Транзистор греется: Нагрев радиоэлементов: причины, последствия и борьба с ним. Импульсные источники питания

Содержание

Почему греется электроника и как работают разные методы охлаждения — i2HARD

Практически все электронные элементы имеют свойство нагреваться, неважно – ощутимо или нет. И если эти процессы не контролировать надлежащим образом, то перегревшиеся элементы либо сгорят, либо серьёзно ограничат возможности компьютера.

Большинство пользователей, конечно же, прежде всего подумают об охлаждении процессора и видеокарты, но почему оперативная память обходится без кулеров? Почему такой большой разрыв в производительности между мобильными и немобильными процессорами, ведь у них даже размер кристаллов не сильно отличается по размеру? Почему недавний скачок производительности, обусловленный появлением новых поколений чипов, начал замедляться?

Ответ на все эти вопросы кроется в физике процессов на наноуровне и температурах при них. В этой статье будут рассмотрены основы науки о тепле, как и почему нагреваются элементы электроники, а также различные методы теплоконтроля, которыми мы сегодня располагаем.

Основы тепловыделения

Из курса школьной физики мы помним, что тепло – это попросту результат хаотично двигающихся атомов и молекул, из которых наш мир состоит. Если одна молекула имеет более высокую кинетическую энергию, чем другая, тогда мы говорим, что она горячее. Это тепло может контактно передаваться от одного объекта к другому, пока температуры обоих объектов не сравняются. То есть, более горячий объект передаст часть своего тепла более холодному, а конечным результатом будет усредненная температура.

Время, необходимое для передачи тепла, зависит от теплопроводности двух материалов. Теплопроводность является количественной характеристикой способности материала проводить тепло. Изолятор, такой как пенополистирол, имеет относительно низкую теплопроводность, равную 0.03 Вт/м*К, в то время как проводник, например медь, имеет высокую теплопроводность, равную 400 Вт/м*К. Минимальная теплопроводность – у абсолютного вакуума (нулевая), а максимальная известная теплопроводность – у алмаза (свыше 2000 Вт/м*К).

Теплые объекты всегда охлаждаются, но следует помнить, что понятия «холод» не существует. Мы лишь называем вещи «холодными», если их температура ниже температуры среды. Другим важным определением, которое нам понадобится, является термальная масса, которая представляет собой тепловую инерцию объекта по отношению к колебаниям температуры. Одна и та же печь обогреет одну комнату в доме намного быстрее, чем весь дом. Это потому, что термальная масса комнаты намного меньше термальной массы всего дома.

Наглядно продемонстрировать всё это можно на простом примере с кипящей водой. Пламя горелки вступает в контакт с кастрюлей. Поскольку материал, из которого изготовлена кастрюля, обладает хорошей теплопроводностью, тепло от огня будет передаваться воде до тех пор, пока она не закипит.

Время, необходимое для закипания, зависит от способа нагрева, материала кастрюли и количества воды. Если вы попытаетесь вскипятить эту кастрюлю не на печи, а с помощью зажигалки, то ждать вам придётся приблизительно вечность.

Это потому, что у печи гораздо более высокая тепловая мощность, чем у маленькой зажигалки. Далее, ваша вода закипит быстрее, если кастрюля будет иметь высокую теплопроводность, потому что нужно передать воде как можно больше тепла. Если вы достаточно богаты, рассмотрите вариант покупки алмазной кастрюли. И наконец, мы знаем, что маленькая кастрюлька воды закипит быстрее, чем большая. Это потому, что в маленькой кастрюльке меньше нагреваемой термальной массы.

Вскипятив воду, вы можете позволить ей естественным образом остыть, прекратив нагрев. Остывание происходит из-за того, что тепло от воды рассеивается в более холодном воздухе кухни. И поскольку термальная масса кухни значительно больше, чем у кастрюли, температура воздуха кухни не сильно изменится.

Откуда берется тепло

Теперь, когда мы знаем, как ведёт себя тепло и как оно перемещается от объекта к объекту, давайте поговорим о том, откуда оно берётся. Вся цифровая электроника состоит из миллионов и миллиардов транзисторов. Подробно о том, как они работают, можно узнать из третьей части цикла, посвященного разработке процессоров.

По сути, транзисторы представляют собой переключатели с электрическим управлением, которые включаются и выключаются миллиарды раз в секунду. Комбинируя и группируя их, мы можем формировать структуры компьютерного чипа.

Транзисторы при работе накапливают энергию от трех источников, известных как переключение, короткое замыкание и токи утечки. Переключение и замыкание – динамические источники тепла, поскольку они зависят от включений-выключений транзисторов. Энергия токов утечки известна как статическая, поскольку она постоянна и работа транзисторов на нее не влияет.

Логический гейт НЕ, построенный на двух транзисторах. Транзистор nMOS (внизу) пропускает ток во включенном состоянии, а pMOS (вверху) – в выключенном.

Начнем с энергии переключения. Чтобы включить или выключить транзистор, нужно подать на его затвор либо отрицательный потенциал, «землю» (логический 0), либо положительный, Vdd (логическая 1). Это посложнее, чем просто щелкнуть выключателем, поскольку этот затвор имеет очень малую емкость. Представьте себе крошечный аккумулятор. Чтобы активировать затвор, нам нужно зарядить батарею на определенный пороговый уровень. Как только нужно будет снова закрыть затвор, нам нужно мгновенно сбросить весь заряд на «землю». В современных чипах таких микроскопических затворов миллиарды, и каждый переключается миллиарды раз в секунду.

При каждом сбросе заряда на «землю», выделяется небольшое количество тепла. Чтобы вычислить мощность переключения, мы перемножаем коэффициент активности (среднее количество переключающихся транзисторов в цикле), частоту, емкость затвора и квадрат напряжения.

Теперь рассмотрим мощность короткого замыкания. Современная цифровая электроника строится на технологии, известной как «комплементарная структура металл-оксид-

полупроводник» (CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductors). Транзисторы устроены таким образом, что никогда не бывает прямого пути для тока к «земле».

В приведенном выше примере гейта НЕ используется два комплементарных транзистора. Всякий раз, когда верхний включен – нижний выключен, и наоборот. Это гарантирует, что выходной сигнал равен 0 или 1, и является обратным входному. Транзисторы переключаются очень быстро, но как бы быстро ни переключались, они неизбежно встречаются в средней точке между своими состояниями, на мгновение обеспечивая прямой доступ тока к «земле». Мы можем сколь угодно уменьшать это мгновение, делая транзисторы быстрее и быстрее, но полностью избавиться от него физически невозможно.

Увеличение рабочей частоты микросхемы обусловлено большей скоростью переключения транзисторов, и соответственно – бо́льшим количеством мгновенных микрозамыканий, что и усиливает нагрев чипа. Чтобы найти мощность короткого замыкания, мы перемножаем ток короткого замыкания, рабочее напряжение и частоту переключения.

Оба этих источника тепла – динамическая энергия. Если мы хотим её уменьшить, достаточно просто понизить частоту чипа. Практичным это решение не назвать, так как может пострадать производительность чипа. Другой вариант – уменьшить его рабочее напряжение. Если раньше чипам требовалось от 5 В и выше, то современные процессоры работают на напряжении около 1 В. Создавая энергоэффективные транзисторы, мы можем уменьшить тепловыделение, вызванное динамическими источниками тепла. Динамическая тепловая мощность также является причиной нагрева процессоров при разгоне, ведь разгон подразумевает увеличение частоты, а зачастую также и напряжения – чем они выше, тем больше выделяет тепла каждый такт.

И последний тип тепла, рождаемый цифровой электроникой – это мощность токов утечки. Мы привыкли думать, что транзисторы либо полностью включены, либо выключены, но в действительности это не совсем так. Всегда будет какое-то небольшое количество тока, который протекает, даже когда транзистор выключен. Там очень сложная формула, учитывающая в том числе и размеры: всё бо́льшая миниатюризация транзисторов приводит только к ухудшению этого эффекта.

Становясь всё меньше и меньше, транзистор довольствуется всё меньшим и меньшим изолятором, блокирующим поток электронов при выключении транзистора. Это один из основных факторов, ограничивающих производительность чипов нового поколения, поскольку мощность токов утечки продолжает расти с каждым поколением. Законы физики загнали нас в угол, и из него нам уже не сбежать.

Как не допустить перегрева чипов

Итак, мы выяснили, из-за чего греются полупроводники, но можно ли с этим что-то сделать? Если эту проблему не решить, то транзисторы перегреются и выйдут из строя. В процессорах встроена функция термической защиты процессора – Thermal throttling, она срабатывает в случае, если не обеспечено достаточного охлаждения. Установленные в чипе термодатчики следят за температурой кристалла, и если она повышается выше допущенной, процессор автоматически понижает свою рабочую частоту, снижая уровень тепловыделения. Но такое купирование производительности в восторг никого не приведёт, и есть множество лучших способов справиться с нежелательным нагревом в компьютерной системе.

Многие микросхемы вовсе не нуждаются ни в каких заморочках с охлаждением. На материнской плате вы найдёте десятки таких маленьких чипов без радиаторов. Почему они не плавятся?

Прежде всего потому, что просто не нагреваются до такой степени. Большие мощные CPU и GPU могут расходовать сотни ватт энергии, в то время как небольшая микросхема сетевого адаптера или аудиоконтроллера довольствуется долей ватта. В этом случае чипу хватит собственного корпуса, чтобы отвести на него тепло. Задуматься о каком-то дополнительном охлаждении чипа стоит только, если его мощность превышает 1 Вт.

Обзор и тестирование процессора Intel Core i7-8700K: 5 ГГц на 12 потоках?

Суть проблемы в том, чтобы снизить термосопротивление между проводниками до минимума. Необходимо создать кратчайший беспрепятственный путь теплу от кристалла до воздуха. Именно поэтому CPU и GPU оснащаются металлической поверхностью сверху – встроенным теплоотводом (IHS, Integrated Heat Spreader). Сам чип внутри, как таковой, намного меньше своего корпуса, но чем больше площадь IHS, тем эффективней можно распределить и отвести тепло. Важно также использовать хорошее термосоединение между IHS чипа и кулером, без него тепло не сможет беспрепятственно перетекать на радиатор.

Существуют два основных режима охлаждения: пассивный и активный. Пассивное охлаждение – это простой радиатор, прикрепленный к чипу, который охлаждается потоком окружающего воздуха. Чем выше теплопроводность материала радиатора и чем больше площадь его поверхности, тем эффективней тепло будет отводиться от чипа и рассеиваться в окружающем воздухе.

Регуляторы напряжения и микросхемы памяти обычно обходятся без охлаждения, поскольку сильно не нагреваются. Процессоры смартфонов как правило оснащаются пассивным охлаждением, так как они рассчитаны на очень низкое энергопотребление. Чем выше производительность чипа, тем больше тепловой энергии он будет выделять и тем больший радиатор ему потребуется. Вот почему процессоры смартфонов слабее процессоров настольных компьютеров – кулеры и радиаторы невозможно миниатюризировать.

Тепловой снимок процессора смартфона с пассивной системой охлаждения: охлаждающая жидкость (Liquid line), испаритель (Evaporator), пароотвод (Vapor line), теплорассеивающая поверхность (Thermal diffusion plate).

Когда речь заходит о десятках ватт, задействуется активное охлаждение. Активно нагнетая потоки холодного воздуха в ореберье радиатора (обычно с помощью вентилятора), система справляется с несколькими сотнями ватт. Чтобы обеспечить такое мощное охлаждение, необходимо, чтобы тепло от чипа равномерно распространилось по всей поверхности радиатора. Мало толку в огромном радиаторе, если нет возможности доставить к нему тепло.

Здесь на помощь приходят тепловые трубки и жидкостное охлаждение. Они выполняют одну и ту же задачу – передать максимально возможное количества тепла от чипа к теплоотводу или радиатору. В случае с жидкостным охлаждением, тепло передается от чипа к водоблоку через термосоединение с высокой теплопроводностью. Как правило, водоблок изготавливается из меди или другого материала с высокой теплопроводностью. Нагревшаяся жидкость переносит тепло к радиатору, который рассеивает его. Тепловые трубки типичны для небольших систем, таких как ноутбуки, где невозможно реализовать полностью жидкостное охлаждение. Тепловая трубка на порядок-два эффективней отводит тепло от чипа, чем обычная медная трубка.

Тепловая трубка очень похожа на жидкостное охлаждение, но её отличает наличие фазового перехода для улучшения теплопередачи. Внутри тепловых трубок находится жидкость, которая при нагревании превращается в пар. Пар проходит по тепловой трубке, пока не достигнет холодного конца, и не конденсируется обратно в жидкость. Жидкость возвращается в горячий конец под действием силы тяжести или капиллярного эффекта. Такое испарительное охлаждение знакомо нам по эффекту, когда вы чувствуете холод при выходе из воды. Во всех этих случаях жидкость поглощает тепло в процессе превращения в пар, а затем пар отдаёт тепло в процессе конденсации.

Цикл работы тепловой трубки:

Рабочая жидкость испаряется, поглощая тепловую энергию.
Пар устремляется к холодному концу трубки по полости (Vapour cavity).
Там пар конденсируется обратно в жидкость, впитываемую тампоном (Wick), а тепловая энергия передаётся корпусу (Casing).
Рабочая жидкость возвращается обратно к концу с более высокой температурой.

Теперь, когда мы передали тепло от чипа к тепловой трубке или жидкости, как мы рассеем его в воздухе? С помощью рёбер радиатора. Трубка с водой или тепловая трубка и сами отдают часть тепла в окружающий воздух, но этого недостаточно. Чтобы действительно охладить теплопроводник, необходимо увеличить площадь поверхности охлаждения.

Теплоотвод или тонкие ребра радиатора распределяют тепло по большой площади поверхности, что позволяет вентилятору эффективно отводить его. Чем тоньше ребра, тем бо́льшую площадь поверхности можно создать в пределах заданных размеров. Но чересчур тонкие рёбра не смогут обеспечить достаточного контакта с тепловой трубкой, чтобы отвести от неё тепло. Необходимо грамотно сбалансировать эти параметры. Известны случаи, когда большой кулер работает хуже меньшего по размерам, но более оптимизированного кулера. Некто Стив из Gamers Nexus составил отличную схему, демонстрирующую принцип работы типичного радиатора.

Анатомия радиатора (Gamers Nexus)

Condenser – Конденсатор.
Capillary action in pipe – Капиллярный эффект в трубке.
Intake action cools fins – Внешняя среда охлаждает рёбра.
Heat exhausts – Рассеивание тепла.
Heat dissipates into fins from pipe – Тепло отводится на ребра от трубок.
Liquid turns to gas at heat source – Жидкость переходит в газообразное состояние в контакте с источником тепла.
Heatpipes directly contact CPU surface – Тепловые трубки непосредственно контактируют с поверхностью процессора.
Evaporator – Испаритель.

Как сделать еще холоднее

Способы охлаждения, о которых мы рассказали, основаны на простой передаче тепла от чипа в воздух. То есть, чип никогда не будет холоднее температуры воздуха в помещении, где он находится. Но если нам нужно что-то охладить до температуры ниже окружающей среды или если у нас слишком много источников тепла (например, дата-центр), то нам понадобятся дополнительные знания. Речь пойдёт о холодильных системах (чиллерах) и термоэлектрических кулерах.

Термоэлектрическое охлаждение, также известное как эффект Пельтье, в настоящее время не очень популярно, но потенциально может быть очень полезным. Эти устройства передают тепло от одной стороны охлаждающей пластины к другой с помощью электричества. В них используется специальный термоэлектрический материал, создающий разность температур под воздействием электрического потенциала. Когда постоянный ток протекает через одну сторону устройства, тепло передается на другую сторону. Это и позволяет «холодной» стороне опуститься ниже температуры окружающей среды. В настоящее время эти устройства очень нишевые, поскольку весьма энергозатратны, но тем не менее, инженеры продолжают работать над созданием более эффективных и экономичных моделей таких устройств для общего рынка.

Подобно тому, как с помощью переходов между состояниями вещества передаётся тепло, изменение давления жидкости также может использоваться для теплопередачи. Так работают холодильники, кондиционеры и большинство других климатических систем.

Специальный хладагент течет через замкнутый контур, в котором он начинается в виде пара, затем сжимается, конденсируется в жидкость, снова расширяется и испаряется обратно в пар. Этот цикл повторяется, обеспечивая теплопередачу. Компрессор требует энергии, но такая система также позволяет получить температуру ниже окружающей среды. Вот так дата-центры и здания остаются прохладными даже в самый жаркий летний день.

Схема стандартной одноступенчатой парокомпрессорной холодильной установки. Конденсатор может быть как жидкостный, так и воздушный. На схеме: компрессор (Compressor), конденсатор (Condenser), испаритель (Evaporator), регулирующий клапан (Expansion Valve), вентилятор (Fan), пар (Vapor), жидкость (Liquid), теплый воздух (Warm air), холодный воздух (Cold air).

Такого рода системы охлаждения – как правило, вторичные в отношении электроники. Вы сначала отводите тепло от чипа в комнату, а затем из комнаты наружу через парокомпрессионную систему. Конечно, есть гики, помешанные на разгонах и производительности, которые к своим процессорам подключают всякие холодильные системы. Экстренно охладить электронику им помогает также жидкий азот и сухой лед.

Заключение

Итак, электроника нуждается в охлаждении, и охлаждение бывает разных видов. Задача состоит в том, чтобы отвести тепло от микросхемы или какой-либо системы в более прохладную среду. Насамом деле невозможно избавиться от тепла, поэтому все, что мы можем сделать, это переместить его куда-нибудь, чтобы оно перестало быть проблемой.

Вся цифровая электроника выделяет тепло благодаря природе работы транзисторов. Если не избавлять их от этого тепла, полупроводник сгорит и весь чип может выйти из строя. Тепло – враг всех разработчиков электроники и является одним из ключевых факторов, сдерживающих рост производительности. Мы не можем делать процессоры сколь угодно большими, потому что нет хорошего способа охладить что-то такое мощное. Вы просто не сможете избавить их от выделяемой ими тепловой энергии.

