В последние годы во многих видах радиоаппаратуры, в том числе в
видеомагнитофонах, используют импульсные блоки питания. О проблемах их ремонта,
на примерах изделий фирм AKAI и MATSUSHITA, и идет речь в этой статье. Отказы импульсных блоков питания (ИБП) бытовой аппаратуры доставляют много
неприятностей не только ее владельцам, но и фирмам-производителям, так как
вынуждают их нести дополнительные расходы на гарантийное обслуживание. Особенно
это касается аппаратуры, поставляемой в страны СНГ.
Широкое применение ИБП в бытовой аппаратуре началось еще в семидесятые годы
(в основном в телевизорах). В видеомагнитофонах такие блоки стали устанавливать
в середине 80-х. В это время импортная видеотехника была у нас большим дефицитом
и не имела массового распространения, поэтому и проблемы с ее ремонтом мало
затрагивали интересы производителей аппаратуры. Ситуация резко стала меняться примерно с начала 1992 г., когда в страну хлынул
поток импортных товаров, в том числе и видеотехники.
Многие фирмы в связи с этим
стали открывать сервисные центры и мастерские по гарантийному и
послегарантийному ремонту своей техники. В настоящее время они созданы не только
в Москве и Санкт-Петербурге, но и во многих регионах России и стран СНГ, так как
потребители и ремонтники все больше стали убеждаться, что и импортная аппаратура
выходит из строя. Западные и японские фирмы столкнулись и со специфической
особенностью питающих сетей стран СНГ, напряжение в которых может отклоняться от
номинала до 30 %, а население и энергоснабжающие организации на это не обращают никакого внимания.
Вся бытовая техника обычно проектировалась на напряжение 220В ± 10 %, что
для наших условий недостаточно. Именно поэтому все большее число фирм приступает
к выпуску аппаратуры, обеспечивающей надежную работу с учетом особенностей наших
питающих сетей. Например, телевизоры новой линейки фирмы JVC (G-SERIES, модели AV-G21T, AV-G14T) рассчитаны на напряжение сети
90...260В.
Большинство ИБП обеспечивают хорошую стабильность питающих напряжений,
работают с высоким КПД и в случае принятия эффективных мер по экранировке не
создают существенных помех. Однако следует заметить, что некоторые фирмы снизили
требования к электромагнитной совместимости выпускаемой аппаратуры. Сказанное
относится, например, к ряду видеоплейеров фирмы FUNAI (VIP5000HC-MKII и др.), в
которых не только блоки питания не экранированы, но и корпуса выполнены из
пластмассы. В результате помехи от работающих блоков питания имеют значительную
напряженность в интервале частот до 50... 100 МГц на расстоянии до нескольких
метров от аппаратуры.
Схемотехническое построение ИБП отличается большим разнообразием, однако с
точки зрения ремонтников различные варианты их исполнения далеко не равноценны.
В этой связи представляется целесообразным коротко рассмотреть эволюцию развития
и схемотехнику ИБ видеомагнитофонов и телевизоров основных производителей. Имея в виду
особенности ремонта, все их разнообразие можно условно отнести к шести типам:
- ИБП телевизоров на основе блока строчной развертки;
- ИБП с ключевыми
стабилизаторами;
- ИБП на специализированных микросхемах; на дискретных элементах;
на мощных полевых транзисторах;
- ИБП с высокой рабочей частотой.
Блоки на основе узла строчной развертки нашли широкое применение в
аппаратуре, поставляемой японскими фирмами на внутренний рынок и в Северную
Америку, что объясняется низкими значениями напряжения питающих сетей и их
высокой стабильностью (в Японии — 100В/60 Гц, в Северной Америке — 120В/60
Гц). При этом большинство блоков построены так. Выпрямленное мостовым
выпрямителем сетевое напряжение поступает на линейный или ключевой стабилизатор
большой мощности с выходным напряжением 110... 130В, питающим выходной каскад
строчной развертки. С обмоток строчного трансформатора (ТДКС или
сплит-трансформатор), служащего нагрузкой ИБП, снимают все необходимые для
телевизора напряжения.
