Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать

Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?

блок питания и лед драйвер

Многие довольно часто путают блоки питания и драйвера, подключая светодиоды и светодиодные ленты не от тех источников что нужно.

В итоге через небольшой промежуток времени они выходят из строя, а вы и не подозреваете в чем была причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.

Рассмотрим подробнее в чем их отличия и когда нужно применять тот или иной источник питания. Но для начала кратко разберемся в типах блоков питания.

Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного БП. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.

силовой блок питания

Самый главный элемент здесь, безусловно трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220В в напряжение 12 или 24В. То есть, идет прямое преобразование одного напряжения в другое.

Частота сети при этом, привычные нам всем 50 Герц.

схема работы трансформаторного блока питания

Далее за ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоиду переменного напряжения и на выходе выдает «постоянку». То есть 12В, подаваемые к потребителю, это уже постоянное напряжение 12V, а не переменное.

У такой схемы 3 главных достоинства:

  • ее простота
  • незамысловатость конструкции
  • относительная надежность

111-blok

Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.

  • во-первых это большой вес и приличные габариты
  • как следствие первого недостатка — большой расход металла на сборку всей конструкции
  • ну и ухудшает все дело низкий косинус фи и низкий КПД

Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.

схема преобразования напряжения в импульсном блоке питания

Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.

схема генератора импульсов высокой частоты

Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.

трансформаторная будка

Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.

Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.

Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.

Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.

Преимущества импульсных блоков:

  • маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе
  • КПД от 90 до 98%
  • напряжение питания можно подавать в большом разбросе
  • при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи

Есть и недостатки:

  • усложненность сборочной схемы
  • сложная конструкция
  • если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования

Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.

драйвер и импульсный блок питания

Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?

Драйвер — это устройство похожее на блок питания.

Светодиоды «питаются» электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.

Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.

светодиод

При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.

график вольтамперная характеристика

Более того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику — вольтамперной характеристике.

Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.

изменение тока в светодиоде от напряжения

Причем зависимость не прямо пропорциональная.

Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.

ВАХ разных светодиодов отличаются

Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут «кушать» разный ток.

А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.

неравномерное свечение светодиодной ленты почему

Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково — выгоранием светодиода.

Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.

Читайте так же:
Как правильно пользоваться микрометром видео

изменение светового потока от температуры

У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.

Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.

подключение последовательно светодиодов

Если вам нужно соединить несколько светодиодов, то подключаются они последовательно. Это необходимо, чтобы через все элементы, несмотря на их разные ВАХ (вольт-амперные характеристики), протекал один и тот же ток.

комбинированные схемы подключения светодиодов

А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.

Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:

  • во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность

А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.

универсальный драйвер

Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.

Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.

  • узкоспециализированность на светодиодах

16

Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.

Основное же предназначение драйверов — это светодиоды.

бездрайверный лед прожектор

А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.

Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.

блок питания 12В

Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.

Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.

впаянное сопротивление на светодиодной ленте

Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).

одно сопротивление на 3 светодиода в ленте

Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.

кластер на светодиодной ленте

Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.

И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.

нагрев резисторов на светодиодной ленте

Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства — эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.

Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.

Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.

светодиодная панель

Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.

токовая светодиодная линейка

Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.

Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.

Как проверить светодиод?

Сфера применения светодиодов всё больше растёт: если раньше светодиоды применялись в основном в электронных приборах и средствах индикации, то сейчас сфера их применения значительно расширилась, и осветительные приборы на основе мощных ярких светодиодов прочно вошли в нашу жизнь.

Светодиодные лампы, светодиодная лента, различные светильники, в которых в качестве источника света используются мощные светодиоды, и уж светодиодный фонарик есть у многих.

Сфера применения светодиодов всё больше растёт: если раньше светодиоды применялись в основном в электронных приборах и средствах индикации, то сейчас сфера их применения значительно расширилась, и осветительные приборы на основе мощных ярких светодиодов прочно вошли в нашу жизнь.

Светодиодные лампы, светодиодная лента, различные светильники, в которых в качестве источника света используются мощные светодиоды, и уж светодиодный фонарик есть у многих.

Срок службы светодиодов зависит от качества кристалла и качества корпусировки и может составлять от 30 000 до 100 000 часов, а вот срок жизни осветительного прибора на основе сверхъярких светодиодов зависит от более многих факторов и поэтому всякого рода изделия на основе светодиодов время от времени выходят из строя.

Здесь я покажу два простых способа, как проверить светодиод. Светодиод — это полупроводниковый прибор и имеет два основных электрических параметра, это:

  1. Прямое падение напряжения, которое составляет 1.8 — 2.2 вольта для красных, жёлтых, оранжевых светодиодов и 3 — 3.6 вольта для белых, синих, зелёных светодиодов.
  2. Максимальный рабочий ток. Указывается производителем для конкретного типа светодиода.
Читайте так же:
Внутри чугунной отливки во время литья

Проверить светодиод не составит труда, если у Вас есть в хозяйстве мультиметр. Например такой

Ставим переключатель мультиметра в режим проверки диодов (режим прозвонки цепей). Вот так —

Возьмём светодиоды: один маломощный 10 мм., второй мощный типа эммиттер.