Надеюсь, теперь вы стали лучше разбираться в этой науке, которая заботится о температуре вашей электроники

тв не включается, не реагирует на кнопки управления и пульт, не регулируется громкость, яркость, контрастно

Существующие стандарты телевизионных разверток используют значение частоты, примерно равное 16 кГц. Системы телевидения высокой четкости (HDTV, ТВВЧ) используют вдвое большее значение (32 кГц). Причем в первом случае минимальный собственный период транзистора должен быть не менее 26 мкс, а во втором — не менее 13 мкс. Минимальные значения задержки включения для этих двух систем также определены и составляют соответственно 6,5 и 4 мкс. Задержку включения в конкретной схеме можно минимизировать, например, путем использования транзистора с максимальным отрицательным током базы (равным примерно половине тока коллектора). Отрицательное напряжение на базе при этом должно быть в пределах -2…-5 В.

Эти транзисторы в большинстве своем служат в устройствах формирования рабочих напряжений, в том числе для питания оконечных каскадов усилителей мощности звукового сигнала.

Транзистор выходного каскада строчной развертки с высоким напряжением на коллекторе позволил бы при малом токе отклоняющих катушек уменьшить уровень собственных электромагнитных излучений, однако при этом вследствие повышенного напряжения питания в нем увеличились бы собственные потери.

Наличие большого тока в катушках строчного отклонения лучей позволяет использовать выходной транзистор с низким напряжением на коллекторе и, соответственно, пониженное напряжение питания всей схемы строчной развертки. Это дает выигрыш в минимизации потерь переключения, однако большой ток в катушках влечет за собой большие колебания электромагнитного поля и необходимость намотки катушек толстым проводом.

На практике в цепях строчной развертки применяют биполярные транзисторы с допустимым напряжением 1500В. Максимальное значение тока коллектора должно при этом находиться в пределах 2…8А, в зависимости от угла отклонения лучей кинескопа (90 или 110°), мощности высоковольтного источника питания и частоты отклонения.

В таблице приведены основные данные для транзисторов, используемых в устройствах строчной развертки телевизоров и мониторов:

Транзистор	Максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В	Ток коллектора, А	Мощность, Вт	Корпус	Возможность использования
Транзистор	Максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В	Ток коллектора, А	Мощность, Вт	Корпус	Телевизор	Монитор
BU505D BU505DF	1500 1500	2 2	75 20	TO220АВ SOT186	Черно-белый 14″	—
BU506D BU506DF	1500 1500	3 3	100 20	Т0220АВ SOT186	Цветной 90°, 14. ..17″	—
BU508AD BU508ADF	1500 1500	4,5 4,5	125 125	SOT93 SOT199	Цветной 110°, 21. ..25″	—
BU705D BU705DF	1500 1500	2 2	75 29	SOT93A SOT199	Черно-белый 14″	—
BU1508DX	1500	4,5	35	SOT186A	Цветной 110°, 21…25″	VGA 14″
BU2506DF	1500	3,5	45	SOT199	Цветной 90°, 21″	—
BU2508AD BU2508ADF	1500 1500	4,5 4,5	125 45	SOT93 SOT199	Цветной 110°, 21. ..25″	VGA 14″
BU2520AD BU2520ADF	1500 1500	6 6	125 45	SOT93 SOT199	Цветной 110°, 25…29″	SVGA 15… 17″
BU2525ADF	1500	8	60	SOT199	Цветной 110°, 25. ..29″	SVGA 15…21″

Если в обозначении транзистора имеется буква D, то внутри транзистора имеется встроенный (демпфирующий) диод Шоттки.

Изолированные корпуса, позволяют устанавливать транзистор на радиатор без изолирующих прокладок, имеют в обозначении букву F.

Транзистор BU2508A спроектирован специально для выходных каскадов строчной развертки телевизоров: в нем минимизированы потери при переключении в сочетании с высоким коэффициентом усиления по мощности. Он допускает значительные изменения управляющего сигнала на базе и разброс сопротивлений нагрузки. Указанный транзистор можно с успехом использовать взамен транзисторов S2000А, 2SD1577, BU508A. Транзистор BU2508A имеет коэффициент усиления, равный 5, при токе коллектора 4А, тогда как BU2520A имеет такое же усиление, но при токе коллектора 6А. Это позволяет достигать больших мощностей от высоковольтных цепей, что в свою очередь позволяет получить высококонтрастные изображения.

Основные данные для транзисторов, используемых в выходных каскадах строчной развертки мониторов, также приведены в таблице.

В монохромных компьютерных мониторах с частотами строчной развертки 31,5… 48 кГц наиболее часто используется транзистор BU2508A.

В цветных мониторах SVGA с углом отклонения 90° чаще всего используется транзистор BU2520A, а в цветных телевизорах с крупногабаритными кинескопами (угол отклонения 110°) и мониторов с кинескопами от 15″ — транзистор BU2525A. Этот транзистор специально спроектирован для телевизоров высокого класса с экранами формата 16:9 и высоковольтным напряжением до 30кВ. Ток коллектора этого транзистора достигает 8А, а ток базы 1,6А.

На рисунке показаны стандартные корпуса, в которых выпускаются транзисторы для выходных каскадов строчной развертки телевизоров и мониторов, и их цоколевки:

Тестирование строчной развертки при малом напряжении питания

Сложности, возникающие при поиске неисправностей в телевизоре, особенно в блоке строчной развертки, знакомы многим радиолюбителям и ремонтникам. Для их решения автор публикуемой здесь статьи предлагает использовать простой тестер. Он позволяет проверить работу не только выходного каскада строчной развертки телеаизоров и мониторов, но и импульсных источников питания, а также входящих в такие устройства индуктивных элементов.

При ремонте телевизоров, особенно современных, нередко встречаются неисправности, поиск и устранение которых вызывает определенные трудности не только у радиолюбителей, но и у телемастеров. Значительная их доля связана с дефектами строчной развертки. По настоящему актуальной эта проблема стала с появлением на отечественном рынке, а значит, и в ремонтных мастерских, телевизоров с цифровым управлением и обработкой сигналов, так как процесс поиска и устранения неисправностей в них связан со спецификой их работы. Об этом подробно рассказано в книге П. Ф. Гаврилова и А. Я. Дедова «Ремонт цифровых телевизоров» (М.: Радиотон, 1999). Дело в том, что малейшее отклонение в режимах работы узлов строчной развертки таких телевизоров вызывает блокировку как ее процессоров, так и блока питания, а следовательно, возникают трудности с их запуском для традиционной проверки.

Решить в большинстве случаев возникающие проблемы позволяет так называемое нагрузочное тестирование выходного каскада строчной развертки. Предлагаемая проверка может не только существенно сократить время поиска неисправности, но и, что самое главное, четко ответить на вопрос, неисправен этот каскад или нет. Тестирование проводят при выключенном телевизоре. Оно выявляет большинство дефектов строчных трансформаторов и отклоняющих систем. Этот метод тестирования можно использовать (по мнению автора) для проверки телевизоров как отечественного, так и импортного производства, причем как современных, так и самых старых, а также блоков развертки компьютерных мониторов и импульсных источников питания с соответствующим изменением параметров сигнала тестирующего устройства — нагрузочного тестера.

Суть метода нагрузочного тестирования состоит в том, что на выходной каскад строчной развертки подают малое напряжение питания (около 15 В), существенно меньшее номинального и заменяющее источник питания аппарата. Импульсы на выходе подключенного к нему тестера, следуя с частотой, например, 15625 Гц для телевизора, имитируют работу транзистора выходного каскада. При этом в строчном трансформаторе и отклоняющей катушке вырабатываются колебания, довольно точно отражающие его работу, только амплитуда возникающих в нем токов и напряжений примерно в 10 раз меньше рабочей амплитуды.

Используя такой тестер, а также миллиамперметр и осциллограф, проверяют работу выходного каскада. Практика показывает, что указанную проверку при поиске неисправностей в цепях строчной развертки целесообразно проводить всегда.

Принципиальная схема нагрузочного тестера представлена на рис. 1. Его полевой транзистор VT1 играет роль силового ключа, подключаемого в необходимой полярности к транзистору выходного каскада строчной развертки. На затвор полевого транзистора поступают импульсы с задающего генератора, собранного на микросхеме DD1. Длительность импульсов регулируют переменным резистором R4, а частоту следования — переменным резистором R1. Тумблер SA1 предназначен для переключения режимов проверки: «Тест.» или «Прозвонка» (об этом режиме будет рассказано дальше).

В режиме тестирования частоту генератора выставляют равной рабочей частоте импульсного преобразователя исследуемого устройства. Для строчной развертки телевизора она равна 15625 Гц, а для монитора VGA может быть 31,5 кГц или выше. В режиме «Прозвонка» частота генератора — около 1 кГц. Длительность импульсов и частоту для телевизора выбирают так, чтобы время открытого состояния полевого транзистора было равно 50, а закрытого состояния — 14 мкс.

Полевой транзистор зашунтирован защитным диодом VD1, повышающим надежность тестера. Он представляет собой быстродействующий пороговый ограничитель напряжения 350 В, защищающий транзистор от высоковольтных выбросов при тестировании. Можно, конечно, отказаться от его использования, но тогда это снизит надежность прибора.

Конструктивно тестер выполнен в виде платы с отдельным блоком питания. Тестер собран на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой представлен на рис. 2.

В устройстве применены переменные резисторы СП4-1 или любые другие, подходящие по габаритам, постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, С2-ЗЗН и т. п. Конденсаторы С2, С6 — любые оксидные с минимальным током утечки, остальные — К10-17 или КМ. Конденсатор С5 припаивают между выводами питания микросхемы DD1 либо со стороны печатных проводников, либо со стороны деталей, расположив его над ней. В качестве выходных выводов («Выход» и «Общий») использованы гибкие контакты от разъемов длиной 15…20 мм.

Налаживание сводится к установке меток частоты и длительности импульсов, соответствующих режимам тестирования, на шкалах переменных резисторов.

Нагрузочный тестер «навешивают» на плату проверяемого устройства — припаивают два гибких вывода («Выход» и «Общий») платы к точкам пайки коллектора и эмиттера выходного транзистора (соответственно) тестируемой строчной развертки так, как видно на 1-й с. обложки. При этом нужно не забыть подать напряжение питания (+Uпит = 15 В) на ее выходной каскад. Схема подключения тестера и измерительных приборов к каскаду строчной развертки на примере импортного телевизора представлена на рис. 3.

Блоком питания тестера может служить любой источник постоянного напряжения 15 В, способный обеспечить ток до 500 мА.

Перейдем к самой проверке строчной развертки. Сначала проверяют (омметром) транзистор выходного каскада на пробой. Если он пробит, то перед началом тестирования его следует выпаять. В исправном состоянии транзистор не влияет на показания приборов.

Подключив тестер (по схеме на рис. 3), измеряют ток, потребляемый выходным каскадом. Если миллиамперметр покажет значение в пределах 10…70 мА, то это нормально для большинства выходных каскадов. Меньшее 10 мА значение указывает на наличие обрыва в цепях, а большее 70 мА (особенно более 100 мА) — на повышенное потребление тока выходным каскадом, строчным трансформатором или другими цепями, нагружающими источник основного питания аппарата. При этом включение телевизора, если не разобраться в причине явления, скорее всего, может вызвать либо срабатывание защиты блока питания, либо выход из строя выходного транзистора. В таком случае необходимо выяснить, почему увеличился потребляемый ток.

(нажмите для увеличения)

Пониженное потребление связано обычно с обрывами в элементах и цепях выходного каскада или потребителях энергии преобразуемой строчным трансформатором, например, в кадровой развертке. При повышенном потреблении нужно сначала определить, каким током оно вызвано — переменным или постоянным. Для этого их измеряют в двух режимах: переменный — при работе подключенного тестера, постоянный — при выключенном (закрытом) состоянии его выходного транзистора. Получить второй режим можно самыми разными способами. Например, просто отпаять вывод «Выход» от строчной развертки (что и делал автор). Однако для той же цели можно установить движок резистора R4 в крайнее верхнее (по схеме) положение или предусмотреть выключатель, замыкающий накоротко этот резистор.

Потребителями увеличенного постоянного тока служат конденсаторы с утечкой, пробитые полупроводниковые элементы или межобмоточное замыкание в выходном строчном трансформаторе (ТВС). Повышенное потребление переменного тока вызвано чаще всего межвитковым замыканием в ТВС, отклоняющей системе или других реактивных элементах, а также утечками во вторичных цепях ТВС.

Для того чтобы найти короткие замыкания или утечки во вторичных цепях ТВС, при измерениях выпрямленных напряжений можно использовать вольтметр постоянного тока. Следует помнить, что нагрузочный тестер только имитирует работу выходного каскада строчной развертки при напряжении питания, значительно меньшем номинального. При этом все вторичные выпрямленные и импульсные напряжения будут иметь значения, примерно на порядок -меньшие номинальных.

Если измеряемое импульсное или постоянное напряжение существенно ниже, то нужно проверить элементы в цепях: конденсатор фильтра или выпрямительный диод, а также микросхему кадровой развертки (если она питается от ТВС).

Однако ориентироваться только на потребление тока для принятия окончательного решения о неисправности или исправности строчной развертки нельзя. Точнее, низкое потребление тока не всегда свидетельствует об исправности строчной развертки. Так, выявлен ряд дефектов, когда при тестировании потребляемый ток остается в пределах нормы. Например, в телевизоре SONY- KV-2170 при замыкании обмотки диодно-каскадного строчного трансформатора (ТДКС) на напряжение 24 В (питание кадровой развертки) потребляемый ток с 18 мА возрастает всего до 26 мА, а замыкание накальной обмотки на том же ТДКС вызывает повышение тока до 130 мА. Вероятно, это объясняется различным расположением катушек на магнитопроводе ТДКС и разными индуктивными связями с основной обмоткой. Кроме того, например, в телевизоре PHILIPS — 21РТ136А потребляемый ток строчной развертки был равен 74 мА, а отключение всех нагрузок снизило его лишь до 70 мА. Это опять же не позволило однозначно судить о состоянии каскада.

Более точно сделать заключение о неисправности позволяет осциллограмма импульсов обратного хода на коллекторе ключевого транзистора. Осциллографом можно также измерить длительность этих импульсов, которая зависит от работы цепей выходного каскада, в основном строчного трансформатора, конденсаторов обратного хода, отклоняющей катушки и проходных конденсаторов в цепи отклоняющей катушки. Длительность импульса указывает на то, имеется ли в цепях строчного трансформатора и отклоняющей катушки нужное согласование по времени и достигнут ли резонанс.

Пробитые диоды, межвитковые замыкания обязательно искажают осциллограмму. При замыкании в цепях нагрузки осциллограмма имеет вид, как на рис. 4,б. При пробое выпрямительных диодов осциллограмма выглядит так, как на рис. 4, в или г.

Когда результаты нагрузочного тестирования покажут наличие неполадок в выходном каскаде строчной развертки, ремонтнику, конечно, захочется проверить его компоненты, включая строчный трансформатор и отклоняющую катушку. Но если обнаруживается лишь небольшое отклонение от нормы по нагрузке и по длительности импульсов, то с этими основными компонентами, скорее всего, все в порядке. В таком случае незачем тратить время на их тестирование. Лучше продолжить измерения при включенном телевизоре и найти источник неисправности. Так будет значительно быстрее.

Следует предостеречь от касания руками элементов развертки при тестировании, так как при работе нагрузочного тестера на коллекторе выходного транзистора, выводах строчного трансформатора и умножителя возникают все же довольно высокие напряжения.

Существуют неисправности, при которых длительность импульсов может быть на границе допустимых значений или даже изменяться. Это может свидетельствовать либо о слабом шунтировании обмоток трансформатора, либо об обрыве какой-нибудь из нагрузок.

Проверка рассмотренным способом может оказать большую помощь при замене строчных трансформаторов и отклоняющих систем, когда не удается найти оригинальную деталь и приходится довольствоваться аналогами.

Методом нагрузочного тестирования можно выявить такие редкие неисправности, как мерцающие замыкания. Они связаны в основном с дефектами элементов, которые проявляются эпизодически. Один из таких дефектов — перетирание изоляции витков перегретых, плохо натянутых или незакрепленных по технологическим требованиям обмоток импульсных трансформаторов. Неравномерный нагрев обмоток и их расширение, с учетом вибрации в магнитном поле, создают условия для локального разрушения изоляции и возникновения мерцающих межвитковых замыканий. Тогда силовые транзисторы выходят из строя как бы внезапно и беспричинно.

Указанные дефекты требуют специальных методов диагностики и именно с применением активного режима работы трансформатора.

Теперь перейдем к проверке индуктивных элементов нагрузочным тестером в режиме «Прозвонка», о котором было упомянуто вначале.

Существует много методик резонансных проверок трансформаторов с использованием генераторов 3Ч. Достоверность таких способов проверки такова, что, пытаясь проверить трансформатор, исследуя форму синусоиды или резонансную частоту обмотки, приходится часто только сожалеть о напрасно потраченном времени.

Ведь резонансная частота трансформатора зависит от числа витков, диаметра провода, свойств материала магнитопровода, ширины зазора. Много лет назад методом замыкания части витков катушки магнитной антенны (аналогично и в трансформаторе) резонанс смещали выше по частоте без особого ущерба для работы в резонансе. Поэтому витковые замыкания не сказываются на отсутствии резонанса, а только повышают его частоту, снижая добротность. Форма синусоиды на обмотке с замкнутыми витками может даже не искажаться. А может наблюдаться и несколько резонансов.

Одним из надежных способов проверки индуктивных элементов следует назвать прозвонку или оценку добротности. При выполнении прозвонки параллельно обмотке индуктивного элемента (строчного трансформатора, отклоняющей системы и т. п.) подключают конденсатор емкостью, например, 0,1 мкФ и подают импульсы с генератора длительностью около 10 мкс и частотой 1 …2 кГц. Для этой цели как раз и можно использовать задающий генератор нагрузочного тестера, установив переключатель SA1 в положение «Прозвонка» и отрегулировав частоту переменным резистором R1.

В образованном емкостью конденсатора и индуктивностью обмотки трансформатора параллельном колебательном контуре возникают затухающие через несколько циклов колебания (говорят: «контур звенит»). Скорость затухания зависит от добротности катушки. Если имеется короткозамкнутый виток, то колебания будут продолжаться не более трех периодов. При исправной катушке контур прозвонит 10 и более раз.

Прозвонку строчного трансформатора можно выполнить, даже не выпаивая его из платы телевизора. Необходимо только отключить цепь питания строчной развертки. Если проверяемый трансформатор исправен, то на экране осцилпографа появится осциллограмма, изображенная на рис. 5.

Если же колебания затухают значительно быстрее, например, как на рис. 6, то необходимо поочередно отключать цепи нагрузок вторичных обмоток, пока не появятся длительные колебания. В ином случае необходимо выпаять трансформатор из платы и окончательно убедиться в результатах обследования. Следует иметь в виду, что даже из-за одного замкнутого витка все катушки в трансформаторе звенеть не будут.

Так же можно найти замкнутые витки в отклоняющих системах и трансформаторах импульсных блоков питания.

И наконец, необходимо немного сказать о проверке ТДКС. Особенности их проверки связаны с тем, что умножитель высокого напряжения смонтирован в трансформаторе вместе с обмотками. Высоковольтные диоды умножителя могут быть пробиты, оборваны, иметь утечку, в результате чего анодное и фокусирующее напряжения могут быть занижены или отсутствовать вовсе, а нагрузочное тестирование каскада не позволяет четко разграничить поле поиска неисправности (обмотка, магнитопровод или умножитель). А ведь существуют способы восстановления ТДКС, если у него пробит фильтрующий высоковольтный конденсатор. Да и подобрать и заменить магнитопровод от другого трансформатора не представляет особой трудности.

Подав на первичную обмотку ТДКС импульсы, аналогичные импульсам выходного каскада строчной развертки, можно провести динамическое тестирование, проверить, как выпрямляются и умножаются подаваемые импульсы. Неисправный диод, обмотка или магнитопровод строчного трансформатора приведут к снижению выходного напряжения ТДКС. Динамическое тестирование выполняют тем же тестером, что и нагрузочное тестирование. Следует лишь так отрегулировать напряжение питания, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, чтобы размах импульсов на стоке ключевого транзистора тестера был равен примерно 25 В. Измеряют выходное напряжение на аноде кинескопа относительно аквадага. Оно должно быть более 600 В.

Значения измеренного напряжения для исправного ТДКС должны соответствовать указанным в таблице.

Так, например, если в нормально работающем телевизоре амплитуда импульсов на коллекторе выходного транзистора строчной развертки равна 900 В, а напряжение на аноде кинескопа — 25 кВ, то при проверке ТДКС по указанной выше методике на выходе умножителя должно присутствовать напряжение около 695 В (в таблице эти значения выделены жирным шрифтом).

Рассмотренный принцип проверки строчной развертки положен в основу работы многих фирменных приборов. Однако по цене они недоступны рядовым радиолюбителям и частным ремонтникам. А описанный здесь простой тестер может вполне заменить такие приборы.

Смотрите другие статьи раздела .

Читайте и пишите полезные

Rottor не первый раз от тебя слышу о «вертикальной складки по центру экрана». Не ну без п.

.., ни разу не видел. Что за фигня? Серьёзно. Если ты решишь после этого, что я телеков неисправных не видал, то ты — попугай Флинта. Видал со строкой всякое, а слыхал аж почище твоей складки, если хошь поделюсь во флейме.
Повестку дня одобряю(не знаю почему).
По пунктам:

Некачественные транзисторы.

На эту тему все ссылаются. А как их распознать? Предлагаю завести список признаков левачины, который бы постоянно пополнялся. Прежде всего внешних признаков. Проверить на доброкачественность в лабе можно, даже не надо чтоб спецом ты был обалденным. Но ведь решение-то принимается при покупке. А вот внешний осмотр отсеет, думаю, более половины, предлагаемой туфты, была бы инфа.

Проблемы с пайками.
=============================
Извечная проблема. В строке не так много контактов. А пайки трескаются прежде всего на толстых ногах деталей. На пропайку толстых ног уходит обычно 1-3 минуты. Тем более, что это следует делать даже если причина не в них.

Проблемы режимов выходного каскада.
====================================
А вот это не понял. Там режим ключевой, и при любом другом ХОТ сдохнет, даже если к нему кулер азотовый приделать.
Другое дело что там иногда сопры в базу вешают, которые могут в номинале увеличиться. Ох нехорошо это. Я обычно меряю Б-Э у ХОТа и если там порядка 1 Ома, успокаиваюсь, пока.

Неисправности драйвера.
=====================
Тут я, извините, кроме дохлых транзисторов и порваных резюков(по питанию) ничего не встречал. Правда бывали треснувшие пайки, но сколько ж можно.
Гнусное место — проходной электролит в базу раскачки. Эта падла может вызывать и разогрев основного и внезапный выход оного в тираж без всяких предисловий.

Обрывы коллекторных емкостей.
===========================
Встречал один раз за 15 лет практики. Нарушение пайки, да, не раз! Но чтоб внутри порвалась, спасибо, экий случай был лишь раз. Да и то там, к счастью в параллель ещё один стоял, так что обошлось без микровзрывов. Это конечно же о верхнем кондёре(если их два). А нижние-то рвутся зачастую, но это другая тема.

Витковые ТДКС и ОС
==================
Об этом к Роттору.
Одно скажу, дохлую ОС не видал. А ТДКС проверял явным выжиганием или заменой на любой близкий. Чтоб ХОТ подох от КЗ в ТДКС не верю. От ОСы, верю, может быть, но теоретически(см. чуть выше).

Неисправности ИИП.
====================
Ну-у тут как повезёт. У меня как-то Айва 1402 вразнос ударилась. При номинальном выходе 117В давала такого жару, что лампочка на 220В сгорала. Повесил две посл-но — горели ярко. Напруга на них оказалась за 300В. Ёмкостя вспучились и на выходе питания и во вторичках ТДКСа в том числе и видеоусилительная(эта вообще петардой закинулась). ХОТ сдох только на третье включение(включения длились по 3сек примерно). Памятник ему. До сих пор жалею что не запомнил его имя.

Меняешь сгоревший строчный транзистор, телевизор включается, растр нормальный через минуту снова горит

строчный транзистор, и замерять ничего не успеваешь.

Выход из строя транзистора строчной развертки наверно наиболее часто встречающаяся неисправность в телевизорах. Строчная развертка основная нагрузка для блока питания и является по сути дополнительным БП, с которого снимается напряжение для кадровой развертки, видеоусилителей и т. д. Хорошо, когда ремонт заканчивается с заменой строчного транзистора, но иногда строчный транзистор после замены, сразу или немного спустя, снова выходит из строя.

И так если после замены строчного транзистора, сразу или через некоторое время он снова выходит из строя, необходимо обратить внимание на следующее:

Не завышено ли напряжение питания строчной развертки НОТ.
Греется ли перед выходом из строя транзистор или нет. Если транзистор греется, то это говорит о том , что нагрузка на него больше чем положено. В данном случае неисправны, могут быть как строчный трансформатор, так и цепи нагруженные на него. Необходимо проверить конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем.
Если транзистор не греется, то причина кроется, чаще всего, в холодных пайках, в цепях, через которые поступают строчные импульсы на базу транзистора. Особенно необходимо обратить внимание на согласующий трансформатор драйвера строчной развертки, включенного в цепь транзистора выходного каскада строчной развертки. Плохой контакт разъема отклоняющей системы, так же может стать причиной того, что пробивает строчный транзистор, проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.
Брак транзистора.

Рассмотрим для примера несколько схем. Строчная развертка телевизора Erisson 21F7:

Проверить 2SC2482, C451, C453, T450, С455, С455А.

Строчная развертка телевизора POLAR 51CTV-4029

К проверке: C401, C403, VT401, T401, C402.

Как проверить строчный транзистор предварительно в схеме не выпаивая ? Между базой и эмиттером мультиметр будет показывать короткое замыкание, так как сопротивление будет измеряться через трансформатор, переходы: Б-К и Э-К если они исправны, будут «звониться» в одну сторону. Но лучше проверять все таки выпаивая.

Проверить строчный трансформатор можно так, выпаиваем трансформатор и вместо него впаиваем две ножки трансформатора ТВС-110ПЦ15, девятую и двенадцатую. Включаем телевизор, и если на трансформаторе появилось высокое напряжение, а строчный транзистор перестал греться, то вероятно сгорел ТДКС (при условии что элементы обвязки исправны и будьте осторожны вывод на умножитель под напряжением 8,5 кВ).

Строчный транзистор (HOT) выходит из строя (пробивается) по двум основным причинам.

Первая — тепловой пробой из-за изменения формы импульсов запуска строчного транзистора. Короткое замыкание в строчном трансформаторе (FBT) тоже может стать причиной теплового пробоя.

Вторая — пробой по напряжению в основном из-за блока питания и микротрещин. Вот несколько основных причин.

Завышено напряжение питание строчной развертки НОТ.

Холодные пайки (кольцевые трещины) в блоке строчной развертки. Пропаять в обязательном порядке трансформатор межкаскадный строчный ТМС, осмотреть плату и устранить подозрительные пайки в элементах строчной развертки.

Конденсатор по питанию ТМС. В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем. Еще один неправильный выход установить транзистор помощнее, ампер так под 25…30 (Для проверки-можно).

Плохой контакт разъема отклоняющей системы, могут так же стать причиной выхода из строя HOT. Причем отсутствие кольцевых трещин по ОС не означает, что контакт хороший. Проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.

Почему выходит из строя строчный транзистор? Строчный транзистор выбивает по двум основным причинам:

Первая-тепловой пробой из-за изменения формы импульсов запуска строчного транзистора. Короткое замыкание в строчном трансформаторе (РВТ) тоже может стать причиной теплового пробоя.
Вторая-пробой по напряжению в основном из-за блока питания и микротрещин.

Опять сгорел выходной транзистор в строчной развертке! Вот несколько основных причин:

Завышено напряжение питание строчной развертки НОТ.
Неисправны конденсаторы в коллекторных цепях транзистора.
Холодные пайки (кольцевые трещины) в блоке строчной развертки. Пропаять в обязательном порядке трансформатор межкаскадный строчный ТМС, осмотреть плату и устранить подозрительные пайки в элементах строчной развертки.
Конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем. Некоторые мастера по незнанию выходят из положения тем , что ставят в телевизор дополнительные радиаторы. Со временем телевизор может потяжелеть даже на полкилограмма алюминия. Еще один неправильный выход установить транзистор помощнее, ампер так под 25…30.
Плохой контакт разъема отклоняющей системы, могут так же стать причиной выхода из строя строчного транзистора. Причем отсутствие кольцевых трещин по ОС не говорит, что контакт хороший. Проверьте соединение проводов в самом разъеме.
Короткое замыкание в отклоняющих катушках. Например, в телевизоре LG (Goldstar) шасси МС-84А модели CF-21DЗЗ, CF-21DЗЗ E , CF-20К51КЕ, шасси МС-994А модели CF-21F39, где установлена отклоняющая система Pianzhuan QРС 29-90-54. Многократно подтвержден факт выхода из строя строчного транзистора из-за межвиткового пробоя строчной отклоняющей системы.
Прострелы строчного трансформатора могут выводить строчный транзистор из строя.
Диоды, резисторы в СР проверить ?
Не пропаяны выводы или неисправен кварц 500 кГц.
Вы приобрели некачественные, некондиционные или перетертые транзисторы. К сожалению, данная проблема для наших дней становится все более актуальной. Непорядочные коммерсанты идут на всяческие ухищрения, чтобы заработать, как можно больше. Это самое настоящее мошенничество. На сайте www.telemaster.ru в разделе ФУФЛЯНДИЯ вы можете прочитать, а также прислать ваши наработки в области радио мошенничества. Каждый из нас сталкивается или сталкивался с этим неприятным обстоятельством.

Если горит от перегрева, то надо осциллографом посмотреть на базе выходного строчного транзистора размах отрицательного закрывающего выброса. Если он меньше -5 В, то надо копать буферный каскад. Может конденсатор на фильтре питания буфера потек, может неисправен предвыходной буферный транзистор (потеря усиления). Проверить электролитические конденсаторы в блоке питания. Проверять электролитические конденсаторы в блоке питания на момент усыхания удобней всего осциллографом. Подключая его, легко заметить пульсации по тем цепям, которые нуждаются в замене фильтров питания (конденсатором).

Примеры:

Panasonic TC21B3EE. Периодически выходит из строя строчный транзистор. Надо пропаять переходной трансформатор строчной развертки. Также в блоке питания всегда есть холодные пауки (кольцевые трещины).

SONY KV29C3. Выходит из строя строчный транзистор 2SC3997. В таких случаях меняют IC403 SDA9361 и кварц Х401.

SONY 21DK2. Выходит из строя строчный транзистор через 1…2 дня. В телевизоре на микросхеме 1213 подключен кварц. По возможности — заменить его новым.

JVC 21ZE, JVC 21 дюйм. Присутствует та же неисправность, лично 3 транзистора сжег.

PALLADIUM шасси 991, произведено IMPERIAL. Через 5…10 минут выходной транзистор строчной развертки и демпферный диод перегреваются. Напряжение питания строчной развертки в норме. Предвыходной каскад выполнен на TDA8143. В этом случае необходимо заменить неисправный конденсатор с 1-й предвыходного трансформатора строчной развертки на базу строчного транзистора. Если проблема не будет устранена заменить трансформатор строчной развертки.

SARP 70ES14. Выходит из строя строчный транзистор через некоторое время — заменить С607 (330 мкФ х 10 В).

PANASONIC TC 29V50. Горит строчный транзистор. Непропай трансформатора драйвера ТМС, ну и, конечно, убедится в исправности конденсатора на 1500 В подключенного к коллектору выходного транзистора.

VESTEL модель 7216 GST PIP шасси 11АК19В-1. Горит строчный транзистор — проверить ТМС. Все эти турецкие шасси страдают от непропаев на соединителе отклоняющих катушек и вообще в районе строчной развертки.

NORDMENDE SPECTRA C55. Горит строчный транзистор — проверить ТМС.

SARP 70CS-03S. Периодически выходит из строя строчный транзистор. Проверить D609, D610, С601, С619, заменить С604 и проверить разьем на отклоняющей системе, возможно образование холодной пайки. Выходной транзистор ставить только BUH515.

SONY KV29C3 , шасси АЕ4. Выгорает строчный транзистор. Ищите неконтакт по базовой цепи строчного транзистора: обычно кольцевые трещины в ТМС, или резисторе в базе выходного и предвыходного транзистора.

Смотрите: таблица — выходные транзисторы строчной развертки, БП и их аналоги.

Диагностику узла СР полезно провести до первого включения ВМ. После очистки от пыли деталей узла и в первую очередь ТДКС производят осмотр печатной платы в зоне силовых элементов и попутно определяют соответствие типу блок-схемы, способ включения ключевого транзистора и демпферного диода, а также выясняют, каким образом подается питание в схему.

Далее контролируют состояние ключевого транзистора омметром непосредственно на его выводах — переход К-Э не должен быть поврежденным. При этом необходимо учитывать, что параллельно ключевому транзистору подключен демпферный диод (или схема диодного модулятора из двух диодов), он также может быть поврежден, поэтому чтобы убедиться, что неисправен именно транзистор, можно диоды выпаять. Если сопротивление перехода отличается от нормального, то транзистор заменяют.

Аналогичным образом проверяют демпферный диод и ключевой транзистор в канале высоковольтной части, если узел СР выполнен по двухканальной схеме.

После замены дефектных деталей дополнительно проверяют отсутствие к.з. между цепями питания первичной обмотки и 0В омметром непосредственно на выводах ТДКС. Наличие сопротивления менее 0.5 кОм говорит о повреждениях в ТДКС или схемы дополнительного источника напряжения В+, возможен также дефект электролитического конденсатора фильтра.

На следующем этапе проверяют выходные выпрямители вторичных напряжений от ТДКС, для чего контролируют омметром сопротивление диодов, подключенных к обмоткам трансформатора и соответствующих электролитических конденсаторов, чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания в этах цепях.

В ходе проведенные проверок нет способа убедиться в исправности ТДКС без включения ВМ в рабочем режиме. Возможными неисправностями могут быть межвитковые замыкания в одной из обмоток или выход из строя высоковольтных выпрямительных диодов. Если нет полной уверенности в отсутствии неисправностей в ТДКС, а такое опасение может возникнуть если был поврежден транзистор и конструкция ИП не имеет хорошей защиты от перегрузок, при этом можно предположить что происходило длительное воздействие большого тока на первичную обмотку, в результате чего она могла быть перегрета и возникли короткозамкнутые витки, то желательно провести дополнительную проверку работоспособности ТДКС.

Следует отметить, что при включении питания на схему после замены всех неисправных деталей, при наличии короткозамкнутых витков в ТДКС произойдет повторное повреждение ключевого транзистора, а информации о причине неисправности не добавится.

Проверить ТДКС можно непосредственно в схеме пользуясь следующим приемом, основанным на том, что все токи и напряжения в схеме пропорциональны питающему напряжению В+, то есть принципиальное функционирование узла будет возможно даже при снижении его в несколько раз

Практически такую проверку осуществляют следующим образом. Отключают вывод питания ТДКС В+ от схем питания на печатной плате, разорвав соответствующую перемычку в этой цепи, или выпаяв, обычно имеющийся в цепи питания выходного каскада дроссель фильтра, затем подключают его к источнику питания с напряжением 12 — 24 В. Этим достигается эффект снижения во много раз рассеиваемой на транзисторе мощности, — она будет ниже допустимой даже при работе на ТДКС с короткозамкнутыми витками. Затем включают питание и осциллографом контролируют форму сигнала на коллекторе ключевого транзистора — она должна быть похожей на изображенную на рис 24 справа, то есть, должны присутствовать импульсы обратного хода в виде узких положительных полуволн синусоиды.

