A PC-perifériák világa. Digitális laboratóriumi tápegység PC vezérléssel Feszültségvezérelt tápegység

A feszültségfelügyeleti IC-k egyre népszerűbbek a rendszertápegységek gyártásában. A kimeneti feszültség-felügyelő mikroáramkör jelenléte valóban a modern és jól átgondolt tápáramkör jelévé válik. Ma számos felügyelő chip van a piacon, amelyek belső felépítésében és jellemzőiben különböznek egymástól.

Az SG6521 a feszültségfelügyeletek osztályába tartozik, és lehetővé teszi a rendszertápegységek fejlesztői számára, hogy minimalizálják a kimeneti feszültségvezérlő áramkörök elemeinek számát, ami végső soron pozitív hatással van a tápegység megbízhatóságára és költségére.

Az SG6521 vezérlőt ATX tápegységekben való használatra optimalizálták, bár bármilyen kapcsolóüzemű tápegységben és szervo tápegységben használható. Az SG6521 egy chip, amely a következő funkciókat látja el:

- feszültségfelügyelő;

- jelenlegi felügyelő;

- a tápegység távvezérlése (be/kikapcsolása) PSON jelen keresztül;

- a Power Good jel generálása (az áramellátás normális);

- védelem a tápellátás különféle vészüzemmódjai ellen.

Az SG6521 chip főbb jellemzői:

-külön bemenetek jelenléte két 12V névleges kimeneti feszültség figyelésére (azaz 12V1 és 12V2 esetén);

- túlfeszültség védelem (OVP) biztosítása a +3.3V, +5V és mindkét +12V csatornában;

- feszültségcsökkenés elleni védelem (UVP) biztosítása a +3.3V, +5V és mindkét +12V csatornában;

- túláramvédelem (OCP) biztosítása a +3.3V, +5V és mindkét +12V csatornában;

- nyitott leeresztő kimenetek elérhetősége Power Good és FPO jelek generálásához;

- 300 ms-os késleltetés biztosítása a Power Good jel generálásakor;

- 2,8 ms késleltetés biztosítása az FPO jel generálásakor a PSON jel aktiválása után;

- 48 ms késleltetés biztosítása a PSON jel számára;

- tápfeszültségek széles választéka (4V-tól 15V-ig);

- nincs blokkolás a váltakozó áram gyors be- és kikapcsolásakor;

- beépített hővédelem megléte;

- kiegészítő PEXT védelmi bemenet megléte.

A mikroáramkör 16 tűs DIP (SG6521DZ) vagy SOP (SG6521SZ) kiszerelésben kapható. A jelek eloszlását a mikroáramkör érintkezői között az 1. ábra, a mikroáramkör érintkezőinek rendeltetését az 1. táblázat mutatja be.

1. ábra SG6521 feszültségfelügyelő kivezetése

1. táblázat: SG6521 érintkezők hozzárendelése

A mikroáramkör bekapcsolásának egy tipikus lehetősége a 2. ábrán látható, a 3. ábra pedig a működési diagramját.

2. ábra A rendszer tápegység feszültségfelügyelőjének tipikus aktiválása - SG6521 mikroáramkör

3. ábra Az SG6521 feszültségfelügyelet belső architektúrája

A mikroáramkör működése

A mikroáramkört +5VSB feszültséget generáló készenléti forrás táplálja. Ezért amint hálózati feszültséget kap a tápegység, az SG6521 chip elindul, és elkezdi figyelni a jel állapotát. PSON, miközben tartja a jelet FPO magas szinten. Magas jelszint FPO tiltja a PWM vezérlő chip működését.

Amint a jel PSON logikai "0"-ra van állítva, az SG6521 lefordítja a kimeneti jelét FPO alacsony szintre, aminek hatására a PWM vezérlő működésbe lép és elindul a tápellátás. A tápellátás 48 ms-mal a jel beállítása után indul PSON alacsony szintre. Amint a tápegység összes kimeneti feszültsége eléri a megadott értéktartományt, a mikroáramkör beállítja a jelet PGO magas szintre, lehetővé téve a személyi számítógép központi processzorának elindítását.

A fő tápegység átalakító elindítása után az SG6521 mikroáramkör figyeli az egyes pozitív csatornák kimeneti feszültségét és áramát. És amint a feszültség vagy áram a megengedett értékeken kívül esik, a jel FPO magas szintre van állítva, ami megtiltja a tápegység működését. Blokkolás, ha a feszültség csökken ( UVP) akkor aktiválódik, ha:

Az SG6521 chip elhelyezkedése a tápegységben a 4. ábrán látható.

4. ábra A rendszer tápegységének blokkvázlata az SG6521 chippel

A kimeneti feszültségek mellett az SG6521 mikroáramkör a váltakozó feszültség jelenlétét is elemzi a teljesítménytranszformátor kimenetén. Ehhez az elemzéshez jelet használnak P.G.I.. Ezt a jelet a teljesítménytranszformátor egyik szekunder tekercsének impulzusainak egyenirányításával kapjuk. Ez az egyenirányító áramkör azonban kis kapacitású simítókondenzátort használ (5. ábra). Ez az oka annak, hogy a fő tápegység átalakító generálásának leállítása a jelfeszültség nagyon gyors csökkenéséhez vezet P.G.I.. Ennek eredményeként a jelszint P.G.I. egyre lejjebb 1,25V míg a többi csatornában a feszültség továbbra is az elfogadható értéktartományon belül marad a simító kondenzátorok nagy kapacitása miatt. Így a jel felhasználásával P.G.I. Az SG6521 chipnek sikerül előre „tudnia”, hogy a tápellátás ki van kapcsolva. Mivel a hirtelen feszültségesés nagyon rossz hatással van a mikroprocesszor működésére, a jelre Teljesítmény Jó meg kell tiltania a működését, mielőtt a tápfeszültség megszűnne. Ez egy jel segítségével történik P.G.I. A jel deaktiválásával megelőzheti a processzor váratlan leállását Teljesítmény Jó mielőtt a tápfeszültség elvész.

5. ábra Áramszünet figyelmeztető áramkör felépítése

Itt szeretném arra is emlékeztetni (bár erről már sokat volt szó a tápellátási szabványokról szóló áttekintéseinkben), hogy a jelenlegi szabályozásnak megfelelően két +12 V névleges értékű feszültséget kell előállítani a készülék kimenetén. tápegység - ez +12V1És +12V2. Feszültség +12V2 a processzormag tápellátására és a feszültségre kell használni +12V1 Ez a feszültség minden más fogyasztójának táplálására szolgál. A modern szabványok szerint minden ilyen csatornát külön, független áramérzékelővel kell felszerelni. Az SG6521 chip pontosan ezt teszi lehetővé a tápegységekben.

A mikroáramkör kimeneti jelei a jelek PGOÉs FPO. A szintek függősége PGOÉs FPO A mikroáramkör bemeneti jeleinek állapotát a 2. táblázat mutatja be.

T2. táblázat A PGO és FPO kimeneti jelek állapota a különböző üzemmódoktól függően

Az SG6521 chip további védőérintkezővel rendelkezik. Ez a bemeneti láb van kijelölve PEX T. Kapcsolat elérhetősége PEXT rugalmasságot biztosít a nem szabványos védelmek fejlesztésekor. Így például ennek a bemenetnek a segítségével megszervezheti a túlmelegedés elleni védelmet, ennek érdekében a bemenetre PEXT szükség lesz egy hőmérséklet-érzékelő csatlakoztatására negatív TCS-vel (NTC) rendelkező termisztor formájában, amint az a 2. ábrán látható.

Az SG6521 lehetővé teszi az egyes kimeneti csatornák áramvédelmének megszervezését, és mindezek a védelmek egymástól függetlenül működnek, pl. Az áramellátás vészleállását akár az egyik csatornában is túlzott áramnövekedés okozhatja, míg a többi csatornában az áram a megengedett értéktartományon belül lesz. Az áramvédelem megszervezéséhez minden tápfeszültség csatornába áramérzékelőt kell beépíteni, amelynek funkcióját kis ellenállású ellenállások látják el. A feszültségesést ezeken az ellenállásokon belső precíziós komparátorok becsülik meg, amelyek előfeszítési feszültsége egyenlő 3 mV. Érintkező bemeneti áram IS33, IS5És IS12 egyenlő a referenciaáram nyolcszorosával ( IREF), amelynek értékét az érintkező állítja be R.I.(lásd az 1. táblázatot). Egyenértékű áram védelmi áramkör ( OCP) a 6. ábrán látható.

6. ábra Az áramvédelem egyenértékű áramköre

Itt van egy diagram példaként OCP csatorna +12V, és erre számítjuk ki a felhasznált elemek paramétereit. Mivel az áramkör összehasonlító eleme egy komparátor, a védelem OCP a következő egyenlőtlenségnek megfelelően válik aktívvá (1):

I1xR1 > IRIxR2 (1)

Ha az ellenállás R1= 5 mOhm, és az ellenállás R.I.= 30 kOhm (ne feledje, hogy az ellenállás R.I. csatlakozik az SG6521 chip 6. érintkezőjéhez), majd védelem OCP akkor aktiválódik, ha nagy az áramerősség 35A. Ebben az esetben az ellenállás értéke R2 a (2) képlettel számítva:

R2 = I1xR1 / IRIx8 = 525 Ohm (2)

Kondenzátor VAL VEL Az interferencia megkerülésére tervezték, kapacitásának a tartományban kell lennie 1...2,2 µF .