Удовлетворительные параметры такие источники обеспечивают при незначительных
отклонениях сетевого напряжения от номинала (не более ± 10 %), что характерно и
для всех линейных стабилизаторов с небольшим падением напряжения на регулирующем
транзисторе. Подобные ИБП применены в телевизорах HITACHI - CR415, VICTOR -
С1430 (торговая марка фирмы JVC на внутреннем рынке Японии), видеодвойки
популярной в США марки QUASAR (фирмы MATSUSHITA) и во многих других.
Однако использовать такое схемное построение для питания аппаратуры от сети с
напряжением 220В по многим причинам нецелесообразно. В основном из-за слишком
большого значения выпрямленного напряжения (более 300В) не удается получить
приемлемый КПД и стабильность питающих напряжений. Поэтому такие ИБП в
европейских телевизорах практически не применяют. ИБП с ключевыми стабилизаторами (типы 3, 4 по классификации в [1]) нашли
довольно широкое распространение в видеомагнитофонах фирм AKAI, SHARP, в
некоторых новых моделях JVC и других фирм.
Представляет практический интерес подробно рассмотреть особенности работы и
ремонта блока питания, примененного фирмой AKAI в ряде моделей видеомагнитофонов
выпуска 1988—1991 гг. Как правило, выход из строя этих блоков сопровождается
серьезными отказами в системах авторегулирования (САР) видеомагнитофонов.
Диагностика неисправностей в таких случаях встречает большие затруднения, на что
указывают и просьбы читателей журнала к редакции и автору об оказании
информационной помощи в ремонте видеомагнитофонов фирмы AKAI моделей VS-22EO,
VS-26EO, VS-X400EGN и подобных аппаратов.
Принципиальная схема блока питания, примененного в этих видеомагнитофонах,
изображена на рис.1. В блок входит силовой трансформатор Т1, выпрямительные секции на +19В и +22В (D1— D8, С2—С4, C66L5), ключевые стабилизаторы
для питания линейных стабилизаторов +5В (TR1, L3, L4, С6, С7) и +9 В (TR7— TR9,
L6, L7, С20, С21), ключевой стабилизатор +35В, — 35В (TR12, L8, D15, D14, D23,
С23—С26, R23), формирователь задающих импульсов на микросхеме IC1, линейные
стабилизаторы +5В (TR2, TR3) и +9В (TR10, TR11, TR15, С27), формирователь
образцовых напряжений на микросхеме IC2.
При анализе построения схемы видно, что алгоритм функционирования блока
довольно сложен. Его характерными особенностями следует назвать одновременное
применение задающих импульсных и аналоговых узлов для управления всеми
остальными стабилизаторами и наличие перекрестных обратных связей между
ними.При включении видеомагнитофона в сеть на выходах выпрямителей (конденсаторы
С2, С4) сразу появляются напряжения +19В и +22 В, а через контакты 9 и 10
разъема Р1 на люминесцентный индикатор поступает переменное напряжение накала
3,7 В. Напряжение +22 В приходит на вывод 5 микросхемы IC1.
На этой микросхеме
выполнен задающий генератор ключевых стабилизаторов, его выходной каскад,
собранный по схеме с открытым коллектором (вывод 3 микросхемы), одновременно
открывает транзисторы TR1 и группу TR7—TR9. В результате на коллекторах выходных
транзисторов (TR1, TR7) ключевых стабилизаторов появляются импульсы, наложенные
на постоянную составляющую, их форма показана на рис. 1. Импульсные составляющие
подавляются индуктивно-емкостными звеньями L3, С6, L4, С7 и L6, С20, L7, С21.
Сигнал обратной связи через резисторы VR1, R12 воздействует на вывод 7
микросхемы IC1. Значения выходных напряжений стабилизаторов определяются
глубиной ООС, регулируемой резистором VR1.
