Новинки линейки viper

Проверка исправности

Если принять во внимание уже написанное в этой статье, то такую проверку выполнить несложно. Как проверить симистор? Это можно сделать несколькими способами

Самый простой проверить исправность, — это способ замены. Вместо подозреваемого симистора устанавливаем заведомо исправный, и смотрим, как будет работать схема. Но обычно симисторы проверяют при помощи мультиметра или тестера, иногда без отключения от схемы. Тестером называют мультиметр старого типа, стрелочный. Кроме того, есть еще один способ проверки, при помощи тумблера, лампочки и кнопки. Рассмотрим два последних способа проверять триак более подробно.

Проверка с помощью тестера

Симистор имеет три вывода, которые потребуется попарно прозвонить. В этом и состоит проверка. Включите тестер в режим измерения сопротивления на диапазоне килоом и установите его стрелку на нуль, замкнув между собой щупы. В старых стрелочных приборах это необходимая операция. Полезно знать, какой из щупов тестера имеет положительную полярность, — это позволит определить вид p-n перехода, связанного с управляющим электродом.

Поскольку конструкция симисторов бывает разной, каким-либо образом отметьте проверочный симитор, любым способом, это просто условность. Затем выполните прозвонку всех трех возможных пар электродов, меняя полярность их подключения, и результаты запишите в таблицу. В зависимости от состояния прибора, и даже типа, вы получите различные результаты. Проверка облегчается, если вы заранее знаете тип прибора (при недостатке знаний и опыта можно спутать с транзистором). Поскольку речь в статье идет именно о симисторе (триаке), то дальше будем считать, что мы проверяем именно его.

Некоторые типичные сопротивления при проверке:

  • 0Ом — пробой, короткое замыкание;
  • 50 … 100Ом — открытый (прямосмещенный) p-n переход;
  • 1 … 10кОм — утечка, испорчен кристалл полупроводника;
  • 1МОм … ∞ — запертый (обратносмещенный) p-n переход или обрыв.

Признак исправности симистора — есть пара выводов, дающая при любой полярности щупов тестера признаки исправного p-n перехода, при этом с третьим выводом любой из двух показывает очень большое сопротивление. Остальные случаи показывают, как минимум, очень сомнительное состояние прибора.

Поиск сужается: экзопланеты вблизи карликовых звёзд оказались непригодными для жизни

Американские астрофизики доказали, что экзопланета LHS b не имеет атмосферы. Если бы таковая имелась, то перенос тепла атмосферой приводил бы к более ровным суточным колебаниям температуры. Когда ученые ищут жизнь на далеких экзопланетах, они отдают предпочтение каменистым планетам размером с Землю. Большинство так называемых суперземель вращаются вокруг красных карликов — самых распространенных звезд в Млечном пути. Их масса, как правило, не превышает трети солнечной. А светимость может быть в десять тысяч раз меньше, чем у Солнца. Однако несмотря на тусклость и малый размер, красные карлики во много раз активнее нашего светила.

Способы проверки

Для диагностики неисправностей электронной схемы нужно последовательно проверять её элементы

В первую очередь уделяют внимание силовым цепям, а именно всем полупроводниковым ключам. Для их проверки можно воспользоваться одним из способов:

  • мультиметром (омметром или прозвонкой);
  • батарейкой со светодиодом или лампочкой;
  • на стенде.

Для диагностики следует выпаять элемент, потому что при проверке любых компонентов электронных схем на исправность, не выпаивая с платы, есть вероятность неправильных измерений. Например, вы обнаружите короткое замыкание не проверяемого элемента, а соединённых с ним в цепи параллельно.

В любом случае вы можете проверить симистор и тиристор на исправность не выпаивая, а если найдете возможную неисправность – выпаять и провести измерения повторно.

С помощью мультиметра

Для проверки симистора на пробой с помощью тестера нужно перевести прибор в режим звуковой прозвонки.

В большинстве случаев прозвонка совмещена с проверкой диодов.

Типовое расположение выводов или как еще это называют — цоколевка, изображена на рисунке ниже. А1 и А2 (иногда T1, T2) – это силовые выводы, через них протекает больший ток в нагрузку, а G (gate) – это управляющий электрод. Цоколевка может отличаться, поэтому проверяйте её в даташите вашего симистора

Datasheet Download — STMicroelectronics

Номер произв VIPER12A-E
Описание Low power offline switched-mode power supply primary switcher
Производители STMicroelectronics
логотип  

1Page

No Preview Available !