A tápellátás be- és kikapcsolásának folyamatait magyarázó és az SG6521 chip használatával aktivált időzítési diagramok a 7. ábrán láthatók.

7. ábra Időzítési diagramok az SG6521 be- és kikapcsolásához

A 8. ábra pedig az SG6521 mikroáramkör által megvalósított különféle védelmek működésének időzítési diagramjait mutatja be.

8. ábra: A védelmek működése az SG6521-ben

A védelem aktiválásának küszöbértékeit a 3. táblázat mutatja be.

3. táblázat. Az SG6521 védelem aktiválási szintjei

Ügyeljen a bemeneti jel fontosságára P.G.I., amely mindkét kimeneti jel állapotának szabályozására szolgál ( FPOÉs PGO), és lehetővé teszi a jelek áthaladását az áramkörökből OCP, OVPÉs UVP. Ha a bemeneti jelszint P.G.I. egyre lejjebb 1,25V, akkor ez az áramellátás kikapcsolását okozza (beállítással FPO magas szintre) és állítsa vissza alacsony jelszintre PGO. Azonban. amikor a felügyelő chip be van kapcsolva és elindul, az aktiválási küszöb a szinten van 0,6V. Ez azt jelenti, hogy amint a feszültség P.G.I. eléri az értéket 0,6V, áramkörök működése OVP, UVPÉs OCP megengedett, i.e. A védelmek valamivel korábban indulnak, ami lehetővé teszi a tápegység vészüzemmódjainak sokkal korábban - a működés kezdetén - figyelését. Más szóval, a védelem aktiválódik, ha a jel túllépi P.G.I. szint 0,6V, és kikapcsol, ha a szint csökken P.G.I. előtt 1,25V. Mindezt a 9. ábra szemlélteti.

A cikk az ATX-350WP4 tápegység áramkörök tervezéséről, javítási javaslatokról és analóg alkatrészeinek cseréjéről nyújt információkat. Sajnos a szerzőnek nem sikerült megállapítania a pontos gyártót, láthatóan az eredetihez igencsak közel álló egységösszeállításról van szó, feltehetően Delux ATX-350WP4 (Shenzhen Delux Industry Co., Ltd.), az egység megjelenése a képen látható. .

Általános információ. A tápegység ATX12V 2.0 formátumban valósult meg, hazai fogyasztókra adaptálva, így nem rendelkezik tápkapcsolóval és AC hálózati típusú kapcsolóval. A kimeneti csatlakozók a következők:
csatlakozó az alaplaphoz való csatlakozáshoz - fő 24 tűs tápcsatlakozó;
4 tűs +12 V csatlakozó (P4 csatlakozó);
tápcsatlakozók cserélhető adathordozókhoz;
Soros ATA merevlemez tápegység. Feltételezhető, hogy a fő tápcsatlakozó
Könnyen konvertálható 20 tűsre a 4 tűs csoport eldobásával, így kompatibilis a régebbi alaplapformátumokkal. A 24 tűs csatlakozó megléte lehetővé teszi, hogy a csatlakozó maximális teljesítménye szabványos kivezetésekkel 373,2 W legyen.
Az ATX-350WP4 tápegység működési információi a táblázatban láthatók.

Szerkezeti séma. Az ATX-350WP4 táp blokkvázlatának elemkészlete jellemző a kapcsoló típusú tápegységekre. Ide tartozik a kétszekciós vezetékzajszűrő, kisfrekvenciás nagyfeszültségű egyenirányító szűrővel, fő- és segédimpulzus-átalakítók, nagyfrekvenciás egyenirányítók, kimeneti feszültségfigyelő, védő- és hűtőelemek. Az ilyen típusú tápegységek jellemzője, hogy a tápegység bemeneti csatlakozóján hálózati feszültség van, miközben az egység számos eleme feszültség alatt van, és egyes kimeneteinél feszültség van, különösen a +5V_SB-n. kimenetek. A forrás blokkvázlata az 1. ábrán látható.

Tápellátás működése. Kb. 300 V-os egyenirányított hálózati feszültség látja el a fő- és segédátalakítókat. Ezenkívül a segédátalakító kimeneti egyenirányítója táplálja a tápfeszültséget a fő átalakító vezérlő chipjére. Amikor az áramforrás ki van kapcsolva (a PS_On jel magas szinten van), a fő konverter „alvó” üzemmódban van, ebben az esetben a kimenetein lévő feszültséget nem rögzítik a mérőműszerek. Ezzel egyidejűleg a segédátalakító előállítja a főátalakító tápfeszültségét és a +5B_SB kimeneti feszültséget. Ez a tápegység készenléti tápegységként működik.

A főkonverter bekapcsolása a távoli kapcsolási elv szerint történik, amely szerint a Ps_On jel a számítógép bekapcsolásakor nulla potenciállal (alacsony feszültségszinttel) lesz egyenlő. E jel alapján a kimeneti feszültségfigyelő engedélyező jelet ad ki a fő konverter PWM vezérlőjének maximális időtartamú vezérlőimpulzusainak generálására. A fő átalakító felébred alvó üzemmódból. A nagyfrekvenciás egyenirányítókról a megfelelő simítószűrőkön keresztül ±12 V, ±5 V és +3,3 V feszültség jut a tápegység kimenetére.

A PS_On jel megjelenéséhez képest 0,1...0,5 s késleltetéssel, de elegendő a tranziens folyamatok befejezéséhez a főátalakítóban és a tápfeszültségek kialakulásához +3,3 V. +5 V, +12 V a tápegység kimenetét, figyelje a kimeneti feszültségeket, az RG jel generálódik. (az étel normális). P.G. jel tájékoztató jellegű, a tápegység normál működését jelzi. Az alaplaphoz adják ki a processzor kezdeti telepítéséhez és indításához. Így a Ps_On jel vezérli a tápegység beépítését, és a P.G. az alaplap indításáért felelős, mindkét jel a 24 tűs csatlakozó része.
A főkonverter impulzus üzemmódot használ, az átalakítót PWM vezérlő vezérli. Az átalakító gombok nyitott állapotának időtartama határozza meg a kimeneti források feszültségértékét, amely a megengedett terhelésen belül stabilizálható.

A tápellátás állapotát a kimeneti feszültségfigyelő figyeli. Túlterhelés vagy alulterhelés esetén a monitor olyan jeleket generál, amelyek megtiltják a fő átalakító PWM vezérlőjének működését, alvó üzemmódba helyezve azt.
Hasonló helyzet áll elő a tápegység vészhelyzeti működése esetén, amely rövidzárlatokkal jár a terhelésben, amelyeket egy speciális felügyeleti áramkör figyel. A hőviszonyok megkönnyítése érdekében a tápegységben kényszerhűtést alkalmaznak a negatív nyomás létrehozásának elvén (meleg levegő kibocsátása).

A tápellátás sematikus diagramja a 2. ábrán látható.

A hálózati szűrő és a kisfrekvenciás egyenirányító elemekkel védekezik a hálózati zavarok ellen, majd ezt követően egy híd típusú egyenirányító áramkörrel egyenirányítják a hálózati feszültséget. A kimeneti feszültség védelme a váltakozó áramú hálózat interferenciája ellen egy pár sorompószűrő segítségével történik. Az első link külön kártyán készül, melynek elemei CX1, FL1, a második link a fő tápegység CX, CY1, CY2, FL1 elemeiből áll. A T, THR1 elemek védik az áramforrást a terhelés rövidzárlati áramaitól és a bemeneti hálózat feszültséglökésektől.
A híd egyenirányító a B1-B4 diódákkal készül. A C1, C2 kondenzátorok alacsony frekvenciájú hálózati szűrőt alkotnak. Az R2, R3 ellenállások a C1, C2 kondenzátorok kisülési áramkörének elemei, amikor a tápfeszültség ki van kapcsolva. A V3, V4 varisztorok korlátozzák az egyenirányított feszültséget az elfogadott határérték feletti hálózati feszültség túlfeszültség esetén.
A segédátalakító közvetlenül a hálózati egyenirányító kimenetére csatlakozik, és vázlatosan egy önoszcilláló blokkoló oszcillátort ábrázol. A blokkoló oszcillátor aktív elemei a Q1 tranzisztor, egy p-csatornás térhatású tranzisztor (MOSFET) és a T1 transzformátor. A Q1 tranzisztor kezdeti kapuáramát az R11R12 ellenállás állítja elő. A tápellátás pillanatában a blokkolási folyamat elkezd fejlődni, és az áram elkezd folyni a T1 transzformátor munkatekercsén keresztül. Az áram által létrehozott mágneses fluxus emf-et indukál a pozitív visszacsatolású tekercsben. Ebben az esetben a tekercshez csatlakoztatott D5 diódán keresztül a C7 kondenzátor feltöltődik, és a transzformátor mágnesezett. A C7 kondenzátor mágnesező árama és töltőárama a Q1 kapuáramának csökkenéséhez és ezt követő kikapcsolásához vezet. A leeresztő áramkör túlfeszültségének csillapítását az R19, C8, D6 elemek, a Q1 tranzisztor megbízható blokkolását a Q4 bipoláris tranzisztor végzi.