Напряжения +35В и -35В формирует ключевой каскад на транзисторе TR12,
запускаемый импульсами с коллектора транзистора TR1. Нагрузкой каскада служит
катушка L8. Размах импульсов на ней достигает 80...100В. Окончательно все основные питающие напряжения формируют линейные
стабилизаторы: +5В (IDL 5) на транзисторе TR2, на транзисторе TR3 собран
стабилизатор BACK UP (+5В) для питания устройств памяти видеомагнитофона, +9В
(IDL 9) на транзисторе TR11, +12В (MOTOR 12 V) на транзисторах TR4, TR5. Всеми
перечисленными стабилизаторами управляет формирователь образцовых напряжений на
микросхеме IC2 (LA6358 фирмы SANYO или ВА15218 фирмы RHOM).
По мнению автора, применение столь сложного источника питания не подкреплено
тщательным расчетом его надежности, что подтверждается большим числом однотипных
отказов, т. е. налицо явный просчет его разработчиков. Основная ошибка — малый
запас по мощности рассеяния микросхемы IC2, разогревающейся при работе так, что
даже чернеет печатная плата. Выход из строя микросхемы приводит к
разбалансировке всех линейных стабилизаторов блока, причем, как правило,
сопровождается броском напряжения по цепи IDL 5. В результате выходят из строя дорогостоящие
микросхемы САР видеомагнитофонов BU2735AS (около 30 долл.) и ВА6305 (5 долл.),
транзистор TR12 и катушка L8.
Рис.2.
В настоящее время приобрести микросхемы LA6358 или ВА15218 можно по почте
через ряд московских фирм. Однако
вполне вероятен повторный отказ с такими же последствиями, поэтому
представляется целесообразным доработать источник. Один из вариантов доработки
применен автором в видеомагнитофонах AKAI: VS-26EO, VS-22EO (оба работают уже
более трех лет). Она сводится к следующему. Сначала демонтируют элементы TR10,
TR15, IC2, R8, R10, С12. На освободившихся контактных площадках устанавливают
элементы стабилизатора цепей IDL 5 и BACK UP (+5В) по схеме на рис. 2. Подбором
резистора R2 добиваются требуемого выходного напряжения при токе нагрузки по
цепи IDL 5 в пределах 0,2...0,5А.
Затем удаляют элементы TR7—TR9, R15, СЮ, R16, R26, С13, С14 и на
освободившиеся места монтируют элементы стабилизатора цепи IDL 9 (+9В) по схеме
на рис. 3. При испытании, если необходимо, подбирают резистор R1. На транзистор
VT1 (поз. TR11) желательно установить небольшой теплоотвод из медной или
алюминиевой пластины. Вышедший из строя транзистор 2SD1292 (TR12) вполне заменят быстродействующие
отечественные транзисторы средней мощности серий КТ630, 2Т504 и т. п. Автор
применил 2Т506А, при этом вместо резистора R20 был установлен керамический
конденсатор емкостью 3300 пФ, а параллельно резистору R21 подключен защитный
диод КД521, анодом к общему проводу.
Рис.3.
При испытании блока необходимо убедиться в его работоспособности при изменении напряжения сети в пределах
190...240 В. В некоторых случаях ключевой стабилизатор на транзисторе TR1 не
обеспечивает под нагрузкой нужного напряжения (требуется не менее 8 В на
коллекторе транзистора TR2). Повышают его нагрузочную способность подключением
резистора сопротивлением 1,3 кОм между точкой соединения резисторов R6 и VR1 и
общим проводом. Вышедший из строя дроссель L8 можно перемотать. Для этого острым
скальпелем удаляют сгоревшую обмотку из средней части гантелевидного
магнитопровода и наматывают новую проводом ПЭТВ диаметром 0,1...0,12 мм до
заполнения.