Если на рассматриваемой картине в промежутках между импульсами обратного хода присутствуют другие сигналы, напоминающие колебания, это свидетельствует о наличии короткозамкнутых витков в одной из обмоток ТДКС или недостаточном насыщении тока в базе ключевого транзистора.

Несмотря на сильные в этом случае искажения сигналов можно, измеряя их амплитуду и полярность на всех обмотках осциллографом, восстановить коэффициенты трансформации в обмотках, что поможет в дальнейшем при подборе аналога для замены ТДКС.

Замена ТДКС при наличии запасного не представляет сложности, но необходимо помнить, что после замены следует сделать контрольное измерение высокого напряжения, чтобы убедиться в отсутствии его превышения.

Подбор аналогов при замене ТДКС представляет большую сложность в случае ремонта ВМ типа VGA, SVGA, так как их параметры, такие как коэффициент трансформации обмотки высокого напряжения, величина собственной емкости обмоток, а также возможность работы на повышенных частотах, не позволяют найти даже похожий вариант из серии телевизионных. В случае ремонта ВМ типа CGA и EGA такой подбор в большинстве случаев возможен.

При повреждении ключевого транзистора и последующей его замене, если отсутствует оригинальный, следует проявлять осторожность, особенно в случае ВМ, работающих на повышенных частотах строчной развертки. Подбор аналога при замене производят с учетом максимального импульсного напряжения на коллекторе, максимального тока коллектора и времени включения /выключения (предельной рабочей частоты), а также максимальной рассеиваемой мощности.

После замены проверяют интенсивность разогрева радиатора ключевого транзистора и, если в течение 10 мин после включения в рабочем режиме температура будет выше нормальной (40 — 60 °С), то заменяют транзистор на другой, более подходящий. Естественно, это относится к случаю исправности всех деталей узла СР.

Если Вы не уверены в отсутствии других, еще не проявившихся неисправностей в узле СР и других, например БП, УУ, можно несколько облегчить режим работы выходного каскада снижением амплитуды импульса обратного хода на коллекторе ключевого транзистора, подпаяв дополнительный конденсатор емкостью 2000 — 6000 пФ и высоким рабочим напряжением, в зависимости от типа ВМ, между его коллектором и эмиттером.

Для схем на рис. 30 и 31 использовать такой прием нет смысла, так как аналогичный результат получается при изменении настройки соответствующих подстроечных резисторов. В любом случае такие приемы позволяют проводить поиск неисправностей в режиме близком к рабочему, что облегчает их нахождение наблюдением сигналов осциллографом и измерением напряжений вольтметром.

Попутно следует отметить, что возможность работы силовых схем узла СР во многом определяется УУ и схемами защит. Для проведения проверки работоспособности в целом узла СР можно временно блокировать некоторые сигналы, предварительно обеспечив вышеописанными методами выход из режимов перегрузки для силовых элементов.

После обеспечения возможности принципиальной работы узла СР производится проверка остальных частей схем во всех допустимых для данной модели ВМ режимах совместно с компьютером. При этом проверяют работу схем защит, возможность переключения режимов работы и действие транзисторных ключей в схемах коррекции линейности, а также прохождение сигналов и элементы схем регулировки размера строк.

Найденные при этом неисправности устраняют заменой соответствующих элементов, после чего производят восстановление схемы, т. е. снимают установленные во время проверки конденсаторы, устанавливают выпаянные перемычки и т.д. На окончательном этапе производят проверку действия всех органов управления на передней панели ВМ и регулировку необходимых подстроечных элементов на плате. Необходимым этапом проверки узла СР является контроль теплового режима ключевого транзистора, желательно в течение одного часа.

В заключение следует кратко остановиться на работах по замене ЭЛТ. Такая необходимость возникает крайне редко, так как ЭЛТ представляет собой изделие, выполненное по технологии изготовления электровакуумных приборов и имеет высокую надежность. На практике очень редко бывают случаи потери эмиссии в электронных пушках даже после длительного срока эксплуатации. Однако такая необходимость все же встречается, например, в случае неосторожного обращения или механических повреждений.

Замена ЭЛТ в случае установки той же марки не представляет сложности, но при наличии другого типа может вызвать большие трудности. Сложности обусловлены в большей степени отличием в параметрах применяемых отклоняющих систем, а именно, индуктивности катушек, необходимого количества ампер-витков и К.П.Д. системы. В последних моделях ВМ (с индексом LR, что означает Low Radiation) часто применяются ЭЛТ с ОС, имеющей высокий К. П.Д. что приводит к снижению мощности, потребляемой выходным каскадом СР. По этой причине замена такой ЭЛТ на более старый тип может привести к перегрузке ключевых элементов в выходном каскаде или недопустимой перегрузке ИП. Такая перегрузка может проявиться косвенно через повышение рабочей температуры силовых элементов из-за малых размеров радиаторов охлаждения, что приведет, например, к ухудшению надежности транзисторов вследствие снижения их предельных параметров с ростом температуры корпуса.

Кроме того, потребуются изменения в цепях коррекции линейности, управления размером строк и уточнение величины емкости, определяющей длительность обратного хода.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что установка ЭЛТ другого типа не всегда может быть успешной и надо стремиться найти для замены оригинальную.

Допустимая рабочая температура мощного кремниевого транзистора, современные допуски?


	iLnur: АК, Вам надо палец тренировать! А что, Вам удалось удержать больше 2 секунд? Тут играет роль такой фактор, как влажность кожи, на момент проведения эксперимента, в комнате было жарко и влажность кожи была повышенной, хотя я не замечал чтобы у меня пальцы потели А еще толщина кожи. Как-то в магазине канцелярских приборов наблюдал картину, как молодая продавщица порезала палец о лист бумаги, только что вытянутый из стопки.
	АК: А что, Вам удалось удержать больше 2 секунд? Простите, я такие вещи измерять ещё не начал… Тут вообще много специалистов по нагреву тела Например тут уже предлагали «программный» способ контрацепции — запустить мощную программу на ноутбуке чтобы греть им между ног
	АК: порезала палец о лист бумаги Запросто, сам не один раз резал и довольно глубоко хотя не сказал бы что кожа тонкая. Если быстро провести краем офисной бумаги по пальцу прорезает как лезвие бритвы. А по теме: толщина материала конечно имеет значение и не только толщина, но и его размеры. Если радиатор из тонкого материала будет иметь большие размеры, то и его эффективность будет ниже т.к. края будут нагреваться значительно меньше и теплоотдача уменьшится по сравнению с таким же радиатором но из более толстого материала. Конечно при изменении толщины с 2 до 2.1 мм ничего не изменится, но ведь это только оценочный расчёт.
	Прочитал тему но так и не понял — можно ли оставить транзистор греться до 85 градусов ? У меня такая-же проблема (ключи управления обмотками двигателя), но мне проще — конструкция самопальная — могу вентилятор поставить. Но все же существует червь сомнения: может быть я схему не правильно собрал — раз транзисторы до 85 градусов с небольшими радиаторами греются ?
	kurzin.ru: можно ли оставить транзистор греться до 85 градусов ?. Уже наверное вступил в силу указ президента, о том, что б ГОСТы и прочая тех документация выкладывалась на сайтах бесплатно — не помню номера ГОСТа, но помню, что допустимый длительный нагрев корпуса полупроводникового прибора из кремния не должен превышать 60-ти градусов цельсия. А темперетура кристала не должна превышать даже кратковременно 150-ти градусов. kurzin.ru: транзисторы до 85 градусов с небольшими радиаторами греются ?. увеличте толщину радиаторов и площадь примерно в 2-3 раза. Не поможет — ставьте куллер -если работают — значит ничего страшного — но — 85 — много!
	Борис Парамонов: 85 — много! Присоеденяюсь! У нас к томуже летом комнатная температура (когда проветриваете комнату) может легко за 40 перевалить. Кулер спасет! Конечно лучше найти причину — Что греет его? Если сквозные токи то попробовать установить диод. Если причина не ясно или лень, то можно взять транзистор на Ik в три раза больше посадить его на радиатор и кулер. Благо в телике места валом.
	Gegi4: Конечно лучше найти причину — Что греет его? . Попробуйте поставить более высокочастотный транзистор с меньшим временем рассасывания. Ну и конечно не мешает посмотреть осциллоскопом, какая форма сигнала через него проходит, что на базе творится, лучше 2-х лучевым — сразу и на базе посмотреть и коллектор . .
	Борис Парамонов: толщину радиаторов и площадь И пасты по минимуму и подготовить площадку правильно — её и фрезеруют и даже полируют. И материал радиатора: ИМХО, медный самый лучший — высокая теплопроводность и теплоёмкость, единое — самый тяжёлый.
	Mastak: ИМХО, медный самый лучший — высокая теплопроводность и теплоёмкость, единое — самый тяжёлый. медь хороша лиш на маленькие радиаторики -типа тех что на плате кина +припаять к ним транзюк на ПОСР(это припой с Ag) тогда транзюк будет работать до температуры перехода 140-150град без риска отказа (радик приэтом греется до 100-130) в остальном-для литья силумин ,для фрезы дюралюмин Д16 чистый АЛ забивает зубья-вязок-его толко на строгальном возьмещь, а их теперь нема….а вот что идет на прокатку -вытяжку профиля -не помню наверно тоже Д16?
	serg6: чистый АЛ забивает зубья-вязок-его толко на строгальном возьмещь Керосинчику брызните на пилку. Помогает и уайтспирит, и силиконовые спреи, и, подозреваю, всё что жирно-жидко-скользкое. Чистая медяха, тоже не сахар в обработке. Местами, даже хуже.

Сильно греется строчный транзистор

Мощные составные транзисторы BU808DFI весьма дороги, цена у некоторых жадных продавцов может доходить до 10 уе. И очень неприятно будет, если при ремонте телевизора, после замены неисправного Вы обнаруживаете, что он сильно нагревается. А раз сильно греется строчный транзистор, то это может привести к его повторному выходу из строя, что крайне нежелательно.

Греться строчный транзистор BU808DFI может по нескольким причинам:

У кого так не было, меняешь сгоревший строчный транзистор, телевизор включается, растр нормальный через минуту снова горит
строчный транзистор, и замерять ничего не успеваешь.

Не завышено ли напряжение питания строчной развертки НОТ.
Греется ли перед выходом из строя транзистор или нет. Если транзистор греется, то это говорит о том, что нагрузка на него больше чем положено. В данном случае неисправны, могут быть как строчный трансформатор, так и цепи нагруженные на него. Необходимо проверить конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем.
Если транзистор не греется, то причина кроется, чаще всего, в холодных пайках, в цепях, через которые поступают строчные импульсы на базу транзистора. Особенно необходимо обратить внимание на согласующий трансформатор драйвера строчной развертки, включенного в цепь транзистора выходного каскада строчной развертки. Плохой контакт разъема отклоняющей системы, так же может стать причиной того, что пробивает строчный транзистор, проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.
Брак транзистора.

Рассмотрим для примера несколько схем. Строчная развертка телевизора Erisson 21F7:

Проверить 2SC2482, C451, C453, T450, С455, С455А.
Строчная развертка телевизора POLAR 51CTV-4029

К проверке: C401, C403, VT401, T401, C402.

Как проверить строчный транзистор предварительно в схеме не выпаивая? Между базой и эмиттером мультиметр будет показывать короткое замыкание, так как сопротивление будет измеряться через трансформатор, переходы: Б-К и Э-К если они исправны, будут «звониться» в одну сторону. Но лучше проверять все таки выпаивая.

Греться строчный транзистор BU808DFI может по нескольким причинам:

Греется трансформатор на зарядном устройстве

Безусловно, любое зарядное устройство в процессе своей работы хоть немного, но обязательно должно разогреваться, здесь достаточно вспомнить закон Джоуля-Ленца, указывающий нам на то, что если ток течет по проводнику, то будет наблюдаться и нагрев этого проводника, если конечно речь идет о реальном проводнике, например о том же медном, или о полупроводнике, из которого сделаны диоды и транзисторы.

Даже самые обычные провода, так или иначе от тока чуть-чуть всегда разогреваются. Но некоторые зарядные устройства, бывает, греются сверх всякой меры. Давайте попробуем разобраться, почему так происходит.

В случае с нынешними зарядными устройствами, причина их нагрева или перегрева заключается не только в джоулевым тепле. Любой современный сетевой зарядник — это прежде всего понижающий импульсный преобразователь. А в понижающем импульсном преобразователе есть, во-первых, импульсный трансформатор на феррите или хотя бы ферритовый дроссель.

Железные трансформаторы в зарядниках сегодня, пожалуй, не встретишь. Во-вторых, в импульсных преобразователях есть полевые транзисторы и, в-третьих, выпрямительные диоды. Таким образом, здесь есть целых три источника разогрева.

Ферритовый сердечник

На входе типичного зарядного устройства стоит диодный мост, превращающий сетевое переменное напряжение в постоянное. Это постоянное напряжение величиной около 300-310 вольт подается при помощи полевых или биполярных транзисторов короткими импульсами на импульсный трансформатор или на дроссель (в зависимости от схемотехники зарядника), который содержит ферритовый сердечник.

Итак, импульсы частотой в несколько десятков килогерц подаются на этот индуктивный элемент. Сердечник индуктивного элемента — реальный, значит когда он намагничивается и размагничивается, вихревые токи в нем так или иначе возникают, не говоря уже о насыщении. Так вот, в процессе работы зарядника этот ферритовый сердечник разогревается.

А если разработчик зарядного устройства пытался сделать его как можно компактнее, то и сердечник наверняка подобрал и установил минимально возможного для данной мощности размера, при этом частоту преобразователя завысил. В итоге сердечник, конечно, перегревается.

Если, к примеру, нормальная частота для сердечника составляет 50 кГц, а на него подали все 250 кГц. Размер то получился меньше, однако тепла взамен будет выделятся больше, ведь ферриты, способные перемагничиваться на высокой частоте без перегрева, стоят дороже, и размер, опять же, получится больше, что не выгодно для маркетинга.

Транзистор

Транзистор (полевой или биполярный) преобразуют выпрямленное сетевое напряжение в высокочастотные импульсы, которые подаются на обмотку индуктивного элемента. Так устроено большинство зарядных устройств. В редких случаях транзисторов может быть два. Если зарядное устройство относительно мощное, то транзистору необходим радиатор для отвода тепла, ведь транзистор как раз по закону Джоуля-Ленца разогревается.

Если изготовитель блока питания решил сэкономить на размере радиатора, либо совсем не поставил его, или вообще установил дешевые транзисторы с большим сопротивлением канала, то устройство, конечно, будет перегреваться. В неоригинальных зарядных устройствах такое сплошь и рядом встречается.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды Шоттки, преобразующие пониженное импульсное напряжение в постоянное низкое для зарядки, стоят на выходе, и тоже нагреваются. Они имеют падение напряжения от 0,2 (в лучшем случае) до 0,5 вольт, и при выходном токе, скажем, в 1 ампер, некоторое ощутимое количество тепла уже будет выделяться лишь на этих диодах. А если ток на выходе больше, да если напряжение меньше, это сильно сказывается на КПД.

Вывод

Таким образом, если вы хотите чтобы ваш зарядник грелся как можно меньше и не перегревался, покупайте оригинальные (от фирмы – изготовителя заряжаемого устройства) зарядники, в которых установлены качественные комплектующие, где разработчик не пытался сэкономить на всем подряд, а делал упор на качество своего продукта.

1)трансформатора первичка как 220 так и 237 как лутше,

-лучше на 237в, напряжение в сети не всегда 220в, так что будет лучше и спокойнее при 237в, да и гудеть будет потише.

2)можно ли мотать вторичку тем-же проводом в несколько жил?

-конечно можно, главное чтобы суммарная площадь поперечного сечения всех использованых проводов, составляла не менее 1.7мм2, больше- лучше, но без фанатизма 2мм2 хватит с запасом.

3)сколько витков мотать на каждую катушку?

-берёте обмотку с напряжением 6.4в, сматываете её, при этом считаете витки, делите количество витков на 6.4, получаете количество витков на 1в. Исходя из этого мотаете уже свою вторичную обмотку с напряжением 18-20в.

Заряжать буду автомобильный аккумулятор 75а/ч.

– я за Вас очень рад, у меня зарядное устройство прекрасно заряжет начиная от пальчиковых (АА) аккумуляторов и заканчивая 125а/ч *12в, при этом зарядный ток выставляю 10а, что характерно то в таком режиме работы , тиристор греется значительно меньше чем диодный мост, объясняется это тем, что тиристор практически открыт полностью и на нём падение напряжения минимально. Но это так – к слову. Охлаждение в любом случае должно быть хорошим. Могу посоветовать использовать радиатор от центрального процессора компьтера , очень желательно от производителя AMD, так как у них площадь основания больше, а значит можно очень хорошо разместить и диодный мост (кврс3510 или ему подобный) вместе с тиристором, а вентилятор будет замечательно отводить тёплый воздух, таким образом получим достаточно компактное и очень мощное зарядное устройство.

Трансформаторы – электрические устройства, которые используются для трансформации энергии в процессе передачи по цепям. В процессе работы они нагреваются, что в принципе некритично, если избыточная температура не превышает той, на которую рассчитаны обмотки. Тем не менее, вопрос – почему и как греется трансформатор – является актуальным, ибо перегрев может свидетельствовать о неисправностях техники. Это может привести к риску пожара или отключения от электроснабжения потребителей.

Основные причины

Перегрев оценивается с точки зрения вероятности, частоты и сложности места обнаружения. Рассмотрим ситуации, которые встречаются чаще.