VIPER12A-E
Low power offline switched-mode power supply primary switcher
Features

■ Fixed 60 kHz switching frequency

■ 9 V to 38 V wide range VDD voltage

■ Current mode control

■ Auxiliary undervoltage lockout with hysteresis

■ High voltage start-up current source

■ Overtemperature, overcurrent and overvoltage

protection with auto-restart

■ Typical power capability

– European (195 — 265 Vac) 8 W for SO-8,
13 W for DIP-8
– European (85 — 265 Vac) 5 W for SO-8,
8 W for DIP-8
Description
The VIPER12A combines a dedicated current
mode PWM controller with a high voltage power
MOSFET on the same silicon chip.
Figure 1. Block diagram
SO-8
DIP-8
Typical applications cover off line power supplies
for battery charger adapters, standby power
supplies for TV or monitors, auxiliary supplies for
motor control, etc.
The internal control circuit offers the following

benefits: Large input voltage range on the VDD pin

accommodates changes in auxiliary supply
voltage (This feature is well adapted to battery
charger adapter configurations), automatic burst
mode in low load condition and overvoltage
protection in HICCUP mode.
DRAIN
REGULATOR
INTERNAL
SUPPLY
VDD
FB
_

8/14.5V +

+

42V _

ON/OFF
60kHz
OSCILLATOR
OVERTEMP.
DETECTOR
S

R1 FF Q

R2 R3 R4
PWM
LATCH
OVERVOLTAGE

R LATCH

S FF Q

BLANKING
+

_ 0.23 V

1 kΩ

230 Ω

SOURCE
December 2010
Doc ID 11977 Rev 2
1/21
www.st.com
21

No Preview Available !

Contents
Contents
VIPER12A-E
1 Electrical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 Maximum rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Pin connections and function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 Rectangular U-I output characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 Wide range of VDD voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6 Feedback pin principle of operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7 Startup sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
8 Overvoltage threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
9 Operation pictures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
10 Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
11 Order codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
12 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2/21 Doc ID 11977 Rev 2

No Preview Available !

VIPER12A-E
1 Electrical data
Electrical data
1.1
1.2
Maximum rating
Stressing the device above the rating listed in the “absolute maximum ratings” table may
cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operation of the
device at these or any other conditions above those indicated in the Operating sections of
this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for
extended periods may affect device reliability.
Table 1. Absolute maximum rating
Symbol
Parameter
Value
Unit

VDS(sw)

VDS(st)

ID

VDD

IFB

VESD

Switching drain source voltage (TJ = 25 … 125 °C) (1)

Start-up drain source voltage (TJ = 25 … 125 °C) (2)

Continuous drain current
Supply voltage
Feedback current
Electrostatic discharge:

Machine model (R = 0 Ω; C = 200 pF)

Charged device model
-0.3 … 730
-0.3 … 400
Internally limited
0 … 50
3
200
1.5
V
V
A
V
mA
V
kV

TJ Junction operating temperature

Internally limited
°C

TC Case operating temperature

-40 to 150
°C

Tstg Storage temperature

-55 to 150
°C

1. This parameter applies when the start-up current source is OFF. This is the case when the VDD voltage has

reached VDDon and remains above VDDoff.

2. This parameter applies when the start up current source is ON. This is the case when the VDD voltage has

not yet reached VDDon or has fallen below VDDoff.

Thermal data
Table 2. Thermal data
Symbol
Parameter
SO-8
DIP-8
Unit

RthJC Thermal resistance junction-case

Max 25

15 °C/W

RthJA Thermal resistance ambient-case (1)

Max 55

45 °C/W

1. When mounted on a standard single-sided FR4 board with 200 mm2 of Cu (at least 35 µm thick) connected

to all DRAIN pins.
Doc ID 11977 Rev 2
3/21

Всего страниц 21 Pages
Скачать PDF

Системы управления микросхемами

Важно знать не только из чего состоят микросхемы шим — контроллеров, но и какие существуют виды самих систем. В настоящее время доступно две основных системы широко — импульсной модуляции в которых шим — контроль принимает активное участие