Как уже было указано, отказы блоков питания рассматриваемых видеомагнитофонов
часто сопровождаются выходом из строя БИС цифровых систем авторегулирования
BU2735AS (IC503) и формирователей импульсов на микросхеме ВА6305 (IC500). При
неисправности САР обычно нет режимов перемотки, при воспроизведении не
запускается БВГ, на выходах цифровых фазовых дискриминаторов (выводы 4 и 29
микросхемы IC503) "зависают" уровни 0 или 1 (0 или +5 В). На выводах исправной
микросхемы IC503 в режиме "СТОП" должны быть следующие напряжения: вывод 6 —
гармонический сигнал частоты 4,433619 МГц, размах 1,2 В; выводы 4, 29 — меандр
частотой 1108,4 кГц, размах 5 В; выводы 3, 30 — 0.
Рис.4.
Микросхема ВА6305 представляет собой специализированный сдвоенный
усилитель-формирователь для САР видеомагнитофонов [2]. Наиболее вероятен
частичный выход из строя этой микросхемы в рассматриваемых моделях
видеомагнитофонов и чаще всего формирователя импульсов канала управления (CTL
HEAD PULSE). При этом не работает фазовый канал САР ВВ, т. е. не устанавливается
"ТРЕКИНГ".
В связи с дефицитностью микросхемы ВА6305 автором был разработан вариант
замены ее отказавшей части эквивалентом на отечественных элементах. Его схема
показана на рис. 4, а осциллограммы, поясняющие работу, — на рис. 5. Резистором
R1 можно изменять коэффициент передачи усилителя на элементе DD1.1. Необходимо
отметить, что длительность выходных импульсов на выводе 4 элемента DD1.2
несколько отличается от стандартной, что, однако, не отражается существенно на
функционировании видеомагнитофона: вносит только погрешность в работу счетчика
ленты. При желании нетрудно усовершенствовать эквивалент для получения требуемой
формы импульсов (осц. 4 на рис. 5).
Рис.5.
ИБП на специализированных микросхемах получили более широкое распространение.
Их применяют в некоторых моделях телевизоров и видеомагнитофонов фирм
MATSUSHITA, SONY, SANYO, AIWA, ORION, GOLDSTAR, SUPRA и некоторых других. Во
многих случаях диагностика и ремонт таких источников вызывает серьезные
затруднения, связанные в основном с высокими ценами на силовые микросхемы и их
дефицитностью (каких-нибудь отечественных аналогов не существует).
Как и во
многих других ситуациях, проведение правильной диагностики возможно измерением
режимов работы микросхем в исправных аппаратах. Так как необходимой модели в
нужный момент в распоряжении может не оказаться, в таблице 1 даны некоторые
сведения по применяемости микросхем ИБП из практики автора (цены взяты из
каталога агентства "Элкосервис" на апрель 1996 г., поэтому при приобретении в
наше время возможны изменения цены).
Таблица 1.
