Схема блока питания телевизора: принцип работы, возможные причины неисправности

Возможные неисправности и их причины

О том, что блоку управления телевизором необходим ремонт, могут указать следующие признаки:

• телевизор не включается при нажатии кнопки, при этом светодиодная индикация-лампочка на корпусе не загорается;
• лампочка загорается, но техника не запускается;
• изображение идёт с большим отрывом от звука;
• возникают значительные помехи – возможны изломы и полосы на экране;
• искажение звука – телевизор пищит, тарахтит, издает другие шумы.

Все перечисленные неисправности БП могут быть вызваны несколькими причинами, среди которых выделяют:

• устройство уходит в защиту вследствие короткого замыкания, которое привело к перегоранию БП или отдельных его компонентов;
• нестабильная подача напряжения в сети;
• перегорание предохранителя;
• полный или частичный износ конденсаторов.

Чтобы запустить телевизор и получить полноценное качественное изображение, попробуйте несколько раз повторить включение и выключение агрегата.

Обращаем особое внимание на то, что любые самостоятельные попытки починки телевизора, как правило, приводят только к усугублению проблем с электронными элементами системы или даже полному выходу их из строя. Любые неправильные действия влекут за собой необходимость замены телевизионной материнской платы, стоимость которой доходит до 70% стоимости всего агрегата

Все элементы сложного электронного оборудования необходимо ремонтировать с точным соблюдением всех правил техники безопасности, в частности, следует предварительно разрядить входные конденсаторы. Не имея специального опыта подобных работ и знаний, вы можете причинить вред не только самому телевизору, но и своему здоровью.

О том, каков принцип работы у блока питания для телевизора, смотрите в следующем видео.

Мощный импульсный блок питания?

Значительно повысить f удается только в относительно маломощных ИБП с точки зрения силовой электроники. В преобразователях электрической энергии большой мощности – десятки, сотни и тысячи киловатт, сколь существенно увеличить частоту не получится. Это вызвано отсутствием транзисторов или тиристоров, способных быстро переключать большую нагрузку, сохраняя при этом приемлемый уровень потерь энергии. Максимум удается повысить f до тысячи герц, 400 Гц, а то и вовсе ниже. К тому же возникают трудности с охлаждением таких преобразовательных установок.

Потери в полупроводниковых ключах зависят от приложенного к ним напряжения, протекающего I и частоты переключения. С ростом f потери энергии в полупроводниковых ключах сильно возрастают. Поэтому существенно снижается коэффициент полезного действия всей преобразовательной установки. Отсюда данный способ пока что не находит применения для мощных преобразователей и является малоэффективным.

Но и здесь был найден выход. Все усилия были направлены в сторону уменьшения размеров и веса обмоток. В преобразователях она может достигать нескольких тонн. Если получится существенно уменьшить ее размеры, тогда можно домотать некоторое количество витков и за счет этого снизить габариты магнитопровода при сохранении прежнего значения электродвижущей силы.

Масса меди обмоток m_о зависит от суммарной длины одного витка l_в, их числа w, площади поперечного сечения S_в и удельного веса меди γ_м.

m_о = l_в∙w∙S_в∙γ_м.

Длина витка l_в определяется его диаметром d_в, поэтому можем переписать предыдущее выражение следующим образом:

m_о = π∙d_в∙w∙S_в∙γ_м.

В свою очередь диаметр d_в определяет индуктивность Т. Поэтому его мы уменьшить не можем, поскольку это в конечном итоге повлечет за собой уменьшение ЭДС, а это не допустимо.

Также нельзя снизить удельный вес меди. Остается снижать площадь поперечно сечения витка.

Она в свою очередь зависит от величины протекающего I и допустимой плотности тока j.

S_в = I∙j.

Величину тока мы также снизить не можем, поскольку она определяет мощность трансформатора при заданном значении электродвижущей силы. Остается только один способ – увеличить допустимую плотность j.

Сверхпроводники

Эта величина для меди в среднем находится в пределах от 8 до 10 А/мм2. Для обмоток электрических машин она будет иметь меньшее, а для монтажных проводов или линий электропередач – большее значение.

Величина j показывает, какой максимальный ток можно пропустить через заданное сечение проводника. Для простоты примем допустимое значение j = 10 А/мм2. Это значит, что через медный провод сечением 1 мм2 можно пропустить I величиной 1 А. Если превысить эту величину, то он будет перегреваться, что недопустимо. Главная причина заключается в перегреве изоляции, которая для электрических машин обходится дороже стоимости самого провода. С ростом температуры эксплуатационный срок изоляции резко снижается. Отсюда преждевременная постановка на ремонт и затратная перемотка изоляции.