Вот их некоторые особенности:

Цифровая система. В цифровой шим — системе все существующие процессы описываются цифровыми данными. Так на выходе в цифровом формате формируется показатель уровня напряжения. Заметим, что уровень напряжения может быть высокий (измеряется как 100%) и низкий (0%). Однако показатели напряжения, благодаря современным технологиям, можно изменять

Как? Необходимо изменить скважность импульсов. Только тогда изменится и напряжение

Любые совершенные перемены имеют свою частоту. Именно шим — контролёры регулируют описанные процессы. С их помощью вся система будет успешно работать. Эта специальная микросхема по праву называется сердцем всей цифровой системы шим — модуляторов.

А вот получить на выходе нужный сигнал можно как с программным, так и аппаратным методом.

Аппаратный метод. Получение сигнала этим способом происходит с помощью специального таймера, который изначально встроен в цифровую систему. Такой таймер генерирует или способствует включению импульсов на определённых этапах вывода сигнала.

Программный метод. В этом случае получения сигналов происходит посредством выполнения специальных программных команд. У программного способа больше возможностей, нежели у аппаратного. В то же время использования этого метода получения сигналов может занять много памяти.

А что можно сказать о «сердце системы». У шима — контролёра, который активно применяется в цифровых модуляторах есть свои преимущества. Стоит помнить о следующих:

  • Низкая стоимость.
  • Стабильная работа.
  • Высокая надёжность.
  • Возможность экономить энергию.
  • высокая эффективность преобразования сигналов.

Читать также: Баллон аргона для сварки

Все перечисленные преимущества делают цифровую систему более востребованной среди потребителей.

Аналоговый модулятор. Принцип работы аналогового модулятора в корне отличается от принципа работы цифрового Вся суть работы такого модулятора состоит в сравнении двух сигналов. Эти сигналы отличаются между собой порядком частоты. Операционный усилитель — это главный элемент аналогового модулятора, который отвечает за сравнение сигналов. Сравнение сигналов осуществляется на выходе. В качестве сравнения усилитель используется два сигнала. Первый — пилообразное напряжение высокой частоты. Второй сигнал — низкочастотное напряжение. После сравнения на свет появляются импульсы прямоугольной формы. Длительность импульсов напрямую зависят от модулирующего сигнала.

Шим — контроллер в импульсных блоках питания

Многие электрические приборы сегодня оснащены специальными блоками питания. Эти блоки помогают преобразить один вид напряжения в другой. В процессе преобразования энергии принимают участия два устройства:

  • Импульсный блок питания.
  • аналоговые трансформаторные устройства.

В этой статье мы больше внимания обратим на первое устройство, так как именно в нём используется шим — контролёр.

STMicroelectronics Viper22A STTH102 STTH106

Fabio Cacciotto, STMicroelectronics

Реализация многих функций современных бытовых приборов в значительной степени основана на использовании микроконтроллеров и дополнительных схем. Хотя обеспечить изоляцию от сети переменного тока могут обычные трансформаторы с железным сердечником, низковольтное питание микропроцессоров, выходные сигналы которых управляют связанными с сетью силовыми ключами, требуют еще одного уровня электрической изоляции, такой как оптроны или импульсные трансформаторы.

Разработчики могут избежать сложностей и затрат, связанных с добавлением дополнительных компонентов изоляции от неизолированной линии сети переменного тока. Но если получение с помощью автономного импульсного источника питания одного низкого напряжения не вызывает никаких трудностей, получение нескольких напряжений представляет определенную проблему и требует относительно сложной конструкции.

В качестве альтернативы вы можете использовать однокристальный контроллер импульсного преобразователя, такой, например, как Viper22A, выпускаемый STMicroelectronics (IC1 на Рисунке 1), с помощью которого из напряжения сети переменного тока от 88 В до 265 В можно получить два стабилизированных напряжения суммарной мощностью до 3.3 Вт. При указанных на рисунке номиналах компонентов схема обеспечивает нагрузку напряжениями –5 В ±5% при токе до 300 мА и –12 В ±10% при токе до 150 мА.

Рисунок 1. Этот автономный импульсный источник питания стабилизирует два выходных напряжения.