|
Микросхема (оптопара) |
Может быть применена в моделях (СПЛ-телевизор) |
Цена, долл. |
|
MA2830(ON3171) |
AIWA-HV-E101DK |
8,33 |
|
МА2831(РС1115) |
SONY-SLV-363EE |
16,15 |
|
STK730-080 |
ORION-20JMKH (TV) |
7,38 |
|
STK73605 |
FISHER-FVH-U908 |
5,13 |
|
STR50103 |
SUPRA-STV-1425(TV) |
7,03 |
|
STR(S)6307(TLP621) |
AIWA: TV-2102KE, TV-2002KE, TV-1402KE (TV) |
10,53 |
|
STR11006 |
SHARP: VC-779, VC-780 |
7,38 |
|
STRD1806E |
PANASONIC: NV-G50PX, NV-G300EM |
15,64 |
|
STRD1816 |
PANASONIC: NV-L20EE, NV-J30EE |
8,46 |
|
STRD6108(PS2561L1) |
PANASONIC: NV-J40EE, NV-J11AM, NV-J45EE |
8,55 |
|
STRM6546 |
SANYO: VHP-Z30RHD, VHP-Z20NHD, VHP-Z10HD |
14,45 |
|
STRM6559(PS2561L) |
PANASONIC: NV-SD1A, NV-SD2AM, NV-SD3EE, NV-SD300AM, NV-SD400EU |
28,56 |
|
STRS6707 |
GOLDSTAR: CF-20A80Y, CF-20A90Y (TV) |
12,6 |
|
TDA4601 |
GOLDSTAR: CBT-2871X, CBT-2876X (TV) |
3,74 |
В случае принятия решения о полной замене ИБП на эквивалентный аналоговый
рекомендую воспользоваться советами в [1]. В дополнение ниже указана справочная
информация по выходным разъемам ИБП видеомагнитофонов фирмы MATSUSHITA. Несмотря на большое разнообразие схемотехники ИБП, эта фирма
придерживается унификации по стыковке. Большинство исполнений имеют одинаковую
распайку входных тринадцатиконтактных ленточных разъемов. Это наблюдается в
сериях G, J, L, SD (речь идет о полных видеомагнитофонах с ИБП), в том числе
распространенных у нас NV-J35EE, NV-J45EE, NV-L20EE, NV-SD25AM, NV-SD11AM и т.
д. (десятки моделей).
Контакты разъема ИБП (Р1102, Р1001 или др.): 1— нестабилизированное, +45В
(UNREG 45 V); 2 - постоянное, +12В (NON SW 12 V); 3 — цепь выключения
(включение низким уровнем, POWER OFF L); 4 — нестабилизированное, +14В (UN-REG
14 V); 5— стабилизированное, +12,3В (REG 12,3 V); 6 — корпус цепей двигателей
(MOTOR GND); 7 — постоянное, +5,3В (NON SW 5,3 V); 8 - стабилизированное, +5В
(REG 5 V); 9 - корпус (GND); 10 — корпус (GND); 11 — нестабилизированное, -29В
(UNREG -29 V); 12 — + накала индикатора (HEATER не более 4В); 13 — - накала
индикатора.
По качеству стабилизации в блоках имеются две группы напряжений: UNREG
- полученные непосредственно от обмоток импульсного трансформатора через
однополупериодные выпрямители, REG
- полученные с дополнительных линейных стабилизаторов. Аббревиатура NON
SW означает постоянное наличие напряжения, в том числе в дежурном режиме
(STANDBY, OPERATE OFF и т. п.).
Унификация блоков питания видеомагнитофонов фирмы MATSUSHITA коснулась и их
конструкций. Большинство вариантов имеет полное совпадение по габаритам и
способам крепления. Это обстоятельство позволяет использовать для замены ИБП
практически в любом исполнении (подходящие по конструкции и выходному разъему),
что значительно расширяет возможности ремонта. В разных моделях
видеомагнитофонов PANASONIC применимы и разные ИБП. Например, в модели NV-J35EE
применен блок VEK4993, NV-SD25AM — VEK6371-2, NV-L20EE — VEK4239-1, NV-SD11AM — VEK6139-2, NV-J30EE-VEK4993-1 (тип определен
по маркировке на корпусе).
Хотя автор и не располагает полными техническими
данными по всем ИБП видеомагнитофонов этой фирмы, во всех встречавшихся на
практике моделях они были взаимозаменяемы. Тем не менее схемотехника, внутренние
конструктивные особенности, элементная база рассматриваемых источников весьма
разнообразны. Естественно, различны и такие параметры и характеристики, как
надежность, КПД, себестоимость, значение нестабильности напряжений и т. п.
Однако их можно считать внутренним делом фирмы, к ремонту они непосредственного
отношения не имеют.
Для того чтобы иметь полную уверенность в корректности замены ИБП, необходимо
измерить напряжения на контактах выходного разъема и определить, соответствуют
ли они значениям, указанным выше. Измерения желательно проводить под нагрузкой
всех цепей 200...300 мА, кроме цепей +45 В, -29В (их можно не нагружать).
