Ремонт БП телевизора Fujitsu Siemens VQ40-1 (часть 2)
Опубликовано автором Moldik
Первая часть называлась: Ремонт и переделка телевизора Fujitsu Siemens VQ40-1
И кто читал, помнит, что телевизор успешно был переделан и отлично заработал, но примерно через полтора месяца работы и работы без замечаний, однажды утром он просто не включился…
Как говорил Шариков «довольно обидны ваши слова!», так и мне было очень обидно, мысли были всякие, но вскрытие расставило все точки на «у» — блок питания.
реклама
И так, что я видел и нашел при первом осмотре и тестах:
— сгоревший предохранитель,
— пробитый транзистор 26NM60N (600В 20А — однако!)
— пробитый транзистор d12nf06l (30В 6А)
— Еще на плате есть 2 микросборки, но они не имеют никакой маркировки вообще.
Исходя из всего вышеперечисленного и принимая во внимание, что ни схем на этот БП или телевизор в сети нет наметилось три варианта решения этой проблемы:
2. Покупка 2-х БП у братьев Китайцев на 5В (питание тюнера и матрицы) и 24В (питание подсветки), для подсветки нужно 8,5А, а по шине 5В тоже около 5А (3А только матрица)
3. Попытаться оставить оставить трансформаторы БП и вторичные цепи без изменения и запустить их на более известных ШИМ вместо неизвестных микросборок, идея почти утопическая и практически неосуществима, но при желании возможно почти все.
Естественно изначально я решил пойти по первому пути. Проверка показала, что полевики сгорели не просто так, дохлая одна из микросборок, и через нее, а точнее через что-то внутри закороченное, выпрямленное сетевое напряжение 280В попадает прямо на затвор, в результате транзистор 26NM60N пробит, а следом пробит и d12nf06l, ну и естественно предохранитель стремит свое сопротивление к бесконечности.
Анализ схемы показал интересный момент: транзистор 26NM60N управляемый горелой микросборкой, не является ключем который раскачивает первичку трансформатора, как мне думалось сразу, упрощенно схема его включения выглядит так:
реклама
И в результате я понял, что я ничего не понял.
Оставил в покое этот транзистор, я пошел искать дежурку на %В и нашел, она построена на 5L0380R и построена по классической схеме из Даташит:
При проверке обвязки был обнаружен горелый резистор, в данной схеме он состоит из 2-х R502, R524 и после его замены дежурка завелась.
Ну а дальше все просто: только один полевик(d12nf06l) через оптопару управляет остальной частью БП, и естественно его меняем и все работает, правда у меня не было оригинала, и я поставил P4NK60Z.
Так вот к чему весь этот опус, а к тому, что я так и не понял сакральный смысл инженерной мысли. На фотографии выше видно, что я выпаял сборку и транзистор и БП теперь работает. Нет конечно круто почувствовать себя «Церетели», берем и отсекаем все не нужное, но сомнение в собственной тупости осталось, какой-то смысл в этом был, но какой?.
И пару слов хочу сказать о причине выхода из строя всего этого, причина проста: старость и именно электролиты. Наука мне и всем, кто читает, не ленитесь проверять проверять электролиты.
Вот только несколько примеров как оно все выглядело:
И победитель в номинации «От меня тут все зависит»:
На этом ремонт закончен, аппарат уже 4 дня как работает, но меня терзают смутные сомнения. а именно, ШИМ дежурки питается от 18В которые формируются благодаря без трансформаторному источнику питания, этот же источник через полевик подается на вторую (еще живую сборку) как сигнал включения , проще это тоже источник питания для второй ШИМ. Напряжение там гуляет, ну сеть штука не стабильная. И у меня прям чешутся руки впихнуть туда импульсник на 18В который и будет питать обе ШИМ и коммутировать все это не через полевик, а поставить туда реле. Но не горе ли это от ума))) Поэтому надежд только на вас, друзья мои, стоит ли или нет?
На этом все, если не будет выше описанного продолжения.
Блоки питания, Телевидение
блок питания
Блок питания 12 Вольт 3 Ампера для систем контроля доступа. Блок питания для Системы Контроля и Управления Доступом СКУД
$29.99
Перейти в магазин
В последнее время довольно большое количество моих обзоров начинаются словами — некоторое время назад я выкладывал обзор…На этот раз точно такая же картина, у меня был обзор блока питания для СКУД, только в тот раз это был вариант 12 Вольт 5 Ампер с функцией блока бесперебойного питания, а в этот раз упрощенный вариант.
Впрочем подробнее можно узнать в самом обзоре.
Для начала пару слов о том, зачем нужен такой хитрый блок питания и почему в предисловии была аббревиатура СКУД.
Многие наверное видели двери с электронными замками, в подъездах, офисах, частных домах и т.п. В простейшем виде подобная система состоит из замка (электромагнитного или электромеханического), контроллера, считывателя (ТМ, RFID, дактилоскопический и т.п.) и блока питания.
Вместе они образуют СКУД — Система Контроля и Управления Доступом. К подобной системе также можно подключить выход от домофона чтобы по его команде происходила разблокировка замка.
Пару слов о замках и почему одни блоки питания имеют функцию блока бесперебойного питания, а другие нет.