В состав Viper22A входят тактовый генератор 60 кГц, источник опорного напряжения, цепь защиты от перегрева и высоковольтный силовой MOSFET, способный рассеивать мощность в несколько ватт. Хотя микросхема Viper22A выпускается в 8-выводном корпусе, для ее работы требуются всего четыре контакта: вход напряжения питания VDD, вход обратной связи FB, а также выводы истока и стока MOSFET. Остальные выводы – вход резервного питания и дополнительные контакты стока – служат для улучшения отвода тепла в печатную плату.

Резистор R4 ограничивает броски входного тока и одновременно выполняет функцию защитного предохранителя. Диодом D1 переменное напряжение сети выпрямляется до эффективного значения порядка 160 В и сглаживается фильтром на элементах C1, R1, L1, и C2. Помимо сглаживания пульсаций постоянного тока, фильтр снижает электромагнитные помехи до уровня, соответствующего требованиям европейского стандарта 55014 CISPR14. Дополнительное снижение кондуктивных излучений обеспечивает демпфирующий конденсатор C9, включенный параллельно диоду D1.

Конденсатор C3 накапливает положительный заряд в течение времени, когда MOSFET закрыт, и отдает его для питания микросхемы IC1 напряжением VDD, когда MOSFET открыт. Обратное напряжение диода D3 может достигать суммы пикового выпрямленного напряжения сети и максимального выходного постоянного напряжения, поэтому в качестве D3 следует выбирать диод с быстрым восстановлением, рассчитанный на пиковое обратное напряжение 600 В.

Для обратной связи, замыкающей контур регулирования, используется напряжение VOUT2. Сумма напряжения база-эмиттер PNP транзистора общего назначения Q1 и обратного напряжения стабилитрона D6 устанавливает напряжение VOUT2 равным –5 В. Стабилитрон D7 сдвигает напряжение на входе обратной связи микросхемы IC1 в ее линейный диапазон 0…1 В. Для исключения высокочастотной генерации в цепи обратной связи проводники, идущие к конденсатору C4, необходимо сделать как можно более короткими. Две обмотки катушки L2 намотаны на гантельном ферритовом сердечнике TDK SRW0913; соотношение витков обмотки определяет выходное напряжение VOUT1. Для поддержания стабилизации при отсутствии нагрузки на выходе VOUT1 и полной нагрузке на VOUT2 между VOUT1 и общей линией заземления включен дополнительный резистор R5.

Признаки неисправности, их устранение

Перейдем к рассмотрению конкретных признаков неисправностей ШИМ контроллера.

Остановка сразу после запуска

Импульсный модулятор запускается, но сразу останавливается. Возможные причины: разрыв цепи обратной связи; блок питания перегружен по току; неисправны фильтровые конденсаторы на выходе. Поиск проблемы: осмотр платы, поиск видимых внешних повреждений; измерение мультиметром напряжения питания микросхемы, напряжения на ключах (на затворах и на выходе), на выходных емкостях. В режиме омметра мультиметром надо измерить нагрузку стабилизатора, сравнить с типовым значением для аналогичных схем.

Импульсный модулятор не стартует

Возможные причины: наличие запрещающего сигнала на соответствующем входе. Информацию следует искать в даташите соответствующей микросхемы. Неисправность может быть в цепи питания ШИМ контроллера, возможно внутренне повреждение в самой микросхеме. Шаги по определению неисправности: наружный осмотр платы, визуальный поиск механических и электрических повреждений. Для проверки мультиметром делают замер напряжений на ножках микросхемы и проверку их соответствия с данными в даташит, в случае необходимости, надо заменить ШИМ контроллер.

Проблемы с напряжением

Выходное напряжение существенно отличается от номинальной величины. Это может происходить по следующим причинам: разрыв или изменение сопротивления в цепи обратной связи; неисправность внутри контроллера. Поиск неисправности: визуальное обследование схемы; проверка уровней управляющих и выходных напряжений и сверка их значений с даташит. Если входные параметры в норме, а выход не соответствует номинальному значению – замена ШИМ контроллера.

Отключение блока питания защитой

При запуске широтно-импульсного модулятора, блок питания отключается защитой. При проверке ключевых транзисторов короткое замыкание не обнаруживается. Такие симптомы могут свидетельствовать о неисправности ШИМ контроллера или драйвера ключей. В этом случае нужно произвести замер сопротивлений между затвором и истоком ключей в каждой фазе. Заниженное значение сопротивления может указывать на неисправность драйвера. При необходимости делается замена драйверов.

Постигла мою стиральную машину тяжёлая судьбинушка, а именно на один из клапанов не приходит напряжение 220В. Вместо него только 88В и клапан соответственно не открывается и стирка не идёт и бельё свежестью не пахнет. Разобрав мозги на блоке питания увидел я шимку viper12a в окружении чёрного налёта, однако заменить её для проверки нечем. Может ли в ней быть проблема и в какую сторону копать дальше? Сам я в этом деле начинающий и на данный момент нищеброд, следовательно денег на сервис нет, посему уповаю на помощь более сведущих ремесленников в этом нелёгком деле.

Котиков у меня нет, зато есть жук в анансовых кустах

Постигла мою стиральную машину тяжёлая судьбинушка, а именно на один из клапанов не приходит напряжение 220В. Вместо него только 88В и клапан соответственно не открывается и стирка не идёт и бельё свежестью не пахнет. Разобрав мозги на блоке питания увидел я шимку viper12a в окружении чёрного налёта, однако заменить её для проверки нечем. Может ли в ней быть проблема и в какую сторону копать дальше? Сам я в этом деле начинающий и на данный момент нищеброд, следовательно денег на сервис нет, посему уповаю на помощь более сведущих ремесленников в этом нелёгком деле.

Котиков у меня нет, зато есть жук в анансовых кустах

Характеристики

Симистор имеет несколько параметров, которые можно расположить по порядку убывания важности (лучше сказать, частоты использования) следующим образом:

  • Напряжение обратного пробоя, Uобр, В;
  • Напряжение закрытого состояния, Uзс, В;
  • Ток открытого состояния средний, Iос, А;
  • Время включения, tвк, мкс;
  • Время выключения, tвык, мкс;
  • Ток открытого состояния импульсный, Iос, А;
  • Ток закрытого состояния, Iзс, мА;
  • Обратный ток, Iобр, мА;
  • Напряжение открытого состояния, Uос, В;
  • Управляющее напряжение, Uупр, В;
  • Ток управления, Iупр, мА;
  • Скорость нарастания напряжения, dU/dt, В/мкс;
  • Скорость нарастания тока, dI/dt, А/мкс.

Обратите внимание! Параметр «напряжение обратного пробоя» означает максимальное напряжение, которое способен выдержать симистор или тринистор без выхода из строя. Напряжение закрытого состояния характеризует только динисторный эффект

Если шим — контролёр выходит из строя

Временами шим — контролёры их схемы и источник питания (в том числе и встроенные в ноутбук) могут ломаться и выходить из строя. В таких случаях понадобится выявить неисправности (в одних случаях проверять необходимо источник питания, в других проверять стоит саму схему). Для этой цели были разработаны мультиметры. Мультиметры тщательно исследуют работоспособность шим — контролёров и при необходимости помогают устранить неисправности. Самыми распространёнными причинами, почему следует проверять эти устройства, считают нестабильную работу платы и изменения показателей напряжения. Если их устранить, техника будет работать.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – это метод преобразования сигнала, при котором изменяется длительность импульса (скважность), а частота остаётся константой. В английской терминологии обозначается как PWM (pulse-width modulation)

В данной статье подробно разберемся, что такое ШИМ, где она применяется и как работает.

Проверка на материнской плате

Итак, при включении питания платы, срабатывает защита. В первую очередь, необходимо проверить мультиметром сопротивление плеч стабилизатора.

Читать также:  Регулятор оборотов коллекторного двигателя без потери мощности

Для этих целей также может быть использован тестер радиодеталей. Если одно из них показывает короткое замыкание, то есть, измеренное сопротивление составляет меньше 1 Ома, значит, пробит один из ключевых полевых транзисторов.

Выявление пробитого транзистора в случае, если стабилизатор однофазный, не составляет труда – неисправный прибор при проверке мультиметром показывает короткое замыкание. Если схема стабилизатора многофазная, а именно так питается процессор, имеет место параллельное включение транзисторов. В этом случае, определить поврежденный прибор можно двумя путями:

<

произвести демонтаж транзистора и проверить мультиметром сопротивление между его выводами на предмет пробоя;</li>не выпаивая транзисторы, замерить и сравнить сопротивление между затвором и истоком в каждой из фаз преобразователя. Поврежденный участок определяется по более низкому значению сопротивления.</li>

Второй способ работает не во всех случаях. Если пробитый элемент определить не удалось, придется все же выпаять транзистор.