Как и обычный диод светодиоды имеют плюс (Анод) и минус (Катод), у маломощных диодов положительный вывод немного длинее отрицательного, у мощных светодиодов знак плюса и минуса может быть отштампован на выводах. Если знака нет, то можно определить по длине полок контактов рядом с корпусом: минусовая полка всегда длинее, а у светодиодов SMD, таких как 2835 или 5730, минус обозначается срезом уголка корпуса.

И так, включаем мультиметр, берём светодиоды, подключаем плюсовой щуп мультиметра к плюсу светодиода, минусовой к минусу и смотрим, если кристалл светится, то всё нормально, светодиод работает.

Как Вы заметили, светодиоды можно проверять как по-отдельности, так и распаянные на монтажной плате. На последней фотографии показана проверка светодиодов в точечном светильнике, а так как в нём применены светодиоды 0.5 ватта, включение светодиодов на монтажной плате последовательно-параллельное, то и светятся сразу два светодиода.

Для проверки светодиодов вторым способом нам потребуется любая трёхвольтовая батарейка или две полуторавольтовых. Если батарейки свежие, то для проверки красных и жёлтых светодиодов необходимо рассчитать резистор (60 — 70 Ом.), чтобы ограничить ток. Резистор включаем последовательно со светодиодом. Белые, синии, зелёные можно проверять и без токоограничивающего резистора. Я взял старую батарейку от брелока сигнализации. Брелок от неё уже не работает, а вот для проверки светодиодов она пойдёт. Причём, так как она разряжена, можно проверять светодиоды любого цвета свечения без токоограничивающего резистора. Вот такая батарейка —

Подключаем светодиод, соблюдая полярность и убеждаемся, что он работает (или не работает, как повезёт).

Для проверки мощных светодиодов сделаем щуп из нашей батарейки. Для этого возьмём две иглы от щприцов и скотчем примотаем их к нашей батарейке. Вот так —

Вот такой простой щуп. Начинаем проверять, работают ли наши светодиоды.

Всё работает: и щуп, и светодиоды. Вот таких два простых и доступных способа проверки ярких мощных светодиодов.

Как проверить светодиодную подсветку LED телевизора

Стандартный алгоритм проверки подсветки, как и любого другого блока современного телевизора, можно обозначить так:

1. Разборка прибора для обеспечения доступа к требуемому узлу.

2. Проверка правильности питания (уровень напряжения должен соответствовать норме).

3. Проверка наличия управляющих сигналов (включение/выключение, изменение уровня и т.п.).

4. Непосредственно поиск неисправного элемента в составе узла.

Обо всём этом расскажем подробнее ниже.

Пару слов о модульной структуре

Если бы современные электронные приборы изготавливали монолитно, то их диагностика или ремонт превращались бы в сплошное мучение.

Но, если речь не об интегральных микросхемах или однокристальных процессорах, то производители стараются сделать свои устройства так, чтобы даже самый неопытный сотрудник сервисного центра мог выполнить ремонт. Для этого достаточно определить проблемный блок и просто заменить его. Это быстро, надёжно, просто и экономически оправдано.

Именно так и следует поступать в большинстве случаев, даже если вы хотите выполнить ремонт подсветки телевизора своими руками (без похода в сервис).

И только самым опытным можно погрузиться на уровень ниже – до конкретной детали в составе узла. Её поиск и замена значительно сложнее и затратнее по времени.

Перед тем, как проверять подсветку в LED телевизоре, следует убедиться в том, что виноват именно этот блок/модуль.

Ведь разборка современных бытовых устройств – это тот ещё "квест".

Поэтому, прежде чем вскрыть корпус телевизора, следует удостовериться, что причина неисправности действительно внутри прибора. Для этого нужно:

  • Убедиться в наличии и в качестве питающего напряжения (хорошо, если дома есть стабилизатор, оснащённый встроенным индикатором напряжения, так легко можно понять, что питание у телевизора есть и оно правильное, в противном случае понадобится произвести измерение параметров тока и напряжения в розетке с помощью мультиметра). Обязательно стоит проверить кабель питания на наличие дефектов, перегибов, пробоев и т.п.
  • Убедиться, что проблема действительно аппаратная, а не программная (возможно подсветка просто выключена в настройках).

Некоторые проблемы со светодиодами могут однозначно указывать на дефект, например, если не подсвечивается отдельная область экрана, или она мерцает/светит не как остальные участки. Поэтому необходимость в подготовительных мероприятиях сразу отпадает – можно сразу переходить к разбору.

Не стоит грешить на подсветку, если:

  • На всём или на части экрана видны разноцветные полосы (вертикальные или горизонтальные).
  • Есть звук, сигнал принимается, но дисплей не загорается (экран остаётся полностью чёрным, то есть проблема в ЖК матрице, а не в подсветке).
  • Имеются другие проблемы непосредственно с изображением (неправильный контраст, преобладает один из цветов, картинка отображается в негативе и т.п.).
  • Проявляются битые пиксели.
Читайте так же:
Как разобрать большой степлер для бумаги

Всё это связано в первую очередь с платой T-CON или непосредственно с ЖК-матрицей.

