Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПВЗ-ТМ - Блок БП Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПВЗ-ТМ

Страница 7 из 10

6.5. Блок БП

6.5.1. Блок БП предназначен для преобразование постоянного напряжения 220 В или 110 В в стабилизированные постоянные напряжения, гальванически развязанные от первичного источника, для питания всех узлов аппаратуры ПВЗ-ТМ.

БП имеет защиту от токовых перегрузок, коротких замыканий и перенапряжений в нагрузке. Обеспечена защита первичного источника от радиопомех, возникающих при работе БП.

6.5.2.Номинальные выходные напряжения:

1) 5 В / 0.8 А;

2) 24 В / 0.2 А;

3) 5 В ПРМ / 20 мА;

4) 24 или 90 В ПРМ / 20 мА;

5) (8 - 28) В УМ - напряжение питания выходного каскада усилителя мощности УМ блока УЛФ: для получения напряжения в пределах (17 – 28) В - устанавливается перемычка 27 -29; (11 – 17) В - устанавливаются перемычки 21 - 22, 27 - 28; (8 – 11) В - устанавливается перемычка 21-22 узла ПРЕОБРАЗ.

6.5.3. В состав блока БП входят узлы ФРЧ и ПРЕОБРАЗ.

Узел ФРЧ состоит из входного фильтра радиопомех (C1 - C5, L1, L2), разделительных диодов (V1, V2) и конденсаторов C6 - C9.

В состав узла ПРЕОБРАЗ входят следующие функциональные узлы:

1) стабилизатор питания схемы управления в момент пуска и при перегрузках (R43 - R45, V15, V16, C14, V21); ключ V21 включается током, потребляемым схемой управления от стабилизатора. В запущенном состоянии блока БП схема управления питается от внутреннего источника, транзистор V21 запирается;

2) задающий генератор, предназначенный для генерирования импульсов частотой (50 ? 60) кГц (D4.1 - D4.3, R32, R34, R15, V3, C10) с делителем на два на микросхеме D5.2 для получения двух противофазных сигналов частотой (25 ? 30) кГц;

3) два канала управления, каждый из которых состоит из формирователя напряжения V12, C12, U1.2 (V13, C13, U3.2), предназначенного для формирования линейно спадающего напряжения с управляемой скоростью спада; модулятора с широтно - импульсной модуляцией D7.1 (D7.2) и буферного усилителя D8.1 - D8.3, V17, V18 (D8.4 - D8.6, V19, V20);

4) схема защиты блока от перегрузки по току (D5.1, D6.3,V9, V40, V41, V43 - V45, R58 - R65, R76); схема сигнализации о перегрузке (D6.4, V22, H5);

5) схемы сравнения (D1, U1.1 и D2, U3.1), предназначенные для формирования сигнала управления при отклонении выходных напряжений (5 В и Uум) от номинальных значений, источник опорного напряжения (R3, H1, V1), формирующий эталонное напряжение для схем сравнения;

6) схема сравнения (D3, U4.1), предназначенная для формирования сигнала управления при увеличении выходного напряжения 5 В до 5.5 В;

7) схема защиты блока БП от коротких замыканий в нагрузках (D3, D6.1 - D6.3, D7.3, U2, U4);

8) схема модулятора напряжения УМ (D2, V2 - V8), позволяющая изменять напряжение УМ по закону сигнала, поступающего на вход "МКФ" (контакты X1:А11, X1:Б11 блока БП);

9) формирователи импульсов управления ключами (R48, C16, V25, V28 и R49, C17, V27, V29), предназначенные для формирования импульсов специальной формы;

10) ключи (C19, R56, T1, V24, V31, V32, V36, V37 и C20, R57, Т2, V26, V34, V35, V38, V39), предназначенные для однотактного управления током в первичных обмотках трансформаторов T3 и T4 соответственно. Выполнены по схеме с эмиттерной коммутацией и пропорционально-токовым управлением для расширения области безопасных режимов работы;

11) трансформаторы T3, T4, предназначенные для формирования мощных выходных импульсов во вторичных цепях. Выполнены на сердечниках Ш12х15;

12) цепи формирования траектории рабочей точки ключа и уменьшения коммутационных потерь (C22, R52, R53, V23 и C23, C24, L1, L2, R54, R55, V33, V42);

13) выпрямители выходных напряжений (V46 - V49 и V50 - V52) и фильтры (C32 - C34, C37 - C40, C42, C43 и L3, C35, C36, C41), выпрямитель напряжения, питающий устройство управления (V30, C15, C18).

6.5.4. Принцип работы блока БП заключается в следующем:

при изменении входного напряжения и токов нагрузок схемы управления устанавливают такую длительность импульсов (следующих с постоянной частотой), при которой с известным коэффициентом трансформации соответствующего импульсного трансформатора будет обеспечено поддержание номинальных величин выходных напряжений.

Временные диаграммы работы блока БП показаны на рисунке 1.

Питание схемы управления в установившемся режиме осуществляется выпрямленным напряжением от обмотки 4 - 5 трансформатора T3.