Если проводник принудительно охлаждать, то через ту же S_в можно пропустить больший I. Именно таким способом удается существенно уменьшить сечение S_в. Применяют так называемые сверхпроводящие обмотки. Они находятся в специальной герметичной емкости, заполненной жидким азотом. Точка кипения азота чуть более -195 °С. Жидкий азот хорош тем, что он не взрывоопасен и не ядовит.

Благодаря применению жидкого азота снижается сопротивление проводника. Это позволяет повысить j почти в 30 раз, не перегревая его. А соответственно снизить площадь поперечного сечения обмоточного провода, что в свою очередь приводит к снижению веса электромагнитного устройства.

Подытожим сказанное выше. Для снижения массы и габаритов ИБП малой и средней мощности повышают частоту подводимого напряжения к обмоткам трансформатора за счет специальных схемных решений. В силовых преобразователях такой способ пока что трудно реализуем по причине отсутствия полупроводниковых ключей с приемлемыми коммутационными характеристиками. Единственный рациональный способ заключается в использовании сверхпроводящих обмоток.

Теперь, я надеюсь, Вам стало понятно, как работает импульсный блок питания и почему он имеет такую структуру.

Поиск неисправностей

Первым делом прозванивается сетевой шнур. И только потом, если он в порядке, разбирают электрический адаптер. Диагностику начинают с осмотра платы. Вышедшие из строя радиодетали зачастую распознаются по внешнему виду. Конденсаторы — вздуты либо вскрыты в верхней части, возможно вытекание жидкости из корпуса. Перегоревшие резисторы и диоды могут почернеть.

Также осматривают места пайки, особенно контакты первичной катушки импульсного трансформатора. Если визуально повреждение не обнаруживается, включают блок в сеть и последовательно проверяют наличие напряжения в разных частях схемы, двигаясь от предохранителя к низковольтному выпрямителю.

Сторона первого определяется по подходящему к ней сетевому шнуру, тогда как от второго идут соединительные провода к аппаратуре.

Токоведущие части включенного в сеть блока находятся под высоким напряжением

Работы ведут с предельной осторожностью, соблюдая правила техники безопасности. Если, например, после предохранителя напряжение обнаруживается, а после входного выпрямителя — нет, значит последний неисправен

Его диоды выпаивают и прозванивают мультиметром.

Найдя дефектный, не ограничиваются его заменой, а сначала проверяют все остальные. Если какой-то из них также поврежден, и его оставить без замены, то новая радиодеталь при включении БП может сгореть. Конденсатор удобно проверять при помощи специальной функции мультиметра (имеется не у всех). При ее отсутствии применяют другие способы.

Например, включают прибор в режиме измерения сопротивления, касаются щупами выводов конденсатора и засекают время до полной зарядки (показания на экране вырастут до «бесконечности»).

Затем сравнивают результат с аналогичным показателем зарядки заведомо исправного такого же конденсатора. Если в высоковольтной части БП напряжение имеется, но на выходе его нет — причину неисправности ищут в низковольтном выпрямителе или его LC-фильтре.

Конденсаторы и диоды проверяют по описанной схеме, а дроссель LC-фильтра прозванивают.

В некоторых мультиметрах имеется и функция определения параметров транзистора.

Ремонт БП телевизора

Перед ремонтом телевизионного БП полезно обзавестись его схемой. Принцип работы у этих БП тот же, что и у любого другого. Но он производит несколько выходных напряжений, отчего процесс диагностики немного усложняется.

Схема импульсного источника питания телевизора

Еще одна трудность — наличие нескольких систем защиты при отклонениях U_вых. от нормы. Из-за них, симптомы многих поломок выглядят однообразно: БП вообще не подает признаков работоспособности.

Сегодня схему БП практически любого телевизора можно найти в интернете. На поломку блока питания указывает неработоспособность светодиода, обычно работающего в режиме ожидания. Если же он горит, причину ищут в другом.

В рамках диагностики проверяют следующие элементы:

предохранитель. Если за ним напряжение отсутствует, деталь меняют;

балластные сопротивления. Их обрыв — возможная причина неисправности;

сглаживающие конденсаторы высоковольтного и низковольтного выпрямителей. Возможен пробой;

дроссель LC-фильтра низковольтного выпрямителя. Возможны обрыв и межвитковое замыкание. Если данная модель БП встречается редко, и найти аналогичный дроссель в продаже не удается, его перематывают самостоятельно из провода того же сечения

Важно соблюсти правильное количество витков;

диоды выпрямителей. Чаще выходят из строя полупроводники высоковольтного преобразователя, поскольку они работают под высоким напряжением

В отличие от перечисленных выше радиодеталей, диоды для диагностики приходится выпаивать.

Проверить на работоспособность микросхему инвертора в домашних условиях нельзя. О ее неисправности судят по косвенным признакам: если нормальное состояние всех прочих элементов подтверждено, а БП все равно не работает.