Следует также помнить:

1. Самостоятельное вскрытие корпуса автоматически лишает вас гарантии.

2. При работах обязательно следует придерживаться техники безопасности.

3. Подготовьте рабочее место и инструмент заранее.

4. Детально фиксируйте все действия, чтобы обратная сборка не вызвала проблем.

Здесь сложно придумать универсальный способ правильного вскрытия корпуса. У каждого производителя алгоритм может существенно отличаться. Поэтому, чтобы не повредить устройство, лучше всего ознакомиться с официальной документацией, если она есть у производителя, или посмотреть тематичные ресурсы в разрезе конкретной модели ТВ.

Чаще всего порядок будет выглядеть так:

  • Телевизор укладывается дисплеем вниз (на мягкое основание, исключающее повреждение матрицы).
  • Откручиваются винты, притягивающие заднюю крышку.
  • Расщелкиваются внутренние удерживающие захваты (они могут располагаться по периметру между разъёмными частями корпуса).
  • При необходимости отключаются шлейфы (могут соединять разъёмные части).

Светодиодная подсветка располагается строго под дисплеем. Иногда производители совмещают матрицу и подсветку в единый блок, который подлежит отдельной разборке.

Проверка питающего напряжения

Самая частая проблема – перегоревший блок питания. Сами по себе светодиоды – надёжные структурные элементы. Да и разбирать всё до конца сразу не стоит. Вдруг проблема не в подсветке?

В норме панель со светодиодами требует напряжение питания 100-150 В. Поэтому, разобранный телевизор следует запитать и проверить выход драйвера мультиметром.

Если напряжения на выходе нет (панель со светодиодами не питается), то проблема с наибольшей вероятностью кроется в драйвере дисплея.

Если питание есть и соответствует норме, то можно переходить к анализу панели.

Работа со светодиодами

Рис. 1. Панель со светодиодами

Мы рекомендуем наиболее простой способ ремонта – полная замена панели на рабочую.

Найти и заказать её можно в профильных магазинах запчастей для телевизоров. Если модель ТВ старая, то лучше всего рассмотреть вариант с донором. Найти его можно в разделах с объявлениями по продаже б/у техники, у знакомых, в комиссионных магазинах, на радиорынках и т.п.

  • неисправный блок демонтируется,
  • заменяется новым,
  • проверяется его работоспособность,
  • производится обратная сборка.

Наиболее сложный вариант – замена сгоревшего светодиода:

Рис. 2. Сгоревший светодиод

  • После подачи питания на панель выявляется проблемный элемент.
  • С помощью термофена отклеивается планка со светодиодами (чаще всего производители используют такой вариант монтажа, но могут быть и исключения).
  • Со светодиода демонтируется линза (тоже с помощью нагрева).
  • С помощью паяльной станции диод выпаивается со своего места.
  • Лучше всего производить замену "один-на-один", то есть на точно такую же модель светодиода. Но если его нет в продаже – можно подобрать аналоги (главные критерии поиска – напряжение питания и габариты, конечно, хорошо, если цвет свечения будет идентичным).
  • Производится тестирование (подаётся питание и проверяется свечение всей планки / панели).
  • Теперь можно всё собирать обратно.
Мнения читателей
  • Максим / 07.09.2019 — 19:22

Здравствуйте! подскажите пожалуйста — замерил напряжение питание на лед подсветку , мультиметр показывал "скачущее" напряжение "плавающее" Как быть??

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

Алгоритм поиска неисправности в драйвере LED лампы или Эркюль Пуаро отдыхает

Недавно один знакомый попросил меня помочь с проблемой. Он занимается разработкой LED ламп, попутно ими приторговывая. У него скопилось некоторое количество ламп, работающих неправильно. Внешне это выражается так – при включении лампа вспыхивает на короткое время (менее секунды) на секунду гаснет и так повторяется бесконечно. Он дал мне на исследование три таких лампы, я проблему решил, неисправность оказалась очень интересной (прямо в стиле Эркюля Пуаро) и я хочу рассказать о пути поиска неисправности.

LED лампа выглядит вот так:


Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы

Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.

Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?

Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.

Читайте так же:
Горелка для горна на пропане своими руками

Вернемся к проблемам драйвера.

Вот так выглядит плата драйвера:


Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа

И с обратной стороны:


Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей

Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.

В МТ7930 встроены защиты:

• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла

Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер 🙂

Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:

Рис 4. LED Driver MT7930. Схема электрическая принципиальная

Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.

Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!

Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.


Рис 5. Фото разделительного трансформатора

Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.

Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.

Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?

Первое предположение

Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?

Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!

Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…

Дал схеме поработать часок – все ОК.

А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.

Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?

Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?

В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?

Второе предположение

Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.

Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?

Читайте так же:
Изготовление профнастила своими руками

Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.

К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.

Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.

К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.

Третье предположение

Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.

По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.

Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.

И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?

В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.

Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим.

От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.

И тут наступило счастье. Заработало!

Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.

Вот он, виновник проблемы:


Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью

Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.

Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.

Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.

Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.

Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:

• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.

Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector