ATX NAPÁJECÍ ZDROJ, OBVOD

Počítačové napájecí zdroje jsou mezi radioamatéry každým dnem stále oblíbenější.ATX. Za relativně nízkou cenu představují výkonný, kompaktní zdroj napětí 5 a 12 V 250 - 500 wattů. BPATXlze také použít v nabíječky Pro autobaterie, a v laboratorních napájecích zdrojích a v svařovací invertory, a lze pro ně s jistou fantazií najít mnoho dalších aplikací. Navíc, pokud je napájecí obvodATXa podléhá změnám, pak minimální.

Konstrukce obvodů těchto zdrojů je přibližně u všech výrobců stejná. Malý rozdíl se týká pouze zdrojů AT a ATX. Hlavní rozdíl mezi nimi je v tom, že AT napájecí zdroj nepodporuje pokročilý standard správy napájení v softwaru. Tento zdroj vypnete pouze zastavením přívodu napětí na jeho vstup a u zdrojů ATX je možné jej programově vypnout pomocí řídicího signálu ze základní desky. Typicky má ATX deska velké velikosti než AT a je vertikálně protáhlý.

V jakémkoliv počítačovém zdroji je napětí +12 V určeno k napájení motorů diskové jednotky. Napájecí zdroj pro tento obvod musí poskytovat velký výstupní proud, zejména v počítačích s mnoha pozicemi pro jednotky. Toto napětí je také přiváděno do ventilátorů. Spotřebovávají proud do 0,3 A, ale u nových počítačů je tato hodnota pod 0,1 A. Napájení +5 voltů je dodáváno do všech součástí počítače, proto má velmi vysoký výkon a proud, až 20 A, a +3,3 voltové napětí je určeno výhradně pro napájení procesoru. S vědomím, že moderní vícejádrové procesory mají výkon až 150 wattů, není obtížné vypočítat proud tohoto obvodu: 100 wattů / 3,3 voltů = 30 A! Záporná napětí -5 a -12 V jsou desetkrát slabší než hlavní kladná, takže existují jednoduché 2ampérové ​​diody bez zářičů.

Mezi úkoly napájecího zdroje patří také pozastavení fungování systému, dokud vstupní napětí nedosáhne hodnoty dostatečné pro normální provoz. Každý napájecí zdroj prochází interními kontrolami a testováním výstupního napětí, než bude povoleno spuštění systému. Poté je na základní desku odeslán speciální signál Power Good. Pokud tento signál není přijat, počítač nebude fungovat.

Signál Power Good lze použít pro ruční reset, pokud je aplikován na čip generátoru hodin. Když je signálový obvod Power Good uzemněn, generování hodin se zastaví a procesor se zastaví. Po rozepnutí spínače se vygeneruje krátkodobý signál inicializace procesoru a je povolen normální tok signálu - provede se hardwarový restart počítače. V počítačových zdrojích typu ATX je signál zvaný PS ON, program jej může použít k vypnutí zdroje.

Zde si můžete stáhnout počítačové zdroje a zde je velmi užitečný popis, typy a princip činnosti zdrojů AT a ATX.Pro kontrolu funkčnosti zdroje byste měli zatížit zdroj lampami pro světlomety automobilů a změřit všechna výstupní napětí testerem. Pokud je napětí v normálních mezích. Vyplatí se také zkontrolovat změnu napětí dodávaného zdrojem se změnou zátěže.

Provoz těchto zdrojů je velmi stabilní a spolehlivý, ale v případě hoření nejčastěji selhávají výkonné tranzistory, nízkoodporové odpory, usměrňovací diody na chladiči, varistory, transformátor a pojistka.

Pro počítačové zdroje

Žádný počítač nemůže fungovat bez napájecího zdroje. Proto byste měli svůj výběr brát vážně. Přece ze stáje a spolehlivý provoz Napájení bude záviset na výkonu samotného počítače.

co to je

Hlavním úkolem zdroje je převádět střídavý proud a dále generovat potřebné napětí pro běžný provoz všech komponent PC.

Napětí potřebné pro provoz součástí:

• +12V;
• +3,3V.

Kromě těchto deklarovaných hodnot existují další hodnoty:

• -12V;

Napájecí zdroj funguje jako galvanická izolace mezi elektrický šok ze zásuvky a součástek spotřebovávajících proud. Jednoduchý příklad: pokud dojde k úniku proudu a osoba se dotkne krytu systémová jednotka dostal by elektrický šok, ale díky napájení k tomu nedochází. Často se používají napájecí zdroje (PS) formátu ATX.

Přehled napájecích obvodů

Hlavní část blokové schéma IP, formát ATX, je převodník polovičního můstku. Provoz měničů tohoto typu spočívá v použití push-pull režimu.

Stabilizace výstupních parametrů IP se provádí pomocí pulzně šířkové modulace (PWM regulátor) řídicích signálů.

V pulzní zdroje Pro napájení se často používá čip řadiče TL494 PWM, který má řadu pozitivních vlastností:

• přijatelné výkonové charakteristiky mikroobvodu. Tohle je malé startovací proud, výkon;
• přítomnost univerzálních vnitřních ochranných prvků;
• Snadnost použití.

Jednoduchý spínaný zdroj

Princip fungování konvenční puls Napájení je vidět na fotce.

První blok provádí změnu ze střídavého proudu na stejnosměrný proud. Převodník je vyroben ve formě diodového můstku, který převádí napětí a kondenzátoru, který vyhlazuje oscilace.

Kromě těchto prvků mohou existovat také přídavné komponenty: napěťový filtr a termistory. Ale vzhledem k vysokým nákladům nemusí být tyto komponenty dostupné.

Generátor vytváří impulsy s určitou frekvencí, které napájí vinutí transformátoru. Transformátor funguje hlavní zaměstnání v BP je to - galvanická izolace a převod proudu na požadované hodnoty.

Video: Princip činnosti regulátoru PWM

ATX bez korekce koeficientu

Jednoduchý spínaný zdroj, ač funkční zařízení, je v praxi nepohodlný. Mnoho z jeho výstupních parametrů „plovou“, včetně napětí. Všechny tyto indikátory se mění v důsledku nestabilního napětí, teploty a zatížení na výstupu převodníku.

Pokud však tyto indikátory spravujete pomocí ovladače, který bude fungovat jako stabilizátor a doplňkové funkce, pak bude obvod docela vhodný k použití.

Blokové schéma zdroje pomocí regulátoru pulsně šířkové modulace je jednoduché a představuje pulsní generátor na PWM regulátoru.

PWM regulátor reguluje amplitudu změn signálů procházejících filtrem nízké frekvence(LPF). Hlavní výhodou je vysoká účinnost výkonových zesilovačů a široké možnosti použití.

ATX s korekcí účiníku

Objevuje se v nových napájecích zdrojích PC přídavný blok– korektor účiníku (PFC). PFC eliminuje vznikající chyby střídavého můstkového usměrňovače a zvyšuje účiník (PF).

Proto výrobci aktivně vyrábějí napájecí zdroje s povinnou korekcí CM. To znamená, že napájecí zdroj na počítači bude pracovat v rozsahu 300W nebo více.

Tyto napájecí zdroje používají speciální induktor s indukčností vyšší než je indukčnost na vstupu. Taková IP se nazývá PFC nebo pasivní PFC. Má působivou váhu díky dodatečné použití kondenzátory na výstupu usměrňovače.

Mezi nevýhody patří nízká spolehlivost napájení a nesprávná činnost UPS při přepínání provozního režimu „baterie/síť“.

Je to způsobeno malou kapacitou filtru síťového napětí a v okamžiku poklesu napětí se zvýší PFC proud a v tomto okamžiku se aktivuje ochrana proti zkratu.

Na dvoukanálovém PWM regulátoru

Dvoukanálové řadiče PWM se často používají v moderních počítačových napájecích zdrojích. Jediný mikroobvod je schopen plnit roli převodníku a CM korektoru, což snižuje celkový počet prvků v napájecím obvodu.

Ve výše uvedeném obvodu první část generuje stabilizované napětí +38V a druhá část je převodník, který generuje stabilizované napětí +12V.

Schéma připojení napájení počítače

Chcete-li připojit napájecí zdroj k počítači, musíte provést řadu po sobě jdoucích kroků:

Designové vlastnosti

Pro připojení komponent osobní počítač Zdroj má různé konektory. Na zadní straně je konektor pro síťový kabel a spínací tlačítko.

Kromě toho může být na zadní stěně zdroje také konektor pro připojení monitoru.

V různé modely Mohou existovat další konektory:

U moderních PC zdrojů je méně pravděpodobné, že instalují ventilátor na zadní stěnu, který se vytahuje horký vzduch od BP. Jako náhradu tohoto řešení začali používat ventilátor na horní stěně, který byl větší a tišší.

U některých modelů je možné najít dva ventilátory najednou. Ze stěny, která se nachází uvnitř systémové jednotky, vychází vodič se speciálním konektorem pro napájení základní desky. Na fotografii jsou možné konektory připojení a označení kontaktů.

Každá barva vodiče dodává určité napětí:

• žlutá - +12 V;
• červená - +5 V;
• oranžová - +3,3 V;
• černá – uzemnění.

U různých výrobců Hodnoty těchto barev drátů se mohou lišit.

Nechybí ani konektory pro přívod proudu do počítačových komponent.

Parametry a charakteristiky

Napájecí jednotka osobního počítače má mnoho parametrů, které nemusí být uvedeny v dokumentaci. Na bočním štítku je uvedeno několik parametrů - napětí a výkon.

Výkon je hlavním indikátorem

Tato informace je napsána na štítku velkým písmem. Jmenovitý výkon napájecího zdroje udává celkové množství elektřiny dostupné pro vnitřní součásti.

Zdálo by se, že výběr zdroje s požadovaným výkonem by stačil k sečtení spotřebovaných ukazatelů součástek a výběr zdroje s malou rezervou. Mezi 200w a 250w tedy nebude velký rozdíl.

Ve skutečnosti ale situace vypadá složitější, protože výstupní napětí může být různé - +12V, -12V a další. Každé napěťové vedení spotřebovává určité množství energie. Ale v napájecím zdroji je jeden transformátor, který generuje všechna napětí používaná PC. Ve vzácných případech mohou být umístěny dva transformátory. Jedná se o drahou možnost a používá se jako zdroj na serverech.

V jednoduchých napájecích zdrojích se používá 1 transformátor. Z tohoto důvodu se výkon na napěťových vedeních může měnit, zvyšovat s nízkou zátěží na ostatních vedeních a naopak klesat.

Provozní napětí

Při výběru zdroje byste měli věnovat pozornost maximálním hodnotám provozního napětí a také rozsahu vstupních napětí, měl by být od 110V do 220V.

Pravda, většina uživatelů tomu nevěnuje pozornost a při výběru zdroje s jmenovitými hodnotami od 220V do 240V riskuje časté vypínání PC.

Takový zdroj se vypne při poklesu napětí, což není pro naše elektrické sítě neobvyklé, překročení deklarovaných hodnot povede k vypnutí PC a ochrana bude fungovat. Chcete-li zdroj znovu zapnout, budete jej muset odpojit od sítě a minutu počkat.

Je třeba si uvědomit, že procesor a grafická karta spotřebovávají maximální provozní napětí 12V. Proto byste měli věnovat pozornost těmto indikátorům, aby se snížilo zatížení konektorů, 12V linka je rozdělena na paralelní pár s označením +12V1 a +12V2. Tyto indikátory musí být uvedeny na štítku.

Před výběrem zdroje pro nákup byste měli věnovat pozornost spotřebě vnitřních součástí PC.

Některé grafické karty však vyžadují speciální spotřebu proudu +12 V a tyto indikátory je třeba vzít v úvahu při výběru zdroje napájení. Pro PC s jednou nainstalovanou grafickou kartou obvykle stačí zdroj s výkonem 500 W nebo 600 W.

Měli byste si také přečíst recenze zákazníků a odborné recenze o vybraném modelu a výrobci. Nejlepší možnosti, kterým byste měli věnovat pozornost, jsou: napájení, tichý provoz, kvalitu a shodu s charakteristikami uvedenými na etiketě.

Není potřeba šetřit, protože chod celého PC bude záviset na chodu napájecího zdroje. Proto čím lepší a spolehlivější zdroj, tím déle počítač vydrží. Uživatel si může být jistý, že to udělal správná volba a nebojte se náhlého vypnutí počítače.

Obvody počítačových zdrojů

Obvody pro počítače

R. ALEXANDROV, Malojaroslavec, oblast Kaluga.
Rozhlas, 2002, č. 5, 6, 8

UPS domácích počítačů jsou navrženy pro provoz z jednofázové sítě střídavého proudu (110/230 V, 60 Hz ≈ import, 127/220 V, 50 Hz ≈ domácí produkce). Vzhledem k tomu, že v Rusku je obecně akceptována síť 220 V, 50 Hz, problém výběru jednotky pro požadované síťové napětí neexistuje. Musíte se pouze ujistit, že vypínač síťového napětí na jednotce (pokud je k dispozici) je nastaven na 220 nebo 230 V. Nepřítomnost vypínače znamená, že jednotka je schopna pracovat v rozsahu síťového napětí uvedeném na jejím štítku bez jakéhokoli přepínání. UPS navržené pro 60 Hz fungují bezchybně v síti 50 Hz.

UPS se připojuje k základním deskám formátu AT pomocí dvou kabelových svazků se zásuvkami P8 a P9, jak je znázorněno na Obr. 1 (pohled z hnízd). Barvy vodičů uvedené v závorkách jsou standardní, i když ne všichni výrobci UPS je striktně dodržují. Pro správnou orientaci zásuvek při zapojování do zástrček základní desky platí jednoduché pravidlo: čtyři černé vodiče (obvod GND) vedoucí do obou zásuvek musí být umístěny vedle sebe.

Hlavní napájecí obvody základních desek formátu ATX jsou soustředěny v konektoru znázorněném na Obr. 2. Stejně jako v předchozím případě pohled ze strany na zásuvky. UPS tohoto formátu mají vstup dálkové ovládání(obvod PS-ON), po připojení ke společnému vodiči (obvod COM ≈ "společný", ekvivalentní GND), jednotka připojená k síti začne pracovat. Pokud je obvod PS-ON≈COM rozpojen, na výstupech UPS není žádné napětí, s výjimkou „pohotovostního“ +5 V v obvodu +5VSB. V tomto režimu je spotřeba energie ze sítě velmi nízká.

UPS formátu ATX jsou vybaveny přídavnou výstupní zásuvkou, znázorněnou na obr. 3. Účel jeho obvodů je následující:

FanM ≈ výstup snímače rychlosti ventilátoru chlazení UPS (dva impulsy na otáčku);
FanC ≈ analogový (0...12 V) vstup pro řízení rychlosti otáčení tohoto ventilátoru. Pokud je tento vstup odpojen od externích obvodů nebo je napájen konstantní tlak více než 10 V, výkon ventilátoru je maximální;
3,3V Sense ≈ vstup signálu zpětné vazby stabilizátoru napětí +3,3 V. Je připojen samostatný drát přímo s napájecími piny mikroobvodů na systémové desce, což umožňuje kompenzovat pokles napětí na napájecích vodičích. Pokud není přídavná zásuvka, lze tento obvod vyvést do zásuvky 11 hlavní zásuvky (viz obr. 2);
1394R ≈ mínus izolovaný od společný drát zdroj napětí 8...48 V pro napájení obvodů rozhraní IEEE-1394;
1394V ≈ plus stejného zdroje.

UPS jakéhokoli formátu musí být vybavena několika zásuvkami pro napájení diskových jednotek a některých dalších počítačových periferií.

Každý „počítačový“ UPS produkuje logický signál nazývaný R G. (Power Good) v AT blocích nebo PW-OK (Power OK) v ATX blocích, vysoká úroveň což znamená, že všechna výstupní napětí jsou v přijatelných mezích. Na „základní desce“ počítače se tento signál podílí na generování signálu resetování systému. Po zapnutí UPS úroveň signálu RG. (PW-OK) zůstává po určitou dobu na nízké úrovni a brání procesoru pracovat, dokud nejsou dokončeny přechodné procesy v napájecích obvodech.

Při vypnutí síťového napětí nebo náhlé poruše UPS se logická úroveň signálu P.G (PW-OK) změní dříve, než výstupní napětí jednotky klesne pod přijatelné hodnoty. To způsobí zastavení procesoru, zabrání poškození dat uložených v paměti a dalším nevratným operacím.

Zaměnitelnost UPS lze posoudit pomocí následujících kritérií.

Počet výstupních napětí pro napájení formátu IBM PC AT musí být alespoň čtyři (+12 V, +5 V, -5 V a -12 V). Maximální a minimální výstupní proudy jsou regulovány samostatně pro každý kanál. Jejich obvyklé hodnoty pro zdroje různých výkonů jsou uvedeny v tabulce. 1. Počítače ATX navíc vyžadují +3,3 V a některá další napětí (byla zmíněna výše).

Vezměte prosím na vědomí, že normální operace blokový provoz při zatížení menším než minimální není zaručen a někdy je tento režim jednoduše nebezpečný. Proto se nedoporučuje připojovat UPS bez zátěže do sítě (například pro testování).

Výkon zdroje (součet pro všechna výstupní napětí) v domácím PC plně vybaveném periferními zařízeními musí být minimálně 200 W. Prakticky je potřeba mít 230...250 W a při instalaci dalších pevných disků a CD-ROM mechanik může být potřeba více. Poruchy PC, zejména ty, ke kterým dochází při zapnutí elektromotorů zmíněných zařízení, jsou často spojeny s přetížením zdroje. Počítače používané jako servery informační sítě spotřebují až 350 W. Nízkopříkonové UPS (40...160 W) se používají ve specializovaných, např. řídicích počítačích s omezenou sadou periferií.

Objem obsazený UPS se obvykle zvyšuje v důsledku zvětšování její délky směrem k přednímu panelu PC. Instalační rozměry a montážní body jednotky v počítačové skříni zůstávají beze změny. Na místo toho, který selhal, lze tedy nainstalovat libovolný (až na vzácné výjimky).

Základem většiny UPS je push-pull polomůstkový invertor pracující na frekvenci několika desítek kilohertzů. Napájecí napětí střídače (cca 300 V) je usměrněno a vyhlazeno síťové napětí. Vlastní střídač se skládá z řídicí jednotky (pulzní generátor s mezistupněm zesílení výkonu) a výkonného koncového stupně. Ten je naložen na vysokofrekvenční výkonový transformátor. Výstupní napětí jsou získávána pomocí usměrňovačů připojených na sekundární vinutí tohoto transformátoru. Stabilizace napětí se provádí pomocí pulzně šířkové modulace (PWM) pulzů generovaných měničem. Obvykle je stabilizačním OS pokryt pouze jeden výstupní kanál, obvykle +5 nebo +3,3 V. Výsledkem je, že napětí na ostatních výstupech nezávisí na síťovém napětí, ale zůstává pod vlivem zátěže. Někdy jsou dodatečně stabilizovány pomocí běžných stabilizačních čipů.

SÍŤOVÝ USMĚRŇOVAČ

Ve většině případů se tato jednotka provádí podle schématu podobného tomu, které je znázorněno na obr. 4 jsou rozdíly pouze v typu usměrňovacího můstku VD1 a větším či menším počtu ochranných a bezpečnostních prvků. Někdy je můstek sestaven z jednotlivých diod. Při rozpojeném spínači S1, což odpovídá napájení jednotky ze sítě 220...230 V, je usměrňovač můstek, napětí na jeho výstupu (kondenzátory C4, C5 zapojené do série) se blíží amplitudě el. síť. Při napájení ze sítě 110... 127 V sepnutím kontaktů spínače promění zařízení v usměrňovač se zdvojnásobením napětí a na jeho výstupu získají konstantní napětí, které je dvojnásobkem amplitudy síťového napětí. Takovéto spínání je zajištěno u UPS, jejichž stabilizátory udržují výstupní napětí v přijatelných mezích pouze při odchylce síťového napětí o 20 %. Jednotky s účinnější stabilizací jsou schopny pracovat při jakémkoliv síťovém napětí (obvykle od 90 do 260 V) bez spínání.

Rezistory R1, R4 a R5 jsou určeny k vybíjení usměrňovacích kondenzátorů po jeho odpojení od sítě a C4 a C5 navíc vyrovnávají napětí na kondenzátorech C4 a C5. Termistor R2 se záporným teplotním koeficientem omezuje amplitudu nabíjecích kondenzátorů C4, C5 zapínacího proudu v okamžiku zapnutí jednotky. Potom v důsledku samoohřevu jeho odpor klesá a prakticky to neovlivňuje činnost usměrňovače. Varistor R3 s klasifikačním napětím vyšším, než je maximální amplituda sítě, chrání před přepětím sítě. Bohužel je tento varistor k ničemu, pokud dojde k náhodnému zapnutí jednotky se sepnutým spínačem S1 v síti 220 V. Vážným následkům toho lze předejít výměnou rezistorů R4, R5 za varistory s klasifikačním napětím 180...220. V, jehož porucha má za následek spálení pojistkové vložky FU1. Někdy jsou varistory zapojeny paralelně s určenými odpory nebo pouze s jedním z nich.

Kondenzátory C1 ≈ SZ a dvouvinutá tlumivka L1 tvoří filtr, který chrání počítač před rušením ze sítě a síť před rušením, generované počítačem. Přes kondenzátory C1 a SZ je počítačová skříň připojena střídavým proudem k vodičům sítě. Napětí při dotyku s neuzemněným počítačem proto může dosáhnout poloviny síťového napětí. To není život ohrožující, protože reaktance kondenzátorů je poměrně vysoká, ale často to vede k selhání obvodů rozhraní, když jsou periferní zařízení připojena k počítači.

VÝKONNÁ INVERTOROVÁ KASKÁDA

Na rýže. 5 ukazuje část schématu zapojení běžného UPS GT-150W. Impulzy generované řídicí jednotkou jsou posílány přes transformátor T1 na báze tranzistorů VT1 a VT2 a střídavě je otevírají. Diody VD4, VD5 chrání tranzistory před přepólováním. Kondenzátory C6 a C7 odpovídají C4 a C5 v usměrňovači (viz obr. 4). Napětí sekundárních vinutí transformátoru T2 jsou usměrněna pro získání výstupu. Jeden z usměrňovačů (VD6, VD7 s filtrem L1C5) je znázorněn na schématu.

Většina výkonných kaskád UPS se od uvažovaných liší pouze typy tranzistorů, které mohou být např. polní nebo obsahovat vestavěné ochranné diody. Existuje několik možností pro návrh základních obvodů (pro bipolární) nebo hradlových obvodů (pro tranzistory s efektem pole) S různá čísla, jmenovité hodnoty a schémata zapojení prvků. Například rezistory R4, R6 lze připojit přímo k bázím odpovídajících tranzistorů.

V ustáleném stavu je invertorová řídicí jednotka napájena výstupním napětím UPS, v okamžiku zapnutí však chybí. Existují dva hlavní způsoby, jak získat napájecí napětí potřebné pro spuštění střídače. První z nich je implementován v uvažovaném schématu (obr. 5). Ihned po zapnutí jednotky proudí usměrněné síťové napětí přes odporový dělič R3 ≈ R6 do obvodů báze tranzistorů VT1 a/T2, které je mírně otevírají a diody VD1 a VD2 zabraňují tomu, aby byly sekce báze-emitor tranzistorů bočníkem vinutí II a III transformátoru T1. Současně se nabíjejí kondenzátory C4, C6 a C7 a nabíjecí proud kondenzátoru C4, protékající vinutím I transformátoru T2 a částí vinutí II transformátoru T1, indukuje napětí ve vinutích II a III druhého transformátoru. který otevírá jeden z tranzistorů a zavírá druhý. Který tranzistor se zavře a který otevře, závisí na asymetrii charakteristik prvků kaskády.

V důsledku působení kladné zpětné vazby proces probíhá jako lavina a impuls indukovaný ve vinutí II transformátoru T2 přes jednu z diod VD6, VD7, rezistor R9 a diodu VD3 nabije kondenzátor SZ na napětí dostatečné pro spustit činnost řídící jednotky. Následně je napájen stejným obvodem a napětí usměrněné diodami VD6, VD7 je po vyhlazení filtrem L1C5 přivedeno na výstup +12 V UPS.

Verze počátečních spouštěcích obvodů použitá v UPS LPS-02-150XT se liší pouze tím, že napětí do děliče, podobně jako R3 ≈ R6 (obr. 5), je napájeno ze samostatného půlvlnného usměrňovače síťového napětí s malokapacitním filtračním kondenzátorem. V důsledku toho se tranzistory invertoru před nabitím filtračních kondenzátorů hlavního usměrňovače (C6, C7, viz obr. 5) mírně otevřou, což zajišťuje spolehlivější start.

Druhý způsob napájení řídicí jednotky během spouštění zahrnuje přítomnost speciálního nízkovýkonového snižovacího transformátoru s usměrňovačem, jak je znázorněno na schématu na Obr. 6 používané v UPS PS-200B.

Počet závitů sekundárního vinutí transformátoru je volen tak, aby usměrněné napětí bylo o něco menší než výstup v kanálu +12 V jednotky, ale dostatečné pro činnost řídicí jednotky. Když výstupní napětí UPS dosáhne jmenovité hodnoty, otevře se dioda VD5, diody můstku VD1 ≈ VD4 zůstanou sepnuty po celou dobu střídavého napětí a řídicí jednotka přejde na napájení výstupním napětím střídače, aniž by spotřebovával více energie ze „startovacího“ transformátoru.

U takto spouštěných vysoce výkonných invertorových stupňů není potřeba počáteční předpětí na bázi tranzistorů a kladná zpětná vazba. Proto nejsou nutné rezistory R3, R5, diody VD1, VD2 jsou nahrazeny propojkami a vinutí II transformátoru T1 je vyrobeno bez odbočky (viz obr. 5).

VÝSTUPNÍ USMĚRŇOVAČE

Na Obr. 7 zobrazeno typický diagramčtyřkanálová usměrňovací jednotka UPS. Aby nedošlo k porušení symetrie magnetizace obrácení magnetického obvodu silový transformátor usměrňovače jsou stavěny pouze pomocí celovlnných obvodů a téměř vůbec se nepoužívají můstkové usměrňovače, které se vyznačují zvýšenými ztrátami. hlavní rys usměrňovače v UPS ≈ vyhlazovací filtry, počínaje indukčností (tlumivkou). Napětí na výstupu usměrňovače s takovým filtrem závisí nejen na amplitudě, ale také na pracovním cyklu (poměr doby trvání k periodě opakování) impulsů přicházejících na vstup. To umožňuje stabilizovat výstupní napětí změnou pracovního cyklu vstupu. Usměrňovače s filtry začínajícími kondenzátorem, používané v mnoha jiných případech, tuto vlastnost nemají. Proces změny pracovního cyklu impulsů se obvykle nazývá PWM ≈ modulace šířky impulsů (anglicky PWM ≈ Pulse Width Modulation).

Protože se amplituda impulsů, úměrná napětí v napájecí síti, na vstupech všech usměrňovačů v bloku mění podle stejného zákona, stabilizace jednoho z výstupních napětí pomocí PWM stabilizuje všechna ostatní. Pro zesílení tohoto efektu jsou filtrační tlumivky L1.1 ≈ L1.4 všech usměrňovačů navinuty na společném magnetickém jádru. Magnetické spojení mezi nimi dodatečně synchronizuje procesy probíhající v usměrňovačích.

Pro řádný provoz Usměrňovač s L-filtrem vyžaduje, aby jeho zatěžovací proud překročil určitou minimální hodnotu v závislosti na indukčnosti filtrační tlumivky a frekvenci impulzů. Toto počáteční zatížení je tvořeno rezistory R4 ≈ R7, zapojenými paralelně s výstupními kondenzátory C5 ≈ C8. Slouží také k urychlení vybíjení kondenzátorů po vypnutí UPS.

Někdy se napětí -5 V získá bez samostatného usměrňovače z napětí -12 V pomocí integrovaného stabilizátoru řady 7905 Domácími analogy jsou mikroobvody KR1162EN5A, KR1179EN05. Proud spotřebovaný počítačovými uzly podél tohoto obvodu obvykle nepřesahuje několik stovek miliampérů.

V některých případech integrální stabilizátory nainstalované v jiných kanálech UPS. Toto řešení eliminuje vliv měnící se zátěže na výstupní napětí, ale snižuje účinnost jednotky a z tohoto důvodu se používá pouze v kanálech s relativně malým výkonem. Příkladem je schéma sestavy usměrňovače UPS PS-6220C zobrazené v rýže. 8. Diody VD7 ≈ VD10 ≈ ochranné.

Stejně jako ve většině ostatních jednotek i zde obsahuje usměrňovač napětí +5 V Schottkyho bariérové ​​diody (sestava VD6), které se vyznačují nižším úbytkem napětí v propustném směru a dobou obnovy zpětného odporu než běžné diody. Oba tyto faktory jsou příznivé pro zvýšení účinnosti. Relativně nízké přípustné zpětné napětí bohužel neumožňuje použití Schottkyho diod v kanálu +12 V, ale v uvažovaném uzlu je tento problém vyřešen sériové připojení dva usměrňovače: k 5 V je chybějících 7 V doplněno usměrňovačem na sestavě Schottkyho diod VD5.

Pro eliminaci napěťových rázů, které jsou nebezpečné pro diody a vyskytují se ve vinutích transformátoru na čelech impulsů, jsou k dispozici tlumicí obvody R1C1, R2C2, R3C3 a R4C4.

ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA

Ve většině „počítačových“ UPS je tato jednotka postavena na bázi čipu řadiče PWM TL494CN (domácí ekvivalent ≈ KR1114EU4) nebo jeho modifikací. Hlavní část schématu takového uzlu je znázorněna na Obr. 9 také ukazuje prvky vnitřní zařízení zmíněný mikroobvod.

Generátor pilového napětí G1 slouží jako master. Jeho frekvence závisí na hodnocení vnější prvky R8 a SZ. Generované napětí je přiváděno do dvou komparátorů (A3 a A4), jejichž výstupní impulsy jsou sčítány prvkem OR D1. Dále jsou impulsy přes prvky NOR D5 a D6 přiváděny do výstupních tranzistorů mikroobvodu (V3, V4). Impulzy z výstupu prvku D1 přicházejí také na čítací vstup spouště D2 a každý z nich mění stav spouště. Pokud je tedy kulatina přiložena na kolík 13 mikroobvodu. 1 nebo jako v uvažovaném případě ponechán volný, střídají se impulsy na výstupech prvků D5 a D6, což je nutné pro ovládání push-pull měniče. Pokud je čip TL494 použit v měniči napětí s jedním koncem, je kolík 13 připojen ke společnému vodiči, v důsledku čehož se spoušť D2 již neúčastní operace a pulsy se objevují na všech výstupech současně.

Prvek A1 je zesilovač chybového signálu v obvodu stabilizace výstupního napětí UPS. Toto napětí (v tomto případě ≈ +5 V) je přivedeno na jeden ze vstupů zesilovače přes odporový dělič R1R2. Na jeho druhém vstupu ≈ referenční napětí získané ze stabilizátoru A5 zabudovaného v čipu pomocí odporového děliče R3 ≈ R5. Napětí na výstupu A1, úměrné rozdílu mezi vstupními, nastavuje pracovní práh komparátoru A4 a tím i pracovní cyklus impulsů na jeho výstupu. Protože výstupní napětí UPS závisí na pracovním cyklu (viz výše), v uzavřený systém jeho rovnost s příkladem je automaticky zachována s přihlédnutím k dělicímu koeficientu R1R2. Řetěz R7C2 je nezbytný pro stabilitu stabilizátoru. Druhý zesilovač (A2), v tomto případě ze spínačů přivedením příslušných napětí na jeho vstupy, se na provozu nepodílí.

Funkcí komparátoru A3 je zaručit přítomnost pauzy mezi impulsy na výstupu prvku D1, i když je výstupní napětí zesilovače A1 mimo přípustné meze. Je nastaven minimální práh odezvy A3 (při připojení pinu 4 ke společnému vodiči). interní zdroj napětí GV1. S rostoucím napětím na kolíku 4 se prodlužuje minimální doba pauzy, a proto klesá maximální výstupní napětí UPS.

Tato vlastnost se používá pro hladké spuštění UPS. Faktem je, že v počátečním okamžiku provozu jednotky jsou filtrační kondenzátory jejích usměrňovačů zcela vybité, což odpovídá zkratování výstupů na společný vodič. Ihned spusťte střídač plná síla"povede k obrovskému přetížení tranzistorů výkonné kaskády a jejich možnému selhání. Obvod C1R6 zajišťuje plynulý start měniče bez přetížení.

V prvním okamžiku po zapnutí se vybije kondenzátor C1 a napětí na pinu 4 DA1 se blíží +5 V přijaté ze stabilizátoru A5. To zaručuje maximální možnou pauzu až do úplné absence impulsů na výstupu mikroobvodu. Jak se kondenzátor C1 nabíjí přes rezistor R6, napětí na kolíku 4 klesá a s ním i doba trvání pauzy. Současně se zvyšuje výstupní napětí UPS. Toto pokračuje, dokud se nepřiblíží vzorovému a nezačne působit stabilizační zpětná vazba. Další nabíjení kondenzátoru C1 neovlivňuje procesy v UPS. Protože kondenzátor C1 musí být před zapnutím každého UPS zcela vybit, v mnoha případech jsou k dispozici obvody pro jeho nucené vybití (na obr. 9 není znázorněno).

STŘEDNÍ KASKÁDA

Úkolem této kaskády je zesílit pulsy před jejich přivedením do výkonných tranzistorů. Někdy chybí mezistupeň jako nezávislý uzel, který je součástí mikroobvodu hlavního oscilátoru. Schéma takové kaskády použité v UPS PS-200B je na Obr. 10. Odpovídající transformátor T1 zde odpovídá stejnojmennému na obr. 5.

UPS APPIS používá mezistupeň podle obvodu znázorněného na Obr. 11, který se liší od výše popsaného přítomností dvou přizpůsobovacích transformátorů T1 a T2 ≈ samostatně pro každý výkonový tranzistor. Polarita vinutí transformátoru je taková, že mezistupňový tranzistor a s ním spojený výkonový tranzistor jsou současně v otevřeném stavu. Pokud nebudou přijata zvláštní opatření, po několika cyklech provozu měniče akumulace energie v magnetických obvodech transformátorů povede k jejich nasycení a výraznému snížení indukčnosti vinutí.

Podívejme se, jak je tento problém vyřešen, na příkladu jedné z „polovin“ mezistupně s transformátorem T1. Když je tranzistor mikroobvodu otevřený, je vinutí Ia připojeno ke zdroji energie a společnému vodiči. Protéká jím lineárně rostoucí proud. Ve vinutí II se indukuje kladné napětí, které vstupuje do obvodu báze výkonného tranzistoru a otevírá jej. Když je tranzistor v mikroobvodu uzavřen, proud ve vinutí Ia bude přerušen. Ale magnetický tok v magnetickém jádru transformátoru se nemůže okamžitě změnit, takže se ve vinutí Ib objeví lineárně klesající proud, který protéká otevřenou diodou VD1 ze společného vodiče do plusu zdroje energie. Energie nahromaděná v magnetickém poli během pulsu se tedy během pauzy vrací zpět do zdroje. Napětí na vinutí II během pauzy je záporné a výkonný tranzistor je uzavřen. Druhá „polovina“ kaskády s transformátorem T2 funguje podobně, ale v protifázi.

Přítomnost pulzujících magnetických toků s konstantní složkou v magnetických obvodech vede k potřebě zvýšení hmotnosti a objemu transformátorů T1 a T2. Obecně platí, že mezistupeň se dvěma transformátory není příliš úspěšný, i když se značně rozšířil.

Pokud výkon tranzistorů mikroobvodu TL494CN nestačí k přímému ovládání výstupního stupně měniče, použijte obvod podobný tomu, který je znázorněn na obr. 12, který znázorňuje mezistupeň UPS KYP-150W. Poloviny vinutí I transformátoru T1 slouží jako kolektorové zátěže tranzistorů VT1 a VT2, střídavě otevírané impulsy přicházejícími z mikroobvodu DA1. Rezistor R5 omezuje kolektorový proud tranzistorů na přibližně 20 mA. Pomocí diod VD1, VD2 a kondenzátoru C1 na emitorech tranzistorů VT1 a VT2 je napětí potřebné pro jejich spolehlivé sepnutí +1,6 V. Diody VD4 a VD5 tlumí kmity vznikající při spínání tranzistorů v obvodu tvořeném indukčností vinutí I transformátoru T1 a jeho vlastní kapacita. Dioda VD3 se sepne, pokud napěťový ráz na střední svorce vinutí I překročí napájecí napětí kaskády.

Další verze obvodu mezistupně (UPS ESP-1003R) je na Obr. 13. Výstupní tranzistory mikroobvodu DA1 jsou v tomto případě zapojeny podle obvodu se společným kolektorem. Kondenzátory C1 a C2 zesilují. Vinutí I transformátoru T1 nemá střední svorku. V závislosti na tom, který z tranzistorů VT1, VT2 in tento moment je otevřen, obvod vinutí je uzavřen ke zdroji energie přes odpor R7 nebo R8 připojený ke kolektoru uzavřeného tranzistoru.

ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ

Před opravou musí být UPS vyjmuta z počítačové systémové jednotky. Chcete-li to provést, odpojte počítač od sítě vytažením zástrčky ze zásuvky. Po otevření skříně počítače uvolněte všechny konektory UPS a vyšroubováním čtyř šroubů na zadní stěně systémové jednotky vyjměte UPS. Poté sejměte kryt skříně UPS ve tvaru U odšroubováním šroubů, které jej zajišťují. tištěný spoj lze odstranit odšroubováním tří samořezných šroubů, které jej zajišťují. Charakteristickým rysem mnoha desek UPS je, že tištěný vodič společného vodiče je rozdělen na dvě části, které jsou navzájem spojeny pouze kovovým tělem jednotky. Na desce vyjmuté z pouzdra musí být tyto části spojeny nadzemním vodičem.

Pokud byl zdroj odpojen od zdroje před méně než půl hodinou, musíte na desce najít a vybít oxidové kondenzátory 220 nebo 470 uF x 250 V (jedná se o největší kondenzátory v bloku). Při procesu opravy se doporučuje tento úkon opakovat po každém odpojení jednotky od sítě, případně kondenzátory dočasně přemostit odpory 100...200 kOhm o výkonu alespoň 1W.

Nejprve zkontrolují části UPS a identifikují ty, které jsou zjevně vadné, například ty, které jsou spálené nebo mají praskliny ve skříni. Pokud byla porucha jednotky způsobena poruchou ventilátoru, měli byste zkontrolovat prvky nainstalované na chladičích: výkonné tranzistory měniče a sestavy Schottkyho diod výstupních usměrňovačů. Když oxidové kondenzátory „explodují“, jejich elektrolyt se rozstříkne po celé jednotce. Aby se zabránilo oxidaci kovových částí pod napětím, je nutné elektrolyt omýt mírně alkalickým roztokem (například zředěním produktu „Fairy“ vodou v poměru 1:50).

Po připojení jednotky k síti byste měli nejprve změřit všechna její výstupní napětí. Pokud se ukáže, že alespoň v jednom z výstupních kanálů je napětí blízké jmenovité hodnotě, je třeba hledat poruchu ve výstupních obvodech vadných kanálů. Jak však ukazuje praxe, výstupní obvody zřídka selhávají.

V případě poruchy všech kanálů je způsob určování poruch následující. Změřte napětí mezi kladnou svorkou kondenzátoru C4 a zápornou svorkou C5 (viz obr. 4) nebo kolektorem tranzistoru VT1 a emitorem VT2 (viz obr. 5). je třeba zkontrolovat a případně vyměnit diodový můstek VD1 (viz . obr. 4) nebo jeho jednotlivé diody. Pokud je usměrněné napětí normální, ale jednotka nepracuje, pravděpodobně došlo k poruše jednoho nebo obou tranzistorů výkonného invertorového stupně (VT1, VT2, viz obr. 5), které jsou vystaveny největšímu tepelnému přetížení. Pokud tranzistory fungují, zbývá pouze zkontrolovat mikroobvod TL494CN a související obvody.

Nefunkční tranzistory lze nahradit domácími nebo dováženými analogy, které jsou vhodné pro elektrické parametry, celkové a instalační rozměry, řídí se údaji uvedenými v tabulce. 2. Náhradní diody se volí podle tabulky. 3.

Usměrňovací diody síťového usměrňovače (viz obr. 4) lze úspěšně nahradit domácími KD226G, KD226D. Pokud má síťový usměrňovač kondenzátory o kapacitě 220 μF, je vhodné je vyměnit za 470 μF, na desce je na to většinou místo. Pro snížení rušení se doporučuje, aby každá ze čtyř usměrňovacích diod byla přemostěna kondenzátorem 1000 pF na napětí 400...450 V.

Tranzistory 2SC3039 lze nahradit domácími KT872A. Ale tlumicí diodu PXPR1001, která by nahradila vadnou, je obtížné koupit i v velká města. V této situaci můžete použít tři diody KD226G nebo KD226D zapojené do série. Vadnou diodu a jí chráněný výkonný tranzistor je možné nahradit instalací tranzistoru s vestavěnou tlumicí diodou, například 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 nebo 2SD1554. Je třeba poznamenat, že mnoho UPS vydaných po roce 1998 již takovou výměnu prošlo.

Pro zvětšení klikněte na obrázek (otevře se v novém okně)

Pro zvýšení spolehlivosti IED se doporučuje zapojit paralelně s odpory R7 a R8 tlumivky s indukčností 4 μH (viz obr. 5). Lze je navinout drátem o průměru minimálně 0,15 mm v hedvábné izolaci na jakákoli prstencová magnetická jádra. Počet otáček se vypočítá pomocí známých vzorců.

Mnoho UPS nemá ladicí odpor pro nastavení výstupního napětí (R3, viz obr. 9); Pokud je vyžadováno nastavení, lze jej provést dočasnou instalací trimovacího rezistoru a jeho opětovným nahrazením konstantou nalezené hodnoty.

Pro zvýšení spolehlivosti je užitečné nahradit dovážené oxidové kondenzátory instalované ve filtrech nejvýkonnějších + 12 V a +5 V usměrňovačů kapacitně a napěťově ekvivalentními kondenzátory K50-29. Je třeba poznamenat, že na deskách mnoha UPS nejsou nainstalovány všechny kondenzátory v okruhu (zřejmě kvůli úspoře peněz), což negativně ovlivňuje vlastnosti jednotky. Doporučuje se nainstalovat chybějící kondenzátory na jejich určená místa.

Při montáži jednotky po opravě nezapomeňte odstranit dočasně nainstalované propojky a odpory a také připojit vestavěný ventilátor k odpovídajícímu konektoru.

LITERATURA
1. Kulichkov A. Spínané zdroje pro IBM PC. - M.: DMK, řada "Opravy a servis", 2000.
2. Guk M. IBM PC hardware. - Petrohrad: Petr, 2000.
3. Kunevich A.. Sidorov I. Indukční prvky na feritech. - Petrohrad: Lenizdat, 1997.
4. Nikulin S. Spolehlivost prvků radioelektronického zařízení. - M.: Energie, 1979.

Článek byl napsán na základě knihy A.V Golovkova a V.B Ljubitského "NAPÁJENÍ PRO SYSTÉMOVÉ MODULY TYPU IBM PC-XT/AT" Materiál převzatý z webu interlavka. Střídavé síťové napětí je přiváděno přes síťový vypínač PWR SW přes síťovou pojistku F101 4A, odrušovací filtry tvořené prvky C101, R101, L101, C104, C103, C102 a tlumivkami I 02, L103 zapnuté:
tříkolíkový výstupní konektor, ke kterému lze připojit napájecí kabel displeje;
dvoupinový konektor JP1, jehož protikus je umístěn na desce.
Z konektoru JP1 střídavé napětí síť jde do:
můstkový usměrňovací obvod BR1 přes termistor THR1;
primární vinutí spouštěcího transformátoru T1.

Na výstupu usměrňovače BR1 jsou zahrnuty kapacity vyhlazovacího filtru C1, C2. Termistor THR omezuje počáteční ráz nabíjecí proud tyto kondenzátory. SW vypínač 115V/230V umožňuje napájení pulzní blok napájení jak ze sítě 220-240V, tak ze sítě 110/127V.

Vysokoohmové rezistory R1, R2, bočníkové kondenzátory C1, C2 jsou baluny (vyrovnávají napětí na C1 a C2) a také zajišťují vybití těchto kondenzátorů po vypnutí spínaného zdroje ze sítě. Výsledkem činnosti vstupních obvodů je výskyt stejnosměrného napětí Uep rovného +310V na sběrnici usměrněného síťového napětí s určitým zvlněním. Tento spínaný zdroj využívá spouštěcí obvod s nuceným (vnějším) buzením, který je realizován na speciálním spouštěcím transformátoru T1, na jehož sekundárním vinutí se po zapnutí zdroje objeví střídavé napětí s frekvencí napájecí sítě. objeví se. Toto napětí je usměrněno diodami D25, D26, které tvoří celovlnný usměrňovací obvod se středem se sekundárním vinutím T1. SZO je vyhlazovací filtrační kapacita, na které se generuje konstantní napětí, sloužící k napájení řídicího mikroobvodu U4.

TL494 IC se tradičně používá jako řídicí čip v tomto spínaném zdroji.

Napájecí napětí z kondenzátoru SZO je přivedeno na pin 12 U4. V důsledku toho se na kolíku 14 U4 objeví výstupní napětí vnitřního referenčního zdroje Uref = -5B, spustí se interní generátor pilového napětí mikroobvodu a na kolících 8 a 11 se objeví řídicí napětí, což jsou sekvence pravoúhlých impulzů s negativní náběžné hrany, posunuté vůči sobě o polovinu periody. Prvky C29, R50 připojené ke kolíkům 5 a 6 mikroobvodu U4 určují frekvenci pilového napětí generovaného vnitřním generátorem mikroobvodu.

Přizpůsobovací stupeň v tomto spínaném zdroji je vyroben podle beztranzistorového obvodu s samostatné ovládání. Napájecí napětí z kondenzátoru SZO je přiváděno do středních bodů primárních vinutí řídicích transformátorů T2, TZ. Výstupní tranzistory IO U4 plní funkce přizpůsobovacích stupňových tranzistorů a jsou zapojeny podle obvodu s OE. Emitory obou tranzistorů (piny 9 a 10 mikroobvodu) jsou připojeny k „pouzdru“. Kolektorové zátěže těchto tranzistorů jsou primární poloviční vinutí řídicích transformátorů T2, T3, připojené k pinům 8, 11 mikroobvodu U4 (otevřené kolektory výstupních tranzistorů). Druhé poloviny primárních vinutí T2, T3 s připojenými diodami D22, D23 tvoří demagnetizační obvody pro jádra těchto transformátorů.

Transformátory T2, TZ řídí výkonné tranzistory polomůstkového měniče.

Přepínání výstupních tranzistorů mikroobvodu způsobuje vzhled pulzního řídicího EMF na sekundárních vinutích řídicích transformátorů T2, T3. Pod vlivem těchto EMF se výkonové tranzistory Q1, Q2 střídavě otevírají s nastavitelnými pauzami („mrtvé zóny“). Proto přes primární vinutí el pulzní transformátor T5 prosakuje střídavý proud ve formě pulzů pilového proudu. To se vysvětluje tím, že primární vinutí T5 je zahrnuto v úhlopříčce elektrického můstku, jehož jedno rameno je tvořeno tranzistory Q1, Q2 a druhé kondenzátory C1, C2. Proto při otevření kteréhokoli z tranzistorů Q1, Q2 je primární vinutí T5 připojeno k jednomu z kondenzátorů C1 nebo C2, což způsobí, že jím protéká proud, dokud je tranzistor otevřený.
Tlumicí diody D1, D2 zajišťují návrat energie uložené ve svodové indukčnosti primárního vinutí T5 při sepnutém stavu tranzistorů Q1, Q2 zpět do zdroje (rekuperace).
Kondenzátor SZ, zapojený do série s primárním vinutím T5, eliminuje stejnosměrnou složku přes primární vinutí T5, čímž eliminuje nežádoucí magnetizaci jeho jádra.

Rezistory R3, R4 a R5, R6 tvoří základní děliče pro výkonné tranzistory Q1, Q2, resp. optimální režim jejich spínání z pohledu dynamických výkonových ztrát na těchto tranzistorech.

Diody sestavy SD2 jsou diody se Schottkyho bariérou, která dosahuje požadované rychlosti a zvyšuje účinnost usměrňovače.

Vinutí III spolu s vinutím IV poskytuje výstupní napětí +12V společně s diodovou sestavou (poloviční můstek) SD1. Tato sestava tvoří s vinutím III celovlnný usměrňovací obvod se středem. Střední bod vinutí III však není uzemněn, ale je připojen na sběrnici výstupního napětí +5V. To umožní použití Schottkyho diod v kanálu generace +12V, protože zpětné napětí aplikované na usměrňovací diody s tímto zapojením je sníženo na přípustnou úroveň pro Schottkyho diody.

Prvky L1, C6, C7 tvoří vyhlazovací filtr v +12V kanálu.

Střední bod vinutí II je uzemněn.

Provádí se stabilizace výstupních napětí různé způsoby v různých kanálech.
Záporná výstupní napětí -5V a -12V jsou stabilizována pomocí lineárních integrovaných třísvorkových stabilizátorů U4 (typ 7905) a U2 (typ 7912).
K tomu jsou na vstupy těchto stabilizátorů přiváděna výstupní napětí usměrňovačů z kondenzátorů C14, C15. Výstupní kondenzátory C16, C17 vytvářejí stabilizovaná výstupní napětí -12V a -5V.
Diody D7, D9 zajišťují vybití výstupních kondenzátorů C16, C17 přes odpory R14, R15 po vypnutí spínaného zdroje ze sítě. Jinak by se tyto kondenzátory vybíjely přes obvod stabilizátoru, což je nežádoucí.
Přes odpory R14, R15 se vybíjejí i kondenzátory C14, C15.

Diody D5, D10 plní ochrannou funkci v případě poruchy usměrňovacích diod.

Výstupní napětí +12V v tomto UPS není stabilizováno.

Nastavení úrovně výstupního napětí v tomto UPS se provádí pouze pro kanály +5V a +12V. Tato úprava se provádí změnou úrovně referenčního napětí na přímém vstupu chybového zesilovače DA3 pomocí trimovacího rezistoru VR1.
Když se během procesu nastavení UPS změní poloha jezdce VR1, úroveň napětí na +5V sběrnici se změní v určitých mezích, a tedy na +12V sběrnici, protože napětí ze sběrnice +5V je přivedeno do středního bodu vinutí III.

Kombinovaná ochrana tohoto UPS zahrnuje:

Omezovací obvod pro řízení šířky řídicích impulsů;
celý diagram ochrana proti zkratu v zátěžích;
neúplný obvod řízení výstupního přepětí (pouze na sběrnici +5V).

Podívejme se na každé z těchto schémat.

Omezovací řídicí obvod využívá jako snímač proudový transformátor T4, jehož primární vinutí je zapojeno do série s primárním vinutím výkonového pulzního transformátoru T5.
Rezistor R42 je zátěž sekundárního vinutí T4 a diody D20, D21 tvoří celovlnný usměrňovací obvod pro střídavé pulzní napětí odstraněné ze zátěže R42.

Rezistory R59, R51 tvoří dělič. Část napětí je vyhlazena kondenzátorem C25. Úroveň napětí na tomto kondenzátoru úměrně závisí na šířce řídicích impulsů na bázích výkonových tranzistorů Q1, Q2. Tato úroveň je přivedena přes rezistor R44 na invertující vstup chybového zesilovače DA4 (vývod 15 čipu U4). Přímý vstup tohoto zesilovače (pin 16) je uzemněn. Diody D20, D21 jsou zapojeny tak, že kondenzátor C25 se při průchodu proudu těmito diodami nabíjí na záporné (vzhledem ke společnému vodiči) napětí.

V normálním provozu, kdy šířka řídicích impulsů nepřekračuje přijatelné meze, je potenciál pinu 15 kladný, díky připojení tohoto pinu přes rezistor R45 ke sběrnici Uref. Pokud se šířka řídicích impulsů z jakéhokoli důvodu nadměrně zvětší, záporné napětí na kondenzátoru C25 se zvýší a potenciál kolíku 15 se stane záporným. To vede ke vzniku výstupního napětí chybového zesilovače DA4, které se dříve rovnalo 0V. Další zvětšení šířky řídicích impulsů vede k tomu, že se spínací řízení PWM komparátoru DA2 přenese na zesilovač DA4 a k následnému zvětšení šířky řídicích impulsů již nedochází (režim omezení), protože šířka těchto impulsů již nezávisí na úrovni zpětnovazebního signálu na přímém vstupu chybového zesilovače DA3.

Ochranný obvod proti zkratu v zátěžích lze podmíněně rozdělit na ochranu kanálů pro generování kladných napětí a ochranu kanálů pro generování záporných napětí, které jsou implementovány v přibližně stejných obvodech.
Snímačem obvodu ochrany proti zkratu v zátěžích kanálů generujících kladná napětí (+5V a +12V) je diodově odporový dělič D11, R17, zapojený mezi výstupní sběrnice těchto kanálů. Úroveň napětí na anodě diody D11 je řízený signál. V normálním provozu, kdy napětí na výstupních sběrnicích kanálů +5V a +12V mají jmenovité hodnoty, je anodový potenciál diody D11 asi +5,8V, protože přes dělič-snímač proud teče ze sběrnice +12V na sběrnici +5V po obvodu: sběrnice +12V - R17-D11 - sběrnice +56.

Řízený signál z anody D11 je přiveden na odporový dělič R18, R19. Část tohoto napětí je odstraněna z rezistoru R19 a přivedena na přímý vstup komparátoru 1 mikroobvodu U3 typu LM339N. Invertující vstup tohoto komparátoru je napájen referenční úrovní napětí z rezistoru R27 děliče R26, R27 připojeného k výstupu referenčního zdroje Uref=+5B řídicího čipu U4. Referenční úroveň je zvolena tak, že při normálním provozu by potenciál přímého vstupu komparátoru 1 převyšoval potenciál inverzního vstupu. Poté je výstupní tranzistor komparátoru 1 uzavřen a obvod UPS pracuje normálně v režimu PWM.

V případě zkratu v zátěži kanálu +12V se například anodový potenciál diody D11 rovná 0V, takže potenciál invertujícího vstupu komparátoru 1 bude vyšší než potenciál přímého vstupu. a výstupní tranzistor komparátoru se otevře. To způsobí uzavření tranzistoru Q4, který je normálně otevřen proudem báze protékající obvodem: Upom bus - R39 - R36 - b-e Q4 - „case“.

Zapnutím výstupního tranzistoru komparátoru 1 se připojí rezistor R39 ke "skříni" a proto je tranzistor Q4 pasivně vypnut nulovým předpětím. Uzavírací tranzistor Q4 s sebou nese nabíjení kondenzátoru C22, který slouží jako zpožďovací prvek ochrany. Zpoždění je nutné z toho důvodu, že při procesu přechodu do režimu UPS se výstupní napětí na sběrnicích +5V a +12V neobjeví okamžitě, ale až s nabitím vysokokapacitních výstupních kondenzátorů. Referenční napětí ze zdroje Uref se naopak objeví téměř okamžitě po připojení UPS do sítě. Ve startovacím režimu se tedy komparátor 1 sepne, jeho výstupní tranzistor se otevře a pokud by chyběl zpožďovací kondenzátor C22, vedlo by to k okamžitému spuštění ochrany při zapnutí UPS do sítě. V obvodu je však C22 a ochrana funguje až poté, co napětí na něm dosáhne úrovně určené hodnotami rezistorů R37, R58 děliče připojeného na sběrnici Upom, který je základem pro tranzistor Q5. Když k tomu dojde, otevře se tranzistor Q5 a odpor R30 je připojen přes malý vnitřní odpor tento tranzistor do „pouzdra“. Proto se objeví cesta pro proud báze tranzistoru Q6 obvodem: Uref - e-6 Q6 - R30 - e-e Q5 - „případ“.

Tranzistor Q6 je tímto proudem otevřen až do nasycení, v důsledku čehož je napětí Uref = 5B, které napájí tranzistor Q6 podél emitoru, přivedeno přes jeho nízký vnitřní odpor na pin 4 řídicího čipu U4. To, jak bylo ukázáno dříve, vede k zastavení digitální cesty mikroobvodu, zániku výstupních řídicích impulsů a zastavení spínání výkonových tranzistorů Q1, Q2, tzn. k ochrannému vypnutí. Zkrat v zátěži kanálu +5V bude mít za následek, že anodový potenciál diody D11 bude pouze asi +0,8V. Proto bude výstupní tranzistor komparátoru (1) otevřený a ochranné vypnutí.
Podobným způsobem je ochrana proti zkratu zabudována do zátěže kanálů generujících záporná napětí (-5V a -12V) na komparátoru 2 čipu U3. Prvky D12, R20 tvoří diodový odporový dělič-senzor, zapojený mezi výstupní sběrnice kanálů generování záporného napětí. Řízeným signálem je katodový potenciál diody D12. Při zkratu v zátěži kanálu -5V nebo -12V se potenciál katody D12 zvyšuje (z -5,8 na 0V pro zkrat v zátěži kanálu -12V a na -0,8V pro zkrat v kanálu -5V zatížení). V kterémkoli z těchto případů se normálně uzavřený výstupní tranzistor komparátoru 2 otevře, což způsobí, že ochrana bude pracovat podle výše uvedeného mechanismu. V tomto případě je referenční úroveň z rezistoru R27 přiváděna na přímý vstup komparátoru 2 a potenciál invertujícího vstupu je určen hodnotami rezistorů R22, R21. Tyto odpory tvoří bipolární napájený dělič (rezistor R22 je připojen na sběrnici Uref = +5V a rezistor R21 je připojen ke katodě diody D12, jejíž potenciál při normálním provozu UPS, jak již bylo uvedeno, je -5,8 PROTI). Proto je potenciál invertujícího vstupu komparátoru 2 v normálním provozu udržován nižší než potenciál přímého vstupu a výstupní tranzistor komparátoru bude uzavřen.

Ochrana proti výstupnímu přepětí na sběrnici +5V je realizována na prvcích ZD1, D19, R38, C23. Zenerova dioda ZD1 (s průrazným napětím 5,1V) je připojena na sběrnici výstupního napětí +5V. Dokud tedy napětí na této sběrnici nepřekročí +5,1 V, je zenerova dioda uzavřena a tranzistor Q5 je rovněž uzavřen. Pokud se napětí na sběrnici +5V zvýší nad +5,1V, zenerova dioda „prorazí“ a do báze tranzistoru Q5 protéká odblokovací proud, což vede k otevření tranzistoru Q6 a vzniku napětí Uref = + 5V na pinu 4 řídicího čipu U4, tj. k ochrannému vypnutí. Rezistor R38 je předřadník pro zenerovu diodu ZD1. Kondenzátor C23 zabraňuje spuštění ochrany při náhodných krátkodobých napěťových rázech na +5V sběrnici (například v důsledku ustálení napětí po náhlém poklesu zatěžovacího proudu). Dioda D19 je oddělovací dioda.

Obvod generování signálu PG v tomto spínaném zdroji je dvoufunkční a je namontován na komparátorech (3) a (4) mikroobvodu U3 a tranzistoru Q3.

Obvod je postaven na principu sledování přítomnosti střídavého nízkofrekvenčního napětí na sekundárním vinutí spouštěcího transformátoru T1, které na toto vinutí působí pouze v případě, že je na primárním vinutí T1 napájecí napětí, tzn. zatímco spínaný zdroj je připojen k síti.
Téměř okamžitě po zapnutí UPS se na kondenzátoru SZO objeví pomocné napětí Upom, které napájí řídicí mikroobvod U4 a pomocný mikroobvod U3. Navíc střídavé napětí ze sekundárního vinutí startovacího transformátoru T1 přes diodu D13 a proud omezující odpor R23 nabíjí kondenzátor C19. Napětí z C19 napájí odporový dělič R24, R25. Z rezistoru R25 je část tohoto napětí přivedena na přímý vstup komparátoru 3, což vede k uzavření jeho výstupního tranzistoru. Výstupní napětí vnitřního referenčního zdroje mikroobvodu U4 Uref = +5B, které se objeví bezprostředně poté, napájí dělič R26, R27. Proto je referenční úroveň z rezistoru R27 přiváděna na invertující vstup komparátoru 3. Tato úroveň je však zvolena tak, aby byla nižší než úroveň na přímém vstupu, a proto výstupní tranzistor komparátoru 3 zůstává ve vypnutém stavu. Proto proces nabíjení zadržovací kapacity C20 začíná podél řetězce: Upom - R39 - R30 - C20 - „housing“.
Napětí, které se zvyšuje s nabíjením kondenzátoru C20, je přiváděno na inverzní vstup 4 mikroobvodu U3. Přímý vstup tohoto komparátoru je napájen napětím z rezistoru R32 děliče R31, R32 připojeného na sběrnici Upom. Dokud napětí na nabíjecím kondenzátoru C20 nepřekročí napětí na rezistoru R32, je výstupní tranzistor komparátoru 4 uzavřen. Do báze tranzistoru Q3 proto proudí otevírací proud obvodem: Upom - R33 - R34 - 6. Q3 - „pouzdro“.
Tranzistor Q3 je otevřen saturaci a signál PG odebraný z jeho kolektoru má pasivní nízkou úroveň a znemožňuje spuštění procesoru. Za tuto dobu, po kterou napěťová hladina na kondenzátoru C20 dosáhne úrovně na rezistoru R32, stihne spínaný zdroj spolehlivě přejít do jmenovitého pracovního režimu, tzn. všechna jeho výstupní napětí se objeví v plně.
Jakmile napětí na C20 překročí napětí odebrané z R32, komparátor 4 sepne a jeho výstupní tranzistor se otevře.
To způsobí uzavření tranzistoru Q3 a signál PG odebraný z jeho kolektorové zátěže R35 se stane aktivním (úroveň H) a umožní spuštění procesoru.
Při vypnutí spínaného zdroje ze sítě mizí střídavé napětí na sekundárním vinutí spouštěcího transformátoru T1. Proto napětí na kondenzátoru C19 rychle klesá kvůli jeho malé kapacitě (1 µF). Jakmile poklesne úbytek napětí na odporu R25 než na odporu R27, komparátor 3 se přepne a jeho výstupní tranzistor se otevře. To bude mít za následek ochranné vypnutí výstupních napětí řídicího čipu U4, protože tranzistor Q4 se otevře. Navíc přes otevřený výstupní tranzistor komparátoru 3 začne proces zrychleného vybíjení kondenzátoru C20 podél obvodu: (+)C20 - R61 - D14 - k-e volný den komparátorový tranzistor 3 - „pouzdro“.

Jakmile úroveň napětí na C20 klesne pod úroveň napětí na R32, komparátor 4 sepne a jeho výstupní tranzistor se uzavře. To bude mít za následek otevření tranzistoru Q3 a přechod signálu PG na neaktivní nízkou úroveň předtím, než začnou napětí na výstupních sběrnicích UPS nepřijatelně klesat. Tím se inicializuje signál resetování systému počítače a resetuje se celá digitální část počítače do původního stavu.

Oba komparátory 3 a 4 obvodu generování signálu PG jsou pokryty kladným pólem zpětná vazba pomocí rezistorů R28, resp. R60, což urychluje jejich spínání.
Plynulý přechod do režimu je u této UPS tradičně zajištěn pomocí tvarovacího řetězu C24, R41, připojeného na pin 4 řídicího čipu U4. Zbytkové napětí na pinu 4, které určuje maximální možnou dobu trvání výstupních impulsů, se nastavuje děličem R49, R41.
Motor ventilátoru je napájen napětím z kondenzátoru C14 v kanálu generování napětí -12V přes přídavný oddělovací filtr ve tvaru L R16, C15.