ATX NAPAJANJE, KRUG
Svakim danom kompjuterska napajanja postaju sve popularnija među radio-amaterima.ATX. Po relativno niskoj cijeni predstavljaju moćan, kompaktan izvor napona od 5 i 12 V 250 - 500 vati. BPATXmože se koristiti i u punjači Za akumulatori za automobile, i u laboratorijskim izvorima napajanja, i u invertori za zavarivanje, a uz određenu dozu mašte za njih se može pronaći još mnogo aplikacija. Štoviše, ako je strujni krugATXi podložan je izmjenama, tada minimalnim.
Dizajn kola ovih izvora napajanja je približno isti za gotovo sve proizvođače. Mala razlika se odnosi samo na AT i ATX napajanje. Glavna razlika između njih je u tome što AT napajanje ne podržava napredni standard upravljanja napajanjem u softveru. Ovo napajanje možete isključiti samo zaustavljanjem dovoda napona na njegov ulaz, a kod ATX napajanja moguće ga je programski isključiti pomoću upravljačkog signala sa matične ploče. ATX ploča obično ima velike veličine nego AT i izdužena je okomito.
U svakom računarskom napajanju, napon +12 V je namijenjen za napajanje motora disk jedinice. Napajanje ovog kola mora da obezbedi veliku izlaznu struju, posebno u računarima sa mnogo diskova. Ovaj napon se takođe dovodi do ventilatora. Oni troše struju do 0,3 A, ali kod novih računara ta vrijednost je ispod 0,1 A. Napajanje od +5 volti se napaja sve komponente računara, stoga ima vrlo veliku snagu i struju, do 20 A, a +3,3 volt napon je namenjen isključivo za napajanje procesora. Znajući da moderni višejezgarni procesori imaju snagu do 150 vati, nije teško izračunati struju ovog kola: 100 vati/3,3 volta = 30 A! Negativni naponi -5 i -12 V su deset puta slabiji od glavnih pozitivnih, tako da postoje jednostavne diode od 2 ampera bez radijatora.
Zadaci napajanja također uključuju obustavljanje rada sistema dok ulazni napon ne dostigne vrijednost dovoljnu za normalan rad. Svako napajanje prolazi interne provjere i testiranje izlaznog napona prije nego što mu se dozvoli pokretanje sistema. Nakon toga se na matičnu ploču šalje poseban Power Good signal. Ako se ovaj signal ne primi, računar neće raditi.
Signal Power Good se može koristiti za ručno resetovanje ako se primeni na čip generatora takta. Kada je Power Good signalni krug uzemljen, generisanje takta se zaustavlja i procesor se zaustavlja. Nakon otvaranja prekidača, generira se kratkotrajni signal inicijalizacije procesora i dozvoljen je normalan protok signala - vrši se hardversko ponovno pokretanje računara. U računarskim izvorima napajanja tipa ATX postoji signal koji se zove PS ON;
Ovdje možete preuzeti računarska napajanja, a ovdje je vrlo koristan opis, vrste i princip rada AT i ATX napajanja.Da biste provjerili funkcionalnost napajanja, potrebno je napuniti napajanje lampama za farove automobila i izmjeriti sve izlazne napone testerom. Ako je napon u granicama normale. Također je vrijedno provjeriti promjenu napona koji napaja napajanje s promjenom opterećenja.
Rad ovih izvora napajanja je vrlo stabilan i pouzdan, ali u slučaju sagorijevanja najčešće otkazuju moćni tranzistori, otpornici niskog otpora, ispravljačke diode na radijatoru, varistori, transformator i osigurač.
Za napajanje računara
Nijedan računar ne može raditi bez napajanja. Stoga svoj izbor treba shvatiti ozbiljno. Uostalom, iz stabilnog i pouzdan rad Napajanje će zavisiti od performansi samog računara.
Šta je to
Glavni zadatak napajanja je pretvaranje naizmjenične struje i dalje generiranje potrebnog napona za normalan rad svih komponenti računara.
Napon potreban za rad komponenti:
- +12V;
- +3.3V.
Pored ovih deklariranih vrijednosti, postoje i dodatne vrijednosti:
- -12V;
Napajanje djeluje kao galvanska izolacija između strujni udar iz utičnice i komponenti koje troše struju. Jednostavan primjer: ako dođe do curenja struje i osoba dodirne kućište sistemska jedinica dobio bi strujni udar, ali zahvaljujući napajanju to se ne dešava. Često se koriste izvori napajanja ATX formata (PS).
Pregled strujnih kola
Glavni dio blok dijagram SP, ATX format, je polumost konvertor. Rad pretvarača ovog tipa je korištenje push-pull moda.
Stabilizacija izlaznih parametara IP-a se vrši pomoću pulsno-širinske modulacije (PWM kontroler) upravljačkih signala.
IN pulsni izvori Za napajanje se često koristi čip TL494 PWM kontrolera, koji ima niz pozitivnih svojstava:
- prihvatljive karakteristike performansi mikrokola. Ovo je malo startna struja, performanse;
- prisustvo univerzalnih unutrašnjih zaštitnih elemenata;
- Jednostavnost upotrebe.
Jednostavno prekidačko napajanje
Princip rada konvencionalni puls Napajanje se vidi na fotografiji.
Prvi blok vrši promjenu iz naizmjenične struje u jednosmjernu. Pretvarač je napravljen u obliku diodnog mosta koji pretvara napon i kondenzatora koji ublažava oscilacije.
Pored ovih elemenata, mogu postojati dodatne komponente: filter napona i termistori. Ali, zbog visoke cijene, ove komponente možda neće biti dostupne.
Generator stvara impulse određene frekvencije koji napajaju namotaj transformatora. Transformator radi glavni posao u BP, ovo je - galvansku izolaciju i pretvaranje struje u tražene vrijednosti.
Video: Princip rada PWM kontrolera
ATX bez korekcije koeficijenta
Jednostavno prekidačko napajanje, iako ispravan uređaj, nije zgodno za korištenje u praksi. Mnogi njegovi izlazni parametri "plutaju", uključujući napon. Svi ovi indikatori se mijenjaju zbog nestabilnog napona, temperature i opterećenja na izlazu pretvarača.
Ali ako ovim indikatorima upravljate pomoću kontrolera, koji će djelovati kao stabilizator i dodatne funkcije, tada će krug biti sasvim prikladan za upotrebu.
Blok dijagram napajanja pomoću kontrolera za modulaciju širine impulsa je jednostavan i predstavlja generator impulsa na PWM kontroleru.
PWM kontroler reguliše amplitudu promjena u signalima koji prolaze kroz filter niske frekvencije(LPF). Glavna prednost je visoka efikasnost pojačala snage i široke mogućnosti upotrebe.
ATX sa korekcijom faktora snage
Pojavljuje se u novim napajanjima za PC dodatni blok– korektor faktora snage (PFC). PFC eliminiše greške koje se pojavljuju na AC mosnom ispravljaču i povećava faktor snage (PF).
Stoga proizvođači aktivno proizvode napajanje s obaveznom CM korekcijom. To znači da će napajanje na računaru raditi u rasponu od 300W ili više.
Ovi izvori napajanja koriste poseban induktor sa induktivnošću većom od one na ulazu. Takav IP se naziva PFC ili pasivni PFC. Ima impresivnu težinu zbog dodatna upotreba kondenzatori na izlazu ispravljača.
Nedostaci uključuju nisku pouzdanost napajanja i neispravan rad UPS-a pri prebacivanju načina rada „baterija/mreža“.
To je zbog malog kapaciteta filtera mrežnog napona i u trenutku pada napona povećava se PFC struja i u ovom trenutku se aktivira zaštita od kratkog spoja.
Na dvokanalnom PWM kontroleru
Dvokanalni PWM kontroleri se često koriste u modernim računarskim napajanjima. Jedno mikrokolo može obavljati ulogu pretvarača i CM korektora, što smanjuje ukupan broj elemenata u krugu napajanja.
U gornjem kolu, prvi dio generiše stabilizirani napon od +38V, a drugi dio je pretvarač koji generiše stabilizirani napon od +12V.
Šema povezivanja računarskog napajanja
Da biste povezali napajanje sa računarom, morate izvršiti niz uzastopnih koraka:
Karakteristike dizajna
Za povezivanje komponenti PC Napajanje ima različite konektore. Na poleđini se nalazi konektor za mrežni kabl i dugme za prebacivanje.