Далее производится замена поврежденного транзистора, а также, установка на место всех выпаянных в процессе диагностики радиоэлементов. После этого можно попытаться запустить плату. Первое включение после ремонта лучше выполнить, сняв процессор и выставив соответствующие перемычки. Если первый запуск был успешным, можно проводить тест с нагрузкой, контролируя температуру мосфетов.

Неисправности ШИМ контроллера могут проявляться так же, как и пробой мосфетов, то есть уходом блока питания в защиту. При этом проверка самих транзисторов на пробой результата не дает. Кроме этого, следствием нарушения функций ШИМ контроллера может быть отсутствие выходного напряжения или его несоответствие номинальной величине. Для проверки ШИМ контроллера следует вначале изучить его даташит. Наличие высокочастотного напряжения в импульсном режиме, при отсутствии осциллографа, можно определить, используя тестер кварцев на микроконтроллере.

Пример использования ШИМ регулятора

Один из вариантов реализации ШИМ простого регулятора уже описывался ранее в этой статье. Он построен на базе микросхемы NE555 и имеет небольшую обвязку. Но, несмотря на простату схемы, регулятор имеет довольно широкую область применения: схемы управления яркости светодиодов, светодиодных лент, регулировка скорость вращения двигателей постоянного тока.

Все микропроцессоры работают с цифровыми сигналами, т.е. с логическим нулем (0 В), или логической единицей (5 В или 3.3 В). Поэтому микропроцессор не может сформировать на выходе промежуточное напряжение. Использование для этих целей внешних ЦАП (www.drive2.ru/b/2558751/) — сложно и задействует сразу много ножек микропроцессора, что неудобно. В этих случаях применяют Широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, англ

pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путём изменения скважности импульсов, при постоянной частоте. Широтно-импульсная модуляция представляет собой периодический импульсный сигнал

Существуют цифровые и аналоговые ШИМ. Принцип их работы остается одинаковым вне зависимости от исполнения и заключается в сравнении двух видов сигналов: Uоп – опорное (пилообразное, треугольное) напряжение; Uупр – входное постоянное напряжение. Cигналы поступают на компаратор, где они сравниваются, а при их пересечении возникает / исчезает (или становится отрицательным) сигнал на выходе ШИМ. Выходное напряжение Uвых ШИМ имеет вид импульсов, изменяя их длительность, мы регулируем среднее значение напряжения (Ud) на выходе ШИМ:

Период тактирования T

определяет через какие промежутки времени подаются импульсы.

Длительность импульса

— величина показівающая время в течении которого подается сигнал t, с;

Скважность

— Соотношение длины импульса (τ) к периоду тактирования (T); пропорционально модулирующей величине. Коэффициент заполнения обычно отображают в процентах (%).

Коэффициент заполнения D

– величина обратная скважности. Несмотря на то, что скважность и коэффициент заполнения могут использоваться в одинаковом контексте, физический смысл их отличается

Эти величины безразмерны.

PS ШИМ может быть реализован не только при помощи микроконтроллеров, но и на аналоговой базе. Например, простейший ШИМ на основе мультивибратора из двух транзисторов:

Проверка на материнской плате

Итак, при включении питания платы, срабатывает защита. В первую очередь, необходимо проверить мультиметром сопротивление плеч стабилизатора.

Для этих целей также может быть использован тестер радиодеталей. Если одно из них показывает короткое замыкание, то есть, измеренное сопротивление составляет меньше 1 Ома, значит, пробит один из ключевых полевых транзисторов.

Выявление пробитого транзистора в случае, если стабилизатор однофазный, не составляет труда – неисправный прибор при проверке мультиметром показывает короткое замыкание. Если схема стабилизатора многофазная, а именно так питается процессор, имеет место параллельное включение транзисторов. В этом случае, определить поврежденный прибор можно двумя путями:

  1. произвести демонтаж транзистора и проверить мультиметром сопротивление между его выводами на предмет пробоя;
  2. не выпаивая транзисторы, замерить и сравнить сопротивление между затвором и истоком в каждой из фаз преобразователя. Поврежденный участок определяется по более низкому значению сопротивления.