Если вы применяете электромагнитный замок, то чтобы при пропадании электричества он продолжал держать дверь, надо иметь бесперебойное питание. Такой замок вы можете увидеть в двери подъезда, обычно он стоит или в самом верху, или в районе ручки и часто скрыт.
В принципе есть еще четвертый способ, резкий сильный удар в районе замка, но срабатывает он далеко не всегда.Механизм разблокировки сдвигает маленький механизм внутри замка, а дальше мощная пружина отводит основную защелку. Чтобы привести все в исходное состояние, надо приоткрыть и опять закрыть дверь.
Собственно к чему я все это написал, в прошлый раз я показывал блок питания с возможностью подключения аккумулятора, сегодня же упрощенная версия, которую я планировал простым способом доработать для применения с аккумулятором, но не срослось.
Как и в прошлый раз, поставляется набор в пакете, где лежит еще один пакет с радиопультами, а также картонная коробка с блоком питания.
Как и в прошлый раз, есть три варианта комплектации, с одним пультом, двумя и четырьмя. Я заказывал вариант в максимальной комплектации.
1. Блок питания
2. Четыре радиопульта
3. Приемная часть радиоканала
4. Инструкция.
Инструкция на двух языках, китайском и английском, есть схема подключения, но как и в прошлый раз, ошибочная.
Неправильно указано подключение замка. На схеме замок подключается к контактам реле, а подключать надо последовательно с контактами и нужна перемычка. Если необходимо, то я нарисую правильную схему.
Иногда возникают ситуации, когда замком управлять надо не со стационарного места. В таком случае применяются радиопульты. Предупрежу сразу, подобное решение резко снижает общую надежность системы к проникновению в закрытое помещение, потому применяют его только там, где это не критично.
Думаю что дизайн пультов знаком многим. Кстати, точно такие же пульты шли в комплекте к предыдущему блоку питания.
Питание от одной 12 Вольт батарейки.
Передающая и приемная часть. Видны места для перемычек при помощи которых задается код пульта. Код передатчика и приемника должен совпадать.
Вот я и подошел к основной части обзора, блоку питания.
В этот раз корпус целиком металлический, но применять его также можно только внутри помещения, так как защиты от влаги у него нет.
Сверху указаны краткие характеристики, входное напряжение 100-260 Вольт, выходное 12 Вольт, ток до 3 Ампер. Также расписано назначение контактов разъема.
Кроме того сверху находится светодиод индикации включения.
Для подключения к сети производитель просто вывел пару проводов через отверстие в корпусе, хорошо что догадался защитить отверстие при помощи резиновой вставки.
С другой стороны находится разъем подключения внешних устройств. в прошлый раз был клеммник, что менее удобно. Буквально несколько дней назад имел удовольствие переключать плату управления турникетом с кучей не подписанных проводов, вспомнил про подобные разъемы.
Снимаем крышку корпуса, она привинчена на пару небольших винтиков, я надеялся что провод питания подключен внутри при помощи разъема, но увы, он запаян в плату.
Компоновка устройства очень плотная, собственно печатная плата забита под завязку. При дальнейших экспериментах мне это аукнулось тем, что для замены одного компонента приходилось выпаивать еще какой нибудь.
Со стороны вода питания находится импровизированный радиатор, представляющий из себя рубленую алюминиевую пластину, которая в свою очередь прилегает к корпусу. Теплопроводящая паста отсутствует.
На второй стороне виден разъем для подключения приемника ДУ и подстроечный резистор при помощи которого выставляется время удержания реле.
Таймер необходим для работы с электромагнитными замками, он задает время в течении которого на замок не будет подаваться питания. С электромеханическими все гораздо проще, им для открывания достаточно короткого импульса.
Для дальнейшего рассмотрения я вынул плату из корпуса. Под платой присутствует защитная пленка. На мой взгляд данной конструкции явно не хватает клеммы заземления, странно что производитель об этом не позаботился, в предыдущем БП такая клемма присутствовала.
На входе присутствует полноценный сетевой фильтр, я как то снимал серию видеороликов по поводу отдельных узлов блоков питания. Здесь на вид особых проблем нет, входной конденсатор емкостью 33мкФ, блок питания имеет мощность 36 Ватт, конденсатор стоит впритык для такой мощности и нашего сетевого напряжения, для заявленных 100 Вольт его емкости будет мало.
Причем что интересно, предыдущий блок питания имел такую же емкость на входе и был рассчитан на 60 Ватт.
На фото видно два синих конденсатора, левый соединяет корпус блока питания с минусовым выводом входного конденсатора, правый межобмоточный помехоподавляющий. Но первый правильного типа — Y2, а вот второй самый обычный высоковольтный. Такая схема допускается только в варианте с заземлением корпуса, а заземлять некуда 🙁
ШИМ контроллер и выходная сборка полностью идентичны примененным в блоке питания 60 Ватт. Это KA5L0380R, рассчитанная на 75 Ватт и YG902C2 на ток до 10 Ампер, что с большим запасом для заявленных 36 Ватт и 3 Ампера.
Пайка силовых элементов несколько оригинальная, скорее всего сначала ставят плату в корпус, потом привинчивают элементы к радиатору, а потом запаивают.
Выходная часть блока питания также содержит дроссель, снижающий уровень пульсаций по выходу, это я позже еще проверю.
