Файл: Расчет источника питания 12В (мп п).docx

Обучающийся	5303		Смагин И.А.
	(номер группы) 1	(подпись, дата)	(Ф.И.О.)
Руководитель	доцент		Самигуллин Р.Р.
	(должность)		(Ф.И.О.)

____________	_______________
(оценка)	(подпись, дата)

Курсовая работа зачтена с оценкой

Казань 2022

THE MINISTRY OF SCIENCE AND HIGHER EDUCATION OF THE RUSSIAN FEDERATION

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

«Kazan national research technical university

named after A. N. Tupolev - KAI»

(KNITU-KAI)

Institute of Radioelectronics, photonics and digital technologies

Department of Radiophonique and Microwave Technologies

11.03.01 «Radioengineering»

COURSE WORK
in academic discipline

"Fundamentals of analog and digital television"
on the topic:

Calculation of the 12 V power supply (MP – P)

Student	5303		Smagin I.A.
	(group number) 1	(signature, date)	(full name)
Superviser	assoc. prof. of RPMT dpt. dpt.		Samigullin R.R.
	(position)		(full name)

____________	_______________
(grade)	(signature,date)

The term paper is protected with assessment

Kazan 2022

Аннотация

В данной работе представлен расчёт вторичного источника питания 12В модуля питания МП – П отечественного телевизора третьего поколения. В начале рассмотрено общее назначение модуля питания, его конструкция и принцип работы, составлена его электрическая структурная схема. Затем подробно описан принцип работы самого вторичного источника питания 12В и составлена его электрическая функциональная схема. Далее проведён покаскадный расчёт источника питания и составлена схема электрическая принципиальная. После этого рассмотрены изменения в модуле питания, внесённые в ходе модернизации телевизоров и соответствующие их четвёртому, пятому и шестому поколениям.

Abstract

This paper presents the calculation of the secondary power supply 12V of power module PM – P of domestic TV of third generation. In the beginning, the General purpose of the power supply module, its design and operation principle are considered, its electrical block diagram is made. Then the principle of operation of the secondary power supply 12V is described in detail and its electrical functional diagram is made. Next, a step-by-step calculation of the power supply was carried out and an electrical schematic diagram was drawn up. After that, the changes in the power module made during the modernization of TVs and corresponding to their fourth, fifth and sixth generations are considered.

Содержание

Аннотация 4

Abstract 5

Введение 5

Introduction 7

1 Теоретическая часть 9

1.1 Структура и принцип работы модуля питания МП – П 9

1.2 Источник вторичного питания 12 В 10

2 Практическая часть 12

2.1 Покаскадный расчёт стабилизатора напряжения 12 В 12

2.2 Анализ исходной схемы 13

2.3 Расчёт компенсационного стабилизатора напряжения 12 В 13

2.4 Моделирование в программной среде Multisim 18

2.6 Модернизация модуля питания в телевизорах 19

Заключение 21

Conclusion 22

Приложения 27

Введение

лавное назначение источника питания – преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов телевизионного приёмника. В состав источников питания телевизоров «Юность 32ТЦ-309Д» входят плата фильтра питания и импульсный модуль питания (МП) (рис. 1.1).

Рис. 1.1 – конструкция модуля питания МП: 1 – задняя крышка; 2 – плата модуля питания; 3 – импульсный трансформатор Т1; 4 – радиатор ключевого транзистора; 5 – ключевой транзистор; 6 – направляющая соединительной платы ПС; 7 – розетка для подсоединения диагностического устройства; 8 – соединительная плата ПС с установленными на ней розетками соединителей; 9 – розетка подключения соединительной платы к модулю питания; 10 – кронштейн; 11 – передняя крышка.

Плата фильтра питания связывает модуль питания с электрической сетью. В модуле питания напряжение сети 220 В с частотой 50 Гц преобразовывается в периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы с частотой 20…30 кГц, после чего эти импульсы трансформируются и выпрямляются. Стабилизация выходных напряжений достигается за счёт автоматической регулировки длительности импульсов, что позволяет получить высокую стабильность выходных напряжений [1].

Выпрямленные напряжения используются для питания таких функциональных частей устройства, как:

Схема строчной развёртки (питающее напряжение 130 В);
Схема кадровой развёртки (питающее напряжение 28 В);
Усилитель звуковой частоты (питающее напряжение 15 В);
Модуль цветности (МЦ), модуль радиоканала (МРК) и модуль кадровой развёртки (МК) (питающее напряжение 12 В).

Принципиальная схема модуля питания представлена на рисунке 1.2.

Рис. 1.2 – принципиальная схема модуля питания МП–П, КСН 12В – компенсационный стабилизатор напряжения 12 В

Компенсационный стабилизатор напряжения 12 В – это и есть источник питания 12 В, который необходимо рассчитать в данной работе. На схеме он располагается в левом нижнем углу, и выделен в рамку.

Introduction

The main purpose of the power source is to convert electrical energy coming from the alternating current network into energy suitable for powering the nodes of a television receiver. The power supplies for «Youth 32TC-309D» TVs include a power filter board and a switching power module (PM) (Fig. 1.1).

Fig. 1.1 - design of the power supply module MP: 1 - back cover; 2 - power supply module board; 3 - pulse transformer T1; 4 - heatsink of the key transistor; 5 - key transistor; 6 - guide of the PS connection board; 7 - socket for connecting a diagnostic device; 8 - PS connection board with mounted connectors; 9 - socket for connecting the connecting board to the power module; 10 - bracket; 11 - front cover

The power filter board connects the power module to the mains. In the power module, the mains voltage 220 V with a frequency of 50 Hz is converted into a periodic sequence of rectangular pulses with a frequency of 20 ... 30 kHz, after which these pulses are transformed and rectified. Stabilization of output voltages is achieved by automatically adjusting the pulse duration, which allows you to obtain high stability of output voltages [1].

Rectified voltages are used to power such functional parts of the device as:

Line scan circuit (supply voltage 130 V);
Frame scan circuit (supply voltage 28 V);
Audio frequency amplifier (supply voltage 15 V);
Color module (CM), radio channel module (RCM) and vertical scanning module (CM) (supply voltage 12 V).

The schematic diagram of the power supply module is shown in Figure 1.2.

Fig. 1.2 - schematic diagram of the MP - P power module, KSN 12V - compensating voltage stabilizer 12V

Compensating voltage stabilizer 12 V – this is the 12 V power supply, which must be calculated in this work. On the diagram, it is located in the lower left corner, and is highlighted in a frame.

1 Теоретическая часть

1.1 Структура и принцип работы модуля питания МП – П

труктурная схема МП – П приведена в приложении 1. Рассмотрим его структуру, показанную на рисунке 1.3.

Рис. 1.3 – Структура импульсного блока питания телевизора «Юность 32ТЦ-309Д». 1 — сетевой выпрямитель; 2 — формирователь импульсов запуска; 3 — транзистор импульсного генератора, 4 — каскад управления; 5 — устройство стабилизации; 6 — устройство защиты; 7 — импульсный трансформатор блока питания телевизоров «Юность»; 8 - выпрямитель; 9 — компенсационный стабилизатор напряжения; 10 – нагрузка

Опишем принцип его работы. Пусть в начальный момент времени в устройстве 2 будет сформирован импульс, который откроет транзистор импульсного генератора 3. При этом через обмотку импульсного трансформатора с выводами 19, 1 начнет протекать линейно нарастающий пилообразный ток. Одновременно в магнитном поле сердечника трансформатора будет накапливаться энергия, значение которой определяется временем открытого состояния транзистора импульсного генератора. Вторичная обмотка (выводы 6, 12) импульсного трансформатора намотана и подключена таким образом, что в период накопления магнитной энергии к аноду диода VD приложен отрицательный потенциал и он закрыт. Спустя некоторое время каскад управления 4 закрывает транзистор импульсного генератора. Так как ток в обмотке трансформатора 7 из-за накопленной магнитной энергии не может мгновенно измениться, возникает ЭДС самоиндукции обратного знака. Диод VD открывается, и ток вторичной обмотки (выводы 6, 12) резко возрастает. Когда вся энергия, накопленная за время замкнутого состояния ключа 3, перейдет в нагрузку, во вторичной обмотке ток достигнет нулевого значения. Момент очередного открывания транзистора 3 определяется устройством стабилизации 5, где анализируется сигнал, поступающий с обмотки 13, 7, что позволяет автоматически поддерживать среднее значение выходного постоянного напряжения. Если напряжение в нагрузке по каким-либо причинам уменьшится, то устройство стабилизации 5 через каскад управления 4 начнёт закрывать транзистор импульсного генератора позже. Таким образом, регулируя длительность открытого состояния транзистора в импульсном генераторе, управляют количеством энергии, которое поступает в нагрузку [2].

1.2 Источник вторичного питания 12 В

Напряжение, используемое в модуле цветности (МЦ), модуле радиоканала (МРК) и модуле кадровой развертки (МК) дополнительно стабилизируется компенсационным стабилизатором напряжения, который является для перечисленных устройств вторичным источником питания 12 В.

Компенсационные стабилизаторы напряжения (КСН) относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точностью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. Принцип действия КСН основан на изменении сопротивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала. КСН бывают последовательного и параллельного типа. Источник вторичного питания 12 В в модуле питания МП – П представляет собой КСН последовательного типа, функциональная схема которого приведена в приложении 2. Рассмотрим его структуру (рис. 1.4) [3]:

Р

ис. 1.4 – структура КСН последовательного типа. РЭ – регулирующий элемент,
СУ – схема управления, Д – делитель напряжения, ИОН – источник опорного напряжения

На вход стабилизатора поступает постоянное напряжение, полученное путём выпрямления и сглаживания тока импульсного трансформатора
(см. приложение 2). За эту функцию отвечает, соответственно, выпрямитель, состоящий из выпрямительного диода, шунтирующего и сглаживающего конденсаторов. Стабилизатор напряжения позволяет из входного напряжения 15,7 В получить стабильное напряжение 12 В. При отсутствии дестабилизирующих факторов напряжение, падающее на резистивном делителе равно напряжению источника опорного напряжения (ИОН). Резистивный делитель состоит из двух резисторов – постоянного и переменного, а источник опорного напряжения – из стабилитрона и резистора. Если напряжение ИОН и делителя равны, то схема управления, представляющая собой простой транзистор, не формирует сигнал ошибки, и регулирующий элемент не изменяет своего сопротивления. Регулирующий элемент состоит из мощного транзистора, на который непосредственно поступает входной сигнал, и дополнительного маломощного транзистора, включенного с ним по схеме Дарлингтона, что позволяет многократно увеличить коэффициент передачи тока, т.е. даёт возможность слабым токам сигнала ошибки управлять большими токами нагрузки. Если напряжение на делителе отличается от напряжения на ИОН, то схема управления формирует сигнал ошибки, воздействие которого на регулирующий элемент вызывает изменение внутреннего сопротивления мощного транзистора, что влечёт за собой изменение выходного тока, обратное по величине дестабилизирующему фактору. Таким образом напряжение и ток на нагрузке останутся постоянными. Перед нагрузкой установлен Г – образный фильтр низких частот, состоящий из дросселя и конденсатора. Он предназначен для дополнительного сглаживания пульсаций выходного напряжения.