Если предохранитель цел, проверяют напряжение на выходе высоковольтного выпрямителя, интересуют параметры:

• значение;
• амплитуда пульсаций (определяется осциллографом).

Нормальное показатели — от 280 до 320 В. При низких значениях проверяют диоды. Высокая амплитуда пульсаций свидетельствует о неисправности сглаживающего конденсатора или обрыве выпрямителя.

Если напряжение в норме, проверяют характер неисправности, возможны два варианта:

1. БП вообще не включается;
2. пытается включиться, но отключается системой блокировки (реагирует на заниженное или повышенное выходное напряжение).

Снова применяют осциллограф. Его вход подсоединяют к выводу ключевого транзистора инвертора, подключенного к первичной обмотке трансформатора.

Заземляют прибор на «горячую землю» БП. Если при включении телевизора кнопкой питания на осциллографе появляется серия импульсов, это свидетельствует о попытках запуска. Значит, устройство блокируется одной из защит, например, от превышения анодного напряжения на кинескопе. Это помогает сузить круг поиска неисправности.

Если БП не пытается включиться, проверяют элементы инвертора. Например, замеряют напряжение на коллекторе ключевого транзистора. Оно должно быть таким же, что и на сглаживающем конденсаторе высоковольтного выпрямителя.

Отсутствие напряжения свидетельствует об обрыве первичной обмотки импульсного трансформатора. Заменив поврежденные радиодетали, продолжают проверку БП, включив вместо предохранителя лампочку накаливания мощностью 100 – 150 Вт.

При активации кнопки питания на телевизоре, лампочка ведет себя в соответствии с неисправностью адаптера:

1. вспыхивает и сразу гаснет, диод режима ожидания светится, на экране виден растр. Требуется проверка напряжения строчной развертки. Если оно завышено, проверяют и при необходимости меняют конденсаторы и оптронные пары;
2. зажглась и потухла, но светодиод не горит, и решетки на экране нет. Это свидетельствует о неработоспособности инвертора. Проверяют напряжение на сглаживающем конденсаторе высоковольтного выпрямителя. При заниженном значении, как уже говорилось, требуется проверка диодов и данного конденсатора;
3. горит особенно ярко. В этом случае БП сразу отключают от сети и еще раз проверяют работоспособность всех элементов.

Устройство и принцип работы блока питания телевизора

Прежде чем приступить к устранению неполадок в блоке питания, необходимо разобраться с его внутренним устройством и принципом функционирования. Сам по себе этот элемент представляет сложный механизм, регулирующий подачу тока и корректирующий напряжение во всём электроприборе. Именно благодаря ему обеспечивается нормальное энергопотребление и работа телевизора в целом.

В наше время производители продумывают различные варианты комплектации импульсного блока питания. Делается это с целью обеспечения безопасности и надёжной передачи электрического тока даже в условиях экстремальных перепадов напряжения. Но зачастую это не оправдывает себя, а добавление дополнительных деталей не только не делает конструкцию надёжнее, но и создаёт дополнительные слабые места, а также усложняет починку техники. Поэтому лучше всего использовать простые устройства, с которыми легче работать. И желательно иметь при себе схему подключения, с помощью которой можно разобраться в возможных источниках проблемы.

Основные части блока питания:

• входная система понижения и выпрямления напряжения, состоящая из различного количества обмотки в зависимости от мощности источника тока;
• специальный конденсатор фильтра, сглаживающий различия прямого и тока на входе;
• система стабилизации выходного напряжения, включающая в себя специальную микросхему.

Исходя из компонентов, входящих в комплектацию стандартного блока питания можно понять принцип его работы, который состоит из нескольких последовательных этапов:

1. Входное напряжение, поступающее от внешнего источника, выравнивается до допустимых значений для конкретного электроприбора.
2. Затем происходит генерация сигналов, примерная частота которых варьируется в пределах 10–100 кГц.
3. Изменение частоты импульса до требуемых величин.
4. После этого уже полученное напряжение выравнивается и фильтруется непосредственно внутри ИБП.

Внимательно изучив основные элементы и разобравшись в принципе функционирования прибора, можно приступать к поиску неполадок и их устранению.

Разбор и определение неполадки

Блок питания зачастую интегрирован в конструкцию телевизора. Нужно снять заднюю крышку, закреплённую на винтах. Следующий шаг зависит от конкретной модели ТВ. Если блок не виден сразу, то деталь скрыта за защитным кожухом — нужно просто открутить больше винтов.

Как выглядит БП и его составляющие?

Внешний вид блока питания, располагающегося на общей плате, легко отличить от остального. Он окрашен в серый цвет, выглядит как квадратная коробочка, и обычно находится на краю платы питания. Конденсаторы и другие компоненты — имеют иную форму. А вот спутать с трансформаторами можно легко — они также прямоугольной формы, но выкрашены в жёлтый цвет.