Внешне также все аккуратно. Кстати, плата не содержит SMD компонентов, все выполнено «по старинке», хотя как по мне, то главное результат.
1. А вот на конденсаторах на этот раз сэкономили. В прошлый раз были фирменные, здесь же обычный нонейм, причем выходные рассчитаны на 16 Вольт, что в подобных устройствах я считаю недопустимым, так как работать они должны круглосуточно.
2. Узел управления питанием замка реализован практически также, как и в предыдущем, тот же NE555. Впрочем я потом покажу это на схеме.
Плата двухсторонняя, но с обратной стороны только дорожки. Присутствуют защитные прорези, а также следы защитного лака, потому здесь у меня также претензий не было.
Еще в процессе осмотра было понятно, что схема будет похожа на схему предыдущего блока питания, дальнейшее разбирательство только подтвердило предположение. Схема данного блока питания примерно на 95% совпадает со схемой 12 Вольт 5 Ампер блока питания.
Так как функция бесперебойного питания не поддерживается, то блок можно разделить на два функциональных узла.
1. Красный — блок питания 12 Вольт 3 Ампера
2.
Синий — схема управления реле и таймер задержки времени отпускания.
Также имеются некоторые косметические отличия, например у предыдущего варианта было два входа подключения кнопки, здесь оставили только один. Имеются отличия и в первичной части, например минус входного конденсатора соединен с корпусом (это к замечанию об отсутствии клеммы заземления).
В отличии от предыдущего варианта модуль приемника ставится аккуратнее, хотя катушка индуктивности все равно лежит на корпусе реле. Но есть и недостаток, забыли сделать отверстие через которое можно вывести антенну. В предыдущем корпус был частично из пластика и это было неважно, здесь же металл, потому антенну придется выводить наружу и сделать это более-менее нормально можно только через отверстие для подстроечного резистора.
Плавно переходим к тестам.
Первое включение прошло без всяких происшествий, засветился светодиод, а на выходе я получил заявленные 12 Вольт.
При помощи подстроечного резистора можно выставить выходное напряжение в пределах от 11.
7 до 13.7 Вольта.
Регулировка очень плавная, я без особых сложностей смог выставить ровно 12.000 Вольта. На самом деле это конечно не нужно и даже если бы на выходе было 12.5, то ничего страшного не произошло бы. Тем более, что по мере прогрева напряжение растет, применены обычные, а не прецизионные, резисторы.
Проверка точности поддержания напряжения под нагрузкой, здесь также проблем не обнаружено, хотя небольшая просадка имеется.
С пульсациями на выходе вообще отлично, немного пролезли сетевые 50Гц при максимальном токе, но опять же, не критично.
Щуп стоял 1:1, разрешение 50мВ на клетку, даже в самом худшем случае вышло всего около 10мВ, это мало, очень мало.
Посмотрим теперь КПД блока питания, так как для постоянно подключенного устройства это также немаловажно.
У меня вышло:
1. Холостой ход — 2.2-2.4 Ватта. по сути собственное потребление самого блока питания.
2. Ток 1 Ампер, мощность 12 Ватт — 69%
3. Ток 2 Ампера, мощность 24 Ватта — 77%
4.
Ток 2.5 Ампера, мощность 30 Ватт — 75%
5. Ток 3 Ампера, мощность 35.5 Ватта — 73%
Самый высокий КПД вышел в районе мощности 24 Ватта. При токе нагрузки 3 Ампера выходное напряжение просело и итоговая мощность вышла 35.5, а не 36 Ватт.
Дальше шло привычное тестирование токами 1, 2, 3 Ампера с интервалами в 20 минут по окончании которых я снимал термограммы для контроля температуры.
1. Режим холостого хода, виден большой нагрев в правой части. Там расположен нагрузочный резистор сопротивлением 330 Ом (как и предыдущего), на нем рассеивается около 0.5 Ватта. Даже когда блок питания не нагружен, резистор имеет температуру в 90 градусов. Я думаю что таким образом производитель пытался бороться со свистом, так как в этом режиме он все таки присутствует.
2. Ток 1 Ампер, трансформатор имеет температуру в 55 градусов, а резистор разогрелся почти до 100, влияет внешний подогрев.
3. Ток 1 Ампер, но другой ракурс. Теперь стал виден термистор, который стоит на входе и курсор пиковой температуры сместился к нему, более 100 градусов, немало, особенно с учетом близкого расположения входного конденсатора.
4. Ток 2 Ампера, трансформатор прогрелся до 75 градусов, а термистор до 110. В итоге после всех тестов я его отогнул подальше от входного конденсатора, ему такая грелка рядом совсем ни к чему.
После прогрева заметно просел КПД при токе 2.5 Ампера и составил уже 67% вместо 77% как было в холодном состоянии. Но как оказалось, это было лишь «первым звоночком».
Причем при токах 1 и 2 Ампера КПД оставался прежним.
Я думаю, что многие мои читатели знакомы с моей методикой тестирования блоков питания, когда я ступенчато поднимают ток и тестирую под этим током определенное время. Таким образом я обычно узнаю максимальную мощность, которую может выдать БП без перегрева.
Выше я показал температуры при токе 1 и 2 Ампера, следующим шагом шел ток в 3 Ампера, что вполне логично.