Допустимое отклонение от номинала — ±10 %.
Фирма MATSUSHITA постоянно уделяет внимание вопросам обеспечения надежности
своих изделий, в том числе и блоков питания. Поэтому, несмотря на большое число
видеомагнитофонов, находящихся в эксплуатации, процент отказов ИБП этой фирмы
невелик. Хотя и не всегда было так гладко: в первых моделях, где стали применять
импульсные источники (линейка серии G: NV-G50PX и др.), их отказы не были
редкостью. В этой связи представляется необходимым коротко рассмотреть некоторые
схемотехнические решения, примененные разработчиками фирмы в серийной аппаратуре
фирмы MATSUSHITA (как уже ранее указывалось, фирма использует пять торговых
марок: PANASONIC, NATIONAL, TECHNICS, QUASAR, RAMSA).
Фрагмент принципиальной схемы ИБП PANASONIC—NV-G50EE изображен на
рис.6. На
нем показаны только первичные цепи, их отказы случаются чаще остальных. Как и в большинстве импульсных
источников, основным узлом следует назвать автоколебательный блокинг-генератор,
который выполнен на гибридной микросхеме STRD1806E. Времязадающая цепь С1003,
R1002—R1006 определяет длительность и частоту следования генерируемых импульсов.
Стабилизация выходного напряжения обеспечивается за счет напряжения
отрицательной обратной связи со специальной обмотки F1-F2 импульсного
трансформатора через цепь R1007, D1002, С1012 и детектор напряжения ошибки на
транзисторе Q1005. Так как напряжение ООС на выводах F1-F2 может иметь одно и
то же значение при различных токах потребления во вторичных цепях (при
одинаковой суммарной мощности потребления), стабильность некоторых выходных
напряжений недостаточна, в связи с чем в источнике применены дополнительные
линейные стабилизаторы на микросхеме STK5339B.
Размах импульсов на коллекторе выходного транзистора (вывод 3 микросхемы
Q1001) достигает 560В, а в переходных режимах — 800...1000В. Частота
следования импульсов — 150...200 кГц, время переключения (длительность фронтов)
— 0,1...0,2 мкс и менее. Обеспечить требуемые параметры могут некоторые
отечественные транзисторы, однако наличие в микросхеме STRD1806E элементов с
неизвестными параметрами серьезно затрудняет разработку и изготовление ее
полного эквивалента. Более реальный путь — использование отработанных узлов
первичных цепей источника на дискретных элементах. Некоторые их варианты будут
рассмотрены в дальнейшем.
Существенного повышения стабильности всех выходных напряжений ИБП фирме
MATSUSHITA удалось достигнуть в случае применения цепи ООС на оптопаре
светодиод-фототранзистор. Первые из таких источников применены в некоторых
моделях серии J (NV-J40EE, NV-J11AM, NV-J45EE и т. д.). В современных ИБП (не
только фирмы MATSUSHITA) использование оптопар в цепи ООС получило очень широкое
распространение, что объясняется простотой схемотехники в сочетании с высокой
надежностью и обеспечением хорошей гальванической развязки между первичными и
вторичными цепями.
Хотя число отказов современных источников фирмы MATSUSHITA
невелико, фирма продолжает их модернизировать. Например, в моделях серии SD —
SUPER DRIVE применены гибридные микросхемы с выходными каскадами на полевых
транзисторах (STRM6559LF и др.). Импульсные источники питания на дискретных элементах, с высокой рабочей
частотой, их особенности и способы ремонта, будут рассмотрены в последующих
публикациях.
Ю. Петропавловский
Литература:
1. Петропавловский Ю. Видеотехника формата VHS. Блоки питания и их
ремонт. — Радио, 1995, № 9, с. 9 — 12.
2. Петропавловский Ю. Видеотехника формата VHS. CAP видеомагнитофонов
системы НТСЦ и их переделка под стандарт 625/50. САР ВВ. - Радио, 1993, № 6, с.
11 - 14.