Короткозамкнутый виток

Механическая неисправность, проявляющаяся в следующих случаях:

Ошибка в обмотке. В распределительных трансформаторах присутствуют две обмотки – первичная и вторичная. Высокое напряжение (и соответственно малый ток) находится на первичной обмотке. Оттуда они путём электромагнитной индукции преобразуются в пониженное напряжение и повышенный ток во вторичной обмотке. В процессе такой трансформации обмотки неоднократно подвергаются диэлектрическим, термическим и механическим нагрузкам. В результате вероятно повреждение обмоток, которое заключается в нарушении целостности или даже в частичном выгорании;
Нарушение изоляции. Чаще встречается в местах изгиба или поворота обмотки на следующий виток. Возникает тогда, когда фактические значения тока и напряжения превышают максимально допустимые значения (этот предел указывается предприятием-изготовителем в сопроводительной документации). В случае разрушения изоляции (например, при ударе молнии) наблюдается пробой обмотки и короткое замыкание. Несмотря на кратковременность такого процесса, перегрев значителен.

Регулярная проверка диэлектрического сопротивления обмоток помогает предотвратить проблему.

Недостаточная нагрузка

При недостаточной нагрузке во вторичной цепи входное напряжение не понижается. Из-за этого возможны диэлектрические утечки, приводящие к перегреву. Причина легко обнаруживается, поскольку недонагруженный трансформатор изменяет звуковой тон работы.

Перегрузка

Материал обмоток – медный провод, характеризующийся незначительными тепловыми потерями. Однако при нерегулярном техническом обслуживании отдельные части обмоток перегреваются. Если устройство периодически работает на повышенных значениях рабочих характеристик, то с течением времени наблюдается износ и ухудшение качества поверхностного слоя изоляции. Обмотки подвергаются тепловому деформированию, что вызывает ослабление или смещение обмоток. Трансформатор теряет в производительности, а температура на поверхности обмоток (при неудовлетворительном состоянии вентиляции) резко поднимается.

Причинами перегрузки могут быть также:

Вибрации агрегата;
Внезапный скачок напряжения;
Постепенно накапливающиеся коррозионные процессы.

Сердечники

Выход из строя сердечников связан с некачественной сборкой, поэтому редко становится причиной отказа. Сердечники ламинируются, чтобы избежать появления вихревых токов, способствующих перегреву. Качество ламинирующего слоя резко ухудшается, если его не контролировать. Перегрев начинается на поверхности, распространяясь вглубь, пока не достигает обмоток. Далее происходит перегрев масла, которое испаряется, и повреждает остальные узлы агрегата.

Вероятна также и механическая поломка сердечника, проявляющаяся при попадании внутрь воды (которая впоследствии интенсивно испаряется) и из-за естественного старения материала детали. Опасность перегрева устраняется заменой трансформаторного масла.

Заземляющие втулки

Конструктивно представляют собой изолирующие устройства, которые предотвращают попадание высокого напряжения на проводник при переходе к заземляющему узлу. Внутри трансформатора используются бумажные изоляторы, которые окружены маслом, обеспечивающим дополнительную изоляцию. Пробой на гильзе втулки происходит со временем, и вызывает перегрев.

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Основная часть такой системы – тепловое реле, при помощи которого изменяются уровень и диапазон напряжения. В этом случае включаются/выключаются отдельные части обмоток, и возможный перегрев предотвращается. Первым признаком неисправности теплового реле считается несвоевременность отработки команд на изменение численных значений характеристик вторичной цепи. Немедленной замене подлежит исполнительная пружина реле, материал которой от длительного использования утратил упругость. Поэтому не происходит включения подачи масляного охладительного потока.

Проверке подлежат охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и теплообменники с водяным охлаждением.

Как правильно предотвратить причину

Всё решается квалифицированным регламентным обслуживанием, периодичность которого устанавливается производителем. Главные пункты проверки рассматриваются далее.

Ток холостого хода

Перед подключением к нагрузке проверяется температура крышки корпуса. Она не может быть выше 65…70°C. В противном случае осматриваются витки изоляции. Сгоревшая, затемненная или поврежденная изоляция сопровождается характерным запахом горелого. Самая горячая часть трансформатора – катушка при вершине сердечника. Если изоляция повреждена или при холостом ходе наблюдается дым, то устройство необходимо срочно протестировать, после чего принять решение о ремонте или замене агрегата.

Ток холостого хода не должен превышать 2…3 % от общей мощности трансформатора.

При зарядке

Неисправность касается маломощных трансформаторов, например тех, что находятся в зарядных устройствах ноутбуков. Они преобразуют напряжение, поступающее от сети, в то, которое требуется компьютеру. При этом наблюдается перегрев вилки. Если этот перегрев значителен, и сопровождается неприятным запахом, то зарядное устройство заменяют; в противном случае неприятность вызовет последующую замену аккумулятора компьютера.

Снизить нагрев можно, если установить корпус набок или подставить снизу несколько карандашей, чтобы улучшить циркуляцию воздуха. Если зарядное устройство не используется, его отсоединяют от сетевой розетки.

Опыт короткого замыкания

Такая проверка сильно опасна, поэтому перед началом испытания необходимо убедиться, что сетевая нагрузка не превышает значения номинальной мощности. Рекомендуется не проводить опыт при предельной рабочей нагрузке на агрегат, а также на другом трансформаторе подобной модели. Вентиляторы должны работать на максимальных оборотах, а температура окружающей среды не может превышать 25 С.

Опыт непригоден, если трансформатор смонтирован в закрытом непроветриваемом помещении. Другие условия:

Соединения ответвлений установлены одинаково;
Трансформатор правильно рассчитан на гармоническую нагрузку;
Высокие токи в нейтрали отсутствуют.

Особенности поведения импульсного трансформатора

Разработчики импульсных трансформаторов стремятся минимизировать падение напряжения, время нарастания и искажения импульса. Это вызвано с увеличением тока намагничивания во время длительности импульса.

Питание в устройстве включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) на рабочей частоте и длительности импульса, которые обеспечивают необходимое количество энергии на входе в блок питания. Следовательно, температура также контролируется. При исправном трансформаторе электрическая изоляция между входом и выходом гарантируется конструкцией устройства.

Чаще перегреваются трансформаторы, используемые в источниках питания с прямым преобразователем, особенно, если мощность превышает 500 кВт. Импульсные трансформаторы сигнального типа имеют дело с низкими уровнями мощности, поэтому их нагрев незначителен.

Проблем с перегревом таких устройств не будет, если контролировать следующие параметры:

Ток намагничивания.
Ток нагрузки.
Падение напряжения.
Напряжение отдачи.
Вторичный ток нагрузки.
Искажение импульса.

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

Суммируя вышеописанное, можно сделать вывод, что, перегрев трансформатора наблюдается в следующих случаях:

Эксплуатация оборудования в нештатном режиме;
Плохая вентиляция и/или охлаждение;
Неудовлетворительное состояние обмоток;
Сбой в работе автоматики;
Неправильное подключение;
Ненадёжное заземление.

Все эти проблемы снимаются квалифицированным регламентным обслуживанием.

Сильно греется строчный транзистор

Греться строчный транзистор BU808DFI может по нескольким причинам:

Не завышено ли напряжение питания строчной развертки НОТ.
Греется ли перед выходом из строя транзистор или нет. Если транзистор греется, то это говорит о том, что нагрузка на него больше чем положено. В данном случае неисправны, могут быть как строчный трансформатор, так и цепи нагруженные на него. Необходимо проверить конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем.
Если транзистор не греется, то причина кроется, чаще всего, в холодных пайках, в цепях, через которые поступают строчные импульсы на базу транзистора. Особенно необходимо обратить внимание на согласующий трансформатор драйвера строчной развертки, включенного в цепь транзистора выходного каскада строчной развертки. Плохой контакт разъема отклоняющей системы, так же может стать причиной того, что пробивает строчный транзистор, проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.
Брак транзистора.

Рассмотрим для примера несколько схем. Строчная развертка телевизора Erisson 21F7:

Проверить 2SC2482, C451, C453, T450, С455, С455А.
Строчная развертка телевизора POLAR 51CTV-4029

К проверке: C401, C403, VT401, T401, C402.

Как проверить строчный транзистор предварительно в схеме не выпаивая? Между базой и эмиттером мультиметр будет показывать короткое замыкание, так как сопротивление будет измеряться через трансформатор, переходы: Б-К и Э-К если они исправны, будут «звониться» в одну сторону. Но лучше проверять все таки выпаивая.

Греться строчный транзистор BU808DFI может по нескольким причинам:

Почему греется трансформатор: причины, способы устранения проблемы

Основные причины

Короткозамкнутый виток

Механическая неисправность, проявляющаяся в следующих случаях:

Ошибка в обмотке. В распределительных трансформаторах присутствуют две обмотки – первичная и вторичная. Высокое напряжение (и соответственно малый ток) находится на первичной обмотке. Оттуда они путём электромагнитной индукции преобразуются в пониженное напряжение и повышенный ток во вторичной обмотке. В процессе такой трансформации обмотки неоднократно подвергаются диэлектрическим, термическим и механическим нагрузкам. В результате вероятно повреждение обмоток, которое заключается в нарушении целостности или даже в частичном выгорании;
Нарушение изоляции. Чаще встречается в местах изгиба или поворота обмотки на следующий виток. Возникает тогда, когда фактические значения тока и напряжения превышают максимально допустимые значения (этот предел указывается предприятием-изготовителем в сопроводительной документации). В случае разрушения изоляции (например, при ударе молнии) наблюдается пробой обмотки и короткое замыкание. Несмотря на кратковременность такого процесса, перегрев значителен.

Регулярная проверка диэлектрического сопротивления обмоток помогает предотвратить проблему.

Недостаточная нагрузка

Перегрузка

Причинами перегрузки могут быть также:

Вибрации агрегата;
Внезапный скачок напряжения;
Постепенно накапливающиеся коррозионные процессы.

Сердечники

Заземляющие втулки

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Проверке подлежат охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и теплообменники с водяным охлаждением.

Как правильно предотвратить причину

Ток холостого хода

Ток холостого хода не должен превышать 2…3 % от общей мощности трансформатора.

При зарядке

Опыт короткого замыкания

Опыт непригоден, если трансформатор смонтирован в закрытом непроветриваемом помещении. Другие условия:

Соединения ответвлений установлены одинаково;
Трансформатор правильно рассчитан на гармоническую нагрузку;
Высокие токи в нейтрали отсутствуют.

Особенности поведения импульсного трансформатора

Проблем с перегревом таких устройств не будет, если контролировать следующие параметры:

Ток намагничивания.
Ток нагрузки.
Падение напряжения.
Напряжение отдачи.
Вторичный ток нагрузки.
Искажение импульса.

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

Суммируя вышеописанное, можно сделать вывод, что, перегрев трансформатора наблюдается в следующих случаях:

Эксплуатация оборудования в нештатном режиме;
Плохая вентиляция и/или охлаждение;
Неудовлетворительное состояние обмоток;
Сбой в работе автоматики;
Неправильное подключение;
Ненадёжное заземление.

Все эти проблемы снимаются квалифицированным регламентным обслуживанием.

Тепловое сопротивление и емкость являются критическими параметрами силовых устройств

Современные микросхемы силовых транзисторов постоянно сжимаются, кристаллы GaN и SiC по своей природе даже меньше кремния. Термическое сопротивление и емкость ухудшаются.

Определение проблем

С самого начала полупроводниковая промышленность постоянно занималась уменьшением размеров своих чипов. Размер микросхемы является не только фактором стоимости, но и в случае силовых транзисторов отрицательно сказывается на тепловом сопротивлении и емкости.Меньшая площадь контакта между микросхемой и корпусом увеличивает тепловое сопротивление перехода Tjc к корпусу, а тепловая емкость уменьшается из-за меньшей массы. Таким образом, новые микросхемы нагреваются сильнее, чем их предшественники, из-за того же рассеивания мощности, и эти микросхемы также не выдерживают такой кратковременной перегрузки.

Пуск ИИП и перегрузка выхода

В SMPS пуск и перегрузка на выходе могут вызвать внезапное увеличение рассеиваемой мощности, чем ниже тепловая емкость, тем выше будет повышаться температура и может достигнуть разрушительного уровня.В то время как старые, более крупные микросхемы легко выдерживают такие нагрузки, более новые могут выйти из строя. Пользователи редко получают уведомления или предупреждения о том, что микросхема уменьшилась в размерах, иногда к обозначению типа добавляется суффикс, например «A», что должно вызывать тревогу у инженеров. Производители хвалят более низкие электрические емкости, более быстрое переключение, но это большая редкость, если они также упоминают о возникших недостатках. Часто технические данные остаются неизменными, хотя чипы уменьшились. Таким образом, может случиться так, что транзисторы из новой партии внезапно выйдут из строя, в то время как подобные отказы ранее никогда не возникали.

Усадка стружки

В таких случаях основные заказчики могут заставить производителей полупроводников продолжить производство более крупных микросхем, и, хотя прежнее обозначение типа было удалено из каталога фирмы, оно все еще доступно — если кто-то знает это. Иногда усадка чипа сопровождается переходом на менее дорогостоящую технологию, более деликатную и чувствительную к перегрузкам. В случае внезапных, необъяснимых неисправностей рекомендуется сначала проверить, не поступили ли эти детали из новой партии.Если да, следующим шагом будет сравнение новых микросхем с ранее поставленными. Если эти тесты подтверждают, что новые терпят неудачу, а старые нет, у производителя возникает вопрос, был ли изменен чип и каковы коды дат новых.

Затем у дистрибьюторов

можно спросить, есть ли у них старые чипы на складе. В противном случае он будет вынужден перейти на новый тип; Чтобы получить микросхему, сопоставимую со «старым», необходимо будет выбрать тип, который на один или два размера больше, чем указано в паспорте, при этом следует руководствоваться характеристиками термического сопротивления.Это также относится к поиску транзистора подходящего размера для новой конструкции. Не только электрически, но и термически транзистор должен быть адекватным.

Тепловые схемы Закон Ома

В тепловых цепях действует закон Ома: разница температур равна напряжению, тепловой поток равен току, а сопротивления складываются. Важнейшим параметром является температура перехода Tj. Пользователь не имеет доступа к стыку и не может проверить его температуру. Производители размещают на чипах тестовые структуры вроде диодов, которые точно измеряют температуру.

Пользователь должен доверять техническим характеристикам производителя термического сопротивления перехода между корпусом Tjc, он может измерять только температуру корпуса, но для получения значимых результатов необходимо решить две проблемы: как можно определить температуру Корпус транзистора можно измерить, если есть высокие быстрые импульсы, такие как 360 Vpp за 10 нс? А как точно определить рассеиваемую мощность переключающих транзисторов?

Метод определения рассеиваемой мощности транзистора

Высокие быстрые импульсы настолько мешают большинству приборов для измерения температуры, что дают ложные результаты, а также высокая емкость зонда может мешать переключению. Поэтому необходимо проводить измерения сразу после выключения контактным щупом. Лучший метод определения рассеиваемой мощности транзистора заключается в следующем: сначала измеряется температура корпуса силового транзистора, затем транзистор заменяется на силовой резистор в корпусе того же типа, например ТО-220. Этот резистор нагревается до той же температуры корпуса от прецизионного источника питания; и эта мощность идентична мощности транзистора. Попытки рассчитать рассеиваемую мощность переключающего транзистора в лучшем случае приводят к приблизительным результатам, поскольку переключение очень сложное.

Стандартные кремниевые силовые МОП-транзисторы на самом деле не являются простыми МОП-транзисторами, как подразумевает символ, а состоят из каскодного соединения силового транзисторного транзистора и МОП-транзистора и связанных емкостей, что очень редко упоминается. Особенно сложно отключение, а жизненные емкости нелинейны. На рисунках 1 и 2 показана истинная внутренняя структура силовых МОП-транзисторов, малосигнальные МОП-транзисторы соответствуют символу.

Рис. 1: Вид в разрезе стандартного кремниевого силового МОП показывает каскодное соединение силового транзистора и МОП.Да, устройство питания — jfet

Эта сложная структура объясняет, почему легко включить МОП-транзистор, но пользователь не может управлять выключением, он может только выключить внутренний МОП-транзистор, но у него нет доступа к силовому транзистору, и ток будет продолжать снижаться. течет только через емкости. На практике продукты различных производителей с одинаковым обозначением типа сильно различаются по своим характеристикам выключения. Отключение происходит поэтапно: ток довольно быстро упадет примерно до половины, но останется там в течение времени от нескольких десятков нс (хорошие МОП-транзисторы) до более сотни, прежде чем он упадет до нуля.

Поскольку напряжение будет расти довольно быстро, умножение напряжения продукта на ток может достигнуть разрушительного уровня. Опытные инженеры знают об этом и укажут продукцию только тех производителей, которые они тестировали. Другими словами: ни в коем случае нельзя покупать у любого производителя, который производит детали с таким же обозначением. Сбои, вызванные медленным выключением, не имеют ничего общего с тепловым сопротивлением и емкостью, но очевидно, что большой чип легче переносит перегрузки.

Рисунок 2: Эквивалентная схема вышеуказанной структуры.Оба рисунка взяты из заметок по применению Harris Semiconductor.

Рисунок 3: Зависимость срока службы полупроводника от температуры перехода: 10-6 отказов в час в зависимости от времени. Следует отметить, что существует большее влияние на срок службы, например влага будет влиять на устройства в пластиковых капсулах. Пакеты SMD подвержены большему воздействию, чем устройства со сквозным отверстием, потому что там только тонкий слой пластика

Максимальная рабочая температура перехода

Частое недоразумение касается значения «максимальной Tj» в технических данных. Ни в коем случае не подразумевается, что компонент может работать при этой температуре или даже около нее! Производитель гарантирует только то, что деталь будет работать до этой температуры, но не более того. Совершенно независимо от максимальной температуры перехода действует закон уменьшения вдвое срока службы на каждые 9 K! Вот почему важные пользователи электроники, как правило, предписывают максимальную рабочую температуру перехода, например 110 или даже 90 ° C, чтобы обеспечить значительный срок службы, соответственно. низкая частота отказов.

Возможны приложения, в которых такие компоненты подвергаются нагрузкам, близким к максимальным, например, вблизи двигателей внутреннего сгорания в автомобилях, потому что часто забывают, что автомобиль эксплуатируется всего несколько тысяч часов в течение своего срока службы, и что это наихудшая эксплуатация. условия бывают тоже редко, например.грамм. во время пробок летом.