Составляющие БП:

• Дежурный блок питания (горит индикатор режима ожидания, затрачивается напряжение в 5В). Другими словами, если сломан он, то индикатор на панели ТВ не будет гореть.
• Инвертор — выключение приёмника сразу после включения. Он отвечает за питание, потому при поломке приводит к возвращению в ожидающий режим.
• Конденсаторы — проблема определяется по вздутию.

Исключить данные поломки можно при помощи коррекции коэффициента мощности. Обычно данную диагностику проводят в сервисе, но в целом можно попытаться сделать её дома. Кроме того, такие неисправности легко подчинить — нужно приобрести нужную деталь и заменить с помощью паяльной лампы.

Схема

• фильтр. Не пропускает помехи из сети и обратно (генерируются самим БП);
• выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Обычный диодный мост, дает на выходе почти ровное (с низким коэффициентом пульсаций) постоянное напряжение, равное действующему значению переменного селевого напряжения — 311 В;
• инвертор. Состоит из быстро переключающихся силовых ключевых транзисторов и управляющей ими микросхемы. На выходе дает прямоугольный переменный ток. Процесс преобразования в инверторе называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а микросхему — ШИМ-контроллером. В рабочем режиме реализована обратная связь, потому в зависимости от мощности подключенной к БП загрузки, контроллер регулирует продолжительность открытия транзисторов, то есть ширину импульсов. Также благодаря обратной связи, компенсируются скачки напряжения на входе и броски, обусловленные коммутацией мощных потребителей. Это обеспечивает высокое качество выходного напряжения;
• импульсный высокочастотный трансформатор. Понижает напряжение до требуемых 12 или 24 В;
• выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Преобразует высокочастотное переменное напряжение в постоянное.

Дроссель переменного тока

Основной элемент сетевого фильтра — дроссель. Его сопротивление (индуктивное) возрастает с увеличением частоты тока, потому высокочастотные помехи нейтрализуются, а ток частотой 50 Гц проходит свободно. Дроссель работает тем эффективнее, чем больше размеры магнитопровода, толщина проволоки и больше витков. Дополнительно установленные конденсаторы улучшают фильтрацию, закорачивая высокочастотные помехи и отводя их на «землю».

Также емкостные сопротивления не позволяют в/ч помехам, генерируемым БП, поступать в сеть. Высокочастотный трансформатор отличается от обычного материалом магнитопровода: используются ферриты или альсифер. Выпрямитель после трансформатора собирается на диодах Шоттки, отличающихся высоким быстродействием.

Существует два способа генерации высокочастотного переменного тока:

1. однотактная схема. Применяется в БП небольшой мощности — до 50 Вт (зарядки телефонов, планшетов и т.п.). Конструкция простая, но у нее велика амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора (защищается резисторами и конденсаторами);
2. двухтактная схема. Сложнее в устройстве, но выигрывает в экономичности (выше КПД). Двухтактная схема делится на три разновидности:
   1. двухполупериодная. Самый простой вариант;
   2. двухполярная. Отличается от предыдущей присутствием 2-х дополнительных диодов и сглаживающего конденсатора. Реализован обратноходовый принцип работы. Такие схемы широко применяются в усилителях мощности. Важная особенность: продлевается срок службы конденсаторов за счет того, что через них протекают меньшие токи;
   3. прямоходовая. Используется в БП большой мощности (В ПК и т.п. устройствах). Выделяется наличием габаритного дросселя, накапливающего энергию импульсов ШИМ (направляются на него через два диода, обеспечивающих одинаковую полярность).

2-тактные БП отличаются схемой силового каскада, есть три модификации:

1. полумостовая: чувствительна к перегрузкам, потому требуется сложная защита;
2. мостовая: более экономична, но сложна в наладке;
3. пушпульная. Наиболее экономична и потому весьма востребована, особенно в мощных БП. Отличается присутствием среднего вывода у первичной и вторичной обмоток трансформатора. В течение периода работает то одна, то другая полуобмотка, подключаемая соответствующим ключевым транзистором.

Стабилизации выходного напряжения добиваются следующими способами:

• применением дополнительной обмотки на трансформаторе. Это самый простой способ, но и наименее действенный. Снимаемое с нее напряжение корректирует сигнал на первичной обмотке;
• применением оптопары. Это более эффективный способ. Основные элементы оптопары — светодиод и фототранзистор. Схема устроена так, что протекающий через светодиод ток пропорционален выходному напряжению. Свечение диода управляет работой фототранзистора, подающего сигналы ШИМ-контроллеру.

Таким образом, в данной методике контролируется непосредственно напряжение на вторичной обмотке, при этом отсутствует гальваническая связь с генератором ключевого каскада.

При подключении последовательно с оптопарой стабилитрона качество стабилизации становится еще выше.