Но после поднятия тока до 3 Ампер нагрузка отключилась по защите от снижения выходного напряжения, это было большим сюрпризом, так как обычно БП свой заявленный ток выдает без проблем, а иногда я доводил выходную мощность и до 150%.
Ладно, не вопрос, попробуем определить порог отключения, тем более БП был как раз «прогрет» и это лучше подходило для эксперимента.
Поднимаем ток нагрузки от нуля до 3.5 Ампера с шагом в 100мА. При токе в 2.8 Ампера напряжение на выходе стало снижаться, ъто заметно как на графике, так и в таблице справа, где показаны результаты последних шагов.
Выяснив, что максимальный ток при котором напряжение на выходе не снижается, составляет 2.7 Ампера , я выставил 2.5 Ампера и решил продолжить тест. Но вылезла вообще непредсказуемая проблема. Для начала скажу, что тест пришлось принудительно остановить спустя пол минуты.
Остановил, так как было ощущение, что что-то перегревается, думаю электронщики поймут.
Так и есть, температура одного из компонентов достигла 132 градуса. Ниже пара термограмм, это я «экспериментировал».
Судя по расположению места перегрева (термограмме сдвинута относительно фото) я выяснил, что это диод снаббера. Дело в том, что кроме этого диода там греться больше просто нечему.
Снаббер необходим для поглощения паразитных выбросов в первичной обмотке, но чаще греется собственно поглощающая часть, RC цепь или супрессор, но не диод. Так вот в данном случае грелся именно диод.
Я попробовал остудить блок питания, а потом провести тест еще раз, но ничего особо не изменилось, при токе в 3 Ампера быстро начинался перегрев вышеуказанного диода, на прогретом БП то же самое начиналось уже при токе в 2.5 Ампера.
Косвенное объяснение я увидел, когда в процессе тестов посмотрел на индикатор измерителя мощности, БП так и остался подключенным к нему после теста КПД, что отчасти и ускорило поиск проблемы.
Два теста, оба при токе 2.5 Ампера, но первый перед началом нагрева, второй после. Слева на мультиметре часы показывают некорректное время, но позволяют понять, что все происходит в пределах одной минуты.
При запуске потребляемая от сети мощность составляет 40.4 Ватта, но через 20-30 секунд уже 50 Ватт. Т.е. фактически БП начинает потреблять около 10 Ватт «в себя».
И вот здесь вспомним про падение КПД после прогрева, я думаю что это связано.
Налицо явная проблема и мне захотелось попробовать понять, в чем же может быть дело. Для начала вернемся на несколько месяцев назад, когда я делал обзор БП 12 Вольт 5 Ампер, ведь тогда у него все было отлично и заявленную нагрузку он тянул без вопросов. Ниже его схема.
А теперь откроем схему обозреваемого БП. Я удалил то, что не имеет отношения к блоку питания и выделил цветом некоторе элементы:
1. Синий — отличается от предыдущего, но на проблему не влияет.
2. Оранжевый — изменено подключение, на проблему не влияет
3. Красный — отличается, но уже может влиять на то, что я видел выше.
Можно видеть, что ключевое отличие в элементах снабера в первичной цепи и RC цепи выходного диода. Причем мощность выделяемая на первом узле зависит от номиналов второго узла. Например если увеличить номинал конденсатора, подключенного параллельно выходному диоду, то мы немного снизим нагрузку на снаббер.
Но возникнет другая проблема, при значительном увеличении емкости тяжелее придется выходному транзистору инвертора. Если совсем сильно увеличить, то это вооще чревато выходом из строя, у меня так выгорел ШИМ контроллер серии TOP2xx.
Так, мы немного отвлеклись. Производитель уменьшил сопротивление резистора в снаббере и увеличил емкость конденсатора в RC цепи параллельно выходному диоду. Т.е. он сознательно боролся с перегревом снаббера.
Я решил не сдаваться и пошел на небольшой эксперимент. Для начала выпаял диод снаббера, потому как было подозрение что вместо «быстрого» поставили обычный 1N4007, но там оказался вполне нормальный FR107. На всякий случай заменил его на более привычный для меня 1N4937. В процессе тестов был подозрительный щелчок и я сначала решил что это диод треснул от перегрева.
Затем я уменьшил емкость конденсатора RC цепи выходного диода до 2.2нФ, как у предыдущего БП.
Запустил тест, результаты в итоге были точно такие как и до эксперимента. Но когда БП пошел в разнос и я привычно снизил ток нагрузки с 3 до 2 Ампер, то выходное напряжение еще просело, а мощность по входу не упала.
Выводы, на мой взгляд была допущена проблема на этапе проектирования, и скорее всего в расчетах трансформатора. Примерно такое поведение бывает когда пытаешься «разогнать» блок питания поднятием выходного напряжения. Альтернативный вариант — неправильная намотка и уменьшенная связь между обмотками, но этот вариант менее вероятен.
Уже в процессе написания обзора я подумал, что можно было бы заменить трансформатор, но потом решил, что итоговая целесообразность этого стремится к нулю, так как одно дело поменять какой нибудь резистор, а совсем другое — трансформатор. Кроме того, мне не очень хочется делать работу разработчиков, за которую они получают зарплату.
Скорее всего спроектировали БП, допустили косяк с трансформаторов, а партия уже заказана. В итоге как-то победили ее, но не до конца в итоге загубили довольно неплохой БП.
На этом обзор можно закончить, но перед подведением итогов скажу, что изначально обзор планировался совсем другим. В планах было добавить к этому блоку питания функцию бесперебойника, по аналогии с тем, как я делал в этом обзоре.
Дело в том, что указанная переделка требует поднятия напряжения со штатных 12 Вольт до примерно 14.4. Нормальный блок питания обычно переживает это без осложнений, немного снизится выходная мощность, но в остальном работает все нормально.
Но в данном случае блок питания и сам по себе работает тяжело, а задрать ему выходное напряжение на 20%, будет совсем плохо.
Как вариант, можно немного домотать вторичную обмотку, это кстати можно сделать и в качестве доработки для исправления проблем, но такая доработка выходит за рамки который я задал в плане переделок для обзоров.
От себя могу сказать, что я планирую придумать что нибудь, как с первым БП, так и возможно с показанным выше, но решение будет уже совсем другим.
Вот теперь можно подвести выводы.
В плане качества сборки я бы сказал что скорее хорошо, чем плохо. Выполнено все довольно аккуратно, хотя конденсаторы входного и выходного фильтра стоят безымянные. Неудобен принцип установки радиомодуля, нет отверстия для антенны.
Если высунуть провод в отверстие подстроечного резистора, то работает отлично, проверял в пределах всей квартиры.
Электрические характеристики неоднозначны. Пульсации, регулировка, нагрев и КПД находится на нормально уровне для подобного БП, но при токах нагрузки до 2 Ампер. При больших токах, особенно начиная с тока в 2.5 Ампера начинается форменная свистопляска и при такой токе использовать его уже нельзя, по крайней мере длительно.
Получается, что формально это неплохой блок питания но с характеристиками — 12 Вольт 2 Ампера и его вполне можно использовать для питания контроллера доступа и замка. Например электромагнитный замок с нагрузкой до 280 кг потребляет всего 400мА, что даже с учетом потребления контроллера более чем с запасом, спокойно можно питать еще пару камер наблюдения.. При использовании электромеханического замка все еще проще, там потребление большое, но импульсное.
В таком варианте применения есть только два места вызывающие нарекания — выходные конденсаторы на 16 Вольт вместо 25, чревато уменьшением срока службы, но если менять, то достаточно заменить только тот, что стоит до дросселя фильтра.
Хотя с учетом того, что емкость конденсаторов имеет небольшой запас,то возможно будут служить и родные. Также если БП не заземлен, то надо менять один из мелких высоковольтных конденсаторов на конденсатор Y типа.
Вот теперь все, надеюсь что информация была полезна, как всегда буду рад вопросам и просто комментариям.
$29.99
Перейти в магазин
5L0380 ИС-распределитель выключателя питания
Семейство продуктов SPS было специально разработано для автономных SMPS с минимальным количеством внешних компонентов. SenseFET, входящий в состав SPS, предназначен для работы с высокими напряжениями. Входящий в комплект ШИМ-контроллер имеет защиту от перенапряжения, прецизионные источники тока с температурной компенсацией для контурной компенсации и схему защиты от сбоев, гашение переднего фронта, оптимизированный драйвер включения/выключения затвора, защиту от перегрева, блокировку при пониженном напряжении, встроенный генератор фиксированной частоты. , и гашение передней кромки.
Эти функции полностью регулируются по температуре. Дискретные МОП-транзисторы, ШИМ-контроллеры и решения RCC могут быть заменены SPS, что повышает эффективность, производительность и надежность системы, но уменьшает общее количество компонентов, вес и размер конструкции.
Это стало возможным благодаря модульной конструкции SPS. Он обладает фундаментальной основой, которая превосходно подходит для экономичного метода прямого или обратноходового преобразователя. Прежде чем мы пойдем дальше с постом, давайте убедимся, что у нас есть четкое представление о нескольких ключевых моментах, не так ли?
Что такое автономный SMPS?
Устройства, которые распределяют питание в автономном режиме, называются автономными источниками питания и используются в сочетании с онлайн-системами распределения питания. Источник бесперебойного питания, иногда называемый ИБП, представляет собой резервный генератор электроэнергии, который работает независимо от основной энергосистемы.
Они используются для надежного подвода электропитания к проводному оборудованию в сеть и устанавливаются в различных местах.
Сетевые услуги часто требуются при аварийном резервном копировании и стихийных бедствиях, таких как пожары, наводнения, землетрясения и т.п. В случае стихийных бедствий такого характера ремонт аппаратуры, получившей серьезные повреждения, не всегда возможен. Переключение критического оборудования и механизмов на источник питания онлайн может быть безопасным, если в качестве источника питания используется автономный источник питания.
Технология, используемая в производственном процессе, определяет уровень надежности, ожидаемый от источника питания. Как только вы поймете принцип работы механизма, вы сможете решить, в какую систему вы хотели бы инвестировать. Некоторые поставщики электроэнергии полагаются на дизельные генераторы, высокоэффективную форму выработки электроэнергии. Такого рода технологии используются в медицинских учреждениях, научных лабораториях, учреждениях, предоставляющих услуги военным, и других высокотехнологичных предприятиях.
Что такое T-220
Корпус TO-220 является примером конструкции со сквозным отверстием вместо корпуса для поверхностного монтажа, и это «силовой блок», подходящий для силовых полупроводников. Несколько ватт избыточного тепла можно рассеять, установив корпус On-220 на радиатор. Это может достигать 50 Вт на бесконечном радиаторе. На верхней части упаковки имеется металлический язычок с отверстием для крепления компонента к радиатору. Между корпусом и радиатором часто помещают термопасту для улучшения теплопередачи.
Этот металлический штырь обычно имеет какое-то электрическое соединение с внутренним устройством устройства. Это не проблема с изолированными радиаторами. Если радиатор заземлен или проводит электричество, может потребоваться изолирующая прокладка или лист, чтобы предотвратить короткое замыкание компонента. Корпус TO-220 может быть электрически изолирован с использованием различных материалов, некоторые из которых также обладают отличной теплопроводностью.
При использовании с радиатором устройство TO-220 может быть повреждено или разрушено, если радиатор случайно отсоединится.
При рассеивании 1 Вт мощности внутренняя температура (соединение) корпуса TO-220 с теплоотводом будет примерно на 2–5 °C выше температуры корпуса (из-за теплового сопротивления между соединением и металлическим язычком), и температура металлического язычка будет примерно на 1–60 °C выше, чем температура окружающей среды.
Тепловое сопротивление переход-корпус устройства в корпусе TO-220 может составлять от 0,5 до 3 °C/Вт (или от 1,5 до 4 °C/Вт) в зависимости от толщины и площади кристалла.
Устройства в столь же распространенном корпусе ТО-247 (или ТО-3П) можно выбрать, если требуется большее рассеивание тепла. Тепловое сопротивление перехода в окружающую среду (радиатор) в типичном корпусе ТО-3П составляет всего около 40 °С/Вт, а в несколько более низком корпусе ТО-3ПФ — всего около 35 °С/Вт. С помощью силовых модулей мы можем еще больше увеличить мощность рассеивания тепла.
Корпус TO-220 может использоваться в качестве радиатора сам по себе, а его тепловое сопротивление окружающему воздуху составляет всего около 70 °C/Вт.
Что такое 5L0380R?
Семейство продуктов Power Switch (FPS) от ON Semiconductor было разработано для создания автономных SMPS с использованием всего нескольких дополнительных компонентов. Высоковольтные полевые транзисторы SenseFET и микросхема ШИМ с токовым режимом составляют выключатель питания ON Semiconductor (FPS). ШИМ-контроллер включает в себя прецизионные источники тока с температурной компенсацией для схемы защиты от сбоев и компенсации контура в дополнение к защите от перенапряжения, гашению переднего фронта, блокировке генератора фиксированной частоты при пониженном напряжении, защите от перегрева и защите от перегрева.
Силовой ключ ON Semiconductor (FPS) — это эффективная, производительная и надежная альтернатива ШИМ-контроллеру и дискретному полевому МОП-транзистору или RCC-решению, позволяющая уменьшить общее количество размеров конструкции, компонентов и веса при одновременном повышении производительности и эффективности.
Его простая архитектура делает его хорошим кандидатом на недорогую конструкцию обратноходового или прямоходового преобразователя.
5L0380 Особенности
- Работает с точной фиксированной частотой (50 кГц)
- Минимальный пусковой ток (тип. 100 мА)
- Присутствует импульсное ограничение тока.
- Имеет защиту от перенапряжения и защиту от тока (мин. 25 В)
- Имеет встроенную функцию отключения при перегреве.
- Он имеет внутренний полевой транзистор, чувствительный к высокому напряжению, и блокировку при пониженном напряжении.
- Имеет функцию автоматического перезапуска.
5L0380 Применение
Используется в DVD/приставках
Заключение
Мы надеемся, что эта статья прояснила, что представляет собой указанное выше устройство. Мы рекомендуем вам поделиться любыми дополнительными вопросами, касающимися этой статьи или любой другой темы на наших веб-сайтах, в поле для комментариев ниже, где мы сделаем все возможное, чтобы ответить.
ICRFQ — это место, куда можно обратиться, если вам нужны электронные компоненты 5L0380R или любой другой тип. Позвоните нам, и мы позаботимся о том, чтобы вы получили лучший сервис по самой доступной цене.
Краткие советы по диагностике и стабилизации нестабильного переключения | Статья
Амир Ранджбар
СКАЧАТЬ PDFПолучайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц
Подписаться
Мы ценим вашу конфиденциальность
Нестабильный источник питания может вызвать серьезные системные проблемы, такие как например, слышимый шум от пассивных компонентов, неожиданное дрожание частоты коммутации, резкие колебания выходного напряжения во время переходных процессов под нагрузкой и сбои в полупроводниковых переключателях.
Хотя существуют различные причины нестабильности, ненастроенная компенсационная сеть является причиной большинства проблем нестабильности в импульсных источниках питания. В этой статье приводятся рекомендации о том, как определить, является ли источник нестабильности ненастроенной компенсационной сетью, и предлагаются краткие советы по повышению стабильности нестабильных источников питания.
Переходная характеристика: показатель стабильности источника питания
Переходная характеристика импульсного источника питания характеризуется двумя основными критериями: полосой пропускания (BW) и запасом по фазе (PM). Более высокая полоса пропускания приводит к более быстрой переходной характеристике. С другой стороны, более высокий PM означает лучшую стабильность. Чтобы получить приемлемую переходную характеристику, требуется высокая полоса пропускания и высокое значение PM. Однако существует компромисс между BW и PM. Методы, увеличивающие BW, обычно уменьшают PM, и наоборот.
На рис.
1 показана типичная переходная характеристика источника питания с высокой полосой пропускания и низким значением PM. Когда происходит переход нагрузки, выходное напряжение проходит через несколько колебаний, прежде чем установится на отрегулированном напряжении. Количество колебаний выходного напряжения во время переключения нагрузки является хорошим показателем стабильности источника питания. Количество колебаний напрямую связано с ПМ и, следовательно, стабильностью источника питания.
Рисунок 1: Типичная переходная характеристика источника питания
Компенсационные сети в импульсных регуляторах
Обычно для импульсных регуляторов широко используются два типа компенсационных сетей: тип II и тип III. В компенсационных сетях типа II используется набор нулевых полюсов для достижения желаемых BW и PM. Для дальнейшего улучшения переходной характеристики регулятора используется компенсационная сеть типа III. Компенсационные сети типа III добавляют дополнительный набор нулевых полюсов, что помогает достичь более высокой полосы пропускания и/или более высокой PM.
На рис. 2 показана схема компенсационной сети типа III.
Рисунок 2: Компенсационная сеть типа III
Цель этой статьи — показать, как можно использовать простые методы для стабилизации нестабильного источника питания. Обратите внимание, что предлагаемые методы будут эффективны только в том случае, если источником нестабильности является ненастроенная компенсационная сеть.
Два типа переключающих регуляторов, описанные ниже, предназначены для реализации компенсационной сети. Этими двумя типами являются: импульсные регуляторы с внешней компенсационной сетью и импульсные регуляторы с внутренней компенсационной сетью. На рис. 3 показаны примеры типичных схем применения для этих двух типов источников питания.
a) Внутренняя компенсационная сеть
b) Внешняя компенсационная сеть
Рис. 3. Два типа компенсационных сетей в источниках питания
Доступные ручки для стабилизации нестабильного источника питания
можно проверить, посмотрев на его переходную реакцию на изменение нагрузки.
Рисунок 1 показал пример нестабильного источника питания, который демонстрировал несколько колебаний выходного напряжения при переключении нагрузки. На рис. 4 показана диаграмма Боде для блока питания . Рис. 1 . В этом примере BW составляет 65 кГц, а PM — всего 16°. Для источника питания с приемлемыми переходными характеристиками рекомендуется, чтобы полоса пропускания не превышала 10 % от частоты коммутации, а PM >60°. Частота коммутации источника питания, показанного на рис. 1, составляла 400 кГц. Это ограничивает допустимую полосу пропускания до 9.0003
Обратите внимание, что в приложениях, чувствительных к шуму, полоса пропускания должна быть дополнительно ограничена до уровня менее 5% от частоты коммутации.
Рисунок 4: График Боде для источника питания на рисунке 1
Рисунок 4 показывает, что амплитудная кривая (синяя) достигает 0 дБ, когда фазовая кривая (красная) уже нисходящая. Для правильного PM и хорошей стабильности точка 0 дБ на кривой амплитуды должна быть до того, как фазовая кривая начнет снижаться..jpg.45400baae3a91a6f0ac6de361979847b.jpg)
Методы, представленные ниже, позволят читателям быстро исправить нестабильные импульсные источники питания, а также предложат методы, позволяющие увидеть, может ли уменьшение полосы пропускания улучшить стабильность. Если стабильность улучшается при значительном снижении BW, это подтверждает, что источником нестабильности была ненастроенная компенсационная сеть.
Обратите внимание, что уменьшение полосы пропускания делает две вещи для повышения стабильности. Во-первых, это делает цикл управления медленнее. Более медленный контур управления предотвращает или ограничивает резкие скачки и/или колебания на выходе. Во-вторых, уменьшение BW может увеличить PM, что, в свою очередь, улучшит стабильность.
Регуляторы с внешними компенсационными цепями
В источниках питания с внешними компенсационными цепями компенсационная цепь размещается на выводе COMP. В этом сценарии быстрый способ увидеть, вызваны ли колебания на выходе ненастроенной компенсационной цепью, — это поместить большой конденсатор на вывод COMP.
Большой конденсатор на выводе COMP вводит низкочастотный полюс в контур управления, что значительно ограничивает полосу пропускания. Чем больше этот конденсатор, тем ниже полоса пропускания. На рис. 5 показан эффект добавления большого конденсатора на вывод COMP. Типичный диапазон емкости конденсатора на выводе COMP составляет от 100 нФ до 1 мкФ.
Рис. 5: Влияние добавления большого конденсатора на контакт COMP
Регуляторы с внутренней компенсационной сетью
Для регуляторов с внутренней компенсационной сетью контакт COMP недоступен. Следовательно, необходимо использовать внешние ручки для уменьшения полосы пропускания и повышения стабильности. Наиболее эффективным методом ограничения полосы пропускания импульсного стабилизатора с внутренней компенсационной цепью является использование резистора, включенного последовательно с выводом обратной связи (называемого резистором серии FB).
На рис. 6 показано влияние добавления резистора серии FB.
Этот резистор сдвигает амплитудную кривую вниз, оказывая незначительное влияние на фазовую кривую. Следовательно, он эффективно ограничивает полосу пропускания и повышает стабильность источника питания. Чем больше резистор серии FB, тем больше уменьшение BW. Типичные резисторы серии FB должны находиться в диапазоне от 5 кОм до 100 кОм.
Проверка предлагаемых методов устранения неполадок нестабильного источника питания
В этом примере в этой статье будут использоваться две части. MPM3530 — это понижающий модуль питания 55 В/3 А с внешней компенсационной сетью от Monolithic Power Systems (MPS). На рис. 8(a) показана типичная схема применения MPM3530. На рис. 8(b) показан MPQ4420, синхронный понижающий стабилизатор 36 В/2 А от MPS с внутренней компенсационной цепью.
a) Типовая схема применения MPM3530
b) Типовая схема применения MPQ4420
В этом примере компоненты компенсационной сети выбираются таким образом, что регулятор становится нестабильным.
Это делается путем увеличения R3 в Рисунок 8(a) от 2,53 кОм до 16 кОм. На рис. 9 показана переходная характеристика MPM3530 и ее диаграмма Боде. Большое количество колебаний на выходе свидетельствует о низкой стабильности. Небольшой PM всего 2° на графике Боде подтверждает низкую стабильность.
Рис. 9: Переходная характеристика MPM3530 и график Боде с ненастроенной компенсационной сетью
На рис. 10 показано, что происходит с переходной характеристикой после добавления конденсатора 1 мкФ к выводу COMP. Высокие колебания на выходе затухают, что означает улучшение стабильности. График Боде показывает, что BW значительно уменьшилась, как и ожидалось. Уменьшение BW приводит к значительному увеличению PM, что затем улучшает стабильность.
Однако улучшение стабильности достигается за счет более медленного отклика; время установления выходного напряжения значительно увеличилось с 300 мкс до 2 мс. Также обратите внимание, что из-за более медленной реакции на изменение нагрузки максимальный выброс напряжения увеличен до 700 мВ по сравнению с 15 мВ в .
Рисунок 9 .
Рисунок 10: Эффект повышения стабильности от большого конденсатора на выводе COMP MPM3530
Как показано на рис. 8(b) , вывод COMP недоступен в регуляторах с внутренними компенсационными цепями, таких как MPQ4420. На рис. 11 показана переходная характеристика MPQ4420 без какого-либо резистора серии FB (например, сопротивление R3 установлено на 0 Ом на рис. 8(a)). Высокие колебания выходного напряжения при переключении нагрузки демонстрируют низкую стабильность. Глядя на график Боде, BW составляет 72 кГц, а PM — всего 11 °. Поскольку частота переключения MPQ4420 по умолчанию составляет 410 кГц, полоса пропускания должна быть ограничена ниже 41 кГц.
Рис. 11: Переходная характеристика MPQ4420 и график Боде без резистора серии FB
На рис. 12 показано, как изменение сопротивления R3 от 0 Ом до 51 кОм значительно уменьшает колебания во время переходной характеристики. Как и ожидалось, введение резистора серии FB сместило кривую амплитуды вниз, что означает более низкую полосу пропускания и более высокую PM.
В этом сценарии новая полоса пропускания составляет 21 кГц, а PM улучшился с 11° до 43,5°.
Рис. 12. Переходная характеристика MPQ4420 и диаграмма Боде с резистором серии FB
Дальнейшее улучшение переходной характеристики источника питания
Несмотря на более высокую стабильность и меньшее количество колебаний на выходе, показанное на рис. Дальнейшее уменьшение BW не даст дополнительного ускорения PM и еще больше замедлит время отклика. Как было сказано ранее, более низкая полоса пропускания также увеличивает величину занижения напряжения.
Дополнительную ручку можно использовать для улучшения PM, не замедляя работу регулятора за счет снижения BW. Это решение представляет собой конденсатор с прямой связью (CFF).
Поскольку это внутренняя компенсационная сеть типа II, она не обеспечивает повышения фазы. Если требуется усиление фазы, добавьте CFF в цепь обратной связи (см. рис. 13). CFF добавляет еще один ноль в компенсационную сеть, что может повысить PM без снижения BW.
На самом деле, если конденсатор выбран правильно, можно улучшить PM, а также увеличить полосу пропускания для достижения более быстрой переходной характеристики.
Рис. 13. Схема MPQ4420 с конденсатором прямой связи
На рис. 14 показаны переходная характеристика и диаграмма Боде для MPQ4420 с резистором серии FB 19 кОм и CFF 220 пФ. Как показано здесь, полоса пропускания увеличилась до 40 кГц, что составляет ровно 10% от частоты коммутации, а PM достигла 78°, что соответствует целевому PM >60°.
Рисунок 14: Переходные характеристики MPQ4420 с резистором серии FB и CFF
На рисунке 14 видно, что выходное напряжение имеет только один занижение, что подтверждает хорошую стабильность устройства. Время отклика также было уменьшено примерно до 60 мкс, а падение напряжения было уменьшено до 8 мВ.
Заключение
В этой статье рассмотрено несколько быстрых советов по диагностике и устранению проблем нестабильности в импульсных источниках питания.