Измерительная техника
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Восстановление принципиальной схемы преобразователя напряжения "ASTRA" по печатной плате и его ремонт (часть 2)Распечатать: Восстановление принципиальной схемы преобразователя напряжения "ASTRA" по печатной плате и его ремонт (часть 2)

Восстановление принципиальной схемы преобразователя напряжения "ASTRA" по печатной плате и его ремонт (часть 2)



И наконец, последний активный элемент прибора - микросхема U3 LM358L [5]. Это сдвоенный маломощный ОУ. Восстановление схемы содержащего её узла не вызвало никаких затруднений. Она изображена на рис. 15. Этот узел связан только с микросхемой U1, поэтому на полной принципиальной схеме прибора они, очевидно, будут расположены рядом.

Принципиальная схема прибора

Рис. 15. Принципиальная схема прибора

Созданные фрагменты схемы я перенёс на единый лист и расположил их в логической последовательности. Поскольку вся предыдущая работа была выполнена тщательно и аккуратно, после объединения фрагментов и окончательного редактирования получена принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В, 50 Гц, показанная на рис. 16.

Рис. 16. принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В, 50 Гц

В принципе, созданной схемы, даже без номиналов некоторых элементов (они плохо читаемы), достаточно для анализа работы устройства и поиска причины его отказа.

Первый активный элемент преобразователя, получающий напряжение + 12 В от аккумуляторной батареи, - TL494L (U1). Задающим узлом в ней служит генератор пилообразного напряжения, параметры колебаний которого заданы резистором R13 и конденсатором С4. Как следует из описания микросхемы, частоту генерации F можно определить по формуле

F = 1,1/(R13·С4).

При указанных на схеме номиналах этих элементов расчётное значение - 73,33 кГц. Подключив осциллограф к выводу 5 микросхемы U1, я убедился в работоспособности генератора (рис. 17, масштаб по оси времени - 5 мкс/дел., по оси напряжения - 500 мВ/дел.). Наличие пилообразного напряжения амплитудой 2,7 В и частотой около 81 кГц свидетельствует об исправности генератора, а отклонение измеренной частоты от расчётного значения может быть следствием разброса параметров резистора и конденсатора.

Пилообразное напряжение амплитудой 2,7 В

Рис. 17. Пилообразное напряжение амплитудой 2,7 В

Проверку работы микросхемы U1 я завершил наблюдением её выходных сигналов на выводах 9 и 10 (рис. 18, масштаб по оси времени - 5 мкс/дел., по оси напряжения - 5 В/дел.). Полная идентичность выходных импульсов и их взаимный сдвиг на полпериода свидетельствовали о правильном функционировании микросхемы.

Выходные сигналы на выводах 9 и 10

Рис. 18. Выходные сигналы на выводах 9 и 10

Дальнейшие исследования переместились к трансформатору Т1. Подключившись к его вторичной обмотке, я проверил исправность транзисторов Q1-Q4 и самого трансформатора. Здесь нужно иметь в виду, что выходное напряжение трансформатора может быть более 300 В, что опасно для осциллографа. Например, у осциллографа ISDS205В, которым я пользовался, максимальное допустимое входное напряжение - всего 60 В. Поэтому измерение проводилось с простейшим делителем напряжения 1:10, схема которого показана на рис. 19.

Простейший делитель напряжения

Рис. 19. Простейший делитель напряжения

Я увидел симметричные двухполярные импульсы, следующие с частотой около 40 кГц. Значит, все узлы, расположенные на схеме левее трансформатора, исправны. Этот же результат можно было получить, сразу подключившись к трансформатору, но любые предварительные ознакомительные измерения полезны.

Работу диодного моста D4-D7 можно приближённо оценить, приняв во внимание следующие соображения. В режиме холостого хода, когда нагрузка к выходу преобразователя не подключена, при частоте пульсаций выпрямленного напряжения около 80 кГц напряжение на сглаживающем конденсаторе С2 не успевает заметно изменяться в паузах между импульсами и практически равно пиковому значению напряжения на вторичной обмотке (за вычетом падения напряжения на двух диодах моста). Если измеренное постоянное напряжение на конденсаторе С2 равно амплитуде импульсов на вторичной обмотке трансформатора, то диодный мост и конденсатор С2 исправны.