Второй способ работает не во всех случаях. Если пробитый элемент определить не удалось, придется все же выпаять транзистор.

Далее производится замена поврежденного транзистора, а также, установка на место всех выпаянных в процессе диагностики радиоэлементов. После этого можно попытаться запустить плату. Первое включение после ремонта лучше выполнить, сняв процессор и выставив соответствующие перемычки. Если первый запуск был успешным, можно проводить тест с нагрузкой, контролируя температуру мосфетов.

Неисправности ШИМ контроллера могут проявляться так же, как и пробой мосфетов, то есть уходом блока питания в защиту. При этом проверка самих транзисторов на пробой результата не дает. Кроме этого, следствием нарушения функций ШИМ контроллера может быть отсутствие выходного напряжения или его несоответствие номинальной величине. Для проверки ШИМ контроллера следует вначале изучить его даташит. Наличие высокочастотного напряжения в импульсном режиме, при отсутствии осциллографа, можно определить, используя тестер кварцев на микроконтроллере.

Область применения

С развитием микроконтроллерной техники перед ШИМ открылись новые возможности. Этот принцип стал основой для электронных устройств, требующих, как регулировки выходных параметров, так и поддержания их на заданном уровне. Метод широтно-импульсной модуляции применяется для изменения яркости света, скорости вращения двигателей, а также в управлении силовым транзистором блоков питания (БП) импульсного типа. Широтно-импульсная (ШИ) модуляция активно используется в построении систем управления яркостью светодиодов. Благодаря низкой инерционности, светодиод успевает переключаться (вспыхивать и гаснуть) на частоте в несколько десятков кГц. Его работа в импульсном режиме воспринимается человеческим глазом как постоянное свечение. В свою очередь яркость зависит от длительности импульса (открытого состояния светодиода) в течение одного периода. Если время импульса равно времени паузы, то есть коэффициент заполнения – 50%, то яркость светодиода будет составлять половину от номинальной величины. С популяризацией светодиодных ламп на 220В стал вопрос о повышении надёжности их работы при нестабильном входном напряжении. Решение было найдено в виде универсальной микросхемы – драйвера питания, работающего по принципу широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции. Схема на базе одного из таких драйверов детально описана здесь.

Подаваемое на вход микросхемы драйвера сетевое напряжение постоянно сравнивается с внутрисхемным опорным напряжением, формируя на выходе сигнал ШИМ (ЧИМ), параметры которого задаются внешними резисторами. Некоторые микросхемы имеют вывод для подачи аналогового или цифрового сигнала управления. Таким образом, работой импульсного драйвера можно управлять с помощью другого ШИ-преобразователя. Интересно, что на светодиод поступают не высокочастотные импульсы, а сглаженный дросселем ток, который является обязательным элементом подобных схем.

Микроконтроллер Ардуино тоже может функционировать в режиме ШИМ контроллера. Для этого следует вызвать функцию AnalogWrite() с указанием в скобках значения от 0 до 255. Ноль соответствует 0В, а 255 – 5В. Промежуточные значения рассчитываются пропорционально.

Повсеместное распространение устройств, работающих по принципу ШИМ, позволило человечеству уйти от трансформаторных блоков питания линейного типа. Как результат – повышение КПД и снижение в несколько раз массы и размеров источников питания.

ШИМ-контроллер является неотъемлемой частью современного импульсного блока питания. Он управляет работой силового транзистора, расположенного в первичной цепи импульсного трансформатора. За счёт наличия цепи обратной связи напряжение на выходе БП всегда остаётся стабильным

Малейшее отклонение выходного напряжения через обратную связь фиксируется микросхемой, которая мгновенно корректирует скважность управляющих импульсов. Кроме этого современный ШИМ-контроллер решает ряд дополнительных задач, способствующих повышению надёжности источника питания:

обеспечивает режим плавного пуска преобразователя;
ограничивает амплитуду и скважность управляющих импульсов;
контролирует уровень входного напряжения;
защищает от короткого замыкания и превышения температуры силового ключа;
при необходимости переводит устройство в дежурный режим.