Экспоненциальная зависимость срока службы от температуры перехода означает, что на счету каждый градус: чем холоднее работает компонент, тем дольше он будет работать. Существуют крупномасштабные продукты, такие как смартфоны, которые рассчитаны на два года, но большая часть электронных продуктов должна прослужить много лет, даже до 15 или даже 30 лет. Разработчик может удовлетворить такие требования только при эксплуатации компонентов при низких температурах перехода.

Тепловое сопротивление и емкость

Новейшие чипы Coolmos стали настолько маленькими, что тепловое сопротивление TO-220 некоторых достигало 2 кОм / Вт, тогда как более старые чипы в основном были ниже 1 кОм / Вт.Это означает, например, что при рассеиваемой мощности 10 Вт температура перехода у таких новых устройств выше на 10 градусов Цельсия по сравнению с их предшественниками.

Эта проблема не лучше с новыми материалами GaN и SiC: эти чипы намного меньше кремниевых чипов того же Rdsons, что часто упускается из виду. Теплопроводность GaN ниже, чем у кремния, а у SiC выше. Оба материала выдерживают более высокие температуры, чем кремний, так что даже несмотря на то, что массы настолько малы, повышение температуры в случае кратковременной перегрузки может подняться даже выше 250 ° C без выхода из строя. Из-за ограничений пластиковой упаковки большинство деталей рассчитаны на непрерывную Tj макс. 150 С.

Тепловая емкость равна электрической емкости; он заряжается до определенной температуры тепловым током, как конденсатор, который заряжается током до определенного напряжения. Тепловая емкость определяется как:

Cth = V x ρ x cp V = объем (м3), ρ = плотность (кг / м3),

cp = удельная теплоемкость (Дж / кг · К)

На практике учитывается только произведение ρxcp, которое не сильно различается между материалами.В технических паспортах редко указывается тепловая масса, соответственно. емкости, они показывают график зависимости теплового импеданса от времени с энергией одиночного импульса в качестве параметра. Чем выше тепловая масса, тем большую кратковременную перегрузку может выдержать безотказная микросхема.

В SMPS, если плавный пуск не предусмотрен, запуск на мгновение приведет к перегрузке, потому что все электролиты пусты. Простые схемы ограничения выходного тока довольно медленные, а также вызывают кратковременную перегрузку, что более опасно, потому что силовые устройства уже горячие.

Интерфейсные материалы, изоляция

У большинства переключающих транзисторов сток подключен к выводу, соответственно. дело. В автономных SMPS стоки находятся под напряжением, поэтому требуется высокая изоляция от охлаждающей поверхности, в основном от шасси, которое подключено к защитному заземлению.

Изоляция между сливом и шасси должна соответствовать трем требованиям:

Хорошая изоляция, по крайней мере, для 1 кВ среднекв. 50 Гц до 4 кВ среднекв .; также должны быть соблюдены требования к утечке, e.грамм. 8 мм; в случае использования пружинных зажимов, которые давят на корпус, при ТО-220 8 мм невозможно реализовать против стока, в этом случае пружинный зажим также должен быть изолирован.
Хорошая теплопроводность,
Малая емкость и низкие диэлектрические потери.

Последнее часто упускается из виду; высокие и крутые импульсы на стоке, например транзистора PFC 360 Vpp за 10 . .. 20 нс вызывают огромные диэлектрические токи через этот изолятор, которые, во-первых, вызывают диэлектрические потери, а во-вторых, эти токи, протекающие в шасси, создают сильные электромагнитные помехи.Диэлектрические потери нагревают изолятор, который остается незамеченным, поскольку это тепло невозможно отличить от тепла, выделяемого транзистором.

Ток и электромагнитные помехи пропорциональны dv / dt, поэтому более быстрое переключение несколько повысит эффективность, но вызовет более высокую нагрузку на изоляторы и приведет к увеличению стоимости и места для компонентов фильтрации электромагнитных помех.

В наши дни много говорят о более быстром переключении транзисторов GaN и SiC, правда в том, что это в основном каскоды, которые переключаются в таких схемах примерно за 5 нс, те же результаты получаются с каскодами Si Coolmos, потому что — что такое не передается — скорость переключения в каскоде определяется исключительно нижним транзистором, который является стандартным Si-МОП-транзистором; Неважно, какой тип транзистора находится наверху, также подойдет высокое значение fT npn. Эти какоды GaN и SiC имеют реальные преимущества в таких схемах, где также протекают обратные токи, и они могут работать при гораздо более высоких температурах перехода.

Рис. 5: Зависимость изоляционных свойств от частоты типичных материалов, в данном случае полиэфирных пленок, показывает резкое снижение. На типичных частотах SMPS около 100 кГц фольга 75 мкм падает с 200 В / мкм до 25 В / мкм, на 1 МГц почти ничего не остается! Тем не менее, PE является наиболее часто используемым материалом для индуктивных компонентов SMPS.Такие графики редко доступны для теплопроводных изоляционных материалов. Характеристики материалов с частотой 50 Гц не имеют значения на этих частотах и приводят к совершенно неверным расчетам

Изолирующие свойства всех изоляторов резко ухудшаются с повышением температуры, а также сокращается их срок службы, за исключением керамики. Керамика, такая как оксид алюминия, идеальна: с точки зрения электричества она принимает высокие напряжения и имеет чрезвычайно низкие потери и емкость, выдерживает высокие температуры без старения, но на практике с ними сложно обращаться и они дороги. Лучший материал — оксид бериллия, но он ядовит. Даже если поверхности керамики притерты, их вряд ли можно монтировать без теплопроводящей смазки с обеих сторон. Можно использовать только пружинные зажимы, хотя в большинстве готовых пластин есть отверстия.

Пластмассовые изоляционные материалы стареют, чем больше, тем выше рабочая температура, которая, как правило, довольно высока для теплопроводной изоляции.

Рис. 6. 5 классов IEEE для изоляционных материалов.На графике показана зависимость срока службы от рабочей температуры. Это особенно важно для электронных ПРА, которые постоянно включены. Возьмем, к примеру, класс 130: при 100 ° C срок службы составляет всего 2 x 104, что немногим больше 2 лет

На практике используются 3 вида материалов:

силиконовая резина, наполненная керамическим порошком,
так называемые материалы с фазовым переходом.
Гели.

Раньше были обычными слюдяные и силиконовые смазки, наполненные диоксидом кремния, оксида алюминия или оксида цинка, но последний имеет серьезные недостатки: смазка имеет тенденцию мигрировать, оставляя пленку, которая загрязняет разъемы, препятствует слипанию и пайке.

Циклическое изменение температуры способствует перемещению смазки, которая затем оставляет пустоты под устройством, вызывая повышенное термическое сопротивление и более высокую Tj, даже выход из строя. Это также вредно для глаз и рук и непопулярно в производственной среде.

Материал первого класса удовлетворяет всем требованиям, но следует проявлять осторожность, чтобы не использовать слишком тонкие материалы, так как корпуса транзисторов будут врезаться в материал, для автономных ИИП материал не менее 0,4 мм.

Материалы с фазовым переходом

Материалы с фазовым переходом твердые и могут применяться как любой другой твердый материал; как только транзистор нагревается до рабочей температуры, этот материал начинает размягчаться и течь, заполняя щели и отверстия, как смазка, но не мигрирует.Теплопроводность такая же, как у смазки. Гелевые материалы обеспечивают наилучшие характеристики, они передают тепло при минимально необходимом давлении и не мигрируют.

Конечно, каждый изолятор вносит дополнительное тепловое сопротивление. Как правило, силиконовый каучук транзистора TO-220, керамический наполнитель, изолятор 0,4 мм показывает 4 К / Вт, что намного больше по сравнению с Tjc транзистора, например, 1,5 градуса / Вт, не говоря уже о больших матрицах в профессиональных корпусах TO-3, которые имеют 0,1 градус / Вт.В приведенном выше примере рассеивание 10 Вт приведет к созданию ΔT = +55 K между переходом и охлаждающей поверхностью. При типичной температуре окружающей среды 85 C в SMPS и в его корпусе Tj достигнет 140 C, что неприемлемо.

Либо необходимо уменьшить рассеивание, либо датчик перегрева на охлаждающей поверхности (шасси) отключается при превышении 60 ° C. Этот пример, кстати, иллюстрирует, что токи и рассеиваемая мощность, указанные в технических паспортах, в основном имеют незначительное значение в практических приложениях.Вымышленные характеристики 25 ° C являются теоретическими, ни одно устройство не работает при 25 ° C.

Рисунок 7: Термическое сопротивление границы раздела TO-220 без смазки для нескольких старых материалов интерфейса. Кривая 1 Термопленка Кривые 2 и 3 слюдяная кривая 4 Жесткое анодирование Кривая 5 и 6 Термальная кривая 7 Открытое соединение Кривая 8 Grafoil

Тепловой разгон

Температурный разгон — это состояние, которое в конечном итоге приводит к разрушению силового устройства.Если транзистор нагревается, его рассеиваемая мощность увеличивается, это справедливо для всех типов. В МОП-транзисторах Rdson увеличивается. Более высокое рассеивание вызывает повышение температуры. Это система с тепловым замкнутым контуром, похожая на замкнутый электрический контур. Пока коэффициент усиления контура остается ниже единицы, система стабильна. Каждый ΔP создает ΔTj. Необходимо учитывать две ситуации. В первом сценарии охлаждающая поверхность остается при фиксированной температуре. Когда рассеиваемая мощность увеличивается, разница температур (равная напряжению) между переходом и охлаждающей поверхностью увеличивается, вызывая повышенный тепловой поток (равный току). На практике это случается редко. Рассмотрим популярное исполнение SMPS, U-образное шасси, также называемое открытой рамой, которое служит охлаждающей поверхностью для устройств питания; он будет нагреваться, так что разница температур между спаем и охлаждающей поверхностью останется постоянной или уменьшится.

Следовательно, повышенное рассеивание мощности не вызовет повышенного теплового потока. Следствием этого является то, что температура перехода должна повыситься в соответствии с суммой Rth, jc и Rth, c-к-шасси. Теперь вступает в игру зависимость потерь транзистора от его температуры: Rdson растет с температурой и в основном нелинейным образом.Каждое ΔP вызывает более высокое ΔTj, чем выше уже температура. Другими словами: ΔP, необходимое для создания заданного ΔTj, становится все меньше, чем горячее соединение, в конечном итоге оно становится равным нулю, и это точка разгона. Важным фактом является то, что в такой ситуации увеличение рассеиваемой мощности происходит автоматически, без увеличения напряжения продукта, умноженного на ток. Коэффициент усиления контура теперь равен единице, температура будет быстро расти до разрушения.

Рис. 8: TO-220 с термопастой и теми же материалами, что и выше.

Следовательно, при профессиональном проектировании необходимо проверить, существует ли опасность теплового разгона; это можно сделать с помощью кривой Rd-son в зависимости от температуры перехода в техническом паспорте и известных тепловых сопротивлений. Каждому SMPS требуется датчик перегрева, который отключается до того, как начнется разрушение. Правильное место — это в основном шасси рядом с силовыми устройствами. Совершенно независимо должна существовать защита от электрической перегрузки, если она не предусмотрена, перегрузка на выходе вызовет внезапный повышение температуры перехода; прежде чем шасси нагреется настолько, что датчик сработает, транзистор будет разрушен.Существуют и другие устройства, чувствительные к температуре, например диоды Шоттки с низким прямым напряжением; они имеют недостатки, заключающиеся в низком обратном напряжении и очень высоких токах утечки, которые могут вызвать тепловой пробой.

Об авторе

Д-р инж. Артур Зайбт — профессиональный консультант лаборатории проектирования электроники со специализацией в SMPS с 40-летним стажем. опыт вкл. Усилители на SiC, GaN, D. Изобретатель управления режимом тока (патент США), а также эксперт в области проектирования электромагнитных помех.

Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

Компьютеры скоро перестанут работать, тепло не будет выделяться

Это просто потеря энергии, которая вызывает нагрев электроники. Однако этот якобы безобидный прогрев вызывает двойную проблему:

Во-первых, потеря энергии, проявляющаяся в виде тепла, снижает вычислительную мощность машины — большая часть специально созданной и необходимой энергии большой мощности исчезает в воздухе. вместо того, чтобы ломать числаА во-вторых, менеджеры центров обработки данных знают, что охлаждение всего этого отработанного тепла требует денег, чтобы еще больше усугубить травму.

По обеим этим причинам (а также по некоторым другим, например, экологическим причинам и долговечности оборудования — технология ломается с температурой), прилагаются все большие усилия по созданию компьютеров таким образом, чтобы полностью исключить тепло. Транзисторы, сверхпроводники и дизайн микросхем — это три области, в которых в 2018 году были объявлены основные концептуальные прорывы.Это важные разработки, и, следовательно, может пройти не так много времени, прежде чем мы увидим максимальную эффективность: холодный компьютер.

Коммутация при комнатной температуре

«Обычная неэффективность материалов транзисторов приводит к потере энергии», — говорится в новостной статье на своем веб-сайте Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab) в этом месяце. Это «приводит к накоплению тепла и сокращению срока службы батареи».

Лаборатория предлагает и утверждает, что успешно продемонстрировала материал, называемый висмутидом натрия (Na3Bi), который будет использоваться для нового типа конструкции транзистора, который, по ее словам, может «нести заряд с почти нулевыми потерями при комнатной температуре». Другими словами, никакого тепла. Транзисторы выполняют переключение и другие задачи, необходимые в электронике.

Новый «экзотический ультратонкий материал» — топологический транзистор. Это означает, что материал обладает уникальными настраиваемыми свойствами, поясняет группа, в которую входят ученые из Университета Монаша в Австралии. Они говорят, что он похож на сверхпроводник, но, в отличие от сверхпроводника, его не нужно охлаждать. Сверхпроводимость, обнаруженная в некоторых материалах, частично связана с тем, что электрическое сопротивление устраняется за счет экстремального охлаждения.

«Упаковка большего количества транзисторов в устройства меньшего размера приближается к физическим пределам. Топологическая электроника со сверхнизким энергопотреблением — потенциальный ответ на растущую проблему потерь энергии в современных вычислениях », — говорится в статье Berkeley Lab.

Спин электрона с магнитными данными

Другая группа исследователей из Университета Констанца в Германии заявляет, что суперкомпьютеры будут построены без избыточного тепла. Эта группа работает над транспортировкой электронов без выделения тепла и приближается к этому через форму сверхпроводимости.

«Магнитно-закодированная информация, в принципе, может передаваться без выделения тепла за счет использования магнитных свойств электронов, электронного спина», — говорится в статье на сайте университета в этом месяце. «Спинтроника», как ее называют, — это врожденный спин электрона, который также связан с магнетизмом. Наука, грубо говоря, использует другое измерение в электроне, тем самым повышая эффективность.

Однако проблема заключалась в том, что магнетизм и протекание электрического тока без потерь «являются конкурирующими явлениями, которые не могут сосуществовать», — говорится в статье.Эта проблема связана с тем, как пары электронов становятся немагнитными в процессе и, следовательно, не могут нести закодированную в магнитном поле информацию.

Однако исследователи говорят, что теперь они поняли, как это сделать. Они связывают пары электронов с помощью «специальных магнитных материалов» и сверхпроводников. «Электроны с параллельными спинами могут быть связаны с парами, несущими сверхток на большие расстояния с помощью магнитов», — говорится в статье университета.

Иными словами, они говорят, что сверхпроводящая спинтроника, которая по своей природе не нагревает, теперь может заменить принципиально горячие полупроводниковые технологии.

Каналы охлаждения на микросхеме

И третий прорыв, о котором я писал в ноябре, заключается в том, что конструкция микросхемы оптимизирована лучше для охлаждения самих микросхем.

«Спирали или лабиринты, по которым может проходить хладагент» должны быть встроены в поверхность чипа для охлаждения, а не прилипать к радиаторам, говорят изобретатели. Радиаторы неэффективны отчасти из-за необходимого материала термоинтерфейса.

Электроника может быть охлаждается на 18 градусов по Фаренгейту, а потребление энергии в центрах обработки данных может быть сокращено на 5 процентов, утверждают ученые, занимающиеся спиральным охлаждением микросхем из Бингемтонского университета.

Присоединяйтесь к сообществам Network World на Facebook и LinkedIn, чтобы комментировать самые важные темы.

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

SER FAQ: TVFAQ: Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

NotTaR of Television Sets : Горизонтальные выходные транзисторы не выдерживают напряжения..
Авторские права © 1994-2007, Сэмюэл М. Голдвассер. Все права защищены. Полное или частичное воспроизведение этого документа разрешено, если выполняются оба следующих условия: 1. Это примечание полностью включено в начало. 2. Плата не взимается, кроме расходов на копирование. Со мной можно связаться через страницу часто задаваемых вопросов по Sci.Electronics.Repair (www.repairfaq.org).

<< Прерывистые прыжки или дж .. | Индекс | Горизонтальный выходной транзистор.. >>

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

К сожалению, подобные проблемы часто трудно решить окончательно. диагностировать и ремонтировать, что часто требует замены дорогостоящих компонентов.

Вы только что заменили явно перегоревший (закороченный) горизонтальный вывод транзистор (HOT) и через час (или минуту) те же симптомы появляться. Или вы заметили, что новый HOT горячее, чем ожидалось:

Будет ли следующим логическим шагом новый обратный ход (LOPT)? Не обязательно.

Если набор работал нормально, пока не умер, есть другие возможные причины. Однако это может быть отказ обратного хода под нагрузкой или когда он теплеет. Я бы ожидал какого-то предупреждения — как будто картинка сжимается за несколько секунд до пуфа.