A tápegység fő átalakítója push-pull félhíd áramkör szerint készül (3. ábra). Az átalakító teljesítményrésze tranzisztor - Q2, Q3, a fordítottan kapcsolt D1, D2 diódák védelmet nyújtanak az átalakító tranzisztorainak „átmenő áramoktól”. A híd második felét a C1, C2 kondenzátorok alkotják, amelyek egyenirányított feszültségosztót hoznak létre. Ennek a hídnak az átlója tartalmazza a T2 és TZ transzformátorok primer tekercseit, amelyek közül az első egyenirányító, a második pedig a vezérlő áramkörben működik, és védelmet nyújt az átalakító „túlzott” áramai ellen. A TZ transzformátor aszimmetrikus mágnesezésének lehetőségének kiküszöbölésére, amely az átalakító tranziens folyamatai során fordulhat elő, SZ elválasztókondenzátort használnak. A tranzisztorok működési módját az R5, R8, R7, R9 elemek állítják be.
A vezérlő impulzusokat az átalakító tranzisztoraihoz a megfelelő T2 transzformátoron keresztül juttatjuk. Az átalakító azonban önoszcilláló üzemmódban indul; amikor a 03 tranzisztor nyitva van, áram folyik át az áramkörön:
+U(B1...B4) -> Q3(k-e) -> T2 - T3 -> SZ -> C2 -> -U(BL..B4).

Nyitott Q2 tranzisztor esetén áram folyik át az áramkörön:
+U(B1...B4) -> С1 -> С3 -> Т3 -> Т2 -> Q2(к-е) -> -U(B1...B4).

A C5, C6 átmeneti kondenzátorokon és az R5, R7 korlátozó ellenállásokon keresztül vezérlőjelek jutnak a kulcstranzisztorok aljához, az R4C4 bevágásos áramkör megakadályozza az impulzuszaj behatolását a váltakozó elektromos hálózatba. A D3 dióda és az R6 ellenállás alkotja a C5 kondenzátor kisülési áramkörét, a D4 és R10 pedig az Sb kisülési áramkörét.
Amikor az áram áthalad a TZ primer tekercsén, a transzformátor energiafelhalmozódási folyamata megtörténik, ez az energia az áramforrás szekunder áramköreibe és a C1, C2 kondenzátorok töltésére kerül. Az átalakító stacionárius üzemmódja akkor kezdődik, amikor a C1, C2 kondenzátorokon a teljes feszültség eléri a +310 V értéket. Ebben az esetben az U3 mikroáramkörön (12-es érintkező) a D9 elemeken készült forrásból áram jelenik meg. , R20, C15, C16.
Az átalakítót Q5, Q6 tranzisztorokból álló kaszkád vezérli (3. ábra). A kaszkád terhelése a T2 transzformátor szimmetrikus féltekercsei, melynek csatlakozási pontján a +16 V tápfeszültség a D9, R23 elemeken keresztül történik. A Q5 és Q6 tranzisztorok működési módját az R33, R32 ellenállások állítják be. A kaszkádot a PWM meghajtó U3 mikroáramkörének impulzusai vezérlik, amelyek a 8. és 11. érintkezőktől a kaszkádtranzisztorok alapjaihoz érkeznek. A vezérlőimpulzusok hatására az egyik tranzisztor, például a Q5, kinyílik, a második pedig, a Q6, zár. A tranzisztor megbízható reteszelését a D15D16C17 lánc végzi. Tehát, ha áram folyik át egy nyitott Q5 tranzisztoron az áramkörön keresztül:
+ 16V -> D9 -> R23 -> T2 -> Q5(k-e) -> D15, D16 -> ház.

Ennek a tranzisztornak az emitterén +1,6 V feszültségesés jön létre, amely elegendő a Q6 tranzisztor kikapcsolásához. A C17 kondenzátor jelenléte segít fenntartani a blokkolási potenciált a „szünet” alatt.
A D13, D14 diódák a T2 transzformátor féltekercsei által felhalmozott mágneses energia eloszlatására szolgálnak.
A PWM vezérlő egy AZ7500BP chipen (BCD Semiconductor) készül, amely push-pull módban működik. A generátor időzítő áramkörének elemei a C28 kondenzátor és az R45 ellenállás. Az R47 ellenállás és a C29 kondenzátor korrekciós áramkört képez az 1. hibaerősítő számára (4. ábra).

Az átalakító push-pull üzemmódjának megvalósításához a végfokozatok vezérlőbemenetét (13-as érintkező) referencia feszültségforráshoz (14-es érintkező) csatlakoztatjuk. A mikroáramkör 8. és 11. érintkezőiből vezérlőimpulzusok jutnak be a vezérlőkaszkád Q5, Q6 tranzisztorainak alapáramköreibe. A +16 V-os feszültség a mikroáramkör tápcsatlakozójára (12-es érintkező) a segédátalakító egyenirányítójából kerül.

A „lassú indítás” üzemmód a 2. hibaerősítővel valósul meg, melynek nem invertáló bemenete (16 U3 érintkező) +16 V tápfeszültséget kap az R33R34R36R37C21 osztón, az invertáló bemenet (15. érintkező) pedig a referencia feszültségét. forrás (14-es érintkező) a C20 kondenzátorból és az R39 ellenállásból.
Az 1. hibaerősítő nem invertáló bemenete (1. érintkező U3) a +12 V és a +3,3 V feszültségek összegét kapja az R42R43R48 összeadón keresztül. A mikroáramkör referenciaforrásának feszültsége (2. érintkező U3) a másikra kerül. az erősítő bemenete (2. érintkező U3) az R40R49 osztón keresztül. 14 U3). Az R47 ellenállás és a C29 kondenzátor az erősítő frekvenciakorrekciójának elemei.
Stabilizációs és védelmi áramkörök. A PWM vezérlő kimenő impulzusainak (8, 11 U3 érintkező) stacionárius állapotában a visszacsatoló jelek és a fő oszcillátor fűrészfog feszültsége határozza meg. Az az időintervallum, amely alatt a „fűrész” túllépi a visszacsatoló feszültséget, meghatározza a kimeneti impulzus időtartamát. Tekintsük kialakulásuk folyamatát.

Az 1. hibaerősítő kimenetéről (3. érintkező U3) a kimeneti feszültségek névleges értéktől való eltérésére vonatkozó információ lassan változó feszültség formájában kerül elküldésre a PWM meghajtónak. Ezután az 1. hibaerősítő kimenetéről a feszültség az impulzusszélesség-modulátor (PWM) egyik bemenetére kerül. A második bemenetére +3,2 V amplitúdójú fűrészfog feszültséget vezetünk. Nyilvánvalóan, ha a kimeneti feszültség eltér a névleges értékektől, például csökkenés felé, akkor a visszacsatoló feszültség a betáplált fűrészfog feszültség azon értékével csökken. a tű. 1, ami a kimeneti impulzusciklusok időtartamának növekedéséhez vezet. Ebben az esetben a T1 transzformátorban több elektromágneses energia halmozódik fel és kerül át a terhelésre, aminek következtében a kimeneti feszültség a névleges értékre nő.
Vészüzemmódban az R46 ellenállás feszültségesése nő. Ebben az esetben az U3 mikroáramkör 4-es érintkezőjén lévő feszültség növekszik, és ez viszont a „szünet” komparátor működéséhez, majd a kimeneti impulzusok időtartamának csökkenéséhez, és ennek megfelelően az áramlás korlátozásához vezet. áramot vezet át az átalakító tranzisztorjain, ezzel megakadályozva, hogy Q1, Q2 kilépjen az épületből.

A forrás rövidzárlatvédelmi áramköröket is tartalmaz a kimeneti feszültségcsatornákban. A -12 V és -5 V csatornák mentén a rövidzárlat-érzékelőt R73, D29 elemek alkotják, amelyek középső pontja az R72 ellenálláson keresztül a Q10 tranzisztor alapjához csatlakozik. A +5 V-os forrás feszültségét itt is az R71 ellenálláson keresztül táplálják, így a -12 V-os (vagy -5 V-os) csatornákban fellépő rövidzárlat a Q10 tranzisztor feloldásához és a 6. érintkező túlterheléséhez vezet. U4 feszültségfigyelő, és ez leállítja a konvertert az U3 átalakító 4. érintkezőjénél.
Az áramellátás vezérlése, felügyelete és védelme. Funkcióinak kiváló teljesítménye mellett szinte minden számítógép egyszerű és gyors be- és kikapcsolást igényel. A tápegység be-/kikapcsolásának problémáját a távoli be-/kikapcsolás elvének modern számítógépeken való megvalósítása oldja meg. Ha megnyomja a számítógépház előlapján található „I/O” gombot, a processzorkártya PS_On jelet generál. A tápfeszültség bekapcsolásához a PS_On jelnek alacsony potenciálon kell lennie, pl. nulla, kikapcsolt állapotban - nagy potenciál.

A tápellátásban az LP7510 tápegység kimeneti feszültségeinek figyelésére szolgáló U4 mikroáramkörön valósulnak meg a vezérlési, felügyeleti és védelmi feladatok. Amikor a mikroáramkör 4. érintkezőjére nulla potenciál (PS_On jel) érkezik, a 3. érintkezőn is nulla potenciál keletkezik 2,3 ms késleltetéssel. Ez a jel a tápegység indítója. Ha a PS_On jel magas, vagy a bemeneti áramköre megszakad, akkor a mikroáramkör 3. érintkezője is magas szintre van állítva.
Ezenkívül az U4 mikroáramkör figyeli a tápegység fő kimeneti feszültségeit. Így a 3,3 V-os és az 5 V-os tápegységek kimeneti feszültsége nem haladhatja meg a 2,2 V-os határértéket.< 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).

A 3. érintkezőnél minden magas feszültségszint esetén a 8. érintkező feszültsége normális, a PG alacsony (nulla). Abban az esetben, ha minden tápfeszültség normális, a PSOn jel alacsony szintje a 4-es érintkezőn, az 1-es érintkezőn pedig 1,15 V-ot meg nem haladó feszültség, a 8-as érintkezőn pedig magas szintű jel jelenik meg 300 ms-os késleltetéssel. .
A hőszabályozó áramkört úgy tervezték, hogy fenntartsa a hőmérsékletet a tápegység házában. Az áramkör egy ventilátorból és THR2 termisztorból áll, melyek a +12 V csatornára csatlakoznak.A házon belüli állandó hőmérséklet fenntartása a ventilátor forgatásával történő fordulatszám szabályozásával érhető el.
Az impulzusfeszültségű egyenirányítók tipikus teljes hullámú egyenirányító áramkört használnak egy középponttal, biztosítva a szükséges hullámossági tényezőt.
A +5 V_SB tápegység egyenirányítója D12 diódával készül. A kétfokozatú kimeneti feszültségszűrő C15 kondenzátorból, L3 induktorból és C19 kondenzátorból áll. Az R36 ellenállás terhelési ellenállás. Ennek a feszültségnek a stabilizálását U1, U2 mikroáramkörök végzik.

A +5 V tápegység D32 dióda szerelvény segítségével készül. A kétpólusú kimeneti feszültségszűrőt a többtekercses tekercs L6.2 tekercselése, az L10 induktor és a C39, C40 kondenzátorok képezik. Az R69 ellenállás terhelési ellenállás.
Hasonló kialakítású a +12 V-os tápegység is, melynek egyenirányítója D31-es dióda szerelvényen van megvalósítva. A kétlinkes kimeneti feszültségszűrőt egy többtekercses tekercs L6.3 tekercselése, az L9 induktor és a C38 kondenzátor képezi. Tápfeszültség terhelés - hőszabályozó áramkör.
Feszültség egyenirányító +3,3 V - dióda szerelvény D30. Az áramkör párhuzamos típusú stabilizátort használ Q9 szabályozó tranzisztorral és U5 parametrikus stabilizátorral. Az U5 vezérlőbemenet az R63R58 osztótól kap feszültséget. Az R67 ellenállás a terheléselosztó.
Az impulzus egyenirányítók által az elektromos hálózatba kibocsátott interferencia szintjének csökkentése érdekében az R20, R21, SY, C11 elemek rezisztív-kapacitív szűrőit párhuzamosan csatlakoztatják a T1 transzformátor szekunder tekercseivel.
Hasonló módon alakítják ki a -12 V, -5 V negatív feszültségű tápegységeket. Tehát 12 V-os forrás esetén az egyenirányítót D24, D25, D26 diódákkal, L6.4L5C42 simítószűrővel és R74 terhelő ellenállással készítik.
A -5 V-os feszültséget a D27, 28 diódák állítják elő. Ezen források szűrői L6.1L4C41. Az R75 ellenállás terhelési ellenállás.

Tipikus hibák
A T hálózati biztosíték kiégett, vagy nincs kimeneti feszültség. Ebben az esetben ellenőrizni kell a sorompószűrő elemek és a hálózati egyenirányító (B1-B4, THR1, C1, C2, V3, V4, R2, R3) használhatóságát, valamint a Q2, Q3 tranzisztorok használhatóságát. . Leggyakrabban, ha rossz AC hálózatot választanak ki, a V3, V4 VA-risztorok kiégnek.
A segédátalakító elemeinek, a Q1.Q4 tranzisztoroknak az üzemképességét is ellenőrizzük.
Ha nem észlel hibás működést, és nem erősíti meg a korábban tárgyalt elemek meghibásodását, akkor a sorosan kapcsolt C1, C2 kondenzátorokon ellenőrizzük a 310 V feszültség jelenlétét. Ha hiányzik, a hálózati egyenirányító elemeinek működőképességét ellenőrzik.
A +5\/_V feszültség magasabb vagy alacsonyabb a normálnál. Ellenőrizze az U1, U2 stabilizáló áramkör működőképességét; a hibás elemet ki kell cserélni. Az U2 csereelemeként TL431, KA431 használható.
A kimeneti tápfeszültség magasabb vagy alacsonyabb a normálnál. Ellenőrizzük a visszacsatoló áramkör használhatóságát - az U3 mikroáramkör, az U3 mikroáramkör huzalozási elemei: C21, C22, C16 kondenzátorok. Ha a fenti elemek jó állapotban vannak, cserélje ki az U3-at. U3 analógokként TL494, KA7500V, MV3759 mikroáramkörök használhatók.
Nincs PG jel. Ellenőrizze a Ps_On jel meglétét, a +12 V, +5 V, +3,3 V, +5 B_SB tápfeszültség meglétét. Ha van, cserélje ki az U4 chipet. Az LP7510 analógjaként használhatja a TPS3510-et.
A tápegység távolról nem aktiválható. Ellenőrizze a házpotenciál (nulla) jelenlétét a PS-ON érintkezőnél, az U4 mikroáramkör és annak bekötési elemeinek használhatóságát. Ha a csőelemek jó állapotban vannak, cserélje ki az U4-et.
Nincs ventilátor forgása. Győződjön meg arról, hogy a ventilátor működik, ellenőrizze kapcsoló áramkörének elemeit: +12 V megléte, a THR2 termisztor használhatósága.

D. Kucserov, Radioamator Magazin, 2011. évi 3. szám 5

HOZZÁADVA 2012.07.10. 04:08

Hozzáteszem magamtól:
Ma kellett csinálnom magamnak egy tápot, hogy lecseréljek egy Chieftec 1KWt-t, ami megint kiégett (nem hiszem, hogy hamarosan megjavíthatom). Volt egy 500W-os Topower silentem.

Elvileg jó európai táp, becsületes erővel. A probléma az, hogy a védelem aktiválódik. Azok. normál szolgálat közben csak rövid indítás van. Húzza meg a szelepet és ennyi.
Nem találtam rövidzárlatot a fő gumiabroncsokon, ezért elkezdtem nyomozni - csodák nem történnek. És végül megtaláltam, amit kerestem - egy -12V-os buszt. Banális hiba - törött dióda, nem is foglalkoztam azzal, hogy melyik. Csak HER207-re cserélték.
Ezt a tápegységet telepítettem a rendszerembe - a repülés normális.

Minden modern számítógép ATX tápegységet használ. Korábban AT szabványos tápegységeket használtak, nem tudták távolról elindítani a számítógépet és egyes áramköri megoldásokat. Az új szabvány bevezetése az új alaplapok megjelenéséhez is társult. A számítástechnika gyorsan fejlődött és fejlődik, ezért szükség van az alaplapok fejlesztésére, bővítésére. Ezt a szabványt 2001-ben vezették be.

Nézzük meg, hogyan működik az ATX számítógép tápegysége.

Elemek elrendezése a táblán

Először nézd meg a képet, rajta van az összes tápegység felirat, majd röviden megnézzük a rendeltetésüket.

És itt van az elektromos kapcsolási rajz, blokkokra osztva.

A táp bemenetén egy induktorból és egy kondenzátorból álló elektromágneses interferencia szűrő található (1 blokk). Az olcsó tápegységekben lehet, hogy nincs. A szűrőre azért van szükség, hogy elnyomja a működésből eredő zavarokat a táphálózatban.

Minden kapcsolóüzemű tápegység ronthatja a táphálózat paramétereit, nemkívánatos interferencia, harmonikusok jelennek meg benne, amelyek zavarják a rádióadók működését és egyéb dolgokat. Ezért a bemeneti szűrő jelenléte nagyon kívánatos, de a kínai elvtársak nem így gondolják, így mindenen spórolnak. Alul egy tápegység látható bemeneti fojtótekercs nélkül.

Ezután a hálózati feszültséget biztosítékon és termisztoron (NTC) keresztül táplálják, amelyre a szűrőkondenzátorok töltéséhez van szükség. A diódahíd után egy másik szűrőt szerelnek be, általában egy pár nagyot; vigyázzon, nagy feszültség van a kapcsaikon. Még akkor is, ha a tápellátás ki van kapcsolva a hálózatról, először le kell kisütni őket egy ellenállással vagy egy izzólámpával, mielőtt kézzel megérintené a táblát.

A simítószűrő után a kapcsolóáramkörre kerül a feszültség, első ránézésre összetett, de nincs benne semmi felesleges. Mindenekelőtt a készenléti feszültségforrást (2. blokk) táplálják, amely önoszcillátor áramkörrel, esetleg PWM vezérlővel készülhet. Általában - egy impulzusátalakító áramkör egy tranzisztoron (egyciklusú konverter), a kimeneten a transzformátor után egy lineáris feszültségátalakító (KRENK) van felszerelve.

Egy tipikus áramkör PWM vezérlővel valahogy így néz ki:

Íme a kaszkáddiagram egy nagyobb változata a megadott példából. A tranzisztor egy önoszcillátor áramkörben található, amelynek működési frekvenciája a kábelezésben lévő transzformátortól és kondenzátoroktól, a kimeneti feszültség a Zener-dióda névleges értékétől (esetünkben 9V) függ, amely a visszacsatolás szerepét tölti be. vagy küszöbelem, amely egy bizonyos feszültség elérésekor söntöli a tranzisztor alapját. Ezenkívül egy soros típusú lineárisan integrált L7805 stabilizátor 5 V-os szintre stabilizálja.

A készenléti feszültség nemcsak a bekapcsolási jel generálásához (PS_ON), ​​hanem a PWM vezérlő tápellátásához is szükséges (3. blokk). Az ATX számítógépes tápegységek leggyakrabban a TL494 chipre vagy annak analógjaira épülnek. Ez a blokk felelős a teljesítménytranzisztorok vezérléséért (4. blokk), a feszültség stabilizálásáért (visszacsatolás segítségével) és a rövidzárlat elleni védelemért. Általánosságban elmondható, hogy a 494-et nagyon gyakran használják az impulzustechnikában, de megtalálható a LED-szalagok nagy teljesítményű tápegységeiben is. Itt a kivezetése.

Ha számítógépes tápegységet tervez használni, például egy LED-szalag táplálására, akkor jobb lesz, ha egy kicsit terheli az 5 V-os és a 3,3 V-os vezetékeket.

Következtetés

Az ATX tápegységek kiválóan alkalmasak rádióamatőr tervek táplálására és otthoni laboratóriumi forrásként. Meglehetősen erősek (250-től, a modernek pedig 350 W-tól), és a másodlagos piacon fillérekért is megtalálhatóak, a régi AT modellek is megfelelőek, elindításához csak le kell zárni a két vezetéket, ami korábban járt. a rendszeregység gombja, a PS_On jel nincs.

Ha ilyen berendezéseket javítani vagy felújítani, ne feledkezzünk meg a biztonságos elektromossággal végzett munka szabályairól, hogy a táblán hálózati feszültség van, és a kondenzátorok sokáig töltve maradhatnak.

Kapcsolja be az ismeretlen tápegységeket egy izzón keresztül, hogy elkerülje a vezetékek sérülését és a nyomtatott áramköri lap nyomait. Alapvető elektronikai ismeretek birtokában átalakíthatók nagy teljesítményű töltővé autóakkumulátorokhoz ill. Ehhez módosítják a visszacsatoló áramköröket, módosítják a készenléti feszültségforrást és az egység indító áramköreit.

AZ IMPULZUS-TÁPELLÁTÁS TÁP-KAPCSOLÓJÁNAK VEZÉRLÉSE
TL494-el

A CIKKET A. V. GOLOVKOV és V. B LYUBITSKIJ „TÁPELLÁTÁS AZ IBM PC-XT/AT TÍPUS RENDSZERMODULAJAIHOZ” KÖNYVE ALAPJÁN KÉSZÍTETE A „LAD&N” KIADÓ.

TELJESÍTMÉNY CASCADE

Az áramkaszkád felépítése az esetek túlnyomó többségében push-pull félhíd áramkörrel történik, és az UPS áramkörök különböző változataiban alig tér el. A fő különbség itt a bekapcsológombos tranzisztorok alapáramköreinek kialakítására szolgáló áramkör-tervezési megoldásokban rejlik. Ezen áramkörök konfigurációját úgy választják meg, hogy biztosítsák a használt tranzisztorok optimális kapcsolási módját. Ebben az esetben a kapcsolási hatékonyság fő mutatója a kulcstranzisztorok minimális dinamikus teljesítményvesztesége. A teljesítményfokozat alapáramköreinek kialakításakor a következő tényezőket veszik figyelembe:
a használt tranzisztorok áramerősítésének nagysága;
az alapáram optimális emelkedésének és esésének sebességének biztosítása a kapcsolás során;
a felesleges hordozók reszorpciós ideje az alapban, amikor a tranzisztorok ki vannak kapcsolva (tehetetlenség).
A teljesítményfokozatok alapáramköreinek felépítésére mutatunk be példákat az ábrán. 22, 23.

22. ábra A teljesítménytranzisztorok alapáramköreinek konfigurálása a GT-200W (a), SMPS 5624-ISM (b), GT-150W (c) UPS-ben öngerjesztéssel.

23. ábra: A teljesítménytranzisztorok alapáramköreinek konfigurálása kényszergerjesztésű PS-200B (a), ESP 1003R (b), Appis (c), PS-6220C (d) kapcsolóüzemű tápegységekben.

Megjegyzendő, hogy az alapáramkörök konfigurációját a kioldó áramkör típusa is meghatározza. Ha ez az UPS öngerjesztett áramkört használ, akkor a teljesítménytranzisztorok alaposztóját az Uep buszra (+310V) kell csatlakoztatni, hogy a kezdeti áram átfolyhasson rajta, ami a lavina kialakulásának kiváltó oka. mint az egyik tranzisztor kinyitásának folyamata. A bekapcsolás utáni első pillanatban még mindig nincs EMF a vezérlőtranszformátor szekunder tekercsén. Ezért, hogy az alacsony ellenállású tekercsellenállás ne söntölje a teljesítménykapcsolók alap-emitter vezérlő csomópontjait, be kell kapcsolni a szétválasztó diódákat. ábrából látható. A 22. ábrán látható, hogy az öngerjesztett indítóáramkör bármely alapáramkör-konfigurációja tartalmazza ezeket a diódákat. ábrán. 22,a - ezek D3, D4; ábrán. 22,6 jelentése D4, D5; ábrán. 22.v a D7, D8. Ha az UPS kényszergerjesztésű indító áramkört használ, akkor nincs kapcsolat az alapáramkörök és az Uep busz között, és nincsenek szétcsatoló diódák (23. ábra).
Tekintsük a KYP-150W UPS-t (Tajvan) egy push-pull félhíd áramkör felhasználásával megépített teljesítménykaszkád egy működési periódusát példaként (24. ábra). Ez az ábra a teljes konverter útvonalat mutatja, ami lehetővé teszi, hogy teljesebb képet kapjunk a teljesítményfokozat működéséről. ábrán láthatók a feszültségek és áramok diagramjai, amelyek megmagyarázzák az átalakító útjának működését. 25.

24. ábra: A KYP-150W kapcsolóüzemű tápegység átalakítási útvonala.

25. ábra A KYP-150W kapcsolóüzemű tápegység konverziós útjának működését magyarázó végpontok közötti időzítési diagramok.
1), 2) - feszültség a TL494 vezérlő chip kimenetein;
3), 4) - feszültség a megfelelő fokozatú tranzisztorok kollektorain;
5) - feszültség a vezérlőtranszformátor primer tekercsének felezőpontjában;
6), 7) - feszültség a vezérlőtranszformátor szekunder tekercsén;
8) - feszültség a teljesítmény félhíd tranzisztoros állványának felezőpontjában;
9) - áram a teljesítményimpulzus-transzformátor primer tekercsén keresztül;
10), 12) - feszültség a teljesítményimpulzus-transzformátor szekunder tekercsén;
11) - egyenirányított feszültség a pozitív csatornákban;
13) - egyenirányított feszültség a negatív csatornákban.

26. ábra Vezérlőfeszültségek kialakulása teljesítménytranzisztorok bázisán.

A D3, D4 diódák megakadályozzák, hogy a Q1, Q2 tranzisztorok alap-emitter vezérlő csomópontjait a 4-5 és 7-8 DT vezérlőtekercs alacsony ellenállása söntöli indítási módban.
ábrán. A 25. ábra (9. időzítési diagram) a teljesítménytranszformátor primer tekercsén áthaladó áram alakját mutatja. Ez az alak az elsődleges tekercs impedanciájának induktív jellegéből adódik. Ha feszültséglökést alkalmazunk az induktivitáson, a rajta áthaladó áram, mint ismeretes, nem változhat hirtelen, hanem megközelítőleg lineárisan növekszik a kezdeti szakaszban. Ezért a primer tekercsen áthaladó áram fűrészfogimpulzusok formájában van, lineárisan növekvő elülső élekkel. Az áramnövekedés megszűnését a teljesítménytranzisztor zárásának pillanata határozza meg, mert ebben az esetben a primer tekercs le van választva a feszültségforrásról (Uep busz), és az áram nem tud átfolyni rajta (a tranzisztor kikapcsolása után folyó rövid távú regenerációs áramot nem számoljuk). Az UPS áramterhelésének csökkenésével nemcsak az áramimpulzusok szélessége változik, hanem az amplitúdójuk is. Ez azzal magyarázható, hogy a korábbinál rövidebb idő alatt az áramnak nincs ideje elérni ugyanazt az amplitúdót állandó növekedési ütem mellett. Az impulzustranszformátor primer tekercsén keresztüli áramnövekedés sebességét annak induktivitása és az Uep szintje határozza meg, amelyek nem változnak.

KIMENETI ÁRAMKÖRÖK

Tekintsük az UPS kimeneti csatornáinak jellemzőit. A blokkkimeneti feszültségek megszerzésének módszere különböző áramkörök esetén eltérő lehet. Ebben az esetben a fő (nagyáramú) csatornák +5V és +12V feszültségét minden áramkörben mindig azonos módon kapjuk. Ez a módszer az impulzusos EMF egyengetéséből és simításából áll az impulzusos teljesítménytranszformátor szekunder tekercséből. Ebben az esetben az egyenirányítást minden push-pull áramkörben egy teljes hullámú, felezőpontos áramkörrel hajtják végre. Ez biztosítja az impulzustranszformátor magjának mágnesezési megfordításának szimmetrikus módját, mert Csak váltakozó áram folyik át a szekunder tekercseken, ezért nincs a mag kényszermágnesezése, ami elkerülhetetlen a félhullámú egyenirányító áramkörökben, ahol az áram csak egy irányban folyik át a transzformátor szekunder tekercsén.
Tekintsük a szekunder oldal működését a KYP-150W UPS áramkör példáján (27. ábra).

27. ábra: Kimeneti feszültség beszerzése KYP-150W kapcsolóüzemű tápegységben (TUV FAR EAST CORP)

Mivel mind a négy kimeneti csatorna megközelítőleg azonos módon van megvalósítva, csak az egyik (+12V csatorna) működésének részletes vizsgálatára szorítkozunk. Amikor lineárisan növekvő áram folyik át az RT teljesítménytranszformátor 1-2 primer tekercsén az 1. kapocs és a 2. kapocs közötti irányban, állandó szintű EMF hat az RT szekunder tekercsére. Ezeknek az EMF-eknek a polaritása olyan, hogy a 3. érintkezőnél pozitív EMF-potenciál van a házhoz képest. A 7-es érintkezőnél ez a potenciál negatív lesz. Ezért lineárisan növekvő áram folyik át az áramkörön: 3 RT - a BD2 szerelvény felső diódája - az L1 induktor W2 tekercselése - 12 induktor - C21 kondenzátor - ház - 5 RT.
A BD2 szerelvény alsó diódáját ebben az intervallumban negatív feszültség zárja le az anódon, és nem folyik rajta áram.
A C21 kondenzátor újratöltése mellett az energia a csatornakimenetre kerül (a terhelési áram megmarad). Ugyanebben az időintervallumban a mágneses energia tárolódik az L1, L2 fojtótekercsek magjaiban.
Ezután a teljesítménytranszformátor primer tekercsén áthaladó áram megszakad a teljesítménytranzisztor zárása következtében (az ábrán nem látható). Az EMF a szekunder tekercseken eltűnik. A „holt zóna” tart. Ekkor az L1, L2 fojtótekercsekben tárolt energia a C21 kondenzátorba és a terhelésbe kerül. Amikor az EMF eltűnik az induktor szekunder tekercséről, önindukciós EMF indukálódik, amely az áramot az előző irányba igyekszik fenntartani, ezért a „holt zónában” a C21 töltőáram átfolyik az áramkörön: jobbra (szerint a diagramhoz) L2 terminál - C21 - ház - 5-3 és 5 -7 RT - BD2 diódák - bal (a diagram szerint) W2L1 kimenet.
Ez az áram idővel lineárisan csökken. Ezután a második teljesítménytranzisztor kinyílik (az ábrán nem látható), és lineárisan növekvő áram kezd átfolyni az RT primer tekercsén az előző esettel ellentétes irányban (a 2-es érintkezőtől az 1-es érintkezőig). Ezért az EMF polaritása az RT szekunder tekercsén szintén ellentétes lesz: a 7-es érintkezőn pozitív potenciál van a házhoz képest, a 3-as érintkezőn pedig negatív. Ezért ebben az intervallumban a vezető elem most a BD2 szerelvény alsó diódája lesz, és a felső diódája zárva lesz. A W2, L1 és L2 tekercsen áthaladó áram ismét lineárisan növekszik, és újratölti a C21 kondenzátort, és támogatja a terhelési áramot is: 7 RT - alsó BD2 dióda - W2L1 - L2-C21 - ház -5PT.
A mágneses energia ismét felhalmozódik az L1, L2 magokban, amely ismét a C21 kondenzátorra és a terhelésre kerül a következő „holt zóna” intervallumában. Ezután a folyamatok megismétlődnek. Ebben az esetben a C21 kondenzátor a teljes működési időszak alatt lemerül a terhelésre.
A fentiekből kitűnik, hogy a teljesítményrész két előremenő átalakító kombinációja, amelyek egy push-pull áramkört alkotnak.
Az impulzusos (nagyfrekvenciás) teljesítménydiódákat egyenirányító diódákként alkalmazzák a kimeneti áramkörökben, amelyeket az áram-feszültség karakterisztikák által meghatározott statikus paraméterek mellett olyan paraméterek is jellemeznek, amelyek előremenő áramról fordított feszültségre történő váltáskor meghatározzák tehetetlenségi tulajdonságaikat. Amikor a bemeneti feszültség polaritása megváltozik, a nyitott állapotban az alapban felhalmozódott többlet töltéshordozók reszorpciós folyamatának tehetetlensége miatt a dióda nem azonnal, hanem bizonyos helyreállítási idő után tBoc (trr) állítja vissza fordított ellenállását. . Ezalatt a dióda nyitva marad, és egy fordított áram folyik rajta, melynek értéke az egyenirányító terhelésének jellegétől és a bemeneti váltakozó feszültség frontjának időtartamától függ. Ebben az esetben, amíg a dióda vissza nem állítja a fordított ellenállását, az impulzustranszformátor ténylegesen rövidzárlatos üzemmódban működik a kimeneten, ami hátrányosan befolyásolja a teljesítménytranzisztorok működési módját, és azok meghibásodásához vezethet, mert az UPS kimenetén fellépő rövidzárlat a kollektoráram éles túlfeszültségéhez vezet a teljesítménytranzisztoron a kapcsolás pillanatában. Ezért az egyenirányító elemként használt diódáknak a lehető legkisebb helyreállítási idővel kell rendelkezniük, ami az egyenirányító diódák egyik fő paramétere, és jellemzi azok tehetetlenségi tulajdonságait.
A dinamikus kapcsolási veszteségek csökkentése és a rövidzárlati mód kiküszöbölése érdekében a legnagyobb áramerősségű +5 V-os generációs csatornában történő kapcsoláskor, ahol ezek a veszteségek a legjelentősebbek, két Schottky-diódából álló diódaszerelvényt (félhidat) használnak például egyenirányító elemként. , STV-34, S15SC4M, S30D40C és így tovább.
A Schottky-diódák alkalmazása a +5 V-os generációs csatornában a következő megfontolások miatt indokolt: a Schottky-dióda egy szinte tehetetlenségmentes eszköz, amely kapcsoláskor szinte azonnali visszaállással (0,1 μs nagyságrendű visszaállási idő) rendelkezik a fordított ellenállással. [azonban lényegesen lassabbak, mint a modern, gyors helyreállítású (Ultrafast Recovery) diódák, amelyeket ma használnak, és 30...55 ns nagyságrendű trr-jük van - kb. AL]; a Schottky-diódán az előremenő feszültségesés körülbelül 0,4 V, ellentétben a 0,8-1,2 V-os előremenő feszültségeséssel rendelkező szilícium-diódával, amely 15-20 A terhelőáram mellett további növekményt ad az UPS hatékonyságában.
A +12V-os generációs csatornában vagy két szilíciumdióda (félhíd) típusú C25, ESA C25-020 stb. diódaszerelvényt, vagy két különálló szilíciumdiódát használnak.
A Schottky-diódák alkalmazása a +12V feszültséggeneráló csatornában nem praktikus, mert amikor a fordított feszültség 50V felett van (és a +12V generációs csatornában a fordított feszültség eléri a 60V-ot!) a Schottky diódák rosszul kapcsolnak (a fordított áramok jelentősen megnőnek) és gyakorlatilag nem működnek.
Hagyományos szilícium impulzusdiódákat, például PXPR1002 típust használnak egyenirányító elemként a -5V és -12V generációs csatornákban.
Az összes egyenirányított feszültséget LC szűrők simítják.
A negatív csatornák kimeneti feszültségeinek megszerzése eltérő lehet. Egyes áramkörökben ezeket a feszültségeket ugyanúgy kapják, mint a +5V és a +12V, azaz. az impulzusos EMF egyenirányítása és simítása a teljesítménytranszformátor szekunder tekercseiről. Ebben az esetben a szekunder oldalon 4 db dióda félhíd van felszerelve, amelyek mindegyike saját csatornán működik. A transzformátornak ebben az esetben két szekunder tekercselése van, amelyek a középső pontból indulnak ki. Ezt a sémát használják például a KYP-150W UPS-ben (27. ábra).

28. ábra Kimeneti feszültségek lekérése az LPS-02-150XT kapcsolóüzemű tápegységről.

Vannak olyan áramköri változatok, amelyekben csak három kimeneti feszültség érkezik a teljesítménytranszformátor szekunder tekercséből: +5, +12, -12 V. A -5 V feszültséget -12 V-ról egy integrált lineáris, hárompólusú 7905 típusú stabilizátor segítségével kapják meg. Ezekben az áramkörökben a transzformátor két szekunder tekercssel is rendelkezik, amelyek kimenete a középpontból származik. Mivel itt csak három kimeneti feszültséget kapunk egyenirányítással, ezért a szekunder oldalra nem 4, hanem csak 3 db egyenirányító dióda félhíd kerül beépítésre. Ilyen típusú áramköri kialakítást alkalmaznak például az LPS-02-150XT UPS-ben (28. ábra).
A teljesítményimpulzus-transzformátor szekunder tekercseinek száma a különböző áramkörökben változhat. Például a PS-200V UPS áramkörben (29. ábra) a teljesítménytranszformátornak három szekunder tekercselése van, amelyek kimenete a középső pontból, pl. A szekunder tekercsek mindegyike saját félhíddal működik.

29. ábra Kimeneti feszültségek lekérdezése a PS-200B kapcsolóüzemű tápegységben

A KYP-150W kapcsolóüzemű tápegység áramkörében (27. ábra) a teljesítménytranszformátornak csak két szekunder tekercselése van, amelyek mindegyike két félhíddal működik.
A kísértés, hogy Schottky-diódákat használjanak a +12 V-os kimeneti feszültségcsatornában, egy eredeti áramköri megoldáshoz vezette a fejlesztőket. Ennek a megoldásnak az a lényege, hogy a teljesítménytranszformátor szekunder tekercsének középpontja, ahonnan a +12V-os kimeneti feszültséget kapja, nem a házra (mint a klasszikus áramköröknél), hanem a +5V-os kimeneti feszültség buszra csatlakozik. . Egy ilyen áramkörre egy példa látható az ábrán. harminc.

30. ábra Kimeneti feszültségek beszerzése PS-6220C kapcsolóüzemű tápegységben (BENAVIOR TECH. COMPUTER CORP).

Más szóval, a +12 V csatorna tekercsének középső pontja egy „támasztékot” kap, amely csökkenti az egyenirányító diódákra adott fordított feszültség mértékét. Ezért lehetővé válik a Schottky-diódák alkalmazása a +12 V-os csatornában.Amint már említettük, szerkezetileg és elektromosan az UPS áramköre egy kényszerhűtő ventilátort tartalmaz magának az UPS-nek és a rendszeregységnek az áramköréhez. Általában kefe nélküli, kétfázisú egyenáramú motor. A legtöbb UPS áramkörben a ventilátormotor tekercselése a +12 V-os kimeneti feszültségbuszról kap táplálást. Vannak azonban olyan áramkörök, amelyekben a ventilátormotor tápellátását a -12 V-os buszról veszik. Az idegen kapcsolási rajzokon a ventilátor DC-vel van jelölve. VENTILÁTOR. A KYP-150W UPS például SU8025-M típusú ventilátort használ, amely a következő fő jellemzőkkel rendelkezik: névleges tápfeszültség 12V, áramfelvétel 0,12A. A ventilátormotor működési elvét és kialakítását az alábbiakban részletesen tárgyaljuk. Itt csak annyit jegyezünk meg, hogy a ventilátormotor által keltett légáramlás a rendszermodulból kifelé (a környezetbe) irányul, pl. meleg levegőt fújnak ki a rendszeregységből. A ventilátorházon jellemzően nyíl alakú jelzők találhatók, amelyek a járókerék forgásirányát és a légáramlás irányát jelzik. A tápegység házának a ventilátorral ellentétes oldalán lyukak vagy rések vannak. Ennek köszönhetően, amikor a járókerék forog, légáramlás jön létre, amely lehűti mind a rendszermodul alkatrészeinek elemeit, mind magát az UPS áramkörét.
Így a TL494 vezérlőchipen és a félhíd inverteren alapuló UPS másodlagos oldala áramköri kialakításban eltérhet:
a -5 V kimeneti feszültség elérésének módja, és ezáltal az egyenirányító dióda félhidak száma;
a teljesítményimpulzus-transzformátor szekunder tekercseinek száma;
a ventilátormotor áramellátásának módja.
Ezenkívül az öngerjesztett áramkörökben a +12 V-os csatorna dióda félhídjának kimenetéről származó egyenirányított impulzusfeszültséget a vezérlő mikroáramkör és az illesztőfokozat segédtápfeszültségének előállítására használják. Ezt a feszültséget korábban Upom-nak nevezték. Ennek a feszültségnek az eléréséhez a félhíd kimenetére egy simító kapacitást kapcsolnak egy szétválasztó diódán keresztül, amelyről a feszültséget általában egy további L alakú RC leválasztó szűrőn keresztül vezetik az Upom buszra, ahonnan a vezérlő chip kerül. tápellátása a 12-es érintkezőn keresztül történik, valamint a megfelelő fokozati tranzisztorok alaposztói és ezen tranzisztorok kollektorai. Például a 27. ábrán a D14 dióda egy szétválasztó dióda. C19 - simítóképesség. Az R36, C11 elemek L alakú RC szűrőt alkotnak.
A szétválasztó dióda bekapcsolásának szükségességét az magyarázza, hogy ennek hiányában az Upom busz C19 tárolókapacitása, amelyet a teljesítménytranszformátor szekunder tekercséből impulzusok töltenek fel, szünetekben kisülne az alacsony- a +12V csatorna ellenállásterhelése. Ez az Upom buszon a hullámzás jelentős növekedéséhez vezetne, ami nem kívánatos. Az L-alakú RC szűrő segít elnyomni az Upom buszon a hullámzást is.
Az Upom feszültségszintje az öngerjesztett áramkörökben, mint már említettük, körülbelül +26 V. Ez azzal magyarázható, hogy a +12V és -12V csatornán működő impulzustranszformátor szekunder tekercsének impulzusfeszültség kilengése körülbelül 60V. Ezért a +12V csatornában az egyenirányító félhíd kimenetén az impulzusok amplitúdója ennek az értéknek a fele lesz, azaz. a +CALL-ról. Az Upom busz simító kapacitása körülbelül erre a szintre töltődik a leválasztó diódán keresztül.
Mellékesen megjegyezzük, hogy a +5V és -5V csatornákon működő szekunder tekercs impulzusfeszültség-ingadozása hozzávetőleg feleannyi, és körülbelül 26V. Ezért az impulzus amplitúdója a +5 V és -5 V csatornák dióda félhídjainak kimenetein körülbelül 13 V.
A vizsgált család összes UPS áramkörében a +5V-os kimeneti feszültségsínre egy rezisztív osztó van csatlakoztatva, amely mérőelemként működik a visszacsatoló áramkörben a kimeneti feszültség stabilizáló áramkörben (lásd alább).
A -5V és -12V buszok közé általában dióda-rezisztív osztó van csatlakoztatva, amely a -5V és -12V csatornák terhelésénél a rövidzárlatvédelmi áramkör mérőelemeként szolgál (lásd lent).
Ezenkívül kisülési ellenállások csatlakoznak a kimeneti buszokhoz (mind a négy vagy néhány, az UPS áramkörének kialakításától függően). Céljuk az összes kimeneti kondenzátor, valamint a különféle segédáramkörök kondenzátorainak gyors kisütése az UPS hálózatról való kikapcsolása után, hogy a teljes UPS áramkört az eredeti állapotba állítsák, mielőtt újra bekapcsolnák. Ennek a körülménynek az alapvető fontosságát már korábban is jeleztük. Itt azonban még egyszer megismételjük, hogy ahhoz, hogy az UPS normál üzemmódba lépjen, áramkörének összes kondenzátorának teljesen le kell kisülnie, mire az elektromos hálózatra csatlakozik. A 27. ábrán például a kisülési ellenállás a +5 V csatornában R37, a -5 V csatornában - R43, a +12 V csatornában - R45, a -12 V csatornában - R42.
Az IVP működése során ezeken az ellenállásokon átfolyó áramok a terhelési áramokhoz képest jelentéktelenek. Ezért feltételezhetjük, hogy működés közben ezek az ellenállások nem befolyásolják az UPS áramkör működését.

A legtöbb modern elektronikai eszköz gyakorlatilag nem használ analóg (transzformátor) tápegységet, hanem impulzusos feszültségátalakítókkal helyettesítik. Annak megértéséhez, hogy ez miért történt, figyelembe kell venni a tervezési jellemzőket, valamint ezen eszközök erősségeit és gyengeségeit. Beszélünk az impulzusforrások fő összetevőinek céljáról is, és egy egyszerű példát mutatunk be egy saját kezűleg összeszerelhető megvalósításra.

Tervezési jellemzők és működési elv

A feszültség elektromos komponensekké alakításának számos módszere közül kettő a legelterjedtebb:

1. Analóg, melynek fő eleme egy leléptető transzformátor, fő funkciója mellett galvanikus leválasztást is biztosít.
2. Impulzus elve.

Nézzük meg, miben tér el ez a két lehetőség.

Erőátviteli transzformátoron alapuló tápegység

Tekintsük ennek az eszköznek egy egyszerűsített blokkdiagramját. Amint az ábrán látható, a bemenetre egy lecsökkentő transzformátor van beépítve, amelynek segítségével a tápfeszültség amplitúdóját alakítják át, például 220 V-ról 15 V-ot kapunk. A következő blokk egy egyenirányító, annak feladat a szinuszos áram átalakítása impulzussá (a szimbolikus kép fölött a harmonikus látható). Erre a célra hídáramkörön keresztül csatlakoztatott egyenirányító félvezető elemeket (diódákat) használnak. Működési elvük megtalálható honlapunkon.

A következő blokk két funkciót lát el: simítja a feszültséget (egy megfelelő kapacitású kondenzátort használnak erre a célra) és stabilizálja azt. Ez utóbbira azért van szükség, hogy a feszültség ne „essen le”, amikor a terhelés nő.

Az adott blokkvázlat nagymértékben leegyszerűsített, az ilyen típusú források általában bemeneti szűrővel és védőáramkörökkel rendelkeznek, de ez nem fontos a készülék működésének magyarázata szempontjából.

A fenti lehetőség összes hátránya közvetlenül vagy közvetve kapcsolódik a fő tervezési elemhez - a transzformátorhoz. Először is, súlya és méretei korlátozzák a miniatürizálást. Annak érdekében, hogy ne legyünk alaptalanok, példaként egy 220/12 V-os, 250 W névleges teljesítményű lecsökkentő transzformátort használunk. Egy ilyen egység súlya körülbelül 4 kilogramm, méretei 125x124x89 mm. El tudod képzelni, mennyit nyomna egy erre épülő laptop töltő.

Másodszor, az ilyen eszközök ára néha többszöröse a többi alkatrész összköltségének.

Impulzus készülékek

A 3. ábrán látható blokkdiagramból látható, hogy ezeknek az eszközöknek a működési elve jelentősen eltér az analóg konverterektől, elsősorban a bemeneti lecsökkentő transzformátor hiányában.

Tekintsük egy ilyen forrás működési algoritmusát:

• A hálózati szűrőt táplálják, feladata a működés következtében fellépő hálózati be- és kimenő zaj minimalizálása.
• Ezután a szinuszos feszültséget impulzusos állandó feszültséggé alakító egység és egy simítószűrő lép működésbe.
• A következő szakaszban egy invertert kapcsolunk a folyamathoz, melynek feladata négyszögletes nagyfrekvenciás jelek képzése. A visszacsatolás az inverterhez a vezérlőegységen keresztül történik.
• A következő blokk az IT, ez szükséges az automatikus generátor üzemmódhoz, az áramkör feszültségellátásához, a védelemhez, a vezérlővezérléshez, valamint a terheléshez. Ezen kívül az informatikai feladat része a galvanikus leválasztás biztosítása a nagy- és kisfeszültségű áramkörök között.

A leléptető transzformátorral ellentétben ennek az eszköznek a magja ferrimágneses anyagokból készül, ez hozzájárul az RF jelek megbízható átviteléhez, amely 20-100 kHz tartományban lehet. Az informatika jellegzetessége, hogy bekötésénél kritikus a tekercsek elejének és végének beépítése. Ennek az eszköznek a kis méretei lehetővé teszik miniatűr eszközök gyártását, erre példa a LED vagy energiatakarékos lámpa elektronikus kábelkötege (előtét).

• Ezután a kimeneti egyenirányító lép működésbe, mivel nagyfrekvenciás feszültséggel működik, a folyamathoz nagy sebességű félvezető elemekre van szükség, ezért Schottky diódákat használnak erre a célra.
• A végső fázisban egy előnyös szűrőn simítás történik, majd feszültséget adunk a terhelésre.

Most, ahogy ígértük, nézzük meg ennek az eszköznek a fő elemének - az inverter - működési elvét.

Hogyan működik az inverter?

Az RF moduláció háromféleképpen történhet:

• impulzus-frekvencia;
• fázis-impulzus;
• impulzus szélesség.

A gyakorlatban az utolsó lehetőséget használják. Ez egyrészt a megvalósítás egyszerűségének köszönhető, másrészt annak, hogy a PWM állandó kommunikációs frekvenciával rendelkezik, ellentétben a másik két modulációs módszerrel. Az alábbiakban a vezérlő működését leíró blokkdiagram látható.

A készülék működési algoritmusa a következő:

A referenciafrekvencia-generátor téglalap alakú jelek sorozatát állítja elő, amelyek frekvenciája megfelel a referenciajelnek. Ezen jel alapján egy U P fűrészfog jön létre, amely a K PWM komparátor bemenetére kerül. A vezérlőerősítőtől érkező UUS jel ennek az eszköznek a második bemenetére kerül. Az erősítő által generált jel az U P (referenciafeszültség) és az U RS (a visszacsatoló áramkör vezérlőjele) közötti arányos különbségnek felel meg. Azaz az UUS vezérlőjel valójában egy mismatch feszültség, amelynek szintje a terhelésen lévő áramtól és a rajta lévő feszültségtől is függ (U OUT).

Ez a megvalósítási mód lehetővé teszi egy zárt áramkör megszervezését, amely lehetővé teszi a kimeneti feszültség szabályozását, vagyis valójában egy lineáris-diszkrét funkcionális egységről beszélünk. A kimenetén impulzusok jönnek létre, amelyek időtartama a referencia- és a vezérlőjelek különbségétől függ. Ennek alapján feszültség jön létre az inverter kulcstranzisztorának vezérlésére.

A kimeneti feszültség stabilizálásának folyamata annak szintjének figyelésével történik, változása esetén az U PC vezérlőjel feszültsége arányosan változik, ami az impulzusok közötti időtartam növekedéséhez vagy csökkenéséhez vezet.

Ennek eredményeként a szekunder áramkörök teljesítménye megváltozik, ami biztosítja a kimeneti feszültség stabilizálását.

A biztonság érdekében galvanikus leválasztás szükséges a tápegység és a visszacsatolás között. Erre a célra általában optocsatolókat használnak.

A pulzáló források erősségei és gyengeségei

Ha összehasonlítjuk az azonos teljesítményű analóg és impulzusos eszközöket, az utóbbiak a következő előnyökkel járnak:

• Kis méret és súly az alacsony frekvenciájú lecsökkentő transzformátor és a nagy radiátorokkal történő hőelvonást igénylő vezérlőelemek hiánya miatt. A nagyfrekvenciás jelkonverziós technológia alkalmazásának köszönhetően lehetőség nyílik a szűrőkben használt kondenzátorok kapacitásának csökkentésére, ami lehetővé teszi kisebb elemek beépítését.
• Nagyobb hatásfok, mivel a fő veszteségeket csak tranziens folyamatok okozzák, míg az analóg áramkörökben folyamatosan sok energia vész el az elektromágneses átalakítás során. Az eredmény magáért beszél, 95-98%-ra növeli a hatékonyságot.
• Alacsonyabb költség a kisebb teljesítményű félvezető elemek használatának köszönhetően.
• Szélesebb bemeneti feszültség tartomány. Az ilyen típusú berendezések frekvenciát és amplitúdót tekintve nem igényesek, ezért a különféle szabványú hálózatokhoz való csatlakozás megengedett.
• Megbízható védelem rövidzárlat, túlterhelés és egyéb vészhelyzetek ellen.

Az impulzustechnika hátrányai a következők:

Az RF interferencia jelenléte a nagyfrekvenciás átalakító működésének következménye. Ez a tényező interferenciát elnyomó szűrő beszerelését igényli. Sajnos a működése nem mindig hatékony, ami bizonyos korlátozásokat támaszt az ilyen típusú eszközök nagy pontosságú berendezésekben történő használatára vonatkozóan.

Különleges követelmények a terhelésre, azt nem szabad csökkenteni vagy növelni. Amint az áramszint meghaladja a felső vagy alsó küszöböt, a kimeneti feszültség jellemzői jelentősen eltérnek a szabványos jellemzőktől. Általában a gyártók (még mostanában a kínaiak is) gondoskodnak az ilyen helyzetekről, és megfelelő védelmet telepítenek termékeikbe.

Hatály

Szinte minden modern elektronika ilyen típusú blokkokból táplálkozik, például:

Kapcsoló tápegység összeszerelése saját kezűleg

Tekintsük egy egyszerű tápegység áramkörét, ahol a fent leírt működési elvet alkalmazzuk.

Megnevezések:

• Ellenállások: R1 – 100 Ohm, R2 – 150 kOhm és 300 kOhm között (választható), R3 – 1 kOhm.
• Kapacitások: C1 és C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 – 22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (választható), 012 µF, C6 – 70 µF – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Diódák: VD1-4 - KD258V, VD5 és VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• VT1 - KT872A tranzisztor.
• Feszültségstabilizátor D1 - KR142 mikroáramkör EH5 - EH8 indexszel (a szükséges kimeneti feszültségtől függően).
• T1 transzformátor - w-alakú, 5x5 méretű ferritmagot használnak. A primer tekercs 600 menet Ø 0,1 mm huzallal van feltekercselve, a szekunder (3-4 csap) 44 menet Ø 0,25 mm, az utolsó tekercs 5 menet Ø 0,1 mm.
• FU1 biztosíték – 0,25A.

A beállítás az R2 és C5 értékek kiválasztásán alapul, amelyek biztosítják a generátor gerjesztését 185-240 V bemeneti feszültség mellett.