Заманчиво было сразу перейти к выходному узлу преобразователя, расположенному на схеме правее выпрямителя. Но здравое рассуждение и внутренний голос подсказали, что этим узлом управляет микросхема U2 и, пожалуй, лучше начать с неё. Поскольку микросхемы U1 и U2 идентичны и с первой из них я уже знаком, следовало посмотреть, что происходит со второй.

Я начал с задающего генератора и, подключившись к выводу 5, увидел здесь пилообразные импульсы амплитудой 2,5 В, повторяющиеся с частотой около 98 Гц. Подстроечным резистором VR2 можно установить частоту 100 Гц. Очевидно, что из них будут сформированы выходные импульсы частотой 50 Гц. На выводах 8 и 11 должны присутствовать однополярные идентичные прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от постоянного напряжения на выводе 4.

В моём случае управляющее напряжение поступает с резисторов R3 и Vr 1 и представляет собой часть постоянного напряжения на выходе выпрямителя. Следовательно, уменьшение напряжения аккумуляторной батареи в процессе её разрядки и соответствующее ему снижение выходного напряжения выпрямителя приводят к расширению выходных импульсов и стабилизации за счёт этого выходного переменного напряжения. Согласно надписи на корпусе преобразователя, его эффективное значение должно быть установлено (с помощью подстроечного резистора VR1) равным 220 В. Хотя сегодняшние стандарты требуют, чтобы номинальное сетевое напряжение было равным 230 В, практика показывает, что электроприборы, рассчитанные на 230 В, прекрасно работают и от напряжения 220 В. Поэтому регулировку можно оставить прежней.

Напряжение на том же выводе 4 при опасном начальном напряжении свежезаряженной аккумуляторной батареи, близком к 15 В, блокирует работу микросхемы U2 и прекращает формирование выходного напряжения.

Проверив осциллографом выходные импульсы на выводах 8 и 11, я обнаружил их заметное различие по амплитуде (соответственно 8,75 и 9,94 В). Это меня насторожило, поскольку на выходах аналогичной микросхемы U1 импульсы практически одинаковы по амплитуде. Возможны две причины: неисправность микросхемы U2 или её внешних цепей. Поскольку проверить микросхему, не выпаивая её из печатной платы, не удалось, я занялся внешними цепями.

Отключил от преобразователя напряжение питания 12 В и цифровым омметром "прозвонил" относительно общего провода выводы 8 и 11 микросхемы U2. Сопротивление участка цепи, связанного с выводом 8, оказалось меньше, чем связанного с выводом 11. Эта информация не внесла ясности в ситуацию.

Я начал рассуждать. Оба канала - потребители сигналов управления и абсолютно идентичны. Значит, и участки этих каналов должны обладать одинаковым сопротивлением. И таких участков в каждом канале два: делители напряжения на базах транзисторов Q9 и Q10 и цепи затворов транзисторов Q8 и Q7. Внимательно посмотрев на схему, я убедился, что эти участки соединены параллельно. Следовательно, их общее сопротивление должно быть меньше меньшего из них. Однако резисторы R32 и R7 отделены от общего провода огромным сопротивлением изоляции затворов транзисторов Q8 и Q7, следовательно, остаются только делители напряжения с сопротивлением около 13 кОм и незнакомые мне внутренние цепи микросхемы. Подключив омметр между выводом 11 микросхемы U2 и общим проводом, я увидел, что он показал 6,35 кОм. Перенос щупа омметра к выводу 8 принесло сюрприз - здесь сопротивление почему-то 3,9 кОм. Оно подозрительно близко к сопротивлению соединённых последовательно резисторов R33 и R34, если параллельно им подключить резистор R7. Но такого не может быть, ведь резистор R7 отделён от общего провода изоляцией затвора транзистора Q7.

Чтобы проверить подозрение, я подключил щуп омметра к затвору транзистора Q7, и прибор показал сопротивление, близкое к нулю. Значит, изоляция затвора от канала транзистора пробита, поэтому резистор R7 действительно соединён правым (по схеме) выводом с общим проводом. Проведённая немедленно "прозвонка" канала сток-исток транзистора Q7 показала и его пробой.

