отключении сигнального кабеля от системного блока большинство мониторов пишут на экране сообщение об отсутствии подключения. Если нет ни индикации, ни заставки – неисправен блок питания.
Основные неисправности монитора, причиной которых может быть блок питания это – монитор гаснет, выключается или не включается вовсе, мигает экран или индикатор питания, отключается через какое-то время.
В жк мониторах используются импульсные блоки питания. Принцип работы импульсного блока и наличие защиты от короткого замыкания часто берегут его от поломки при замыкании во внешних цепях. Наиболее распространённой причиной выхода блока питания из строя является превышение напряжения сети и перегрев всего монитора.
Чтобы найти причину неисправности нужно точно представлять, как работает блок питания монитора. Рассмотрим структурную схему блока питания.
Напряжение сети через сетевой фильтр выпрямляется диодным мостом с фильтрующим конденсатором. Далее напряжение 310 вольт поступает через резистор-предохранитель FB1 на первый конец первичной обмотки трансформатора, второй конец подключен к стоку ключевого транзистора. Исток ключевого транзистора подключен на корпус через R истока, параллельно которому подключен стабилитрон для защиты от бросков напряжения. С R истока снимается напряжение обратной связи для микросхемы ШИМ-контроллера, которое используется в схеме контроля тока канала ключевого транзистора.
Также с одной из вторичных обмоток трансформатора, после старта блока питания снимается напряжение питания ШИМ-контроллера. Как правило, параллельно со схемой питания ШИМ подключены резисторы подающие напряжение для начального старта блока питания (R Start), вторым концом резисторы подключены к плюсу диодного моста.
Микросхема ШИМ через R затвора управляет ключевым транзистором. С вторичных обмоток трансформатора, через выпрямители и фильтры вторичного питания стабилизированное напряжение подается в нагрузку. Стабилизацию напряжения осуществляет схема обратной связи.
Рассмотрим неисправности основных элементов схемы.
Типичные неисправности сетевого фильтра и диодного моста вызывают сгорание предохранителя, поэтому нужно проверить замыкание и сгорание варистора фильтра, пробой диодного моста, замыкание фильтрующего конденсатора.
Трансформатор блока питания является причиной неисправности достаточно редко. Основные признаки – монитор не включается или при включении мигает, белый экран. Причины – замыкание обмоток или лопнувший сердечник трансформатора. При лопнувшем сердечнике блок питания запускается в дежурном режиме, но при номинальной нагрузке вторичные напряжения падают на 30-40%.
Ключевой транзистор пробивается чаще вследствие неисправности других элементов. Основной причиной может быть неисправность ШИМ-контроллера или высокое напряжение сети. При пробое, как правило, сгорают R истока, R затвора, FB1 и конечно сетевой предохранитель. Менять транзистор, микросхему ШИМ, R затвора, R истока и все предохранители в цепи нужно все сразу.
Основные неисправности схемы питания ШИМ-контроллера – сгорает низкоомный резистор FB2, теряет внутреннее сопротивление или ёмкость конденсатор. Первое случается, когда неисправна микросхема ШИМ-контроллера, второе происходит из-за перегрева конденсатора, при этом блок питания не запускается или запускается при завышенном напряжении сети. На картинке выше обозначенный кружком конденсатор схемы питания ШИМ-контроллера расположен вплотную к радиатору, это вызывает постоянный перегрев элемента и быстрый выход из строя.
Микросхема ШИМ-контроллера это сердце блока питания. Запуск происходит, когда напряжение, поступающее через резисторы R Start, достигает порогового значения. Часто резисторы сгорают без видимых признаков, при этом номинал возрастает в несколько раз. Достаточно заменить резисторы и проверить, а лучше заменить конденсатор в схеме питания ШИМ-контроллера. Часто этого достаточно для восстановления запуска блока. Отсутствие запуска может быть вызвано неисправностью элементов обвязки микросхемы. Во многих блоках питания используется микросхема ШИМ-контроллера с интегрированным ключевым транзистором.
Самая частая неисправность блока питания монитора это вспухшие конденсаторы фильтров выпрямителей вторичного питания, причина общий перегрев монитора. На картинке выше вспухшие конденсаторы показаны широкими стрелками. При этом монитор может моргать, не включаться или включаться не сразу. Чаще, достаточно их просто заменить аналогичными (важно – с рабочей температурой 105 градусов), реже, из-за замыкания конденсаторов перегреваются и пробиваются диоды выпрямителей вторичного питания. Обязательно нужно проверять диоды при снятых конденсаторах.
При неисправной схеме обратной связи выходные напряжения блока питания завышены или занижены. В основном это вызывает источник опорного напряжения TL431 или конденсаторы в его обвязке. Но при ремонте желательно заменить и оптопару.
Теперь выделим основные элементы на принципиальной схеме блока питания монитора LG L1952S.
Если все элементы исправны, а напряжение на выходе блока нет, отключите нагрузку, обрезав проводники или перемычки, проверьте запуск блока. При положительном результате последовательно подключайте нагрузку, чтобы определить цепь вызывающую перегрузку или замыкание. Неисправности других блоков монитора рассмотрим в следующих материалах.
Ход работы:
Выполнить измерения в контрольных точках заданных преподавателем и сравнить полученные результаты измерений с паспортными характеристиками устройства.
Контрольные вопросы:
1.Перечислите основные технические характеристики блока питания монитора.
2. Какую функцию в схеме источника питания монитора выполняет ШИМ-контроллер.
3. Для чего в схеме БП предусмотрена обратная связь.
4. Для чего необходимо напряжение: +3.3 В, +5 В, +12 В.
5. Какое напряжение используется в ЖК экранах где в качестве подсветки используются люминесцентные лампы.
