Стабилизированные источники питания ремонт и поиск неисправностей

Рис. 1. Рис. 1. Параметрический стабилизатор напряжения а) и тока, б):
U_н — напряжение нестабилизированное; U_стаб — напряжение стабилизированное; R_н — сопротивление нагрузки; I_н — нестабилизированный ток; I_стаб — стабилизированный ток.

Стабилизированные источники питания применяются в аппаратуре в тех случаях, когда в условиях переменной нагрузки требуется повышенная стабильность напряжения или тока. Их разделяют на два типа: параметрические и компенсационные.

Параметрические стабилизаторы напряжения и тока

Параметрические стабилизаторы используют нелинейность вольт-амперной характеристики полупроводниковых диодов, варисторов, газонаполненных электровакуумных приборов. В современной аппаратуре, выполненной на транзисторах и интегральных микросхемах, функции стабилизатора напряжения выполняют специализированные диоды - стабилитроны или как их еще называют – диоды Зенера (zener diode, по имени первооткрывателя туннельного пробоя Кларенса Зенера). Варисторы и газовые стабилитроны рассчитаны на стабилизацию относительно высокого напряжения - выше 100 Вольт.

На рис. 1, а приведена принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения. Резистор R1 определяет режим работы стабилитрона.

Параметрические стабилизаторы тока выполнялись преимущественно на бареттерах (электронные компоненты с нелинейными сопротивлениями). В современных схемных решениях используются полевые или биполярные транзисторы (рис. 1, б). Резистор R1 задает рабочую точку транзистора. В основном параметрические стабилизаторы применяют в качестве эталона напряжения или тока в других типах стабилизаторов.

Стабилизаторы напряжения и тока компенсационного типа

Рис. 2. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа.

Более высокие параметры обеспечивают стабилизаторы компенсационного типа (рис. 2). Принцип работы такого стабилизатора состоит в автоматическом поддержании постоянного выходного напряжения с помощью регулирующего элемента, управляемого по цепи обратной связи. Практические схемы стабилизированных источников питания различаются по способам включения регулирующего элемента и получения опорного напряжения U_оп, а также по схемному решению цепи обратной связи.

Типовая схема компенсационного стабилизатора напряжения с последовательным регулирующим транзистором и источником опорного напряжения на стабилитроне приведена на рис. 3, а. Здесь транзистор VT1 - регулирующий элемент, транзистор VT2 - усилитель постоянного тока (усилитель обратной связи). Схема сравнения выходного напряжения с опорным реализована на транзисторе VT3. Источник опорного напряжения собран на VD1 и R3.

Поиск неисправностей в схемах стабилизированных источников питания начинают с проверки выходного напряжения. При его отсутствии определяют напряжение на входе стабилизатора. Наличие напряжения свидетельствует о дефекте в стабилизаторе. При его отсутствии поиск неисправностей необходимо перенести на выпрямитель и трансформатор.

В стабилизаторе проверяют сначала регулирующий транзистор VT1 (см. рис. 3.), затем управляющий VT2, транзистор схемы сравнения VT3 и источник опорного напряжения VD1. Один из возможных алгоритмов поиска неисправности стабилизатора напряжения показан на рис. 3, б. В основу алгоритма положен способ последовательных промежуточных измерений.

Зарубежная и отечественная промышленность выпускает интегральные микросхемы – например, стабилизаторы напряжения AN77L03 - AN8005, МС7705 - MC7924, LM7805 - LM7915, из отечественных можно выделить - К142ЕН1 — К142ЕН9.

Рис. 3. Принципиальная схема (а) и алгоритм диагностики (б) стабилизатора.

Диагностика электронных стабилизаторов на микросхемах сводится к проверке возможных замыканий в нагрузке и контролю напряжений на выводах. После сравнения измеренных величин с табличными или полученными на исправном блоке, делается вывод о состоянии стабилизатора. Отметим, что в современных модификациях интегральных микросхем стабилизаторов напряжения не требует внешних дополнительных элементов (трехвыводные стабилизаторы).