Теперь стала понятна и причина неожиданно странного поведения преобразователя - тревожные акустические сигналы и провалы напряжения на нагрузке на фоне появившихся пульсаций. В своих рассуждениях я исходил из того факта, что при нормальной работе пары транзисторов Q5 с Q7 и Q6 с Q8 открываются и закрываются поочерёдно, чем обеспечивается смена полярности напряжения, поступающего на нагрузку.

На схеме видна связь датчика тока - резистора R1 с выводом 1 микросхемы U2. Этот вывод представляет собой неинвертирующий вход одного из внутренних компараторов микросхемы U2, на его инвертирующий вход 2 с делителя напряжения R25R23 поступает образцовое напряжение около 75 мВ. При исправной работе преобразователя и максимальной мощности нагрузки 150 Вт на резисторе R1 падает напряжение приблизительно 60 мВ, что не вызывает срабатывания компаратора и тем самым не изменяет режима работы микросхемы U2. При перегрузке преобразователя падение напряжения на резисторе R1 возрастает, и по превышении им значения 75 мВ компаратор изменяет своё состояние, чем блокирует работу микросхемы U2 и закрывает выходные транзисторы преобразователя. Это происходит в каждом полупериоде выходного напряжения.

В рассматриваемом случае цепь нагрузки исправна, а пробой транзистора Q7 вызывает перегрузку выпрямителя только в полупериоды, когда открыт транзистор Q6 и происходит рассмотренная выше блокировка микросхемы U2. В результате на нагрузку поступает однополупериодное пульсирующее напряжение, что ей (и преобразователю) очень не нравится.

После замены транзистора Q7 работоспособность преобразователя восстановилась, о чём свидетельствует осциллограмма выходного напряжения, приведённая на рис. 20 (масштаб по оси времени - 5 мс/дел., по оси напряжения с учётом его делителя -
100 В/дел.). Значит, вся работа была не напрасна.

Осциллограмма выходного напряжения

Рис. 20. Осциллограмма выходного напряжения

Единственное, что осталось без внимания - узел на микросхеме U3. Взглянув на него, можно догадаться, что он предназначен для звуковой сигнализации о возникновении какой-то проблемы, о чём свидетельствует наличие зву-коизлучателя BZ. На неинвертирующие входы обоих ОУ поступает стабилизированное образцовое напряжение 5 В от микросхемы U1. На инвертирующий вход верхнего по схеме ОУ поступает напряжение с резистивного делителя R14R27R35. После подключения к преобразователю аккумуляторной батареи начинает заряжаться конденсатор С1. Пока напряжение на нём не достигнет 9,7 В, напряжение на выводе 2 будет меньше образцовых 5 В, поэтому на выводе 1 верхнего ОУ действует высокий уровень напряжения, которое через диод D8 поступает на вывод 16 микросхемы U1, запрещая работу её и в результате всего преобразователя.

Пока напряжение на инвертирующем входе нижнего ОУ меньше 5 В, работают генератор сигнала звуковой частоты на нижнем по схеме ОУ микросхемы U3 и звукоизлучатель BZ, извещая о низком напряжении питания. Этот звук всегда сопровождает процесс подключения аккумуляторной батареи к преобразователю.

При напряжении на конденсаторе C1 более 10,3 В звук исчезает, а преобразователь входит в нормальный режим работы. Естественно, при снижении напряжения батареи в результате разрядки до 10,3 В и ниже звуковой сигнал обратит внимание пользователя на этот факт.

На этом завершим краткое путешествие по функциональным узлам преобразователя напряжения, основной целью которого было ознакомление с ходом рассуждений и локальных исследований при поиске неисправности. Возможность такого экскурса появилась только после кропотливой, но плодотворной работы по восстановлению принципиальной схемы устройства. Хочется надеяться, что предложенный материал окажется полезным всем творческим, любознательным и целеустремлённым людям, которые ремонту "на стороне" предпочитают восторг собственной победы.

Литература

5. Описание и применение операционного усилителя LM358. - URL: http://www. joyta.ru/5934-opisanie-i-primenenie-ope-racionnogo-usilitelya-LM358 (07.09.17).

Автор: Ю. Быковский, г. Севастополь


Дата публикации: 17.12.2017

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


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








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics