Svijet PC periferije. Digitalno laboratorijsko napajanje s PC kontrolom Napajanje kontrolirano naponom

IC-ovi za nadzor napona postaju sve popularniji u proizvodnji napajanja sustava. Prisutnost mikro kruga nadzornika izlaznog napona doista postaje znak modernog i dobro promišljenog sklopa napajanja. Danas na tržištu postoji veliki broj nadzornih čipova koji se razlikuju po internoj arhitekturi i karakteristikama.

SG6521 pripada klasi nadzornika napona, te omogućuje razvojnim programerima sistemskih napajanja da minimiziraju broj elemenata u krugovima za kontrolu izlaznog napona, što u konačnici ima pozitivan učinak na pouzdanost i cijenu napajanja.

Kontroler SG6521 je optimiziran za korištenje u ATX napajanjima, iako se može koristiti u bilo kojem preklopnom napajanju i servo sustavima napajanja. SG6521 je čip koji obavlja sljedeće funkcije:

- nadzornik napona;

- trenutni nadzornik;

- daljinsko upravljanje napajanjem (uključivanje/isključivanje) putem PSON signala;

- generiranje signala Power Good (napajanje je normalno);

- zaštita od raznih hitnih načina napajanja.

Glavne karakteristike SG6521 čipa su:

-prisutnost zasebnih ulaza za nadzor dvaju izlaznih napona nazivnih 12V (tj. za 12V1 i za 12V2);

- osiguranje prenaponske zaštite (OVP) u +3.3V, +5V kanalima iu oba +12V kanala;

- osiguranje podnaponske zaštite (UVP) u +3,3V, +5V kanalima iu oba +12V kanala;

- osiguranje prekostrujne zaštite (OCP) u +3,3V, +5V kanalima iu oba +12V kanala;

- dostupnost izlaza otvorenog odvoda za generiranje Power Good i FPO signala;

- pružanje odgode od 300ms pri generiranju Power Good signala;

- osiguranje vremenske odgode od 2,8 ms pri generiranju FPO signala nakon aktiviranja PSON signala;

- osiguranje vremenske odgode od 48 ms za PSON signal;

- širok raspon napona napajanja (od 4V do 15V);

- nema blokiranja pri brzom uključivanju/isključivanju izmjenične struje;

- prisutnost ugrađene toplinske zaštite;

- prisutnost dodatnog PEXT ulaza zaštite.

Mikro krug je dostupan u 16-pinskom DIP (SG6521DZ) ili SOP (SG6521SZ) paketu. Distribucija signala preko kontakata mikro kruga prikazana je na slici 1, svrha kontakata mikro kruga opisana je u tablici 1.

Slika 1 Pinout nadzornika napona SG6521

Tablica 1. Dodjela pinova SG6521

Tipična opcija za uključivanje mikrosklopa prikazana je na sl. 2, a na sl. 3 prikazan je njegov funkcionalni dijagram.

Slika 2 Tipična aktivacija nadzornika napona napajanja sustava - mikro krug SG6521

Slika 3 Unutarnja arhitektura SG6521 nadzornika napona

Funkcioniranje mikro kruga

Mikro krug se napaja iz izvora pripravnosti koji generira napon +5VSB. Stoga, čim se mrežni napon primijeni na napajanje, SG6521 čip se pokreće i počinje pratiti status signala PSON, dok držite signal FPO na visokoj razini. Visoka razina signala FPO zabranjuje rad čipa PWM kontrolera.

Čim signal PSON postavljen na logičku "0", SG6521 prevodi svoj izlazni signal FPO na nisku razinu, uslijed čega PWM kontroler može raditi i napajanje počinje. Napajanje počinje 48 ms nakon postavljanja signala PSON na nisku razinu. Čim svi izlazni naponi napajanja dosegnu zadani raspon vrijednosti, mikro krug postavlja signal PGO na visoku razinu, omogućujući središnjem procesoru osobnog računala da se pokrene.

Nakon pokretanja glavnog pretvarača napajanja, mikrokrug SG6521 prati izlazni napon i struju svakog od pozitivnih kanala. I čim napon ili struja izađe izvan dopuštenih vrijednosti, signal FPO je postavljen na visoku razinu, zabranjujući rad napajanja. Blokada kada napon padne ( UVP) pokreće se ako:

Položaj SG6521 čipa u napajanju prikazan je na slici 4.

Sl.4 Blok dijagram napajanja sustava sa SG6521 čipom

Osim izlaznih napona, mikro krug SG6521 također analizira prisutnost izmjeničnog napona na izlazu energetskog transformatora. Za ovu analizu koristi se signal P.G.I.. Ovaj signal se dobiva ispravljanjem impulsa jednog od sekundarnih namota energetskog transformatora. Međutim, ovaj ispravljački krug koristi izglađujući kondenzator malog kapaciteta (slika 5). Zbog toga zaustavljanje proizvodnje glavnog pretvarača napajanja dovodi do vrlo brzog pada napona signala P.G.I.. Kao rezultat toga, razina signala P.G.I. sve niže 1,25 V dok se u preostalim kanalima napon nastavlja održavati unutar prihvatljivog raspona vrijednosti zbog velikih kapaciteta kondenzatora za izravnavanje. Dakle, koristeći signal P.G.I. SG6521 čip uspijeva "znati" unaprijed da je napajanje isključeno. Budući da nagli pad napona vrlo loše utječe na rad mikroprocesora, signal Snaga Dobro treba zabraniti njegov rad prije nego što nestane napona napajanja. To je uz pomoć signala P.G.I. Neočekivano gašenje procesora možete spriječiti deaktiviranjem signala Snaga Dobro prije nego se izgubi napon napajanja.

Slika 5. Konstrukcija strujnog kruga upozorenja na nestanak struje

Ovdje bih vas također želio podsjetiti (iako je o tome već bilo dosta riječi u našim pregledima o standardima napajanja) da bi se, u skladu s važećim propisima, na izlazu trebale generirati dva napona nominalne vrijednosti +12V. napajanje - ovo +12V1 I +12V2. napon +12V2 treba koristiti za napajanje jezgre procesora, a napon +12V1 služi za napajanje svih ostalih potrošača ovog napona. Prema suvremenim standardima, svaki od ovih kanala mora biti opremljen posebnim, neovisnim strujnim senzorom. To je upravo ono što čip SG6521 omogućuje implementaciju u napajanjima.

Izlazni signali mikro kruga su signali PGO I FPO. Ovisnost razina PGO I FPO o stanju ulaznih signala mikro kruga prikazani su u tablici 2.

TTablica 2. Status izlaznih signala PGO i FPO ovisno o različitim načinima rada

SG6521 čip ima dodatni zaštitni kontakt. Ovaj ulazni pin je označen PEX T. Dostupnost kontakta PEXT pruža fleksibilnost pri razvoju nestandardnih zaštita. Tako, na primjer, uz pomoć ovog ulaza možete organizirati zaštitu od pregrijavanja, za koju svrhu na ulaz PEXT bit će potrebno spojiti senzor temperature u obliku termistora s negativnim TCS (NTC), kao što je prikazano na slici 2.

SG6521 omogućuje organiziranje strujne zaštite za svaki izlazni kanal, a sve ove zaštite funkcioniraju neovisno jedna o drugoj, tj. Hitno isključivanje napajanja može biti uzrokovano prekomjernim povećanjem struje čak iu jednom od kanala, dok će struja u preostalim kanalima biti unutar dopuštenog raspona vrijednosti. Da bi se organizirala strujna zaštita, u svaki kanal opskrbnog napona ugrađen je senzor struje, čiju funkciju obavljaju otpornici s niskim otporom. Pad napona na ovim otpornicima procjenjuje se internim preciznim komparatorima čiji je prednapon jednak 3 mV. Ulazna struja kontakta IS33, IS5 I IS12 jednako osam puta referentnoj struji ( IREF), čiju vrijednost postavlja kontakt R.I.(vidi tablicu 1). Zaštitni krug ekvivalentne struje ( OCP) prikazan je na slici 6.

Sl.6 Ekvivalentni krug strujne zaštite

Evo dijagrama kao primjera OCP kanala +12V, i za to ćemo izračunati parametre korištenih elemenata. Budući da je usporedni element sklopa komparator, zaštita OCP postaje aktivan uz sljedeću nejednakost (1):

I1xR1 > IRIxR2 (1)

Ako je otpornik R1=5 mOhm, i otpornik R.I.=30 kOhm (upamtite da je otpornik R.I. spojen na pin 6 čipa SG6521), zatim zaštita OCP aktivira se kada je struja visoka 35A. U ovom slučaju, vrijednost otpornika R2 izračunato formulom (2):

R2 = I1xR1 / IRIx8 = 525 Ohma (2)

Kondenzator S dizajniran za zaobilaženje smetnji, njegov kapacitet mora biti u rasponu 1...2,2 µF .

Vremenski dijagrami koji objašnjavaju procese uključivanja i isključivanja napajanja i aktiviranja pomoću čipa SG6521 prikazani su na slici 7.

Slika 7. Vremenski dijagrami za uključivanje i isključivanje SG6521

A slika 8 prikazuje vremenske dijagrame rada različitih zaštita implementiranih pomoću mikro kruga SG6521.

Slika 8. Djelovanje zaštita u SG6521

Razine pragova aktivacije zaštite prikazane su u tablici 3.

Tablica 3. Razine aktivacije zaštite SG6521

Obratite pozornost na važnost ulaznog signala P.G.I., koji se koristi za kontrolu stanja oba izlazna signala ( FPO I PGO) i također omogućuje prolaz signala iz krugova OCP, OVP I UVP. Ako je razina ulaznog signala P.G.I. sve niže 1,25 V, onda to uzrokuje isključivanje napajanja (postavljanjem FPO na visoku razinu) i resetirajte na nisku razinu signala PGO. Međutim. kada se nadzorni čip uključi i pokrene, prag aktivacije je na razini 0,6 V. To znači da čim napon P.G.I. dostići će vrijednost 0,6 V, rad sklopova OVP, UVP I OCP dozvoljeno, tj. Zaštite se pokreću nešto ranije, što omogućuje praćenje hitnih načina rada napajanja mnogo ranije - na samom početku njegovog rada. Drugim riječima, zaštita se aktivira kada signal premaši P.G.I. razini 0,6 V, i isključivanje kada razina padne P.G.I. prije 1,25 V. Sve je to prikazano na slici 9.

Članak nudi informacije o dizajnu krugova, preporuke za popravke i zamjenu analognih dijelova ATX-350WP4 napajanja. Nažalost, autor nije uspio utvrditi točnog proizvođača; očito je ovo sklop jedinice vrlo blizak originalu, vjerojatno Delux ATX-350WP4 (Shenzhen Delux Industry Co., Ltd), izgled jedinice prikazan je na fotografiji .

Opće informacije. Napajanje je izvedeno u formatu ATX12V 2.0, prilagođeno domaćim potrošačima, tako da nema sklopku za napajanje i sklopku tipa AC mreže. Izlazni konektori uključuju:
konektor za spajanje na matičnu ploču - glavni 24-pinski konektor za napajanje;
4-polni +12 V konektor (P4 konektor);
konektori napajanja za prijenosne medije;
Serial ATA hard disk napajanje. Pretpostavlja se da je glavni priključak za napajanje
Može se jednostavno pretvoriti u 20-pinski izbacivanjem 4-pinske grupe, što ga čini kompatibilnim sa starijim formatima matičnih ploča. Prisutnost 24-pinskog konektora omogućuje da maksimalna snaga konektora pomoću standardnih terminala bude 373,2 W.
Podaci o radu ATX-350WP4 napajanja prikazani su u tablici.

Strukturna shema. Skup elemenata blok dijagrama ATX-350WP4 napajanja tipičan je za prekidačke tipove napajanja. To uključuje dvodijelni linijski filtar šuma, niskofrekventni visokonaponski ispravljač s filtrom, glavni i pomoćni pretvarači impulsa, visokofrekventni ispravljači, monitor izlaznog napona, zaštitni i rashladni elementi. Značajka ove vrste napajanja je prisutnost mrežnog napona na ulaznom konektoru napajanja, dok je niz elemenata jedinice pod naponom, a postoji i napon na nekim njegovim izlazima, posebice na +5V_SB izlazi. Blok dijagram izvora prikazan je na sl. 1.

Rad napajanja. Ispravljeni mrežni napon od oko 300 V napaja glavni i pomoćni pretvarač. Osim toga, izlazni ispravljač pomoćnog pretvarača opskrbljuje naponom napajanja upravljački čip glavnog pretvarača. Kada je izvor napajanja isključen (signal PS_On je na visokoj razini), glavni pretvarač je u "sleep" načinu rada; u ovom slučaju napon na njegovim izlazima se ne bilježi mjernim instrumentima. U isto vrijeme, pomoćni pretvarač stvara napon napajanja glavnog pretvarača i izlazni napon +5B_SB. Ovo napajanje služi kao rezervno napajanje.

Glavni pretvarač se uključuje prema principu daljinskog prebacivanja, prema kojem Ps_On signal postaje jednak nultom potencijalu (niska razina napona) kada se računalo uključi. Na temelju tog signala monitor izlaznog napona izdaje signal dopuštenja za generiranje upravljačkih impulsa PWM kontrolera glavnog pretvarača maksimalnog trajanja. Glavni pretvarač se budi iz stanja mirovanja. Naponi od ±12 V, ±5 V i +3,3 V dovode se iz visokofrekventnih ispravljača preko odgovarajućih filtara za izglađivanje na izlaz napajanja.

S kašnjenjem od 0,1 ... 0,5 s u odnosu na pojavu signala PS_On, ali dovoljno za završetak prijelaznih procesa u glavnom pretvaraču i formiranje napona napajanja +3,3 V. +5 V, +12 V na izlaz napajanja, monitor izlaznih napona, generira se RG signal. (hrana je normalna). P.G. signal je informativnog karaktera, označavajući normalan rad napajanja. Izdaje se matičnoj ploči za početnu instalaciju i pokretanje procesora. Dakle, signal Ps_On kontrolira uključivanje napajanja, a P.G. je odgovoran za pokretanje matične ploče, oba signala su dio 24-pinskog konektora.
Glavni pretvarač koristi pulsni način rada, pretvaračem upravlja PWM kontroler. Trajanje otvorenog stanja ključeva pretvarača određuje vrijednost napona izlaznih izvora, koji se može stabilizirati unutar dopuštenog opterećenja.

Stanje napajanja prati monitor izlaznog napona. U slučaju preopterećenja ili podopterećenja, monitor generira signale koji zabranjuju rad PWM kontrolera glavnog pretvarača, stavljajući ga u stanje mirovanja.
Slična situacija javlja se u uvjetima hitnog rada napajanja povezanog s kratkim spojevima u opterećenju, koji se nadziru posebnim nadzornim krugom. Kako bi se olakšali toplinski uvjeti, u napajanju se koristi prisilno hlađenje na principu stvaranja podtlaka (emisija toplog zraka).

Shematski dijagram napajanja prikazan je na sl. 2.

Mrežni filtar i niskofrekventni ispravljač koriste elemente za zaštitu od mrežnih smetnji, nakon čega se mrežni napon ispravlja mosnim ispravljačkim sklopom. Zaštita izlaznog napona od smetnji u izmjeničnoj mreži provodi se pomoću par sekcija filtera barijere. Prva veza je napravljena na posebnoj ploči čiji su elementi CX1, FL1, druga veza se sastoji od elemenata ploče glavnog napajanja CX, CY1, CY2, FL1. Elementi T, THR1 štite izvor napajanja od struja kratkog spoja u opterećenju i prenapona u ulaznoj mreži.
Ispravljač mosta izrađen je pomoću dioda B1-B4. Kondenzatori C1, C2 tvore niskofrekventni mrežni filtar. Otpornici R2, R3 su elementi kruga pražnjenja kondenzatora C1, C2 kada je napajanje isključeno. Varistori V3, V4 ograničavaju ispravljeni napon tijekom skokova mrežnog napona iznad prihvaćenih granica.
Pomoćni pretvarač spojen je izravno na izlaz mrežnog ispravljača i shematski predstavlja samooscilirajući blok oscilator. Aktivni elementi blokirnog oscilatora su tranzistor Q1, p-kanalni tranzistor s efektom polja (MOSFET) i transformator T1. Početnu struju vrata tranzistora Q1 generira otpornik R11R12. U trenutku napajanja počinje se razvijati proces blokiranja, a struja počinje teći kroz radni namot transformatora T1. Magnetski tok koji stvara ova struja inducira emf u namotu s pozitivnom povratnom spregom. U ovom slučaju, preko diode D5 spojene na ovaj namot, kondenzator C7 se puni, a transformator se magnetizira. Struja magnetiziranja i struja punjenja kondenzatora C7 dovode do smanjenja struje vrata Q1 i njegovog kasnijeg isključivanja. Prigušivanje prenapona u odvodnom krugu provodi se elementima R19, C8, D6, pouzdano blokiranje tranzistora Q1 provodi bipolarni tranzistor Q4.

Glavni pretvarač napajanja izrađen je prema polumosnoj shemi push-pull (slika 3). Naponski dio pretvarača je tranzistor - Q2, Q3, obrnuto spojene diode D1, D2 pružaju zaštitu tranzistora pretvarača od "prolaznih struja". Drugu polovicu mosta čine kondenzatori C1, C2, koji stvaraju ispravljeni razdjelnik napona. Dijagonala ovog mosta uključuje primarne namote transformatora T2 i TZ, prvi od njih je ispravljač, a drugi funkcionira u upravljačkom krugu i štiti od "prevelikih" struja u pretvaraču. Da bi se otklonila mogućnost asimetričnog magnetiziranja transformatora TZ, do kojeg može doći tijekom prijelaznih procesa u pretvaraču, koristi se rastavni kondenzator SZ. Način rada tranzistora postavljaju elementi R5, R8, R7, R9.
Upravljački impulsi se dovode do tranzistora pretvarača preko prilagodbenog transformatora T2. Međutim, pretvarač počinje u samooscilirajućem načinu rada; kada je tranzistor 03 otvoren, struja teče kroz krug:
+U(B1...B4) -> Q3(k-e) -> T2 - T3 -> SZ -> C2 -> -U(BL..B4).

U slučaju otvorenog tranzistora Q2 struja teče kroz krug:
+U(B1...B4) -> S1 -> S3 -> T3 -> T2 -> Q2(k-e) -> -U(B1...B4).

Preko prijelaznih kondenzatora C5, C6 i ograničavajućih otpornika R5, R7, upravljački signali se dovode do baze ključnih tranzistora; sklop s usjekom R4C4 sprječava prodor impulsne buke u izmjeničnu električnu mrežu. Dioda D3 i otpornik R6 čine krug pražnjenja kondenzatora C5, a D4 i R10 čine krug pražnjenja Sb.
Kada struja teče kroz primarni namot TZ-a, dolazi do procesa akumulacije energije transformatorom, ta se energija prenosi u sekundarne krugove izvora napajanja i punjenje kondenzatora C1, C2. Stacionarni način rada pretvarača započet će nakon što ukupni napon na kondenzatorima C1, C2 dosegne vrijednost od +310 V. U ovom slučaju, napajanje će se pojaviti na mikro krugu U3 (pin 12) iz izvora napravljenog na elementima D9 , R20, C15, C16.
Pretvarač je upravljan kaskadom od tranzistora Q5, Q6 (slika 3). Opterećenje kaskade su simetrični polunamoti transformatora T2, na čijoj se spojnoj točki preko elemenata D9, R23 dovodi napon napajanja +16 V. Način rada tranzistora Q5 i Q6 postavljaju otpornici R33, odnosno R32. Kaskadom upravljaju impulsi iz mikro kruga PWM drajvera U3, koji dolaze od pinova 8 i 11 do baza kaskadnih tranzistora. Pod utjecajem upravljačkih impulsa, jedan od tranzistora, na primjer Q5, otvara se, a drugi, Q6, zatvara. Pouzdano zaključavanje tranzistora provodi se lancem D15D16C17. Dakle, kada struja teče kroz otvoreni tranzistor Q5 kroz krug:
+ 16V -> D9 -> R23 -> T2 -> Q5(k-e) -> D15, D16 -> kućište.

Na emiteru ovog tranzistora stvara se pad napona od +1,6 V. Ta vrijednost je dovoljna da se tranzistor Q6 isključi. Prisutnost kondenzatora C17 pomaže u održavanju potencijala blokiranja tijekom "pauze".
Diode D13, D14 dizajnirane su za raspršivanje magnetske energije akumulirane polunamotima transformatora T2.
PWM kontroler izrađen je na čipu AZ7500BP (BCD Semiconductor), koji radi u push-pull modu. Elementi vremenskog kruga generatora su kondenzator C28 i otpornik R45. Otpornik R47 i kondenzator C29 tvore krug korekcije za pojačalo greške 1 (Sl.4).

Za realizaciju push-pull načina rada pretvarača, upravljački ulaz izlaznih stupnjeva (pin 13) spojen je na izvor referentnog napona (pin 14). Od pinova 8 i 11 mikro kruga, upravljački impulsi ulaze u osnovne krugove tranzistora Q5, Q6 upravljačke kaskade. Napon +16 V dovodi se na pin napajanja mikro kruga (pin 12) iz ispravljača pomoćnog pretvarača.

Način rada "sporo pokretanje" provodi se pomoću pojačala greške 2, čiji neinvertirajući ulaz (pin 16 U3) prima +16 V napon napajanja kroz razdjelnik R33R34R36R37C21, a invertirajući ulaz (pin 15) prima napon iz reference izvor (pin 14) iz integrirajućeg kondenzatora C20 i otpornika R39.
Neinvertirajući ulaz pojačala pogreške 1 (pin 1 U3) prima zbroj napona +12 V i +3,3 V kroz zbrajalo R42R43R48. Napon iz referentnog izvora mikro kruga (pin 2 U3) dovodi se na suprotni ulaz pojačala (pin 2 U3) kroz razdjelnik R40R49. 14 U3). Otpornik R47 i kondenzator C29 su elementi frekvencijske korekcije pojačala.
Stabilizacijski i zaštitni krugovi. Trajanje izlaznih impulsa PWM regulatora (pin 8, 11 U3) u ustaljenom stanju određeno je povratnim signalima i pilastim naponom glavnog oscilatora. Vremenski interval tijekom kojeg "pila" prelazi povratni napon određuje trajanje izlaznog impulsa. Razmotrimo proces njihovog formiranja.

S izlaza pojačala pogreške 1 (pin 3 U3), informacija o odstupanju izlaznih napona od nominalne vrijednosti u obliku polagano promjenjivog napona šalje se PWM pokretaču. Zatim, s izlaza pojačala pogreške 1, napon se dovodi na jedan od ulaza modulatora širine impulsa (PWM). Na njegov drugi ulaz dovodi se pilasti napon s amplitudom od +3,2 V. Očito, ako izlazni napon odstupi od nominalnih vrijednosti, na primjer, prema smanjenju, povratni napon će se smanjiti na tu vrijednost pilastog napona koji se dovodi na pribadača. 1, što dovodi do povećanja trajanja ciklusa izlaznog impulsa. U tom slučaju se više elektromagnetske energije akumulira u transformatoru T1 i prenosi na opterećenje, zbog čega se izlazni napon povećava na nazivnu vrijednost.
U hitnom načinu rada, pad napona na otporniku R46 se povećava. U ovom slučaju, napon na pinu 4 mikro kruga U3 raste, a to zauzvrat dovodi do rada komparatora "pauze" i naknadnog smanjenja trajanja izlaznih impulsa i, sukladno tome, do ograničenja protoka struje kroz tranzistore pretvarača, čime se sprječava Q1, Q2 da izađu iz zgrade.

Izvor također ima zaštitne krugove od kratkog spoja u kanalima izlaznog napona. Senzor kratkog spoja duž kanala -12 V i -5 V formiraju elementi R73, D29, čija je središnja točka spojena na bazu tranzistora Q10 preko otpornika R72. Napon iz izvora +5 V također se ovdje dovodi kroz otpornik R71. Posljedično, prisutnost kratkog spoja u kanalima -12 V (ili -5 V) dovest će do otključavanja tranzistora Q10 i preopterećenja na pinu 6 na monitor napona U4, a to će zauzvrat zaustaviti pretvarač na pinu 4 pretvarača U3.
Kontrola, nadzor i zaštita napajanja. Osim kvalitetnog obavljanja svojih funkcija, gotovo sva računala zahtijevaju jednostavno i brzo uključivanje/isključivanje. Problem uključivanja/isključivanja napajanja riješen je implementacijom principa daljinskog uključivanja/isključivanja u modernim računalima. Kada pritisnete tipku “I/O” koja se nalazi na prednjoj ploči kućišta računala, procesorska ploča generira signal PS_On. Da biste uključili napajanje, signal PS_On mora biti na niskom potencijalu, tj. nula, kada je isključen - visok potencijal.

U napajanju su zadaci upravljanja, nadzora i zaštite implementirani na U4 mikrokrugu za nadzor izlaznih napona napajanja LP7510. Kada nulti potencijal (PS_On signal) stigne na pin 4 mikro kruga, nulti potencijal se također formira na pin 3 s kašnjenjem od 2,3 ms. Ovaj signal je okidač za napajanje. Ako je signal PS_On visok ili je njegov ulazni krug prekinut, tada je pin 3 mikro kruga također postavljen na visoku razinu.
Osim toga, mikro krug U4 prati glavne izlazne napone napajanja. Stoga izlazni naponi izvora napajanja od 3,3 V i 5 V ne bi smjeli prijeći utvrđena ograničenja od 2,2 V< 3,3В < 3,9 В и 3,5 В < 5 В < 6,1 В. В случае их выхода за эти пределы более чем на 146 мкс на выходе 3 микросхемы U4 устанавливается высокий уровень напряжения, и источник питания выключается по входу 4 микросхемы U3. Для источника питания +12 В, контролируемого по выводу 7, существует только контроль над его превышением. Напряжение питания этого источника не должно превышать больше чем 14,4 В. В перечисленных аварийных режимах основной преобразователь переходит в спящий режим путем установления на выводе 3 микросхемы U4 напряжения высокого уровня. Таким способом осуществляется контроль и защита блока питания от понижения и повышения напряжения на выходах его основных источников (рис.5).

U svim slučajevima visoke razine napona na pinu 3, napon na pinu 8 je normalan, PG je nizak (nula). U slučaju kada su svi naponi napajanja normalni, niska razina PSOn signala postavljena je na pin 4, a napon koji ne prelazi 1,15 V prisutan je na pin 1; signal visoke razine pojavljuje se na pin 8 s odgodom od 300 ms .
Krug toplinske kontrole dizajniran je za održavanje temperature unutar kućišta napajanja. Krug se sastoji od ventilatora i termistora THR2 koji su spojeni na kanal +12 V. Održavanje konstantne temperature unutar kućišta postiže se regulacijom brzine okretanjem ventilatora.
Ispravljači impulsnog napona koriste tipični punovalni ispravljački krug sa srednjom točkom, osiguravajući potrebni faktor valovitosti.
Ispravljač napajanja +5 V_SB izrađen je pomoću diode D12. Dvostupanjski filtar izlaznog napona sastoji se od kondenzatora C15, prigušnice L3 i kondenzatora C19. Otpornik R36 je otpornik opterećenja. Stabilizaciju ovog napona provode mikro krugovi U1, U2.

Napajanje od +5 V izrađeno je pomoću diodnog sklopa D32. Filtar izlaznog napona s dvije veze formira se namotavanjem L6.2 induktora s više namota, induktora L10 i kondenzatora C39, C40. Otpornik R69 je otpornik opterećenja.
Slično je konstruirano i napajanje +12 V. Njegov ispravljač je izveden na diodnom sklopu D31. Filtar izlaznog napona s dvije veze formira se namotavanjem L6.3 induktora s više namota, induktora L9 i kondenzatora C38. Opterećenje napajanja - toplinski upravljački krug.
Ispravljač napona +3,3 V - diodni sklop D30. Krug koristi stabilizator paralelnog tipa s regulacijskim tranzistorom Q9 i parametarskim stabilizatorom U5. Upravljački ulaz U5 prima napon iz razdjelnika R63R58. Otpornik R67 je razdjelnik opterećenja.
Kako bi se smanjila razina smetnji koje emitiraju impulsni ispravljači u električnu mrežu, rezistivno-kapacitivni filtri na elementima R20, R21, SY, C11 spojeni su paralelno sa sekundarnim namotima transformatora T1.
Na sličan način se formiraju izvori napajanja za negativne napone -12 V, -5 V. Dakle, za izvor od 12 V, ispravljač je napravljen pomoću dioda D24, D25, D26, filtra za izglađivanje L6.4L5C42 i otpornika opterećenja R74.
Napon od -5 V generira se pomoću dioda D27, 28. Filtri za ove izvore su L6.1L4C41. Otpornik R75 je otpornik opterećenja.

Tipične greške
Mrežni osigurač T je pregorio ili nema izlaznog napona. U tom slučaju potrebno je provjeriti ispravnost elemenata filtera barijere i mrežnog ispravljača (B1-B4, THR1, C1, C2, V3, V4, R2, R3), kao i ispravnost tranzistora Q2, Q3 . Najčešće, ako je odabrana pogrešna AC mreža, VA-ristori V3, V4 izgaraju.
Provjerava se i ispravnost elemenata pomoćnog pretvarača, tranzistora Q1.Q4.
Ako se kvar ne otkrije i ne potvrdi se kvar prethodno razmatranih elemenata, tada se provjerava prisutnost napona od 310 V na serijski spojenim kondenzatorima C1, C2. Ako ga nema, provjerava se ispravnost elemenata mrežnog ispravljača.
Napon +5\/_V je viši ili niži od normalnog. Provjerite ispravnost stabilizacijskog kruga U1, U2; neispravan element se mijenja. Kao zamjenski element za U2 možete koristiti TL431, KA431.
Izlazni napon napajanja je viši ili niži od normalnog. Provjeravamo ispravnost kruga povratne veze - mikro krug U3, elemente ožičenja mikro kruga U3: kondenzatore C21, C22, C16. Ako su gornji elementi u dobrom stanju, zamijenite U3. Kao U3 analoge možete koristiti mikro krugove TL494, KA7500V, MV3759.
Nema P.G signala. Trebali biste provjeriti prisutnost signala Ps_On, prisutnost napona napajanja +12 V, +5 V, +3,3 V, +5 B_SB. Ako postoji, zamijenite U4 čip. Kao analog LP7510, možete koristiti TPS3510.
Ne postoji daljinsko aktiviranje napajanja. Provjerite prisutnost potencijala kućišta (nula) na kontaktu PS-ON, ispravnost mikro kruga U4 i njegovih elemenata ožičenja. Ako su elementi cjevovoda u dobrom stanju, zamijenite U4.
Nema rotacije ventilatora. Provjerite radi li ventilator, provjerite elemente njegovog sklopnog kruga: prisutnost +12 V, ispravnost termistora THR2.

D. Kucherov, Časopis Radioamator, broj 3, 5 2011

DODANO 07/10/2012 04:08

Od sebe ću dodati:
Danas sam si morao napraviti napajanje da zamijenim Chieftec 1KWt koji je opet izgorio (ne vjerujem da ću ga moći popraviti uskoro). Imao sam Topower silent od 500W.

U principu, dobro europsko napajanje, s poštenom snagom. Problem je što se aktivira zaštita. Oni. tijekom normalnog rada postoji samo kratko pokretanje. Povuci ventil i to je to.
Nisam pronašao kratki spoj na glavnim gumama, pa sam počeo istraživati ​​- čuda se ne događaju. I konačno sam našao ono što sam tražio - autobus -12v. Banalni kvar - pokvarena dioda, nisam se ni potrudio razmotriti koja. Upravo sam ga zamijenio s HER207.
Instalirao sam ovo napajanje u svoj sustav - let je normalan.

Sva moderna računala koriste ATX napajanje. Prethodno su korišteni AT standardni izvori napajanja, nisu imali mogućnost daljinskog pokretanja računala i nekih sklopnih rješenja. Uvođenje novog standarda također je bilo povezano s izdavanjem novih matičnih ploča. Računalna tehnologija se ubrzano razvijala i razvija, pa postoji potreba za poboljšanjem i proširenjem matičnih ploča. Ovaj standard je uveden 2001. godine.

Pogledajmo kako radi ATX napajanje računala.

Raspored elemenata na ploči

Prvo pogledajte sliku, na njoj su označene sve jedinice napajanja, a zatim ćemo se ukratko osvrnuti na njihovu namjenu.

I ovdje je dijagram električnog kruga, podijeljen u blokove.

Na ulazu napajanja nalazi se filtar elektromagnetskih smetnji koji se sastoji od induktora i kondenzatora (1 blok). Jeftini izvori napajanja možda ga nemaju. Filtar je potreban za suzbijanje smetnji u mreži napajanja koje proizlaze iz rada.

Sva sklopna napajanja mogu pogoršati parametre napojne mreže, u njoj se pojavljuju neželjene smetnje i harmonici koji ometaju rad radio odašiljačkih uređaja i drugo. Stoga je prisutnost ulaznog filtra vrlo poželjna, ali drugovi iz Kine ne misle tako, pa štede na svemu. Ispod vidite napajanje bez ulazne prigušnice.

Zatim se mrežni napon dovodi preko osigurača i termistora (NTC), koji je potreban za punjenje kondenzatora filtera. Nakon diodnog mosta postavlja se još jedan filtar, obično par velikih; budite oprezni, na njihovim stezaljkama ima puno napona. Čak i ako je napajanje isključeno iz mreže, prvo ih ispraznite otpornikom ili žaruljom sa žarnom niti prije nego što dodirnete ploču rukama.

Nakon filtra za izglađivanje, napon se dovodi u prekidački krug napajanja, na prvi pogled je složen, ali u njemu nema ništa suvišno. Prije svega, napaja se izvor napona u stanju pripravnosti (blok 2), može se napraviti pomoću autooscilatora ili možda na PWM kontroleru. Obično - krug pretvarača impulsa na jednom tranzistoru (pretvarač s jednim ciklusom), na izlazu, nakon transformatora, postavlja se linearni pretvarač napona (KRENK).

Tipični krug s PWM kontrolerom izgleda otprilike ovako:

Ovdje je veća verzija kaskadnog dijagrama iz danog primjera. Tranzistor se nalazi u autooscilatorskom krugu, čija radna frekvencija ovisi o transformatoru i kondenzatorima u njegovom ožičenju, izlaznom naponu o nominalnoj vrijednosti zener diode (u našem slučaju 9V), koja igra ulogu povratne veze ili element praga koji šuntira bazu tranzistora kada se postigne određeni napon. Dodatno je stabiliziran na razinu od 5 V serijskim linearnim integriranim stabilizatorom L7805.

Napon u stanju mirovanja potreban je ne samo za generiranje signala za uključivanje (PS_ON), ​​već i za napajanje PWM kontrolera (blok 3). ATX računalna napajanja najčešće su izgrađena na TL494 čipu ili njegovim analozima. Ovaj blok je odgovoran za kontrolu tranzistora snage (blok 4), stabilizaciju napona (koristeći povratnu vezu) i zaštitu od kratkog spoja. Općenito, 494 se vrlo često koristi u pulsnoj tehnologiji; također se može naći u snažnim napajanjima za LED trake. Ovdje je njegov pinout.

Ako planirate koristiti napajanje računala, na primjer, za napajanje LED trake, bit će bolje ako malo opteretite vodove od 5V i 3,3V.

Zaključak

ATX napajanja izvrsna su za napajanje amaterskih radio dizajna i kao kućni laboratorijski izvor. Prilično su snažni (od 250, a moderni od 350 W), a mogu se naći na sekundarnom tržištu za sitne pare, prikladni su i stari AT modeli, za njihovo pokretanje samo trebate zatvoriti dvije žice koje su išle na gumb jedinice sustava, PS_On signala nema.

Ako namjeravate popraviti ili obnoviti takvu opremu, ne zaboravite na pravila sigurnog rada s strujom, da na ploči postoji mrežni napon i da kondenzatori mogu dugo ostati napunjeni.

Uključite nepoznate izvore napajanja kroz žarulju kako ne biste oštetili ožičenje i tragove tiskane pločice. Ako imate osnovno znanje o elektronici, mogu se pretvoriti u snažan punjač za automobilske akumulatore ili. Da biste to učinili, mijenjaju se povratni krugovi, modificiraju se izvor napona u stanju mirovanja i krugovi za pokretanje jedinice.

UPRAVLJANJE PREKIDAČIMA NAPAJANJA IMPULSNOG NAPAJANJA
S TL494

ČLANAK JE PRIPREMLJEN NA TEMELJU KNJIGE A. V. GOLOVKOVA i V. B LYUBITSKOG "NAPAJANJE ZA SUSTAVNE MODULE TIPA IBM PC-XT/AT" IZDAVAČKE KUĆE "LAD&N"

POWER CASCADE

Konstrukcija kaskade napajanja provodi se u velikoj većini slučajeva pomoću push-pull polumosta i malo se razlikuje u različitim verzijama UPS krugova. Glavna razlika ovdje leži u projektnim rješenjima sklopa za konstrukciju osnovnih sklopova tranzistora s energetskim ključem. Konfiguracija ovih krugova odabrana je kako bi se osigurao optimalan način prebacivanja za korištene tranzistore. U ovom slučaju, glavni pokazatelj učinkovitosti prebacivanja su minimalni dinamički gubici snage na ključnim tranzistorima. Pri izradi osnovnih sklopova stupnja snage uzimaju se u obzir sljedeći čimbenici:
veličina trenutnog dobitka korištenih tranzistora;
osiguranje optimalne brzine porasta i pada bazne struje tijekom prebacivanja;
vrijeme resorpcije viška nositelja u bazi kada su tranzistori isključeni (inercija).
Primjeri konstrukcije osnovnih sklopova energetskih stupnjeva prikazani su na sl. 22, 23.

Slika 22. Konfiguracija osnovnih sklopova tranzistora snage u UPS GT-200W (a), SMPS 5624-ISM (b), GT-150W (c) sa samouzbudom.

Slika 23. Konfiguracija osnovnih sklopova tranzistora snage u sklopnim izvorima napajanja PS-200B (a), ESP 1003R (b), Appis (c), PS-6220C (d) s prisilnom pobudom.

Treba napomenuti da je konfiguracija osnovnih krugova također određena tipom okidačkog kruga. Ako ovaj UPS koristi samopobudni krug, tada osnovni razdjelnik za tranzistore snage mora biti spojen na Uep sabirnicu (+310V) kako bi početna struja mogla teći kroz njega, što je temeljni uzrok razvoja lavine- poput procesa otvaranja jednog od tranzistora. Još uvijek nema EMF na sekundarnim namotima upravljačkog transformatora u prvom trenutku nakon uključivanja. Stoga, tako da otpor namota niskog otpora ne ranžira upravljačke spojeve baza-emiter sklopki za napajanje, potrebno je uključiti diode za odvajanje. Kao što se može vidjeti sa Sl. 22, svaka konfiguracija osnovnog kruga u samopobudnom startnom krugu uključuje ove diode. Na sl. 22,a - to su D3, D4; na sl. 22.6 je D4, D5; na sl. 22.v je D7, D8. Ako UPS koristi krug pokretanja s prisilnom pobudom, tada nema veze između osnovnih krugova i Uep sabirnice i nema dioda za odvajanje (Sl. 23).
Razmotrimo jedno razdoblje rada kaskade napajanja izgrađene korištenjem polumosnog sklopa push-pull koristeći KYP-150W UPS (Tajvan) kao primjer (Sl. 24). Ova slika prikazuje cijeli put pretvarača, što vam omogućuje da dobijete potpuniju sliku rada stupnja snage. Dijagrami napona i struja koji objašnjavaju rad putanje pretvarača prikazani su na sl. 25.

Slika 24. Put pretvorbe prekidačkog napajanja KYP-150W.

Slika 25. Vremenski dijagrami od kraja do kraja koji objašnjavaju rad pretvorbenog puta KYP-150W prekidačkog napajanja.
1), 2) - napon na izlazima kontrolnog čipa TL494;
3), 4) - napon na kolektorima tranzistora prilagodbenog stupnja;
5) - napon na sredini primarnog namota upravljačkog transformatora;
6), 7) - napon na sekundarnim namotima upravljačkog transformatora;
8) - napon na središnjoj točki tranzistorskog nosača polumosta snage;
9) - struja kroz primarni namot energetskog impulsnog transformatora;
10), 12) - napon na sekundarnim namotima energetskog impulsnog transformatora;
11) - ispravljeni napon u pozitivnim kanalima;
13) - ispravljeni napon u negativnim kanalima.

Slika 26. Formiranje upravljačkih napona na bazama tranzistora snage.

Diode D3, D4 sprječavaju da upravljački spojevi baza-emiter tranzistora Q1, Q2 budu šuntirani otporom niskog otpora upravljačkih namota 4-5 i 7-8 DT u načinu pokretanja.
Na sl. 25 (vremenski dijagram 9) prikazan je oblik struje kroz primarni namot energetskog transformatora. Ovaj oblik je zbog induktivne prirode impedancije primarnog namota. Kada se na induktivitet primijeni naponski udar, struja kroz njega, kao što je poznato, ne može se naglo promijeniti, već raste približno linearno u početnom dijelu. Stoga struja kroz primarni namot ima oblik pilastih impulsa s linearno rastućim prednjim rubovima. Prestanak povećanja struje određen je trenutkom zatvaranja tranzistora snage, jer u tom je slučaju primarni namot odvojen od izvora napona (Uep sabirnice) i kroz njega ne može teći struja (ne računa se kratkotrajna struja regeneracije koja teče nakon gašenja tranzistora). Kako se strujno opterećenje UPS-a smanjuje, mijenja se ne samo širina strujnih impulsa, već i njihova amplituda. To se objašnjava činjenicom da u kraćem vremenskom razdoblju nego prije, struja nema vremena postići istu amplitudu pri konstantnoj stopi porasta. Brzina povećanja struje kroz primarni namot impulsnog transformatora određena je njegovim induktivitetom i razinom Uep, koji se ne mijenjaju.

IZLAZNI KRUGOVI

Razmotrimo značajke izlaznih kanala UPS-a. Metoda za dobivanje blok izlaznih napona može biti različita za različite krugove. U tom slučaju naponi glavnih (jakostrujnih) kanala +5V i +12V uvijek se dobivaju na isti način u svim krugovima. Ova se metoda sastoji od ispravljanja i izglađivanja impulsnog EMF-a iz sekundarnih namota pulsnog energetskog transformatora. U ovom slučaju, ispravljanje u svim push-pull krugovima provodi se pomoću punovalnog kruga sa srednjom točkom. Time se osigurava simetričan način preokreta magnetizacije jezgre pulsnog transformatora, jer Kroz sekundarne namote teče samo izmjenična struja i, prema tome, nema prisilnog magnetiziranja jezgre, neizbježnog u poluvalnim ispravljačkim krugovima, gdje struja teče kroz sekundarni namot transformatora samo u jednom smjeru.
Razmotrimo rad sekundarne strane na primjeru KYP-150W UPS kruga (Sl. 27).

Slika 27. Dobivanje izlaznih napona u prekidačkom napajanju KYP-150W (TUV FAR EAST CORP)

Budući da su sva četiri izlazna kanala implementirana na približno isti način, ograničit ćemo se na detaljan pregled rada samo jednog od njih (+12V kanal). Kada linearno rastuća struja teče kroz primarni namot 1-2 RT energetskog transformatora u smjeru od stezaljke 1 do stezaljke 2, EMF konstantne razine djeluje na sekundarne namote RT. Polaritet ovih EMF je takav da na kontaktu 3 postoji pozitivan EMF potencijal u odnosu na kućište. Na pinu 7 ovaj potencijal će biti negativan. Zbog toga kroz krug teče linearno rastuća struja: 3 RT - gornja dioda sklopa BD2 - namot W2 prigušnice L1 - prigušnica 12 - kondenzator C21 - kućište - 5 RT.
Donja dioda sklopa BD2 u tom je intervalu zatvorena negativnim naponom na anodi i kroz nju ne teče struja.
Uz ponovno punjenje kondenzatora C21, energija se prenosi na izlaz kanala (struja opterećenja se održava). U istom vremenskom intervalu, magnetska energija se pohranjuje u jezgre prigušnica L1, L2.
Zatim se struja kroz primarni namot energetskog transformatora prekida kao posljedica zatvaranja energetskog tranzistora (nije prikazano na dijagramu). EMF na sekundarnim namotima nestaje. “Mrtva zona” traje. U tom intervalu, energija pohranjena u prigušnicama L1, L2 prenosi se na kondenzator C21 i na opterećenje. Kada EMF nestane na sekundarnim namotima induktora, inducira se samoinduktivni EMF, koji nastoji održati struju u prethodnom smjeru. Stoga struja punjenja C21 tijekom "mrtve zone" teče kroz krug: desno (prema na shemu) terminal L2 - C21 - kućište - 5-3 i 5 -7 RT - diode BD2 - lijevi (prema shemi) izlaz W2L1.
Ova struja linearno opada s vremenom. Zatim se otvara drugi tranzistor snage (nije prikazan na dijagramu) i linearno rastuća struja počinje teći kroz primarni namot RT u suprotnom smjeru od prethodnog slučaja (od pina 2 do pina 1). Stoga će polaritet EMF na sekundarnim namotima RT također biti suprotan: na iglici 7 postoji pozitivan potencijal u odnosu na kućište, a na iglici 3 postoji negativan potencijal. Stoga će provodni element u ovom intervalu sada biti donja dioda sklopa BD2, a njegova gornja dioda bit će zatvorena. Struja kroz namot W2, L1 i L2 ponovno će se linearno povećati i ponovno će napuniti kondenzator C21, a također će podržati struju opterećenja: 7 RT - donja dioda BD2 - W2L1 - L2-C21 - kućište -5PT.
U jezgrama L1, L2 ponovno se akumulira magnetska energija koja se ponovno prenosi na kondenzator C21 i opterećenje u intervalu sljedeće “mrtve zone”. Zatim se procesi ponavljaju. U ovom slučaju, kondenzator C21 se prazni do opterećenja tijekom cijelog razdoblja rada.
Iz gore navedenog jasno je da je energetski dio kombinacija dvaju prednjih pretvarača koji tvore push-pull krug.
Kao ispravljačke diode u izlaznim krugovima koriste se pulsne (visokofrekventne) energetske diode, koje osim statičkih parametara određenih strujno-naponskim karakteristikama karakteriziraju i parametri koji određuju njihova inercijska svojstva pri prelasku s prednje struje na povratni napon. Kada se promijeni polaritet ulaznog napona, zbog inercije procesa resorpcije viška nositelja naboja nakupljenih u bazi tijekom otvorenog stanja, dioda ne vraća svoj reverzni otpor trenutno, već nakon nekog vremena oporavka tBoc (trr) . Za to vrijeme dioda ostaje otvorena, a kroz nju teče reverzna struja čija vrijednost ovisi o prirodi opterećenja ispravljača i trajanju fronte ulaznog izmjeničnog napona. U ovom slučaju, dok dioda ne vrati svoj povratni otpor, impulsni transformator zapravo radi u kratkom spoju na izlazu, što negativno utječe na način rada tranzistora snage i može dovesti do njihovog kvara, jer kratki spoj na izlazu UPS-a dovodi do oštrog udara kolektorske struje kroz tranzistor snage u trenutku njegovog prebacivanja. Stoga diode koje se koriste kao ispravljački elementi moraju imati minimalno moguće vrijeme oporavka, što je jedan od glavnih parametara ispravljačkih dioda i karakterizira njihova inercijska svojstva.
Da bi se smanjili gubici pri dinamičkom preklapanju i eliminirao način kratkog spoja pri prebacivanju u kanalu generacije +5 V s najvećom strujom, gdje su ti gubici najznačajniji, diodni sklop (polu-most) od dvije Schottky diode koristi se kao ispravljački element, na primjer , STV-34, S15SC4M, S30D40C i tako dalje.
Korištenje Schottky dioda u +5 V generacijskom kanalu je zbog sljedećih razloga: Schottky dioda je uređaj gotovo bez inercije s gotovo trenutačnim oporavkom obrnutog otpora (obrnuto vrijeme oporavka reda veličine 0,1 μs) tijekom prebacivanja [međutim, značajno su sporije od modernih dioda s brzim oporavkom (Ultrafast Recovery), koje se danas koriste, i imaju trr reda veličine 30..55 ns - cca. AL]; prednji pad napona na Schottky diodi je približno 0,4 V, za razliku od silicijske diode s prednjim padom napona od 0,8-1,2 V, što uz struju opterećenja od 15-20 A daje dodatni dobitak u učinkovitosti UPS-a.
U +12V generacijskom kanalu obično se koristi ili diodni sklop od dvije silicijske diode (polumost) tipa C25, ESA C25-020 itd., ili dvije diskretne silicijske diode.
Korištenje Schottky dioda u kanalu za generiranje napona +12V je nepraktično, jer kada je obrnuti napon iznad 50V (au +12V generacijskom kanalu, obrnuti napon doseže 60V!) Schottky diode se loše prebacuju (povratne struje se značajno povećavaju) i praktički ne rade.
Konvencionalne silicijske pulsne diode, na primjer, tipa PXPR1002, koriste se kao ispravljački elementi u generacijskim kanalima -5V i -12V.
Svi ispravljeni naponi su izglađeni LC filterima.
Dobivanje izlaznih napona negativnih kanala može biti različito. U nekim se krugovima ovi naponi dobivaju na isti način kao +5V i +12V, tj. ispravljanje i izglađivanje impulsnog EMF-a iz sekundarnih namota energetskog transformatora. U ovom slučaju na sekundarnoj strani ugrađena su 4 diodna polumosta, od kojih svaki radi na svom kanalu. Energetski transformator u ovom slučaju ima dva sekundarna namota s izvodima iz srednje točke. Ova shema se koristi, na primjer, u KYP-150W UPS (slika 27).

Slika 28. Dobivanje izlaznih napona iz prekidačkog napajanja LPS-02-150XT.

Postoje varijante sklopova u kojima se iz sekundarnih namota energetskog transformatora primaju samo tri izlazna napona: +5, +12, -12 V. Napon -5V dobiva se od -12V pomoću integriranog linearnog stabilizatora s tri priključka tipa 7905. Energetski transformator u ovim krugovima također ima dva sekundarna namota s izlazom iz srednje točke. Kako se ovdje ispravljanjem dobivaju samo tri izlazna napona, na sekundarnoj strani ugrađena su ne 4, nego samo 3 ispravljačka diodna polumosta. Ova vrsta dizajna strujnog kruga koristi se, na primjer, u LPS-02-150XT UPS (Sl. 28).
Broj sekundarnih namota energetskog impulsnog transformatora može varirati u različitim krugovima. Na primjer, u PS-200V UPS krugu (slika 29), energetski transformator ima tri sekundarna namota s izlazom iz srednje točke, tj. Svaki od sekundarnih namota radi sa svojim polumostom.

Slika 29. Dobivanje izlaznih napona u prekidačkom napajanju PS-200B

U krugu prekidačkog napajanja KYP-150W (slika 27), energetski transformator ima samo dva sekundarna namota, od kojih svaki radi s dva polumosta.
Napast da se koriste Schottky diode u kanalu izlaznog napona od +12 V dovela je programere do originalnog rješenja sklopa. Suština ovog rješenja je da se središnja točka sekundarnog namota energetskog transformatora, iz koje se dobiva +12V izlazni napon, ne spaja na kućište (kao u klasičnim krugovima), već na +5V izlazni naponski sabirnik. . Primjer takvog sklopa prikazan je na sl. trideset.

Slika 30. Dobivanje izlaznih napona u prekidačkom napajanju PS-6220C (BENAVIOR TECH. COMPUTER CORP).

Drugim riječima, "oslonac" se dovodi do srednje točke +12V namota kanala, što smanjuje količinu obrnutog napona primijenjenog na ispravljačke diode. Stoga postaje moguća uporaba Schottky dioda u kanalu + 12 V. Kao što je već navedeno, strukturno i električni, UPS krug uključuje ventilator za prisilno hlađenje za krug samog UPS-a i sistemske jedinice. Obično je to dvofazni istosmjerni motor bez četkica. Namoti motora ventilatora napajaju se u većini UPS krugova iz sabirnice izlaznog napona +12V. Međutim, postoje sklopovi u kojima se snaga za motor ventilatora uzima iz sabirnice -12V. Ventilator na stranim dijagramima strujnog kruga označen je kao D.C. VENTILATOR. KYP-150W UPS, na primjer, koristi ventilator tipa SU8025-M, koji ima sljedeće glavne karakteristike: nazivni napon napajanja 12V, potrošnja struje 0,12A. Princip rada i dizajn motora ventilatora bit će detaljno razmotreni u nastavku. Ovdje samo napominjemo da je strujanje zraka koje stvara motor ventilatora usmjereno iz modula sustava prema van (u okolinu), tj. topli zrak se ispuhuje iz sistemske jedinice. Tipično, kućište ventilatora ima indikatore u obliku strelice koji pokazuju smjer vrtnje impelera i smjer strujanja zraka. Kućište PSU ima rupe ili utore na strani suprotnoj od ventilatora. Zahvaljujući tome, kada se impeler okreće, stvara se protok zraka koji hladi i elemente komponenti modula sustava i krug samog UPS-a.
Dakle, sekundarna strana UPS-a temeljena na TL494 upravljačkom čipu i polumostnom pretvaraču može se razlikovati u dizajnu kruga:
način dobivanja izlaznog napona od -5V i, prema tome, broj diodnih polumostova ispravljača;
broj sekundarnih namota energetskog impulsnog transformatora;
način napajanja motora ventilatora.
Osim toga, u samopobuđenim krugovima, ispravljeni impulsni napon s izlaza diodnog polumosta +12V kanala koristi se za dobivanje pomoćnog napona napajanja za upravljački mikro krug i stupanj prilagodbe. Ovaj napon je prethodno označen Upom. Da bi se dobio ovaj napon, kapacitivnost za izglađivanje spojena je na izlaz polumosta preko diode za odvajanje, čiji se napon obično dovodi preko dodatnog RC odvajajućeg filtra u obliku slova L na sabirnicu Upom, iz koje je upravljački čip napajan preko pina 12, kao i osnovni razdjelnici tranzistora prilagodbenog stupnja i kolektori tih tranzistora. Na primjer, na slici 27, dioda D14 je dioda za odvajanje. C19 - sposobnost zaglađivanja. Elementi R36, C11 tvore RC filtar u obliku slova L.
Potreba za uključivanjem diode za razdvajanje objašnjava se činjenicom da bi se u njenom nedostatku skladišni kapacitet C19 Upom sabirnice, koji se puni impulsima iz sekundarnog namota energetskog transformatora, ispraznio tijekom pauza na nisko- otporno opterećenje +12V kanala. To bi dovelo do značajnog povećanja valovitosti na Upom sabirnici, što je nepoželjno. RC filtar u obliku slova L također pomaže u suzbijanju valovitosti na Upom sabirnici.
Razina napona Upom u samopobuđenim krugovima, kao što je već navedeno, iznosi oko +26V. To se objašnjava činjenicom da je ljuljanje impulsnog napona na sekundarnom namotu impulsnog transformatora koji radi na kanalima +12V i -12V oko 60V. Stoga će amplituda impulsa na izlazu polumosta ispravljača u +12V kanalu biti polovica te vrijednosti, tj. o +POZIVU. Kapacitet izglađivanja Upom sabirnice puni se približno do ove razine preko diode za odvajanje.
Usput, napominjemo da je zamah impulsnog napona na sekundarnom namotu koji radi na +5V i -5V kanalima otprilike upola manji i iznosi oko 26V. Stoga je amplituda impulsa na izlazima diodnih polumostova +5V i -5V kanala oko 13V.
U svim UPS krugovima obitelji koja se razmatra, otporni razdjelnik je spojen na sabirnicu izlaznog napona +5V, koji djeluje kao mjerni element u povratnom krugu u krugu stabilizacije izlaznog napona (vidi dolje).
Između sabirnica -5V i -12V obično se spaja diodno-otporni razdjelnik koji služi kao mjerni element zaštitnog kruga od kratkog spoja u opterećenjima kanala -5V i -12V (vidi dolje).
Osim toga, otpornici za pražnjenje spojeni su na izlazne sabirnice (sva četiri ili nekoliko, ovisno o dizajnu UPS kruga). Namjena im je brzo pražnjenje svih izlaznih kondenzatora, kao i kondenzatora raznih pomoćnih krugova nakon isključivanja UPS-a iz mreže kako bi se cijeli UPS krug doveo u prvobitno stanje prije ponovnog uključivanja. Temeljna važnost ove okolnosti već je primijećena. Međutim, ovdje još jednom ponavljamo da bi UPS ušao u normalni način rada, svi kondenzatori njegovog strujnog kruga moraju biti potpuno ispražnjeni do trenutka spajanja na mrežu. Na slici 27, na primjer, otpornik za pražnjenje u kanalu +5V je R37, u kanalu -5V - R43, u kanalu +12V - R45, u kanalu -12V - R42.
Struje koje teku kroz ove otpornike tijekom rada IVP-a su beznačajne u usporedbi sa strujama opterećenja. Stoga možemo pretpostaviti da tijekom rada ti otpornici ne utječu na rad UPS kruga.

Većina modernih elektroničkih uređaja praktički ne koristi analogne (transformatorske) izvore napajanja, zamjenjuju ih impulsni pretvarači napona. Da bismo razumjeli zašto se to dogodilo, potrebno je razmotriti značajke dizajna, kao i prednosti i slabosti ovih uređaja. Također ćemo govoriti o svrsi glavnih komponenti pulsirajućih izvora i dati jednostavan primjer implementacije koji se može sastaviti vlastitim rukama.

Značajke dizajna i princip rada

Od nekoliko metoda pretvaranja napona u energetske elektroničke komponente, dvije su najraširenije:

1. Analogni, čiji je glavni element silazni transformator, osim svoje glavne funkcije, također osigurava galvansku izolaciju.
2. Princip impulsa.

Pogledajmo kako se ove dvije opcije razlikuju.

PSU na temelju energetskog transformatora

Razmotrimo pojednostavljeni blok dijagram ovog uređaja. Kao što se može vidjeti na slici, na ulazu je instaliran silazni transformator, uz njegovu pomoć se pretvara amplituda napona napajanja, na primjer, od 220 V dobivamo 15 V. Sljedeći blok je ispravljač, njegov zadatak je sinusoidnu struju pretvoriti u impulsnu (harmonik je prikazan iznad simboličke slike). U tu svrhu koriste se ispravljački poluvodički elementi (diode) spojeni mosnim sklopom. Njihov princip rada možete pronaći na našoj web stranici.

Sljedeći blok obavlja dvije funkcije: izglađuje napon (u tu svrhu koristi se kondenzator odgovarajućeg kapaciteta) i stabilizira ga. Potonji je neophodan kako napon ne bi "pao" kada se opterećenje poveća.

Dati blok dijagram je uvelike pojednostavljen, izvor ove vrste u pravilu ima ulazni filter i zaštitne krugove, ali to nije važno za objašnjenje rada uređaja.

Svi nedostaci gore navedene opcije izravno su ili neizravno povezani s glavnim elementom dizajna - transformatorom. Prvo, njegova težina i dimenzije ograničavaju minijaturizaciju. Da ne budemo neutemeljeni, za primjer ćemo uzeti silazni transformator 220/12 V nazivne snage 250 W. Težina takve jedinice je oko 4 kilograma, dimenzije 125x124x89 mm. Možete zamisliti koliko bi težio punjač za prijenosno računalo baziran na njemu.

Drugo, cijena takvih uređaja ponekad je višestruko veća od ukupne cijene ostalih komponenti.

Pulsni uređaji

Kao što je vidljivo iz blok dijagrama prikazanog na slici 3., princip rada ovih uređaja bitno se razlikuje od analognih pretvarača, prvenstveno u nepostojanju ulaznog silaznog transformatora.

Razmotrimo algoritam rada takvog izvora:

• Mrežni filtar se napaja, a njegova je zadaća minimizirati mrežnu buku, dolaznu i odlaznu, koja nastaje kao posljedica rada.
• Zatim se uključuje jedinica za pretvaranje sinusoidnog napona u impulsni konstantni napon i filtar za izravnavanje.
• U sljedećoj fazi, pretvarač je povezan s procesom, čija je zadaća povezana s formiranjem pravokutnih visokofrekventnih signala. Povratna veza s pretvaračem provodi se preko upravljačke jedinice.
• Sljedeći blok je IT, neophodan je za automatski način rada generatora, napajanje naponom kruga, zaštitu, kontrolu regulatora, kao i opterećenje. Osim toga, IT zadatak uključuje osiguravanje galvanske izolacije između visokonaponskih i niskonaponskih krugova.

Za razliku od step-down transformatora, jezgra ovog uređaja je izrađena od ferimagnetskih materijala, što doprinosi pouzdanom prijenosu RF signala, koji može biti u rasponu od 20-100 kHz. Karakteristična značajka IT-a je da je pri njegovom povezivanju ključno uključivanje početka i kraja namota. Male dimenzije ovog uređaja omogućuju izradu minijaturnih uređaja, primjer je elektronički kabelski svežanj (balast) LED ili štedne žarulje.

• Zatim se uključuje izlazni ispravljač, jer radi s visokofrekventnim naponom, proces zahtijeva poluvodičke elemente velike brzine, pa se za tu svrhu koriste Schottky diode.
• U završnoj fazi vrši se glačanje na povoljnom filtru, nakon čega se napon dovodi na teret.

Sada, kao što smo obećali, pogledajmo princip rada glavnog elementa ovog uređaja - pretvarača.

Kako radi inverter?

RF modulacija se može izvesti na tri načina:

• pulsna frekvencija;
• faza-puls;
• širina pulsa.

U praksi se koristi posljednja opcija. To je zbog jednostavnosti implementacije i činjenice da PWM ima konstantnu komunikacijsku frekvenciju, za razliku od druge dvije metode modulacije. Dolje je prikazan blok dijagram koji opisuje rad regulatora.

Algoritam rada uređaja je sljedeći:

Generator referentne frekvencije generira niz pravokutnih signala čija frekvencija odgovara referentnoj. Na temelju tog signala formira se pilasti UP koji se dovodi na ulaz komparatora K PWM. UUS signal koji dolazi iz kontrolnog pojačala dovodi se na drugi ulaz ovog uređaja. Signal koji generira ovo pojačalo odgovara proporcionalnoj razlici između UP (referentni napon) i U RS (upravljački signal iz povratnog kruga). Odnosno, upravljački signal UUS je zapravo napon neusklađenosti s razinom koja ovisi i o struji na opterećenju i o naponu na njemu (U OUT).

Ova metoda implementacije omogućuje vam organiziranje zatvorenog kruga koji vam omogućuje kontrolu izlaznog napona, to jest, zapravo, govorimo o linearno-diskretnoj funkcionalnoj jedinici. Na njegovom se izlazu generiraju impulsi, čije trajanje ovisi o razlici između referentnog i upravljačkog signala. Na temelju njega stvara se napon za upravljanje ključnim tranzistorom pretvarača.

Proces stabilizacije izlaznog napona provodi se praćenjem njegove razine; kada se mijenja, proporcionalno se mijenja napon upravljačkog signala U PC, što dovodi do povećanja ili smanjenja trajanja između impulsa.

Kao rezultat toga, mijenja se snaga sekundarnih krugova, što osigurava stabilizaciju izlaznog napona.

Kako bi se osigurala sigurnost, potrebna je galvanska izolacija između napajanja i povratne veze. U tu se svrhu u pravilu koriste optokapleri.

Prednosti i slabosti impulsnih izvora

Ako usporedimo analogne i pulsne uređaje iste snage, potonji će imati sljedeće prednosti:

• Mala veličina i težina zbog odsutnosti niskofrekventnog transformatora i upravljačkih elemenata koji zahtijevaju uklanjanje topline pomoću velikih radijatora. Zahvaljujući korištenju tehnologije visokofrekventne pretvorbe signala, moguće je smanjiti kapacitet kondenzatora koji se koriste u filtrima, što omogućuje ugradnju manjih elemenata.
• Veća učinkovitost, budući da su glavni gubici uzrokovani samo prijelaznim procesima, dok se u analognim sklopovima stalno gubi puno energije tijekom elektromagnetske pretvorbe. Rezultat govori sam za sebe, povećavajući učinkovitost na 95-98%.
• Niža cijena zbog upotrebe poluvodičkih elemenata manje snage.
• Širi raspon ulaznog napona. Ova vrsta opreme nije zahtjevna u pogledu frekvencije i amplitude, stoga je dopušteno spajanje na mreže različitih standarda.
• Dostupnost pouzdane zaštite od kratkih spojeva, preopterećenja i drugih hitnih situacija.

Nedostaci pulsne tehnologije uključuju:

Prisutnost RF smetnji posljedica je rada visokofrekventnog pretvarača. Ovaj čimbenik zahtijeva ugradnju filtra koji suzbija smetnje. Nažalost, njegov rad nije uvijek učinkovit, što nameće neka ograničenja za korištenje uređaja ove vrste u visoko preciznoj opremi.

Posebni zahtjevi za opterećenje, ne smije se smanjivati ​​ili povećavati. Čim trenutna razina prijeđe gornji ili donji prag, karakteristike izlaznog napona počet će se značajno razlikovati od standardnih. U pravilu proizvođači (čak i odnedavno kineski) takve situacije predvidjaju i u svoje proizvode ugrađuju odgovarajuću zaštitu.

Opseg primjene

Gotovo sva moderna elektronika napaja se iz blokova ove vrste, kao primjer:

Sastavljanje prekidačkog napajanja vlastitim rukama

Razmotrimo krug jednostavnog napajanja, gdje se primjenjuje gore opisani princip rada.

Oznake:

• Otpornici: R1 – 100 Ohm, R2 – od 150 kOhm do 300 kOhm (po izboru), R3 – 1 kOhm.
• Kapaciteti: C1 i C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (po izboru), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Diode: VD1-4 - KD258V, VD5 i VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• Tranzistor VT1 – KT872A.
• Stabilizator napona D1 - mikro krug KR142 s indeksom EH5 - EH8 (ovisno o potrebnom izlaznom naponu).
• Transformator T1 - koristi se feritna jezgra u obliku slova w dimenzija 5x5. Primarni namot je namotan sa 600 zavoja žice Ø 0,1 mm, sekundar (pinovi 3-4) sadrži 44 zavoja od Ø 0,25 mm, a posljednji namot sadrži 5 zavoja od Ø 0,1 mm.
• Osigurač FU1 – 0,25A.

Postavljanje se svodi na odabir vrijednosti R2 i C5, koje osiguravaju pobudu generatora pri ulaznom naponu od 185-240 V.