Другие возможные причины:

Неправильное подключение к выходному транзистору строчной развертки (HOT). Слабый драйв может заставляют HOT включаться или (что более вероятно) отключаться слишком медленно (сильно увеличение тепловыделения.Проверьте компоненты схемы драйвера и базы HOT. Высохшие конденсаторы, открытые резисторы или дроссели, плохие соединения или драйвер трансформатор с закороченными обмотками, сломанным или ослабленным сердечником может повлиять на формы волны возбуждения.
Избыточное напряжение на коллекторе HOT — проверьте регулятор низкого напряжения (и линию напряжение, если это полевой ремонт), если есть.
Неисправны предохранительные конденсаторы или демпферный диод вокруг HOT. (Хотя обычно это приводит к мгновенному разрушению при небольшом нагреве).
Новый транзистор неправильно установлен на радиаторе — вероятно, нужна слюда смесь шайбы и радиатора.
Неправильный транзистор или перекрестная ссылка плохого качества. Иногда горизонтальный прогиб создается на основе причуд. конкретного транзистора. Заменители могут работать ненадежно.
Короткое замыкание ЭЛТ внутри. Если это происходит только раз в две недели, это может трудно найти :-(.

HOT не должен нагреваться, если он правильно установлен на радиаторе (используя радиатор). Он не должен быть слишком горячим (ОСТОРОЖНО — не прикоснуться при включенном питании — оно на более ста вольт с неприятными скачки напряжения и подключенная линия — сначала разрядите крышки фильтра блока питания после отключения).Если через несколько минут станет очень жарко, значит, вы нужно проверить другие возможности.

Также возможно, что неисправный обратный ход — возможно, один короткий виток — не вызывает немедленного отказа и лишь незначительно влияет на изображение. Этот однако было бы необычно. См. Раздел: Тестирование трансформаторы обратного хода (LOPT).

Обратите внимание, что использование набора с последовательной лампочкой может позволить чтобы выжить достаточно долго, чтобы вы могли собрать некоторую необходимую информацию чтобы определить неисправный компонент.

<< Прерывистые прыжки или дж .. | ToC | Горизонтальный выходной транзистор .. >>

Расчет радиаторов

Введение

При проектировании электронных схем малой мощности тепловой расчет часто может можно пренебречь, но если схема работает с большей мощностью, как в силовой усилитель или источник питания, тепловая оценка является обязательной.

Если силовые транзисторы (и силовые компоненты) не охлаждаются должным образом, они перегревается и обычно взрывается через несколько минут (или даже несколько секунд).

Оценка мощности, рассеиваемой в силовых транзисторах, занимает много времени. сложная история, зависящая от конфигурации схемы и режима работы схемы (точка смещения, рабочий цикл, частота, …). Но здесь мы полагаем, что эта информация известна. Если нет, то все еще можно попытаться угадать, зная, например, эффективность схемы или применяя закон Джоуля ( P = U · I ) на предполагаемые составляющие напряжение и ток.

В конце тестовая фаза с контролем всех температур в течение нескольких часов. очень хорошая идея: любая ошибка или неправильная оценка в тепловом расчете легко обнаружить и исправить.

Старое эмпирическое правило «если вы можете держать его за руку, это не слишком hot «по-прежнему хорошо применяется; обратное не обязательно верно ( транзистор при температуре 80 ° C слишком горячий, но может работать нормально). В любом случае, иметь очень горячие компоненты — плохая идея, потому что вы можете получить травму, если вы случайно прикоснетесь к ним. Если вам нужно, вам придется добавить некоторые защиты, такие как сетки или ограждения. чтобы избежать случайных контактов. А у холодных компонентов срок службы больше, чем у горячих.

Схемы теплового замещения

Тепло самопроизвольно и естественно перетекает от горячего тела к холодному за счет проводимость, конвекция, излучение или комбинация этих трех.Количество поступающего тепла примерно пропорционально температуре разница между двумя телами и обратно пропорциональна так называемой «термическое сопротивление», которое является свойством материала между два тела. Материалы с высоким термическим сопротивлением называют теплоизоляторами (дерево, минеральная вата и многие пластмассы — хорошие теплоизоляторы) и материалы с низким термическим сопротивлением называются теплопроводниками (медь и алюминий являются очень хорошими проводниками тепла).

Аналогия с минимумом Ома проста. По закону Ома ток пропорционален разности напряжений и обратно пропорционально электрическому сопротивлению. Поэтому мы можем использовать следующую замену:

Электрооборудование	Тепловой
Напряжение (разность потенциалов) [В]	Разница температур [K] или [° C]
Ток [A]	Тепловой поток (мощность) [Дж / с] = [Вт]
Электрическое сопротивление [Ом] = [В / А]	Тепловое сопротивление [К / Вт] или [° C / Вт]

Тепло измеряется в Джоулях, а тепловой поток — в Джоулях в секунду, что также является размерность мощности (1 Вт = 1 Дж / 1 с).Таким образом, тепловой поток — это не что иное, как передаваемая тепловая энергия.

Тепловое сопротивление обычно выражается в К / Вт или в ° C / Вт. Поскольку он основан на разнице температур, а не на абсолютном температуры, обе единицы абсолютно эквивалентны, что означает, например, что 3,5 К / Вт ≡ 3,5 ° C / Вт. На этой странице используются ° C / Вт, потому что температуры также выражаются в ° C, но K / W будет точно таким же.

Возьмем пример: у нас есть компонент, рассеивающий мощность 10 Вт.Тепловое сопротивление между компонентом и окружающей средой составляет 2 ° C / Вт. Температура окружающей среды 25 ° C. Мы хотим знать температуру компонента. В нашей эквивалентной схеме мощность, рассеиваемая нашим компонентом, равна представлен источником «тока», создающим поток мощностью 10 Вт. Термическое сопротивление представлено «сопротивлением» 2 ° C / Вт, а температура окружающей среды представлена Источник «напряжения» 25 ° С. Предполагается, что потенциал земли равен 0 ° C, но это значение не является допустимым. важно, потому что все основано на разнице температур и никогда не появляется в расчетах.Эта схема показана на картинке ниже:

Пример тепловой эквивалентной схемы, описанной в тексте.

Легко понять, что 10 Вт при тепловом сопротивлении 2 ° C / Вт вызывают повышение температуры на 10 Вт · 2 ° C / Вт = 20 ° C. Эта температура добавляется к температуре окружающей среды, и мы находим 20 ° C + 25 ° C = 45 ° C и это это температура, которую мы ищем. Нет ничего, кроме минимума Ома, и уравнения действительно просты.

Этой очень простой модели достаточно для проектирования большинства радиаторов, используемых в электроника: вычисляет установившееся состояние тепловой цепи или в другом Словом, состояние системы после долгой эксплуатации. Можно также смоделировать теплоемкость, добавив эквивалентные конденсаторы между каждый (соответствующий) узел и «тепловое» заземление. Это позволило бы вычислить тепловой отклик как функцию времени, чтобы увидеть как усредняются тепловые импульсы, но это невозможно калькуляторы на этой странице; вам понадобится «карандаш» и бумажная «работа или использование и симулятор аналоговой схемы».

Рассеивание без радиатора

Иногда достаточно рассеивания одного компонента и радиатора не требуется. требуется. А некоторые компоненты вообще не предназначены для установки на радиатор. Но если мощность рассеивания значительна по сравнению с размером компонента, в любом случае необходимо провести тепловую оценку.

В этом случае тепловая схема очень проста и представлена в диаграмма ниже:

Эквивалентный тепловой контур без радиатора.

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас, просто введите 3 из 4 значения, оставляя неизвестное пустым. Затем нажмите кнопку «рассчитать», чтобы рассчитать и заполнить отсутствующее значение.

Калькулятор радиатора

Для увеличения рассеиваемой мощности требуется радиатор. Эквивалентная тепловая схема немного сложнее, но все же очень проста, как видно на рисунке ниже:

Эквивалентный тепловой контур с радиатором.

Здесь нам нужно иметь дело с большим количеством переменных, и нам может потребоваться больше, чем один неизвестный. Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля пустыми. для вычисления, затем нажмите кнопку «вычислить», чтобы вычислить и заполнить в заготовках. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет работай.

Коэффициент принудительного воздушного потока F учитывает дополнительный вентилятор, который нагнетать холодный воздух через ребра радиатора (Смотри ниже).Установите F на 1, если нагнетатель не используется.

В спецификациях компонентов вы обычно найдете все необходимые данные о тепловой расчет. Иногда техническое описание недоступно, поэтому можно использовать следующую таблицу. удобен для примерной оценки необходимых параметров по корпус транзистора (или ИС).

Некоторые транзисторы имеют лучшие тепловые характеристики, чем другие, даже если они У них такой же корпус, но по порядку величины такой же. Имея представление об ожидаемых тепловых характеристиках компонента, помогает обнаруживать ошибки в расчетах или в таблицах данных.Если сомневаетесь, выберите более высокое тепловое сопротивление и более низкий спай. температура.

В таблице выше можно найти пять характеристик: R _{th, J-C}, R _{th, J-A}, P _до @ T _A, P _до @ T _C и T _J.

R _{th, J-C} — тепловое сопротивление между полупроводниками. соединение (скажем, кремниевый чип) и корпус (или часть корпуса, которая предполагается установить на радиатор).

R _{th, J-A} — термическое сопротивление между переходом (микросхемой) и эмбиент напрямую. Это особенно важно, если компонент монтируется без нагрева. раковина. Когда используется радиатор, им можно пренебречь, поскольку R _{th, J-C} намного ниже.

P _tot @ T _C — максимальная тепловая мощность, которую транзистор может выдерживать высокие температуры корпуса, в то время как P _tot @ T _A — мощность при сохранении корпус транзистора при температуре окружающей среды (с очень большим радиатором).Второе значение обычно намного больше. Имейте в виду, что при использовании большого количества транзисторов вам необходимо уменьшить мощность, если она работает при высокой температуре, чтобы избежать других проблем с кремнием, таких как вторая разбивка, но это выходит за рамки цели данной страницы. Если возможно, взгляните на таблицу транзисторов.

T _J — максимальная температура перехода (кристалла). Обычно кремний может нагреваться до 200 ° C, но многие производители указывают более высокую температуру. консервативная 150 ° C или даже меньше. Если вы все еще разрабатываете с использованием старых германиевых транзисторов, T _j не должен превышают 90 ° C.Я обычно уменьшаю значение, указанное в таблице, на 30% в целях безопасности. поле.

Тепловое сопротивление между корпусом транзистора и радиатором зависит от от того, как установлен транзистор, и от размера контактной площадки. Маленькие транзисторы типа ТО-126 имеют более высокое тепловое сопротивление, чем большие. вроде ТО-3. Опять же, если у вас есть точные данные производителя, используйте их. Если нет, то следующая таблица может дать вам представление об этом дополнительном тепловое сопротивление.

Есть несколько способов установить транзистор на радиатор в зависимости от между транзистором и стоком должна быть электрическая изоляция или нет. Необходимо найти тонкий баланс между тепловой эффективностью, безопасностью и время сборки и электрические характеристики. Если электрическая изоляция не требуется, это приводит к лучшему тепловому связаться, но это решение не всегда возможно. Часто радиатор необходимо заземлить, особенно если из соображений безопасности он расположен снаружи корпуса.Внутренние радиаторы могут быть изолированы от корпуса и установлены на плаву. разный потенциал, позволяющий прямую установку транзисторов, но случайный емкость все еще может быть проблемой на высоких частотах. Внутренние радиаторы менее эффективны, чем внешние, если только не установлен вентилятор. использовал.

Если транзистор необходимо изолировать, используйте тонкий теплопроводящий Необходимо использовать электроизоляционную фольгу. Эти изоляторы бывают двух основных типов: слюды и кремния. изоляторы.Слюдяная фольга тонкая, твердая, хрупкая и прозрачная. Они очень похожи на стекло и легко ломаются при сгибании. Изоляторы на основе кремния немного толще, гибче, похожи на резину из фольги.

Если ваши транзисторы доступны извне (например, TO-3 на внешнем радиаторов), на них следует надеть изолирующие крышки, чтобы предотвратить случайное контакты и возможные короткие замыкания из-за внешних металлических предметов.

Даже не думайте об использовании куска картона или пластика для изоляции вашего дома. транзисторы: подавляющее большинство электроизоляторов плохо греют проводники, приводящие к плохой теплопередаче.Ваш транзистор не прослужит долго! Используйте только слюду или специальные изолирующие прокладки.

Проблема слюды (и всех твердых поверхностей) в том, что поверхность не идеально гладкая, предотвращая идеальную передачу тепла. Обычно используется специально разработанная смазка для радиаторов; это термически проводящий, но электрический изолятор. Эта смазка заполняет микроскопические зазоры между двумя поверхностями и улучшает теплопроводность. Это отличная идея: всегда используйте слюдяные подушечки (с обеих сторон) и даже когда транзисторы устанавливаются напрямую без какой-либо электрической изоляции: теплопроводность значительно улучшена.Требуется совсем немного смазки: просто вставьте мм ³ или около того в посередине, и при затяжке крепежного винта (-ов) он будет в основном выдавливаться.

На этом рисунке показаны слюдяная изолирующая прокладка и тюбик с термопастой.

Но есть альтернатива слюде и смазке: подушечки на основе силикона. Они мягкие: при сжатии заполняют зазоры и дают хороший термический контакт. Смазка не требуется, поэтому руки (и тряпки) не будут заполнены ею. белый материал.

На этом рисунке слева показаны изоляторы на основе кремния и немного слюды. изоляторы справа.

При установке силовых транзисторов на радиаторы не используйте пластиковые винты: они размягчаются от тепла и больше не сталкивают две поверхности вместе, что приводит к резкому увеличению термического сопротивления. Используйте металлические винты с изолирующими втулками и пружинной шайбой. Втулка предотвращает прикосновение винтов к транзистору и пружине. шайба толкает все части вместе, даже когда металл сжимается и расширяется при изменении температуры.

На следующем рисунке все необходимые элементы для правильного монтажа показаны транзисторы: слева направо сначала винт M3 подходящая длина. Если используются винты с дюймовой шкалой, обычно используются # 4-40. Если вам нужно подключить провод к корпус транзистора. Он следует за изолированным вводом и силовым транзистором. Затем у нас есть изоляционная прокладка на основе силикона (которую можно заменить слюдяная фольга, смоченная с обеих сторон термопастой) и радиатор.Если радиатор не имеет резьбового отверстия (как это), с другой стороны сбоку еще понадобятся шайба и гайка.

На этом рисунке показаны все необходимые компоненты в правильном порядке для установите силовой транзистор на радиатор.

Когда вы покупаете новый радиатор, у вас обычно есть вся необходимая информация в даташите, предоставленном производителем. Но когда вы используете подержанный радиатор из своего мусорного ящика, шансы что вы не найдете точных данных.Итак, следующая таблица будет полезна при поиске аналогичного радиатора и угадать термическое сопротивление. Большие радиаторы имеют низкое тепловое сопротивление и наоборот.

*: Поскольку этот радиатор предназначен для 4 транзисторов, каждый видит тепловую сопротивление в 4 раза выше. При установке более одного транзистора на одном приемнике представьте, что врезаете его равные части и затем поместите каждый транзистор в середину каждого «раздел»; не кладите их близко друг к другу с одной стороны раковины.

Правильное положение установки четырех силовых транзисторов на одном нагревателе раковина. Красные пунктирные линии представляют виртуальное деление на четыре равных меньших. радиаторы.

Помните, что радиаторы из прозрачного металла имеют на 10% больше тепла. сопротивление, чем черные анодированные, и это причина того, что большие большинство радиаторов черные: просто они более эффективны.

Если вы установите радиатор горизонтально, а не вертикально, естественный воздушный поток будет менее эффективным, а тепловое сопротивление увеличится на около 25%.

Небольшие радиаторы, разработанные по индивидуальному заказу

Небольшие радиаторы, состоящие из куска листового металла (алюминия), могут быть рассчитывается по следующей эмпирической формуле [1], что справедливо только для небольших поверхностей, скажем, менее 100 см ²:

Где A _HS — поверхность металлической пластины в см ² и R _{th, HS-A} — тепловое сопротивление от радиатора к окружающей среде. в ° C / Вт.

Металлическая поверхность должна быть необработанной (блестящий металлический цвет) и толщина должна превышать 1.5 мм. Радиатор предполагается устанавливать вертикально, вертикальных изгибов нет. соответствующий. Разумеется, металлическая пластина должна быть максимально квадратной (или слегка прямоугольной формы), а горячий транзистор следует разместить посередине. Если форма металла представляет собой очень длинный прямоугольник, полученный термический сопротивление будет выше. Если вы используете черный анодированный алюминий, уменьшите тепловое сопротивление на 10%. Используйте исключительно хорошие теплопроводы, такие как алюминий или медь.

Следующий калькулятор вычислит эту формулу за вас:

Когда вентилятор пропускает воздух через радиатор, ситуация становится сложнее.Следующая эмпирическая формула значительно упрощает задачу [1]:

Где F — безразмерный коэффициент, а D — расход воздуха в м ³ / ч.

Таким образом, фактическое тепловое сопротивление радиатора уменьшается на (мультипликативную) коэффициент F зависит от расхода воздуха: чем больше расход, тем меньше коэффициент F.

Эта формула действительна только для потоков от 30 до 350 м ³ / ч.

Следующий калькулятор вычислит эту формулу за вас:

При использовании воздуходувки необходимо убедиться, что весь воздушный поток проходит через радиатор целиком, просто обдуть радиатор с расстояния недостаточно.Также имейте в виду, что вам необходимо создать «канал» для прогнать воздух через радиатор. Поток должен быть организован таким образом, чтобы воздух мог попадать в воздуходувку. с одной стороны пройти через раковину и выйти с другой стороны. Просто продуть тот же воздух внутри герметичного корпуса малоэффективно: вы должны позволить свежему воздуху входить в корпус, а горячий воздух выходить из другая сторона. Старайтесь не размещать воздухозаборник и выпускной патрубок на одной стороне корпус, чтобы избежать всасывания горячего воздуха.Размер, форма и количество отверстий, через которые поступает (и выходит) воздух, равны важно и может значительно уменьшить воздушный поток вентилятора: более открытый поверхность, тем лучше.

Иногда нагнетатели выходят из строя, и ваша схема может перегреться: это хорошая практика. включить термовыключатель на раковине, который отключит питание, если температура поднимается слишком высоко.