При включении питания задающий генератор (узел ПРЕОБРАЗ) начинает генерировать импульсы частотой (50 ? 60) кГц, которые поступают на делитель D5.2. Частота импульсов на выходах делителя (25 ? 30) кГц определяет частоту преобразования стабилизаторов (рисунок 1). Запирающий импульс (логическая единица), поступающий на модулятор ШИМ (вывод 1 микросхемы D7.1), задаёт минимально возможную паузу между импульсами тока в трансформаторе T3, что необходимо для перемагничивания его сердечника, работающего в однотактном режиме. Следовательно, при отсутствии второго работа блока БП управляющего сигнала на входе 8 микросхемы D7.1, преобразователь будет работать в режиме максимального коэффициента заполнения, равного 0.5, что показано на рисунке 1 г-I, д-I, е-I.

Формирователь линейно спадающего напряжения обеспечивает разряд конденсатора C12 через открытый транзистор оптрона U1.2 и ограничительный резистор R38.

Формирователь импульсов управления ключом обеспечивает запуск и запирание ключа. Питание базовых цепей открытого ключа осуществляется схемой пропорционально - токового управления.

Импульсные напряжения с выходных обмоток трансформатора T3 прикладываются к выпрямителям, выпрямляются, фильтруются конденсаторами фильтров. Постоянные напряжения поступают на нагрузки.

Напряжение 5 В используется и в качестве напряжения обратной связи и подаётся на вход схемы сравнения D1, на второй вход которой подаётся опорное напряжение. Если напряжение обратной связи меньше номинального, на выходе схемы сравнения (вывод 6 D1) напряжение близко к напряжению питания. Транзистор оптрона U1.2 открыт, конденсатор C12 быстро разряжается через открытый транзистор оптрона и резистор R38 (рисунок 1 в-1).

С ростом выходных напряжений наступает момент, когда напряжение обратной связи оказывается равным номинальному. Такой режим может оказаться стационарным лишь при условии максимальных нагрузок и низкого входного напряжения (около 160 В). Так как минимальное рабочее напряжение составляет 176 В, входное напряжение будет продолжать расти. С того момента, когда напряжение обратной связи превысит порог чувствительности схемы сравнения (D1, U1.1), начинается режим стабилизации выходных напряжений: на выходе микросхемы D1 напряжение уменьшается, закрывается транзистор оптрона U1.2, уменьшается ток разряда конденсатора C12 (смотри рисунок 1 в-II), произойдёт срабатывание модулятора по входу 8 D7.1 в точке "а" и ключ откроется (смотри рисунок 1 г-2, д-2, е-2). Таким образом, происходит укорочение рабочего импульса до определённой длительности, зависящей от степени превышения напряжения обратной связи по отношению к номинальному.

При определённом значении тока разряда конденсатор C12 не успеет разрядиться до начала рабочего импульса (смотри рисунок 1 в-III) и в этом случае рабочего импульса не будет вообще. Такое построение алгоритма работы преобразователя позволяет получить очень широкие пределы регулирования коэффициента заполнения (от 0 до 0.5) и обеспечивает работу при изменении нагрузки и входного напряжения в широких пределах (выходные напряжения первого канала 5 В, 24 В, 5 и 24/90 В ПРМ). С помощью резистора R5 устанавливается выходное напряжение 5 В и номинальные значения остальных напряжений.

Аналогично работает второй канал преобразователя, выходное напряжение которого Uум используется и в качестве напряжения обратной связи. Выходное напряжение Uум устанавливается (грубо) перемычками 21 - 29 и (плавно) резистором R10 ("УРОВ ПРД").

При подаче уровня логического нуля на вход "МОДУЛ" X1:А10, X1:Б10 канал преобразователя переводится в режим регулирования выходного напряжения сигналом, поступающим на вход "МКФ" X1:А11, X1:Б11. Уровень модулирующего напряжения устанавливается резистором R14 ("МОДУЛ"). При подключении к гнезду "МТТ" узла ГЕН микротелефонной трубки с угольным микрофоном должна быть установлена перемычка 19 – 20 узла ПРЕОБРАЗ блока БП; при подключении трубки с микрофонным усилителем перемычку 19 – 20 необходимо снять.

Защита блока БП от перегрузки срабатывает при превышении допустимой величины тока каждого ключа при перегрузках стабилизаторов по вине потребителя, а также при неисправностях блока, приводящих к увеличению тока ключей. В таких случаях увеличивается падение напряжения на резисторах R58 (R59 - R61), кратковременно открывается транзистор V40 (V41) (рисунок 1 и), что приводит к срабатыванию триггера D5.1 (рисунок 1 к) и к запиранию ключа (рисунок 1 л).

Защита от перенапряжения срабатывает при неисправности канала управления и увеличении напряжения на выходе "5 В" до (5.5 – 6.0) В.

В этом случае на выходе схемы сравнения D2 напряжение понижается, открывается транзистор оптрона U4.2, срабатывает одновибратор на элементах D6.1, D6.2 и запирающий уровень логической единицы поступает на входы 2 и 3 модуляторов D7.1 и D7.2, ключи запираются.

При коротком замыкании в цепи нагрузки (например 5 В ПРМ) защита работает следующим образом: гаснет светодиод оптрона U2.2 (при отсутствии напряжения 5 В ПРМ), закрывается транзистор оптрона U2.1; напряжение на выводе 2 микросхемы D3 увеличивается, и, далее схема защиты работает так же, как при превышении напряжения 5 В.