Osim toga, može postojati i konektor za povezivanje monitora na stražnjem zidu napajanja.
IN razni modeli Mogu postojati i drugi konektori:
Manje je vjerovatno da će moderna PC napajanja instalirati ventilator na stražnji zid, koji se izvlači vrući zrak od BP. Za zamjenu ovog rješenja počeli su koristiti ventilator na gornjem zidu, koji je bio veći i tiši.
Na nekim modelima moguće je pronaći dva ventilatora odjednom. Sa zida, koji se nalazi unutar sistemske jedinice, dolazi žica sa posebnim konektorom za napajanje matične ploče. Fotografija prikazuje moguće priključke i oznake kontakata.
Svaka boja žice daje određeni napon:
- žuta - +12 V;
- crvena - +5 V;
- narandžasta - +3,3 V;
- crno – uzemljenje.
U raznih proizvođača Vrijednosti za ove boje žica mogu varirati.
Tu su i konektori za napajanje komponenata računara strujom.
Parametri i karakteristike
Jedinica za napajanje personalnog računara ima mnogo parametara koji možda nisu navedeni u dokumentaciji. Nekoliko parametara je naznačeno na bočnoj naljepnici - napon i snaga.
Snaga je glavni indikator
Ove informacije su napisane na etiketi velikim slovima. Nazivna snaga izvora napajanja pokazuje ukupnu količinu električne energije koja je dostupna unutrašnjim komponentama.
Čini se da bi odabir napajanja s potrebnom snagom bio dovoljan da se zbroje potrošeni pokazatelji komponenti i odabere napajanje s malom marginom. Stoga neće biti velike razlike između 200w i 250w.
Ali u stvarnosti situacija izgleda složenije, jer izlazni napon može biti različit - +12V, -12V i drugi. Svaki naponski vod troši određenu količinu energije. Ali u napajanju postoji jedan transformator koji generiše sve napone koje koristi PC. U rijetkim slučajevima mogu se postaviti dva transformatora. Ovo je skupa opcija i koristi se kao izvor na serverima.
U jednostavnim izvorima napajanja koristi se 1 transformator. Zbog toga se snaga na naponskim vodovima može mijenjati, povećavati s malim opterećenjem na drugim vodovima, i obrnuto opadati.
Radni napon
Prilikom odabira napajanja treba obratiti pažnju na maksimalne vrijednosti radnog napona, kao i na raspon ulaznih napona od 110V do 220V;
Istina, većina korisnika ne obraća pažnju na to i pri odabiru napajanja sa naponom od 220V do 240V rizikuju česta gašenja računara.
Takvo napajanje će se isključiti kada napon padne, što nije neuobičajeno za naše električne mreže. Prekoračenje deklariranih vrijednosti će dovesti do isključivanja računara i zaštita će raditi. Da biste ponovo uključili napajanje, morat ćete ga isključiti iz mreže i pričekati minut.
Treba imati na umu da procesor i video kartica troše maksimalni radni napon od 12V. Stoga treba obratiti pažnju na ove indikatore da biste smanjili opterećenje na konektorima, 12V linija je podijeljena u paralelni par s oznakom +12V1 i +12V2. Ovi indikatori moraju biti naznačeni na etiketi.
Prije nego što odaberete napajanje za kupovinu, obratite pažnju na potrošnju energije unutrašnjih komponenti računara.
Ali neke video kartice zahtijevaju posebnu potrošnju struje od +12V i ove pokazatelje treba uzeti u obzir pri odabiru napajanja. Obično je za PC s instaliranom jednom video karticom dovoljan izvor snage 500 W ili 600.
Također biste trebali pročitati recenzije kupaca i recenzije stručnjaka o odabranom modelu i proizvođaču. Najbolje opcije, na koje treba obratiti pažnju su: snaga, tihi rad, kvalitet i usklađenost sa napisanim karakteristikama na etiketi.
Nema potrebe za štednjom, jer će rad cijelog PC-a ovisiti o radu napajanja. Dakle, što je izvor bolji i pouzdaniji, računar će duže trajati. Korisnik može biti siguran da je to učinio pravi izbor i ne brinite o iznenadnom gašenju vašeg računara.
Kolo računarskih napajanja
Kola za računare
R. ALEXANDROV, Maloyaroslavets, Kaluška oblast.
Radio, 2002, br. 5, 6, 8
UPS-ovi kućnih računara dizajnirani su za rad iz jednofazne mreže naizmjenične struje (110/230 V, 60 Hz ≈ uvozna, 127/220 V, 50 Hz ≈ domaća proizvodnja). Budući da je mreža od 220 V, 50 Hz općenito prihvaćena u Rusiji, problem odabira jedinice za potreban mrežni napon ne postoji. Samo treba da se uverite da je prekidač mrežnog napona na jedinici (ako postoji) postavljen na 220 ili 230 V. Odsustvo prekidača ukazuje da jedinica može da radi u opsegu mrežnog napona naznačenom na njegovoj etiketi bez ikakvog prebacivanja. UPS dizajnirani za 60 Hz rade besprijekorno na mreži od 50 Hz.
UPS je povezan na matične ploče AT formata sa dva žičana svežnja sa utičnicama P8 i P9, prikazanim na sl. 1 (pogled sa strane gnijezda). Boje žica naznačene u zagradama su standardne, iako ih se svi proizvođači UPS-a striktno ne pridržavaju. Da biste pravilno orijentisali utičnice pri povezivanju na utikače matične ploče, postoji jednostavno pravilo: četiri crne žice (GND kolo) koje idu u obje utičnice moraju biti smještene jedna pored druge.
Glavni strujni krugovi matičnih ploča ATX formata koncentrirani su u konektoru prikazanom na sl. 2. Kao iu prethodnom slučaju, pogled sa strane utičnica. UPS ovog formata imaju ulaz daljinski upravljač(PS-ON kolo), kada je spojen na zajedničku žicu (COM kolo ≈ "zajednički", ekvivalentno GND), jedinica spojena na mrežu počinje raditi. Ako je kolo PS-ON≈COM otvoreno, nema napona na izlazima UPS-a, sa izuzetkom “standby” +5 V u kolu +5VSB. U ovom načinu rada, potrošnja energije iz mreže je vrlo mala.
UPS formata ATX opremljeni su dodatnom izlaznom utičnicom, prikazanom na Sl. 3. Svrha njegovih kola je sljedeća:
FanM ≈ izlaz senzora brzine ventilatora koji hladi UPS (dva impulsa po obrtaju);
FanC ≈ analogni (0...12 V) ulaz za kontrolu brzine rotacije ovog ventilatora. Ako je ovaj ulaz isključen iz vanjskih kola ili se napaja konstantan pritisak više od 10 V, performanse ventilatora su maksimalne;
3.3V Sense ≈ ulaz signala povratne sprege stabilizatora napona +3.3 V. Priključen je odvojena žica direktno sa iglicama za napajanje mikro krugova na matičnoj ploči, što vam omogućava da kompenzirate pad napona na žicama napajanja. Ako nema dodatne utičnice, ovo kolo se može usmjeriti na utičnicu 11 glavne utičnice (vidi sliku 2);
1394R ≈ minus izoliran od zajednička žica 8...48 V izvor napona za napajanje IEEE-1394 interfejs kola;
1394V ≈ plus istog izvora.
UPS bilo kog formata mora biti opremljen sa nekoliko utičnica za napajanje disk jedinica i nekih drugih perifernih uređaja.
Svaki "računarski" UPS proizvodi logički signal koji se zove R G. (Power Good) u AT blokovima ili PW-OK (Power OK) u ATX blokovima, visoki nivošto ukazuje da su svi izlazni naponi u prihvatljivim granicama. Na "matičnoj ploči" računara, ovaj signal je uključen u generisanje signala za resetovanje sistema. Nakon uključivanja UPS-a, nivo RG signala. (PW-OK) ostaje nizak neko vrijeme, zabranjujući procesoru da radi sve dok se prolazni procesi u strujnim krugovima ne završe.
Kada se mrežni napon isključi ili UPS iznenada pokvari, logički nivo P.G signala (PW-OK) se mijenja prije nego što izlazni napon jedinice padne ispod prihvatljive vrijednosti. Ovo uzrokuje zaustavljanje procesora, sprječava oštećenje podataka pohranjenih u memoriji i druge nepovratne operacije.
Zamjenjivost UPS-a može se ocijeniti korištenjem sljedećih kriterija.
Broj izlaznih napona za napajanje IBM PC AT formata moraju postojati najmanje četiri (+12 V, +5 V, -5 V i -12 V). Maksimalna i minimalna izlazna struja se regulišu posebno za svaki kanal. Njihove uobičajene vrijednosti za izvore različitih snaga date su u tabeli. 1 . ATX računari dodatno zahtevaju +3,3 V i neke druge napone (gore su pomenuti).
Imajte na umu da normalan rad rad bloka pri opterećenju manjem od minimalnog nije zajamčen, a ponekad je ovaj način jednostavno opasan. Stoga se ne preporučuje spajanje UPS-a bez opterećenja na mrežu (na primjer, radi testiranja).
Snaga napajanja (ukupno za sve izlazne napone) u kućnom računaru koji je potpuno opremljen perifernim uređajima mora biti najmanje 200 W. Praktično je potrebno imati 230...250 W, a prilikom instaliranja dodatnih tvrdih diskova i CD-ROM uređaja može biti potrebno više. Neispravnosti računara, posebno one koje nastaju pri uključivanju elektromotora navedenih uređaja, često su povezane sa preopterećenjem napajanja. Računari koji se koriste kao serveri informacijske mreže troše do 350 W. UPS-ovi male snage (40...160 W) se koriste u specijalizovanim, na primer, kontrolnim računarima sa ograničenim skupom perifernih uređaja.
Volumen koji zauzima UPS obično se povećava zbog povećanja njegove dužine prema prednjoj ploči računara. Instalacione dimenzije i tačke ugradnje jedinice u kućištu računara ostaju nepromenjene. Stoga se bilo koji (uz rijetke izuzetke) blok može instalirati na mjesto neispravnog.
Osnova većine UPS-ova je push-pull polumostni inverter koji radi na frekvenciji od nekoliko desetina kiloherca. Napon napajanja invertera (približno 300 V) je ispravljen i izglađen mrežni napon. Sam inverter se sastoji od upravljačke jedinice (generator impulsa sa srednjim stepenom pojačanja snage) i moćnog izlaznog stepena. Potonji je napunjen na visokofrekventni energetski transformator. Izlazni naponi se dobijaju pomoću ispravljača spojenih na sekundarne namote ovog transformatora. Stabilizacija napona se provodi pomoću modulacije širine impulsa (PWM) impulsa koje generira inverter. Tipično, samo jedan izlazni kanal je pokriven stabilizirajućim OS, obično +5 ili +3,3 V. Kao rezultat toga, naponi na ostalim izlazima ne zavise od napona mreže, ali ostaju podložni utjecaju opterećenja. Ponekad se dodatno stabilizuju upotrebom konvencionalnih stabilizatorskih čipova.
MAIN RECTIFIER
U većini slučajeva, ova jedinica se izvodi prema shemi sličnoj onoj prikazanoj na sl. 4, razlike su samo u tipu ispravljačkog mosta VD1 i većem ili manjem broju zaštitnih i sigurnosnih elemenata. Ponekad se most sastavlja od pojedinačnih dioda. Kada je prekidač S1 otvoren, što odgovara jedinici koja se napaja iz mreže 220...230 V, ispravljač je most, napon na njegovom izlazu (kondenzatori C4, C5 spojeni u seriju) je blizak amplitudi mreže. Kada se napajaju iz mreže od 110...127 V, zatvaranjem kontakata sklopke pretvaraju uređaj u ispravljač sa udvostručavanjem napona i na njegovom izlazu dobijaju konstantan napon koji je dvostruko veći od amplitude mrežnog napona. Takvo prebacivanje je predviđeno u UPS-ovima, čiji stabilizatori održavaju izlazne napone u prihvatljivim granicama samo kada napon mreže odstupi za 20%. Jedinice sa efikasnijom stabilizacijom mogu raditi na bilo kojem mrežnom naponu (obično od 90 do 260 V) bez prebacivanja.
Otpornici R1, R4 i R5 su dizajnirani da isprazne kondenzatore ispravljača nakon što je isključen iz mreže, a C4 i C5, osim toga, izjednačavaju napone na kondenzatorima C4 i C5. Termistor R2 s negativnim temperaturnim koeficijentom ograničava amplitudu punjenja kondenzatora C4, C5 udarne struje u trenutku uključivanja jedinice. Tada, kao rezultat samozagrijavanja, njegov otpor pada i praktički ne utječe na rad ispravljača. Varistor R3 sa klasifikacionim naponom većim od maksimalne amplitude mreže štiti od prenapona potonjeg. Nažalost, ovaj varistor je beskoristan ako se jedinica sa zatvorenim prekidačem S1 slučajno uključi u mrežu od 220 V. Ozbiljne posljedice ovoga mogu se izbjeći zamjenom otpornika R4, R5 s varistorima s klasifikacionim naponom od 180...220. V, čiji kvar dovodi do izgaranja uloška osigurača FU1. Ponekad su varistori povezani paralelno sa navedenim otpornicima ili samo jednim od njih.
Kondenzatori C1 ≈ SZ i induktor sa dva namotaja L1 čine filter koji štiti računar od smetnji iz mreže, a mrežu od smetnji, kompjuterski generisano. Preko kondenzatora C1 i SZ, kućište računara je povezano naizmeničnom strujom na mrežne žice. Stoga, napon dodirivanja neuzemljenog računara može dostići polovinu napona mreže. Ovo nije opasno po život, jer je reaktancija kondenzatora prilično visoka, ali često dovodi do kvara kola interfejsa kada su periferni uređaji povezani na računar.
MOĆNA INVERTERSKA KASKADA
On pirinač. 5 prikazuje dio dijagrama sklopa uobičajenog GT-150W UPS-a. Impulsi koje generira upravljačka jedinica šalju se kroz transformator T1 do baza tranzistora VT1 i VT2, otvarajući ih naizmjenično. Diode VD4, VD5 štite tranzistore od napona obrnutog polariteta. Kondenzatori C6 i C7 odgovaraju C4 i C5 u ispravljaču (vidi sliku 4). Naponi sekundarnih namotaja transformatora T2 se ispravljaju da bi se dobio izlaz. Jedan od ispravljača (VD6, VD7 sa filterom L1C5) je prikazan na dijagramu.
Najmoćnije UPS kaskade razlikuju se od onih koje se razmatraju samo po vrstama tranzistora, koji mogu biti, na primjer, oni sa efektom polja ili sadržavati ugrađene zaštitne diode. Postoji nekoliko opcija za projektovanje osnovnih kola (za bipolarne) ili gejt kola (za tranzistori sa efektom polja) Sa različiti brojevi, ocjene i dijagrame sklopova elemenata. Na primjer, otpornici R4, R6 mogu biti povezani direktno na baze odgovarajućih tranzistora.
U stacionarnom stanju, upravljačka jedinica pretvarača se napaja izlaznim naponom UPS-a, ali u trenutku uključivanja on je odsutan. Postoje dva glavna načina da se dobije napon napajanja neophodan za pokretanje pretvarača. Prvi od njih implementiran je u šemu koja se razmatra (slika 5). Neposredno nakon uključivanja jedinice, ispravljeni mrežni napon teče kroz otporni djelitelj R3 ≈ R6 u bazna kola tranzistora VT1 i\/T2, lagano ih otvarajući, a diode VD1 i VD2 sprječavaju da se dionice baza-emiter tranzistora odvoje. ranžiran namotajima II i III transformatora T1. Istovremeno se pune kondenzatori C4, C6 i C7, a struja punjenja kondenzatora C4, koja teče kroz namotaj I transformatora T2 i kroz dio namota II transformatora T1, indukuje napon u namotajima II i III potonjeg. koji otvara jedan od tranzistora i zatvara drugi. Koji će se tranzistor zatvoriti, a koji otvoriti ovisi o asimetriji karakteristika kaskadnih elemenata.
Kao rezultat djelovanja pozitivne povratne sprege, proces se odvija poput lavine, a impuls induciran u namotu II transformatora T2 preko jedne od dioda VD6, VD7, otpornika R9 i diode VD3 puni kondenzator SZ do napona koji je dovoljan da pokrenuti rad upravljačke jedinice. Zatim se napaja istim krugom, a napon ispravljen diodama VD6, VD7, nakon izglađivanja pomoću L1C5 filtera, dovodi se na +12 V izlaz UPS-a.
Verzija početnih kola za pokretanje koja se koristi u LPS-02-150XT UPS-u razlikuje se samo po tome što se napon na razdjelniku, slično R3 ≈ R6 (slika 5), napaja iz zasebnog poluvalnog ispravljača mrežnog napona. sa filter kondenzatorom malog kapaciteta. Kao rezultat toga, inverterski tranzistori se lagano otvaraju prije nego što se kondenzatori filtera glavnog ispravljača (C6, C7, vidi sliku 5) napune, što osigurava pouzdaniji start.
Druga metoda napajanja kontrolne jedinice prilikom pokretanja uključuje prisustvo posebnog opadajućeg transformatora male snage s ispravljačem, kao što je prikazano na dijagramu na sl. 6 koji se koristi u PS-200B UPS-u.
Broj zavoja sekundarnog namota transformatora je odabran tako da je ispravljeni napon nešto manji od izlaza u +12 V kanalu jedinice, ali dovoljan za rad upravljačke jedinice. Kada izlazni napon UPS-a dostigne svoju nominalnu vrijednost, dioda VD5 se otvara, diode mosta VD1 ≈ VD4 ostaju zatvorene tokom cijelog perioda naizmjeničnog napona i upravljačka jedinica se prebacuje na napajanje sa izlaznim naponom pretvarača, bez trošenja više energije iz “startnog” transformatora.
U stepenicama invertera velike snage koje se aktiviraju na ovaj način, nema potrebe za početnim prednaponom na bazama tranzistora i pozitivnom povratnom spregom. Stoga otpornici R3, R5 nisu potrebni, diode VD1, VD2 su zamijenjene kratkospojnicima, a namotaj II transformatora T1 je napravljen bez slavine (vidi sliku 5).
IZLAZNI ISPRAVLJAČI
Na sl. 7 prikazano tipičan dijagramčetverokanalni UPS ispravljač. Kako se ne bi narušila simetrija preokreta magnetizacije magnetnog kruga energetski transformator ispravljači se grade samo pomoću punovalnih kola, a mostni ispravljači, koji se odlikuju povećanim gubicima, gotovo se ne koriste. glavna karakteristika ispravljači u UPS-u ≈ filteri za izravnavanje, počevši od induktivnosti (prigušnice). Napon na izlazu ispravljača s takvim filterom ne ovisi samo o amplitudi, već i o radnom ciklusu (omjeru trajanja i perioda ponavljanja) impulsa koji pristižu na ulaz. Ovo omogućava stabilizaciju izlaznog napona promjenom radnog ciklusa ulaza. Ispravljači sa filterima koji počinju od kondenzatora, koji se koriste u mnogim drugim slučajevima, nemaju ovo svojstvo. Proces promjene radnog ciklusa impulsa obično se naziva PWM ≈ modulacija širine impulsa (engleski PWM ≈ Pulse Width Modulation).
Budući da se amplituda impulsa, proporcionalna naponu u napojnoj mreži, na ulazima svih ispravljača u bloku mijenja po istom zakonu, stabilizacija jednog od izlaznih napona pomoću PWM stabilizira sve ostale. Da bi se pojačao ovaj efekat, filterske prigušnice L1.1 ≈ L1.4 svih ispravljača su namotane na zajedničko magnetsko jezgro. Magnetna veza između njih dodatno sinkronizira procese koji se odvijaju u ispravljačima.
Za pravilan rad Ispravljač sa L-filterom zahtijeva da mu struja opterećenja prelazi određenu minimalnu vrijednost, ovisno o induktivnosti filterske prigušnice i frekvenciji impulsa. Ovo početno opterećenje stvaraju otpornici R4 ≈ R7, povezani paralelno sa izlaznim kondenzatorima C5 ≈ C8. Oni također služe za ubrzanje pražnjenja kondenzatora nakon isključivanja UPS-a.
Ponekad se napon od -5 V dobiva bez zasebnog ispravljača od napona od -12 V pomoću integriranog stabilizatora serije 7905. Domaći analozi su mikro krugovi KR1162EN5A, KR1179EN05. Struja koju troše kompjuterski čvorovi duž ovog kola obično ne prelazi nekoliko stotina miliampera.
U nekim slučajevima integralni stabilizatori instaliran na drugim UPS kanalima. Ovo rješenje eliminira utjecaj promjenjivog opterećenja na izlazne napone, ali smanjuje efikasnost jedinice i iz tog razloga se koristi samo u kanalima relativno male snage. Primjer je dijagram sklopa PS-6220C UPS ispravljača prikazanog na pirinač. 8. Diode VD7 ≈ VD10 ≈ zaštitne.
Kao iu većini drugih jedinica, ispravljač napona +5 V ovdje sadrži diode s Schottky barijerom (VD6 sklop), koje karakterizira niži pad napona naprijed i vrijeme oporavka povratnog otpora od konvencionalnih dioda. Oba ova faktora su povoljna za povećanje efikasnosti. Nažalost, relativno nizak dozvoljeni obrnuti napon ne dozvoljava upotrebu Šotkijevih dioda u kanalu +12 V. Međutim, u razmatranom čvoru ovaj problem je riješen serijska veza dva ispravljača: na 5 V nedostajućih 7 V dodaje ispravljač na sklop Schottky dioda VD5.
Kako bi se eliminirali udari napona koji su opasni za diode i koji se javljaju u namotajima transformatora na frontovima impulsa, predviđeni su prigušni krugovi R1C1, R2C2, R3C3 i R4C4.
KONTROLNA JEDINICA
U većini „kompjuterskih“ UPS-ova, ova jedinica je izgrađena na bazi čipa TL494CN PWM kontrolera (domaći ekvivalent ≈ KR1114EU4) ili njegovih modifikacija. Glavni dio dijagrama takvog čvora prikazan je na Sl. 9, takođe prikazuje elemente interni uređaj pomenuto mikrokolo.
Naponski generator G1 služi kao master. Njegova učestalost ovisi o ocjenama vanjski elementi R8 i SZ. Generisani napon se dovodi do dva komparatora (A3 i A4), čiji se izlazni impulsi zbrajaju elementom ILI D1. Zatim se impulsi kroz NOR elemente D5 i D6 dovode do izlaznih tranzistora mikrokola (V3, V4). Impulsi sa izlaza elementa D1 također stižu na brojeći ulaz okidača D2 i svaki od njih mijenja stanje okidača. Dakle, ako se logo nanese na pin 13 mikrokola. 1 ili, kao u razmatranom slučaju, ostavljen je slobodan, impulsi na izlazima elemenata D5 i D6 se izmjenjuju, što je neophodno za upravljanje push-pull invertorom. Ako se TL494 čip koristi u jednostranom pretvaraču napona, pin 13 je spojen na zajedničku žicu, kao rezultat toga, okidač D2 više nije uključen u rad, a impulsi se pojavljuju na svim izlazima istovremeno.
Element A1 je pojačavač signala greške u kolu stabilizacije izlaznog napona UPS-a. Ovaj napon (u ovom slučaju ≈ +5 V) se dovodi na jedan od ulaza pojačala preko otpornog razdjelnika R1R2. Na svom drugom ulazu ≈ referentni napon dobijen od stabilizatora A5 ugrađenog u čip pomoću otpornog razdjelnika R3 ≈ R5. Napon na izlazu A1, proporcionalan razlici između ulaznih, postavlja prag rada komparatora A4 i, posljedično, radni ciklus impulsa na njegovom izlazu. Pošto izlazni napon UPS-a zavisi od radnog ciklusa (vidi gore), in zatvoreni sistem njegova jednakost sa uzornom se automatski održava, uzimajući u obzir koeficijent podjele R1R2. Lanac R7C2 je neophodan za stabilnost stabilizatora. Drugo pojačalo (A2), u ovom slučaju, od prekidača dovodeći odgovarajuće napone na svoje ulaze, ne učestvuje u radu.
Funkcija komparatora A3 je da garantuje prisustvo pauze između impulsa na izlazu elementa D1, čak i ako je izlazni napon pojačala A1 izvan dozvoljenih granica. Postavljen je minimalni prag odziva A3 (pri povezivanju pina 4 na zajedničku žicu). interni izvor napon GV1. Kako se napon na pinu 4 povećava, minimalno trajanje pauze se povećava, stoga maksimalni izlazni napon UPS-a opada.
Ovo svojstvo se koristi za nesmetano pokretanje UPS-a. Činjenica je da su u početnom trenutku rada jedinice filterski kondenzatori njegovih ispravljača potpuno ispražnjeni, što je ekvivalentno kratkom spoju izlaza na zajedničku žicu. Odmah pokrenite pretvarač puna moć"dovešće do ogromnog preopterećenja tranzistora moćne kaskade i njihovog mogućeg kvara. C1R6 kolo osigurava nesmetan start invertera bez preopterećenja.
U prvom trenutku nakon uključivanja kondenzator C1 se prazni, a napon na pinu 4 DA1 je blizu +5 V primljen od stabilizatora A5. Ovo jamči pauzu maksimalnog mogućeg trajanja, sve do potpunog izostanka impulsa na izlazu mikrokola. Kako se kondenzator C1 puni kroz otpornik R6, napon na pinu 4 se smanjuje, a time i trajanje pauze. Istovremeno se povećava izlazni napon UPS-a. To se nastavlja sve dok se ne približi uzornom i stabilizirajuća povratna informacija ne stupi na snagu. Dalje punjenje kondenzatora C1 ne utiče na procese u UPS-u. Budući da kondenzator C1 mora biti potpuno ispražnjen prije uključivanja svakog UPS-a, u mnogim slučajevima su predviđena kola za njegovo prisilno pražnjenje (nije prikazano na slici 9).
INTERMEDIATE CASCADE
Zadatak ove kaskade je da pojača impulse prije nego što ih pošalje na moćne tranzistori. Ponekad međufaza nedostaje kao nezavisni čvor, koji je dio mikrokola glavnog oscilatora. Dijagram takve kaskade koji se koristi u PS-200B UPS-u prikazan je na Sl. 10 . Odgovarajući transformator T1 ovdje odgovara onom istog imena na sl. 5.
APPIS UPS koristi srednji stupanj prema krugu prikazanom na Sl. 11, koji se razlikuje od onog o kojem je gore raspravljano po prisustvu dva podudarna transformatora T1 i T2 ≈ odvojeno za svaki tranzistor snage. Polaritet namotaja transformatora je takav da su tranzistor srednjeg stupnja i s njim povezani tranzistor snage istovremeno u otvorenom stanju. Ako se ne preduzmu posebne mjere, nakon nekoliko ciklusa rada invertera, akumulacija energije u magnetskim krugovima transformatora dovest će do zasićenja potonjih i značajnog smanjenja induktivnosti namotaja.
Razmotrimo kako je ovaj problem riješen, koristeći primjer jedne od „polovina“ međufaza s transformatorom T1. Kada je tranzistor mikrokruga otvoren, namotaj Ia je spojen na izvor napajanja i zajedničku žicu. Kroz njega teče linearno rastuća struja. U namotu II se inducira pozitivan napon, koji ulazi u osnovni krug snažnog tranzistora i otvara ga. Kada se tranzistor u mikrokrugu zatvori, struja u namotu Ia će biti prekinuta. Ali magnetski tok u magnetskom jezgru transformatora ne može se trenutno promijeniti, tako da će se u namotu Ib pojaviti linearno opadajuća struja, koja teče kroz otvorenu diodu VD1 od zajedničke žice do plusa izvora napajanja. Tako se energija akumulirana u magnetnom polju tokom impulsa vraća izvoru tokom pauze. Napon na namotu II tokom pauze je negativan, a moćni tranzistor je zatvoren. Druga "polovina" kaskade sa transformatorom T2 radi na sličan način, ali u antifazi.
Prisutnost pulsirajućih magnetskih tokova sa konstantnom komponentom u magnetskim krugovima dovodi do potrebe za povećanjem mase i volumena transformatora T1 i T2. Općenito, srednji stupanj s dva transformatora nije baš uspješan, iako je postao prilično raširen.
Ako snaga tranzistora mikrokruga TL494CN nije dovoljna za direktnu kontrolu izlaznog stupnja pretvarača, koristite sklop sličan onom prikazanom na sl. 12, koja prikazuje međufazu KYP-150W UPS-a. Polovine namotaja I transformatora T1 služe kao kolektorsko opterećenje tranzistora VT1 i VT2, koje se naizmjenično otvaraju impulsima koji dolaze iz mikrokola DA1. Otpornik R5 ograničava struju kolektora tranzistora na približno 20 mA. Koristeći diode VD1, VD2 i kondenzator C1 na emiterima tranzistora VT1 i VT2, napon potreban za njihovo pouzdano zatvaranje je +1,6 V. Diode VD4 i VD5 prigušuju oscilacije koje se javljaju pri prebacivanju tranzistora u krugu formiranom induktivnošću namota. I transformatora T1 i vlastiti kapacitet. Dioda VD3 se zatvara ako skok napona na srednjem terminalu namotaja I premaši kaskadni napon napajanja.
Druga verzija kola srednjeg stepena (UPS ESP-1003R) prikazana je na Sl. 13. U ovom slučaju, izlazni tranzistori mikrokola DA1 povezani su u kolo sa zajedničkim kolektorom. Kondenzatori C1 i C2 se pojačavaju. Namotaj I transformatora T1 nema srednji terminal. Ovisno o tome koji od tranzistora VT1, VT2 in ovog trenutka je otvoren, krug namota je zatvoren za izvor napajanja preko otpornika R7 ili R8 spojenog na kolektor zatvorenog tranzistora.
RJEŠAVANJE PROBLEMA
Prije popravke UPS-a, mora se ukloniti iz sistemske jedinice računara. Da biste to učinili, isključite računar iz mreže tako što ćete izvaditi utikač iz utičnice. Nakon otvaranja kućišta računara, otpustite sve UPS konektore i, odvrnite četiri zavrtnja na zadnjoj strani sistemske jedinice, uklonite UPS. Zatim uklonite poklopac UPS kućišta u obliku slova U tako što ćete odvrnuti zavrtnje koji ga pričvršćuju. štampana ploča može se ukloniti odvrtanjem tri samorezna vijka koji ga pričvršćuju. Karakteristika mnogih UPS ploča je da je štampani provodnik zajedničke žice podeljen na dva dela, koji su međusobno povezani samo preko metalnog tela jedinice. Na ploči koja je uklonjena iz kućišta, ovi dijelovi moraju biti povezani gornjim provodnikom.
Ako je napajanje isključeno iz napajanja prije manje od pola sata, potrebno je pronaći i isprazniti 220 ili 470 uF x 250 V oksidne kondenzatore na ploči (ovo su najveći kondenzatori u bloku). Tokom procesa popravke, preporučuje se da se ova operacija ponovi nakon svakog isključenja jedinice iz mreže, ili da se privremeno zaobiđu kondenzatori sa otpornicima od 100...200 kOhm snage od najmanje 1 W.
Prije svega, oni pregledaju dijelove UPS-a i identificiraju one koji su očito neispravni, na primjer, one koji su izgorjeli ili imaju pukotine u kućištu. Ako je kvar jedinice uzrokovan kvarom ventilatora, trebali biste provjeriti elemente ugrađene na hladnjake: snažne tranzistori invertera i sklopove Schottky diode izlaznih ispravljača. Kada oksidni kondenzatori "eksplodiraju", njihov elektrolit se raspršuje po cijeloj jedinici. Da biste izbjegli oksidaciju metalnih dijelova pod naponom, potrebno je isprati elektrolit blago alkalnom otopinom (na primjer, razrjeđivanjem proizvoda „Fairy“ vodom u omjeru 1:50).
Nakon spajanja jedinice na mrežu, prije svega trebate izmjeriti sve njene izlazne napone. Ako se pokaže da je u barem jednom od izlaznih kanala napon blizu nominalne vrijednosti, kvar treba tražiti u izlaznim krugovima neispravnih kanala. Međutim, kako praksa pokazuje, izlazni krugovi rijetko pokvare.
U slučaju kvara svih kanala, metoda za utvrđivanje kvarova je sljedeća. Izmjerite napon između pozitivnog izvoda kondenzatora C4 i negativnog terminala C5 (vidi sliku 4) ili kolektora tranzistora VT1 i emitera VT2 (vidi sliku 5). potrebno je provjeriti i, ako je potrebno, zamijeniti diodni most VD1 (vidi . Sl. 4) ili njegove pojedinačne diode. Ako je ispravljeni napon normalan, ali jedinica ne radi, najvjerovatnije su jedan ili oba tranzistora snažnog invertorskog stupnja (VT1, VT2, vidi sliku 5), koji su podložni najvećim termičkim preopterećenjima, otkazali. Ako tranzistori rade, preostaje samo provjeriti mikrokolo TL494CN i pripadajuća kola.
Neispravni tranzistori mogu se zamijeniti domaćim ili uvezenim analogima koji su prikladni za električni parametri, ukupne i ugradne dimenzije, vodeći se podacima datim u tabeli. 2. Zamjenske diode se biraju prema tabeli. 3.
Ispravljačke diode mrežnog ispravljača (vidi sliku 4) mogu se uspješno zamijeniti domaćim KD226G, KD226D. Ako mrežni ispravljač ima kondenzatore kapaciteta 220 μF, preporučljivo je zamijeniti ih sa 470 μF za to obično ima mjesta na ploči. Da bi se smanjile smetnje, preporuča se zaobići svaku od četiri ispravljačke diode s kondenzatorom od 1000 pF na napon od 400...450 V.
Tranzistori 2SC3039 mogu se zamijeniti domaćim KT872A. Ali PXPR1001 prigušnu diodu za zamjenu neispravne je teško kupiti čak iu njoj veliki gradovi. U ovoj situaciji možete koristiti tri diode KD226G ili KD226D spojene u seriju. Moguće je zamijeniti neispravnu diodu i moćni tranzistor zaštićen njome ugradnjom tranzistora s ugrađenom prigušnom diodom, na primjer, 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 ili 2SD1554. Treba napomenuti da su mnogi UPS-ovi objavljeni nakon 1998. godine već prošli takvu zamjenu.
Za uvećanje kliknite na sliku (otvara se u novom prozoru)
Da bi se povećala pouzdanost rada IEP-a, preporučuje se spajanje prigušnica s induktivnošću od 4 μH paralelno s otpornicima R7 i R8 (vidi sliku 5). Mogu se namotati žicom prečnika od najmanje 0,15 mm u svilenu izolaciju na bilo koje prstenaste magnetne jezgre. Broj okreta se izračunava pomoću poznatih formula.
Mnogi UPS-ovi nemaju tuning otpornik za podešavanje izlaznog napona (R3, vidi sliku 9.); Ako je potrebno podešavanje, to se može učiniti privremenim ugradnjom trim otpornika, a zatim ga ponovno zamijeniti konstantom pronađene vrijednosti.
Da bi se povećala pouzdanost, korisno je uvozne oksidne kondenzatore ugrađene u filtere najjačih +12 V i +5 V ispravljača zamijeniti kondenzatorima K50-29 ekvivalentnog kapaciteta i napona. Treba napomenuti da na pločama mnogih UPS-ova nisu instalirani svi kondenzatori predviđeni u krugu (očigledno, radi uštede), što negativno utječe na karakteristike jedinice. Preporučljivo je instalirati nedostajuće kondenzatore na za to predviđena mjesta.
Prilikom sastavljanja jedinice nakon popravka, ne zaboravite ukloniti privremeno postavljene kratkospojnike i otpornike, a također spojite ugrađeni ventilator na odgovarajući konektor.
LITERATURA
1. Kulichkov A. Prekidački izvori napajanja za IBM PC. - M.: DMK, serija "Popravka i servis", 2000.
2. Guk M. IBM PC hardver. - Sankt Peterburg: Petar, 2000.
3. Kunevič A.. Sidorov I. Induktivni elementi na feritima. - Sankt Peterburg: Lenizdat, 1997.
4. Nikulin S. Pouzdanost elemenata radioelektronske opreme. - M.: Energija, 1979.
tropinski izlazni konektor na koji se može spojiti kabel za napajanje ekrana;
dvopinski konektor JP1, čiji se spojni dio nalazi na ploči.
Od JP1 konektora AC napon mreža ide na:
premosni ispravljački krug BR1 kroz termistor THR1;
primarni namotaj startnog transformatora T1.
Na izlazu ispravljača BR1 uključeni su uglađujući filterski kapaciteti C1, C2. THR termistor ograničava početni udar struja punjenja ovi kondenzatori. 115V/230V SW prekidač omogućava napajanje pulsni blok napajanje iz mreže 220-240V i iz mreže 110/127 V.
Visokoomski otpornici R1, R2, šant kondenzatori C1, C2 su baluni (izjednačavaju napone na C1 i C2), a također osiguravaju pražnjenje ovih kondenzatora nakon isključivanja prekidačkog napajanja iz mreže. Rezultat rada ulaznih kola je pojava na ispravljenoj sabirnici mrežnog napona jednosmjernog napona Uep jednakog +310V, sa određenim talasima. Ovo prekidačko napajanje koristi startno kolo s prinudnom (vanjskom) pobudom, koje je implementirano na posebnom startnom transformatoru T1, na čijem sekundarnom namotu se, nakon uključivanja napajanja, postavlja naizmjenični napon sa frekvencijom napojne mreže. pojavljuje se. Ovaj napon se ispravlja diodama D25, D26, koje formiraju punovalni ispravljački krug sa srednjom tačkom sa sekundarnim namotom T1. SZO je kapacitivnost filtera za izravnavanje na kojem se stvara konstantni napon, koji se koristi za napajanje upravljačkog mikrokola U4.
TL494 IC se tradicionalno koristi kao kontrolni čip u ovom prekidačkom napajanju.
Napon napajanja iz SZO kondenzatora se dovodi na pin 12 U4. Kao rezultat toga, izlazni napon internog referentnog izvora Uref = -5B pojavljuje se na pinu 14 U4, pokreće se interni generator pilastog napona mikrokola, a upravljački naponi se pojavljuju na pinovima 8 i 11, koji su nizovi pravokutnih impulsa sa negativne prednje ivice, pomerene jedna u odnosu na drugu za polovinu perioda. Elementi C29, R50 spojeni na pinove 5 i 6 mikrokola U4 određuju frekvenciju pilastog napona koji generiše unutrašnji generator mikrokola.
Faza usklađivanja u ovom prekidačkom napajanju je napravljena prema betranzistorskom kolu sa odvojena kontrola. Napon napajanja iz kondenzatora SZO dovodi se do srednjih tačaka primarnih namotaja upravljačkih transformatora T2, TZ. Izlazni tranzistori IC U4 obavljaju funkciju usklađivanja tranzistora stupnja i povezani su u skladu s krugom sa OE. Emiteri oba tranzistora (pinovi 9 i 10 mikrokola) povezani su na "kućište". Kolektorska opterećenja ovih tranzistora su primarni polunamotaji upravljačkih transformatora T2, T3, spojeni na pinove 8, 11 mikrokola U4 (otvoreni kolektori izlaznih tranzistora). Druge polovice primarnih namotaja T2, T3 sa diodama D22, D23 spojenim na njih formiraju kola za demagnetizaciju za jezgre ovih transformatora.
Transformatori T2, TZ upravljaju snažnim tranzistorima polumostnog invertera.
Prebacivanje izlaznih tranzistora mikrosklopa uzrokuje pojavu impulsnog upravljačkog EMF-a na sekundarnim namotajima upravljačkih transformatora T2, T3. Pod uticajem ovih EMF-a, tranzistori snage Q1, Q2 se naizmenično otvaraju sa podesivim pauzama („mrtve zone“). Dakle, preko primarnog namotaja snage impulsni transformator T5 curi naizmjenična struja u obliku pilastih strujnih impulsa. To se objašnjava činjenicom da je primarni namotaj T5 uključen u dijagonalu električnog mosta, čiji jedan krak čine tranzistori Q1, Q2, a drugi kondenzatori C1, C2. Stoga, kada je bilo koji od tranzistora Q1, Q2 otvoren, primarni namotaj T5 je spojen na jedan od kondenzatora C1 ili C2, što uzrokuje da struja teče kroz njega sve dok je tranzistor otvoren.
Prigušne diode D1, D2 osiguravaju povrat energije pohranjene u induktivnosti curenja primarnog namotaja T5 tokom zatvorenog stanja tranzistora Q1, Q2 nazad do izvora (rekuperacija).
Kondenzator SZ, povezan serijski sa primarnim namotom T5, eliminiše komponentu jednosmerne struje kroz primarni namotaj T5, čime se eliminiše neželjena magnetizacija njegovog jezgra.
Otpornici R3, R4 i R5, R6 formiraju osnovne razdjelnike za snažne tranzistore Q1, Q2, respektivno, i obezbjeđuju optimalni režim njihovo prebacivanje sa stanovišta dinamičkih gubitaka snage na ovim tranzistorima.
Diode sklopa SD2 su diode sa Schottky barijerom, čime se postiže potrebna brzina i povećava efikasnost ispravljača.
Namotaj III zajedno sa namotajem IV daje izlazni napon od +12V zajedno sa sklopom diode (polumosta) SD1. Ovaj sklop formira, sa namotajem III, punovalni ispravljački krug sa srednjom tačkom. Međutim, srednja tačka namotaja III nije uzemljena, već je povezana na sabirnicu izlaznog napona +5V. Ovo će omogućiti korištenje Schottky dioda u kanalu +12V generacije, jer obrnuti napon koji se primjenjuje na ispravljačke diode s ovom vezom se smanjuje na dopušteni nivo za Schottky diode.
Elementi L1, C6, C7 formiraju filter za izravnavanje u +12V kanalu.
Srednja tačka namotaja II je uzemljena.
Vrši se stabilizacija izlaznih napona Različiti putevi na različitim kanalima.
Negativni izlazni naponi -5V i -12V se stabilizuju pomoću linearno integrisanih tropolnih stabilizatora U4 (tip 7905) i U2 (tip 7912).
Da biste to učinili, izlazni naponi ispravljača iz kondenzatora C14, C15 se napajaju na ulaze ovih stabilizatora. Izlazni kondenzatori C16, C17 proizvode stabilizirane izlazne napone od -12V i -5V.
Diode D7, D9 osiguravaju pražnjenje izlaznih kondenzatora C16, C17 kroz otpornike R14, R15 nakon isključivanja prekidačkog napajanja iz mreže. U suprotnom bi se ovi kondenzatori ispraznili kroz stabilizatorsko kolo, što je nepoželjno.
Kroz otpornike R14, R15, kondenzatori C14, C15 se također prazne.
Diode D5, D10 obavljaju zaštitnu funkciju u slučaju kvara ispravljačkih dioda.
+12V izlazni napon u ovom UPS-u nije stabilizovan.
Podešavanje nivoa izlaznog napona u ovom UPS-u vrši se samo za kanale +5V i +12V. Ovo podešavanje se vrši promjenom nivoa referentnog napona na direktnom ulazu pojačala greške DA3 pomoću triming otpornika VR1.
Prilikom promene položaja klizača VR1 tokom procesa podešavanja UPS-a, nivo napona na +5V magistrali će se promeniti u određenim granicama, a samim tim i na +12V magistrali, jer napon sa +5V sabirnice se dovodi do srednje tačke namotaja III.
Kombinovana zaštita ovog UPS-a uključuje:
Granični krug za kontrolu širine kontrolnih impulsa;
puni dijagram zaštita od kratkog spoja u opterećenjima;
nekompletan izlazni kontrolni krug prenapona (samo na +5V sabirnici).
Pogledajmo svaku od ovih šema.
Granično upravljačko kolo koristi strujni transformator T4 kao senzor, čiji je primarni namotaj povezan serijski sa primarnim namotom transformatora impulsa snage T5.
Otpornik R42 je opterećenje sekundarnog namota T4, a diode D20, D21 formiraju punovalni ispravljački krug za naizmjenični impulsni napon uklonjen sa opterećenja R42.
Otpornici R59, R51 čine razdjelnik. Dio napona se izravnava kondenzatorom C25. Nivo napona na ovom kondenzatoru proporcionalno zavisi od širine kontrolnih impulsa na bazama energetskih tranzistora Q1, Q2. Ovaj nivo se dovodi preko otpornika R44 na invertujući ulaz pojačavača greške DA4 (pin 15 čipa U4). Direktni ulaz ovog pojačala (pin 16) je uzemljen. Diode D20, D21 su spojene tako da se kondenzator C25, kada struja teče kroz ove diode, puni na negativan (u odnosu na zajedničku žicu) napon.
U normalnom radu, kada širina kontrolnih impulsa ne prelazi prihvatljive granice, potencijal pina 15 je pozitivan, zbog veze ovog pina preko otpornika R45 na Uref magistralu. Ako se širina kontrolnih impulsa iz bilo kojeg razloga pretjerano poveća, negativni napon na kondenzatoru C25 se povećava i potencijal pina 15 postaje negativan. To dovodi do pojave izlaznog napona pojačala greške DA4, koji je ranije bio jednak 0V. Dalje povećanje širine upravljačkih impulsa dovodi do toga da se komutacijsko upravljanje PWM komparatora DA2 prenosi na pojačalo DA4, a do naknadnog povećanja širine upravljačkih impulsa više ne dolazi (režim ograničenja), jer širina ovih impulsa više ne zavisi od nivoa povratnog signala na direktnom ulazu pojačivača greške DA3.
Krug zaštite od kratkog spoja u opterećenjima se uslovno može podijeliti na zaštitu kanala za generiranje pozitivnih napona i zaštitu kanala za generiranje negativnih napona, koji su implementirani u približno istom kolu.
Senzor kola zaštite od kratkog spoja u opterećenjima kanala koji generišu pozitivne napone (+5V i +12V) je diodno-otporni razdjelnik D11, R17, spojen između izlaznih sabirnica ovih kanala. Nivo napona na anodi diode D11 je kontrolirani signal. U normalnom radu, kada naponi na izlaznim sabirnicama +5V i +12V kanala imaju nominalne vrijednosti, anodni potencijal diode D11 je oko +5,8V, jer kroz razdjelnik-senzor struja teče od +12V sabirnice do +5V sabirnice duž kola: +12V sabirnica - R17-D11 - +56 sabirnica.
Kontrolirani signal sa anode D11 se dovodi do otpornog razdjelnika R18, R19. Dio ovog napona se uklanja sa otpornika R19 i dovodi na direktni ulaz komparatora 1 mikrokola U3 tipa LM339N. Invertujući ulaz ovog komparatora napaja se referentnim nivoom napona sa otpornika R27 razdjelnika R26, R27 spojenog na izlaz referentnog izvora Uref=+5B kontrolnog čipa U4. Referentni nivo je odabran tako da, tokom normalnog rada, potencijal direktnog ulaza komparatora 1 bude veći od potencijala inverznog ulaza. Tada je izlazni tranzistor komparatora 1 zatvoren, a UPS kolo radi normalno u PWM modu.
U slučaju kratkog spoja u opterećenju +12V kanala, na primjer, anodni potencijal diode D11 postaje jednak 0V, pa će potencijal invertnog ulaza komparatora 1 postati veći od potencijala direktnog ulaza. , a izlazni tranzistor komparatora će se otvoriti. To će uzrokovati zatvaranje tranzistora Q4, koji je normalno otvoren baznom strujom koja teče kroz kolo: Upom bus - R39 - R36 - b-e Q4 - „slučaj“.
Uključivanje izlaznog tranzistora komparatora 1 povezuje otpornik R39 sa "kućištem" i stoga se tranzistor Q4 pasivno isključuje nultom pristrasnošću. Zatvaranje tranzistora Q4 podrazumijeva punjenje kondenzatora C22, koji služi kao element odgode za zaštitu. Kašnjenje je neophodno iz razloga što se tokom procesa ulaska UPS-a u režim, izlazni naponi na sabirnicama +5V i +12V ne pojavljuju odmah, već kako se izlazni kondenzatori velikog kapaciteta pune. Referentni napon iz izvora Uref, naprotiv, pojavljuje se gotovo odmah nakon što je UPS priključen na mrežu. Stoga se u startnom modu komparator 1 prebacuje, njegov izlazni tranzistor se otvara, a ako nedostaje kondenzator za kašnjenje C22, to bi dovelo do aktiviranja zaštite odmah kada se UPS uključi u mrežu. Međutim, C22 je uključen u kolo, a zaštita radi tek nakon što napon na njemu dostigne nivo koji je određen vrijednostima otpornika R37, R58 razdjelnika spojenog na Upom bus i koji je baza za tranzistor Q5. Kada se to dogodi, tranzistor Q5 se otvara, a otpornik R30 se povezuje kroz mali unutrašnji otpor ovog tranzistora u “slučaj”. Stoga se pojavljuje put da struja baze tranzistora Q6 teče kroz kolo: Uref - e-6 Q6 - R30 - e-e Q5 - "slučaj".
Tranzistor Q6 se otvara ovom strujom do zasićenja, usled čega se napon Uref = 5B, koji napaja tranzistor Q6 duž emitera, preko svog malog unutrašnjeg otpora primenjuje na pin 4 kontrolnog čipa U4. To, kao što je ranije pokazano, dovodi do zaustavljanja digitalnog puta mikrokola, nestanka izlaznih kontrolnih impulsa i prestanka uključivanja tranzistora snage Q1, Q2, tj. do zaštitnog isključivanja. Kratki spoj u opterećenju kanala +5V rezultirat će time da anodni potencijal diode D11 bude samo oko +0,8V. Stoga će izlazni tranzistor komparatora (1) biti otvoren, i zaštitno isključivanje.
Na sličan način je ugrađena zaštita od kratkog spoja u opterećenjima kanala koji generišu negativne napone (-5V i -12V) na komparatoru 2 U3 čipa. Elementi D12, R20 formiraju diodni-otporni razdjelnik-senzor, spojen između izlaznih sabirnica kanala za generiranje negativnog napona. Kontrolirani signal je katodni potencijal diode D12. Tokom kratkog spoja u opterećenju kanala -5V ili -12V, potencijal katode D12 se povećava (sa -5,8 na 0V za kratki spoj u opterećenju kanala -12V i na -0,8V za kratki spoj u kanalu od -5V opterećenje). U svakom od ovih slučajeva, normalno zatvoreni izlazni tranzistor komparatora 2 se otvara, što uzrokuje da zaštita radi prema gore navedenom mehanizmu. U ovom slučaju, referentni nivo iz otpornika R27 se dovodi na direktni ulaz komparatora 2, a potencijal invertujućeg ulaza je određen vrijednostima otpornika R22, R21. Ovi otpornici čine bipolarno napajani razdjelnik (otpornik R22 je spojen na sabirnicu Uref = +5V, a otpornik R21 je spojen na katodu diode D12, čiji je potencijal u normalnom radu UPS-a, kao što je već navedeno, -5,8 V). Zbog toga se potencijal invertujućeg ulaza komparatora 2 u normalnom radu održava manjim od potencijala direktnog ulaza, a izlazni tranzistor komparatora će biti zatvoren.
Zaštita od izlaznog prenapona na sabirnici +5V implementirana je na elementima ZD1, D19, R38, C23. Zener dioda ZD1 (sa probojnim naponom od 5,1V) spojena je na sabirnicu izlaznog napona +5V. Stoga, sve dok napon na ovoj magistrali ne prelazi +5,1 V, zener dioda je zatvorena, a tranzistor Q5 je također zatvoren. Ako se napon na +5V sabirnici poveća iznad +5,1V, zener dioda „probije“, a struja otključavanja teče u bazu tranzistora Q5, što dovodi do otvaranja tranzistora Q6 i pojave napona Uref = + 5V na pinu 4 kontrolnog čipa U4, tj. do zaštitnog isključivanja. Otpornik R38 je balast za zener diodu ZD1. Kondenzator C23 sprječava aktiviranje zaštite tijekom slučajnih kratkotrajnih napona na +5V sabirnici (na primjer, kao rezultat spuštanja napona nakon naglog smanjenja struje opterećenja). Dioda D19 je dioda za razdvajanje.
Kolo za generiranje PG signala u ovom prekidačkom napajanju je dvostruko funkcionalno i sastavljeno je na komparatorima (3) i (4) mikrokola U3 i tranzistora Q3.
Kolo je izgrađeno na principu praćenja prisutnosti naizmjeničnog niskofrekventnog napona na sekundarnom namotu startnog transformatora T1, koji djeluje na ovaj namotaj samo ako postoji napon napajanja na primarnom namotu T1, tj. dok je prekidački izvor napajanja priključen na mrežu.
Gotovo odmah nakon uključivanja UPS-a, pomoćni napon Upom pojavljuje se na kondenzatoru SZO, koji napaja upravljački mikro krug U4 i pomoćni mikro krug U3. Osim toga, izmjenični napon iz sekundarnog namota startnog transformatora T1 kroz diodu D13 i otpornik za ograničavanje struje R23 puni kondenzator C19. Napon iz C19 napaja otporni razdjelnik R24, R25. Iz otpornika R25 dio ovog napona se dovodi na direktni ulaz komparatora 3, što dovodi do zatvaranja njegovog izlaznog tranzistora. Izlazni napon unutrašnjeg referentnog izvora mikrokola U4 Uref = +5B, koji se pojavljuje odmah nakon toga, napaja razdjelnik R26, R27. Stoga se referentni nivo iz otpornika R27 dovodi na invertni ulaz komparatora 3. Međutim, ovaj nivo je odabran da bude niži od nivoa na direktnom ulazu, pa stoga izlazni tranzistor komparatora 3 ostaje u isključenom stanju. Stoga proces punjenja kapaciteta C20 počinje duž lanca: Upom - R39 - R30 - C20 - "kućište".
Napon, koji raste kako se kondenzator C20 puni, dovodi se na inverzni ulaz 4 mikrokola U3. Direktni ulaz ovog komparatora se napaja naponom sa otpornika R32 razdjelnika R31, R32 spojenog na Upom magistralu. Sve dok napon na kondenzatoru za punjenje C20 ne prelazi napon na otporniku R32, izlazni tranzistor komparatora 4 je zatvoren. Stoga struja otvaranja teče u bazu tranzistora Q3 kroz kolo: Upom - R33 - R34 - 6. Q3 - "slučaj".
Tranzistor Q3 je otvoren za zasićenje, a PG signal uzet sa njegovog kolektora ima pasivni nizak nivo i sprečava pokretanje procesora. Za to vreme, tokom kojeg nivo napona na kondenzatoru C20 dostigne nivo na otporniku R32, sklopno napajanje uspeva da pouzdano uđe u nominalni režim rada, tj. svi njegovi izlazni naponi se pojavljuju u u cijelosti.
Čim napon na C20 pređe napon uklonjen sa R32, komparator 4 će se uključiti i njegov izlazni tranzistor će se otvoriti.
Ovo će uzrokovati zatvaranje tranzistora Q3, a PG signal uzet iz njegovog kolektorskog opterećenja R35 postaje aktivan (H-nivo) i omogućava pokretanje procesora.
Kada se prekidačko napajanje isključi iz mreže, na sekundarnom namotu startnog transformatora T1 nestaje naizmjenični napon. Stoga se napon na kondenzatoru C19 brzo smanjuje zbog malog kapaciteta potonjeg (1 µF). Čim pad napona na otporniku R25 postane manji od onog na otporniku R27, komparator 3 će se prebaciti i njegov izlazni tranzistor će se otvoriti. To će dovesti do zaštitnog isključivanja izlaznih napona kontrolnog čipa U4, jer tranzistor Q4 će se otvoriti. Osim toga, kroz otvoreni izlazni tranzistor komparatora 3, proces ubrzanog pražnjenja kondenzatora C20 će započeti duž kruga: (+)C20 - R61 - D14 - k-e slobodan dan komparatorski tranzistor 3 - “slučaj”.
Čim nivo napona na C20 postane manji od naponskog nivoa na R32, komparator 4 će se prebaciti i njegov izlazni tranzistor će se zatvoriti. Ovo će uzrokovati otvaranje tranzistora Q3 i prelazak PG signala na neaktivan niski nivo prije nego naponi na izlaznim magistralama UPS-a počnu neprihvatljivo opadati. Ovo će inicijalizirati signal za resetiranje sistema računara i resetirati cijeli digitalni dio računara u prvobitno stanje.
Oba komparatora 3 i 4 kruga za generiranje PG signala su pokriveni pozitivnim povratne informacije koristeći otpornike R28 i R60, respektivno, što ubrzava njihovo prebacivanje.
Glatki prelazak u režim u ovom UPS-u tradicionalno se obezbeđuje korišćenjem formirajućeg lanca C24, R41, spojenog na pin 4 kontrolnog čipa U4. Preostali napon na pinu 4, koji određuje maksimalno moguće trajanje izlaznih impulsa, postavlja se razdjelnikom R49, R41.
Motor ventilatora se napaja naponom iz kondenzatora C14 u kanalu za generiranje napona -12V kroz dodatni razdvojni filter u obliku slova L R16, C15.