Вы можете подумать, что температура окружающей среды T _a самая легкая. число, чтобы вычислить, но оно заслуживает мудрой оценки.Кто-то выбирает для комнатной температуры 20 ° C, кто-то выберите 25 ° C или даже 27 ° C (300 K), но эти температуры слишком низкие для нашего расчета. Всегда следует учитывать максимально возможную рабочую температуру Схема: жарким летним днем можно легко превысить указанные значения. Для домашнего применения обычно значения около 50 ° C, для промышленного приложения нередко повышаются до 60 ° C и более.

Тогда, если у вас нет нагнетателя и все охлаждение осуществляется естественным конвекция, безопаснее дополнительно увеличить ее на 5-10 ° C, особенно если у вас внутренний радиатор.Причина в том, что без вентилятора температура по соседству радиатора выше, чем в остальной части комнаты.

Изображение внутреннего радиатора. Обратите внимание на то, как два транзистора расположены на раковине так, чтобы каждый из них находится в середине своей половины радиатора.

При использовании внутреннего радиатора убедитесь, что на нем установлены большие вентиляционные решетки. снизу и сверху корпуса, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток через раковину.Естественная конвекция воздуха всегда направлена вверх: вход и выход воздуха должны быть очень близко к радиатору, избегая неэффективных длинных горизонтальных путей.

Заключение

Простой способ спроектировать радиатор и тепловой поток энергии полупроводники. Многие стандартные значения для общих компонентов сведены в несколько таблиц. чтобы сделать «хорошее предположение», если точные данные от производителя недоступно, так как это почти всегда бывает, когда вы строите что-то компоненты вашего мусорного ящика.

Все тепловые расчеты необходимо проверить на практике, особенно если вы сделали много гаданий. Дать вашей схеме поработать несколько часов, контролируя температуру сообщит вам, насколько хорош ваш расчет, и приближаетесь ли вы к завершению до максимальной температуры, возможно, вам придется немного изменить дизайн.

Библиография и дополнительная литература

[1]	Nuova Elettronica. Accidenti поставляется с полупроводниковым транзистором. 1978, том 11, страницы 58-102
[2]	Nuova Elettronica. Tutto sulle alette di raffreddamento. 1995, rivista 180, страницы 2-21
[3]	П. Горовиц, В. Хилл. Искусство электроники. 2 ^nd Edition, Cambridge University Press, 2001, страницы 312-316

Что происходит при перегорании резистора?

Резистор — это электронное устройство, предназначенное для ограничения потока электричества в цепи.Резистор выполняет эту задачу, будучи изготовленным из полупроводниковых материалов. Когда электричество проходит через резистор, тепло выделяется и рассеивается через окружающий воздух. Под чрезмерным напряжением резистор выделяет столько тепла, что не может достаточно быстро рассеять тепло, чтобы предотвратить возгорание.

Нормальный нагрев резистора

Резисторы предназначены для работы при определенных напряжениях. Номинальное напряжение резистора обозначается его мощностью (мощностью).Когда резистор работает под нормальным напряжением нагрузки, он работает должным образом при напряжении, которое соответствует или падает ниже его номинальной мощности. На ощупь резистор будет холодным или теплым. Относительно низкая температура является результатом того, что резистор действует как полупроводник, а это означает, что он пропускает только определенное количество тока.

Ток — это поток электронов. Когда электроны встречаются с сопротивлением, как в полупроводниковом материале, они выделяют тепло.Резисторы предназначены для отвода тепла, поэтому полупроводниковый материал не повреждается.

Перегрев резистора

Когда резистор находится под напряжением, которое приближается к верхним пределам его номинальной мощности, резистор выделяет больше тепла, чем обычно. Это происходит из-за того, что напряжение пытается пропустить через резистор больше тока (электронов), чем он рассчитан. Резистор будет горячим на ощупь, и можно будет ощутить слабый запах гари. Запах гари — это разрушение компонентов резистора: угля, глиняного связующего вещества и пигмента цветовой кодировки, нанесенного на резистор.

Горение резистора

Когда резистор был перегружен напряжением, превышающим его номинальную мощность, резистор станет очень горячим на ощупь, значительно потемнеет и, возможно, даже расплавится или загорится. Хотя на этом этапе резистор может показаться поврежденным, он все еще может работать. Однако он может работать с меньшим сопротивлением, чем был изначально разработан.

Сгоревший резистор

В этот момент резистор не может противостоять току, протекающему под действием чрезмерного напряжения, и резистор выходит из строя.Когда резистор выходит из строя, ток обычно проходит через сгоревший резистор без какого-либо сопротивления и, таким образом, проходит без контроля. Другие компоненты в цепи могут быть повреждены из-за протекающего через них избыточного тока.

Остановка самонагревания FinFETs

Новые конструкции транзисторов и новые материалы появляются не на пустом месте. Их внедрение всегда обусловлено ограничениями существующих технологий.

Кремний, германий и другие полупроводниковые соединения интересны тем, что обещают более высокую подвижность носителей по сравнению с кремнием.Конструкции FinFET-транзисторов помогают минимизировать эффекты короткого канала, что является критическим ограничением планарных MOSFET. Но бесплатного обеда не бывает. Эти нововведения также приносят свои ограничения и компромиссы.

Например, вертикальные ребра FinFET транзистора покрыты оксидным слоем. В зависимости от конструкции физическое соединение между ребрами и кремниевой массой либо очень узкое, либо отсутствует. Тем не менее, они работают при относительно высоких напряжениях, тем самым генерируя высокие плотности тока и, соответственно, высокие рабочие температуры.Эта комбинация повышения рабочих температур и плохого рассеивания тепла может привести к локальным тепловым эффектам, обычно известным как самонагрев.

Горячие точки в интегральных схемах нет ничего нового. Разработчики привыкли управлять потребностями в отводе тепла часто используемых частей схемы. Но самонагрев гораздо более локализован. Вместо того, чтобы влиять на определенные блоки схемы, он влияет на отдельные ребра в пределах одного FinFET.

В частности, тепло генерируется током, протекающим через канал, и рассеивается через контакты, а также за счет существующей тепловой связи с объемным полупроводником.В конструкции с несколькими ребрами центральные ребра имеют тенденцию быть более теплыми, поскольку они находятся дальше от контактов. Фактически, в работе, опубликованной на декабрьском собрании электронных устройств IEEE, С. Х. Шин и его коллеги из Корейского института науки и технологий (KIST) обнаружили, что центральные плавники были на 30-50% теплее. Такие экстремальные колебания в транзисторе могут вызвать непоследовательное поведение пороговых значений и ускорить отказы надежности.

Самонагрев и надежность
В крупномасштабных планарных транзисторах нестабильность температуры смещения представляет собой наиболее серьезную угрозу надежности.Как обсуждалось ранее, BTI возникает, когда захваченные несущие вызывают сдвиг порогового напряжения. Поскольку количество ловушек в одном транзисторе нанометрового масштаба довольно мало, их следует рассматривать как дискретные местоположения, распределенные согласно статистике Пуассона, а не как среднее распределение, которое может быть применено ко всем транзисторам в равной степени. В сочетании с эффектами самонагрева BTI усугубляет несоответствие V _t в цепи из-за флуктуаций допирования.

Рис. 1: Температурный спад вдали от края проволоки, с соседними металлическими проволоками и без них.Источник: ANSYS

К счастью, есть некоторые свидетельства того, что полностью истощенные каналы, типичные для устройств finFET, помогают минимизировать BTI за счет снижения вариабельности допинга. SiGe-устройства также менее склонны к BTI, поскольку пассивирующий слой отделяет энергетические уровни канальных дырок от уровней диэлектрических дефектов. С другой стороны, каналы SiGe, по-видимому, более восприимчивы к деградации, вызванной горячими носителями. Инжекция горячих носителей происходит, когда сильные электрические поля перемещают носители внутрь или через диэлектрик затвора.В FinFET-транзисторах он хуже из-за их малых размеров и большего поперечного сечения захвата электронов затворных архитектур с циклическим переходом. HCI особенно проблематичен в SiGe, потому что уменьшенная запрещенная зона снижает барьер для инжектированных носителей. Фактически, исследователи из IBM обнаружили, что инжекция горячих носителей, по-видимому, является доминирующим механизмом деградации в SiGe FinFET-транзисторах при низком и умеренном смещении затвора, что делает индуцированный горячими носителями пробой диэлектрика потенциальным ограничивающим фактором срока службы этих устройств.

И HCI, и BTI включают процессы перехвата / отмены перехвата несущей. Применение смещения заполняет локации ловушек носителями; его удаление позволяет носителям вернуться в основное состояние, восстанавливая исходное поведение транзистора. В результате максимальная надежность зависит от рабочего цикла схемы. Быстрое переключение современных КМОП-схем является преимуществом, поскольку обеспечивает большее время восстановления, чем предполагают традиционные модели напряжения постоянного тока.

Третий важный механизм отказа, зависящий от времени пробой диэлектрика, немного отличается.TDDB зависит не только от V _t, но от электрического поля и плотности ловушек в оксиде затвора. С. Мей из Сингапурского университета технологий и дизайна вместе с коллегами из Imec наблюдали «эпитаксию, вызванную пробоем диэлектрика», при которой тепловая и электромиграция кремния из канала в оксид вызывала физическое утоньшение диэлектрика, что в конечном итоге приводило к короткому замыканию. .

Самонагревание увеличивает скорость миграции. Отказ TDDB с нулевым смещением может произойти в центральных ребрах.Однако как в центральном, так и в краевом плавниках миграция была локализована в нижних углах.

Конструкция транзистора с термозащитой
Таким образом, самонагревание может существенно повлиять на надежность FinFET. Так что можно сделать? Или это неотъемлемая характеристика FinFET-транзисторов, требующая компромисса между управлением температурой и электростатикой? По этому поводу группа KIST сообщила немного хороших новостей. Их моделирование транзисторов с плавающим корпусом, независимо от материалов или конструкции транзистора, показало, что на самонагревание больше всего влияют характеристики рассеивания тепла подложкой и скрытым оксидом.На электростатическое поведение транзистора больше всего влияют канал и диэлектрик затвора. В результате самонагрев и электростатика могут быть разделены и оптимизированы отдельно. Например, этим исследователям удалось снизить температуру канала на 50–70% за счет использования скрытого слоя Al ₂ O ₃ на подложке SiC.

Хотя самонагревание, по-видимому, не подавляет электростатические преимущества конструкций FinFET, очевидно, что тепловые эффекты потребуют особого внимания, поскольку промышленность использует все более экзотические материалы и конструкции устройств.Исследователи из Imec предложили несколько полезных предложений, основанных на их работе с устройствами на основе нанопроволоки.

Нанопроволока и будущее самонагрева
Например, важно помнить, что теплопроводность и электрическая подвижность — это не одно и то же. SiGe имеет лучшую подвижность носителей, чем кремний, но искажение германием решетки кремния увеличивает рассеяние фононов и ухудшает теплопередачу. Точно так же имеет значение подготовка поверхности. Например, многие схемы интеграции нанопроволоки используют травление для уменьшения ширины проволоки.Ток течет в объеме проволоки и не изменяется, но характеристики поверхности влияют на тепловую связь между проволоками, диэлектриками и массой пластины.

Наконец, важно учитывать паразитные токи и выделяемое ими тепло. Например, прокладки с воздушным зазором, предназначенные для уменьшения емкости между затвором и истоком и стоком, могут быть контрпродуктивными. Ухудшение производительности из-за уменьшения тепловыделения может свести на нет преимущества уменьшения емкости.

Истории по теме
Повышение надежности транзисторов
Некоторый прогресс есть, но простых ответов нет.
Масштабирование FinFET достигает теплового предела
Переход к следующим узлам процесса не приведет к таким же улучшениям производительности, как в прошлом.
Развитие теплового ландшафта
Как анализ методом конечных элементов и другие технологии используются для снижения риска и неопределенности тепловых воздействий в современной упаковке.
Электромиграция: больше не только медь
Усовершенствованная упаковка создает новые нагрузки и способствует проблемам надежности.

У меня к вам вопрос.

Мощность и тепловыделение

По мере роста объема и сложности вашего встроенного проекта энергопотребление становится все более очевидной проблемой. По мере увеличения энергопотребления такие компоненты, как линейные регуляторы напряжения, могут нагреваться во время нормальной работы. Небольшой нагрев — это нормально, однако, когда становится слишком жарко, производительность линейного регулятора ухудшается.

Сколько — это много?

Хорошее практическое правило для регуляторов напряжения: если внешний корпус становится неудобным на ощупь, то деталь должна иметь эффективный способ передачи тепла другой среде.Хороший способ сделать это — добавить радиатор, как показано ниже.

Радиатор, прикрепленный к линейному регулятору напряжения на блоке питания макетной платы.

Радиатор часто представляет собой просто большой кусок металла, который помогает отводить тепло от детали под нагрузкой. При увеличении площади поверхности радиатора большее количество тепла передается более холодному воздуху, что обеспечивает более эффективное охлаждение детали. Вот почему вы видите «ребра» на некоторых радиаторах, как показано на рисунке выше.

Если вы используете радиатор, рекомендуется добавить радиатор или термоленту в зону физического контакта между регулятором напряжения и радиатором. Компаунд радиатора или лента обеспечивает надлежащую передачу тепла от регулятора напряжения к радиатору. На картинке выше вы можете увидеть белый теплоотвод. Помните, что вам нужно совсем немного!

В вашем макете также можно использовать медные плоскости в качестве радиаторов.

Иногда медные заливки на печатных платах используются в качестве радиаторов.На приведенном выше рисунке микросхема для зарядки LiPo-аккумулятора MCP73831 должна рассеивать тепло на печатной плате. Серые области — это медные плоскости, а черные точки — переходные отверстия (медные отверстия в нижнем слое). Вся эта медь составляет большую площадь излучаемой тепловой массы, которая будет эффективно рассеивать тепло в окружающий воздух.

Почему греется регулятор напряжения?

В этом кратком обсуждении мы поговорим о линейных регуляторах (по сравнению с SMPS).Эффективность линейного регулятора зависит от разницы между входным и выходным напряжениями и от величины тока, потребляемого вашей схемой. Чем больше разница между входным и выходным напряжением или больше ток, тем больше тепла будет рассеиваться регулятором. Это означает, что линейные регуляторы мощности не очень эффективны при регулировании напряжения, поскольку так много энергии теряется в виде тепла! Импульсные источники питания (SMPS) намного более эффективны и становятся все более распространенными, однако они могут быть трудными в использовании, поскольку они иногда подвержены генерации шума при неправильном использовании.

Мы можем рассчитать среднее количество мощности, рассеиваемой регулятором, которое напрямую связано с теплом, выделяемым регулятором.

Чтобы рассчитать мощность, используемую регулятором в приведенной выше схеме, нам необходимо знать:

Vin, напряжение на входе регулятора.
Vout, выход регулятора и напряжение, которое используется для питания внешних устройств.
I, максимальное количество тока, которое может потреблять система.Сложите указанный (RTFM) максимальный ток, потребляемый всеми устройствами (MCU, GPS, светодиоды и т. Д.), Для надежной оценки.

Теперь мы можем использовать уравнение мощности и подставить три значения для расчета мощности, используемой регулятором.

ПРИМЕР 1

Сколько мощности потребляет регулятор на картинке выше? Вот данные значения:

Вин. Допустим, мы используем полностью заряженный аккумулятор на 9 В.
Vout. В нашем примере это 5 В.
I. Предположим, что максимальный ток, потребляемый всеми устройствами, составляет 2,5 А.

Используйте уравнение мощности:

Мощность = мощность в ваттах
V = напряжение в вольтах
I = ток в амперах

10 Вт — это много энергии, которую нужно рассеять через небольшой электронный компонент! Вот почему может потребоваться использование радиаторов с линейными регуляторами напряжения.

Почему греется электроника и как работают разные методы охлаждения — i2HARD

Основы тепловыделения

Откуда берется тепло

Как не допустить перегрева чипов

Как сделать еще холоднее

Заключение

тв не включается, не реагирует на кнопки управления и пульт, не регулируется громкость, яркость, контрастно

Допустимая рабочая температура мощного кремниевого транзистора, современные допуски?

Сильно греется строчный транзистор

Греется трансформатор на зарядном устройстве

Основные причины

Короткозамкнутый виток

Недостаточная нагрузка

Перегрузка

Сердечники

Заземляющие втулки

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Как правильно предотвратить причину

Ток холостого хода

При зарядке

Опыт короткого замыкания

Особенности поведения импульсного трансформатора

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

Сильно греется строчный транзистор

Почему греется трансформатор: причины, способы устранения проблемы

Основные причины

Короткозамкнутый виток

Недостаточная нагрузка

Перегрузка

Сердечники

Заземляющие втулки

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Как правильно предотвратить причину

Ток холостого хода

При зарядке

Опыт короткого замыкания

Особенности поведения импульсного трансформатора

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

Тепловое сопротивление и емкость являются критическими параметрами силовых устройств

Определение проблем

Пуск ИИП и перегрузка выхода

Усадка стружки

Тепловые схемы Закон Ома

Метод определения рассеиваемой мощности транзистора

Максимальная рабочая температура перехода

Тепловое сопротивление и емкость

Рекомендации по установке

Интерфейсные материалы, изоляция

Изоляция между сливом и шасси должна соответствовать трем требованиям:

На практике используются 3 вида материалов:

Материалы с фазовым переходом

Тепловой разгон

Об авторе

Компьютеры скоро перестанут работать, тепло не будет выделяться

Коммутация при комнатной температуре

Спин электрона с магнитными данными

Каналы охлаждения на микросхеме

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

Расчет радиаторов

Введение

Схемы теплового замещения

Рассеивание без радиатора

Калькулятор радиатора

Небольшие радиаторы, разработанные по индивидуальному заказу

Заключение

Библиография и дополнительная литература

Что происходит при перегорании резистора?

Нормальный нагрев резистора

Перегрев резистора

Горение резистора

Сгоревший резистор

Остановка самонагревания FinFETs

У меня к вам вопрос.

Мощность и тепловыделение

Почему греется регулятор напряжения?

Оставить комментарийОтменить комментарий