ספק כוח ATX, מעגל

ספקי כוח למחשב הופכים פופולריים יותר ויותר בקרב חובבי רדיו מדי יום.ATX. במחיר נמוך יחסית, הם מייצגים מקור מתח רב עוצמה וקומפקטי של 5 ו-12 V 250 - 500 וואט. BPATXיכול לשמש גם ב מטעניםל מצברים לרכב, ובספקי כוח מעבדתיים, וב ממירי ריתוך, וניתן למצוא עבורם יישומים רבים נוספים עם מידה מסוימת של דמיון. יתר על כן, אם מעגל אספקת החשמלATXוהוא נתון לשינוי, ואז מינימלי.

עיצוב המעגלים של ספקי כוח אלה זהה כמעט עבור כל היצרנים. הבדל קטן חל רק על ספקי כוח AT ו-ATX. ההבדל העיקרי ביניהם הוא שספק הכוח AT אינו תומך בתקן ניהול החשמל המתקדם בתוכנה. אתה יכול לכבות את ספק הכוח הזה רק על ידי הפסקת אספקת המתח לכניסה שלו, ובספקי כוח ATX אפשר לכבות אותו באופן תוכנתי באמצעות אות בקרה מלוח האם. בדרך כלל יש ללוח ATX מידות גדולותמאשר AT והוא מוארך אנכית.

בכל ספק כוח של מחשב, המתח +12V נועד להפעיל את מנועי כונן הדיסקים. ספק הכוח עבור מעגל זה חייב לספק זרם פלט גדול, במיוחד במחשבים עם מפרצי כוננים רבים. מתח זה מסופק גם למאווררים. הם צורכים זרם עד 0.3 A, אבל במחשבים חדשים ערך זה נמוך מ-0.1 A. מתח +5 וולט מסופק לכל רכיבי המחשב, לכן יש לו הספק וזרם גבוהים מאוד, עד 20 A, וה-+3.3 מתח וולט מיועד אך ורק להפעלת המעבד. בידיעה שלמעבדים מודרניים מרובי ליבות יש הספק של עד 150 וואט, לא קשה לחשב את הזרם של מעגל זה: 100 וואט/3.3 וולט = 30 A! מתחים שליליים -5 ו -12 V חלשים פי עשרה מהמתחים החיוביים העיקריים, כך שיש דיודות פשוטות של 2 אמפר ללא רדיאטורים.

המשימות של ספק הכוח כוללות גם השעיית תפקוד המערכת עד שמתח הכניסה מגיע לערך המספיק לפעולה רגילה. כל ספק כוח עובר בדיקות פנימיות ובדיקת מתח מוצא לפני שהוא מאפשר להפעיל את המערכת. לאחר מכן, אות Power Good מיוחד נשלח ללוח האם. אם אות זה לא יתקבל, המחשב לא יפעל.

ניתן להשתמש באות Power Good לאיפוס ידני אם מוחל על שבב מחולל השעון. כאשר מעגל האות Power Good מוארק, יצירת השעון נעצרת והמעבד מפסיק. לאחר פתיחת המתג, נוצר אות אתחול המעבד לטווח קצר ומתאפשר זרימת אותות רגילה - מבוצע אתחול החומרה מחדש של המחשב. בספקי כוח למחשבים מסוג ATX, יש אות הנקרא PS ON; הוא יכול לשמש את התוכנית כדי לכבות את מקור המתח.

כאן אתה יכול להוריד ספקי כוח למחשב, והנה תיאור שימושי מאוד, סוגי ועיקרון הפעולה של ספקי כוח AT ו-ATX.כדי לבדוק את הפונקציונליות של ספק הכוח, עליך לטעון את ספק הכוח עם מנורות עבור פנסי רכב ולמדוד את כל מתחי המוצא עם בודק. אם המתח נמצא בגבולות הרגילים. כדאי גם לבדוק את השינוי במתח שמספק ספק הכוח עם שינוי בעומס.

פעולתם של ספקי כוח אלו יציבה ואמינה מאוד, אך במקרה של בעירה, טרנזיסטורים חזקים, נגדים בעלי התנגדות נמוכה, דיודות מיישרים על הרדיאטור, וריסטורים, שנאי ופיוז נכשלים לרוב.

עבור ספקי כוח למחשבים

כל מחשב לא יכול לפעול ללא ספק כוח. לכן, אתה צריך לקחת את הבחירה שלך ברצינות. הרי מיציב ו פעולה אמינהאספקת החשמל תהיה תלויה בביצועי המחשב עצמו.

מה זה

המשימה העיקרית של ספק הכוח היא להמיר זרם חילופין ולייצר עוד את המתח הנדרש לפעולה רגילה של כל רכיבי המחשב האישי.

מתח הנדרש להפעלת רכיבים:

• +12V;
• +3.3V.

בנוסף לערכים המוצהרים הללו, ישנם ערכים נוספים:

• -12V;

ספק הכוח פועל כבידוד גלווני בין התחשמלותמהשקע ומהרכיבים הצורכים זרם. דוגמה פשוטה: אם מתרחשת דליפת זרם ואדם נוגע בדיור יחידת מערכתהוא יקבל התחשמלות, אבל הודות לאספקת החשמל זה לא קורה. לעתים קרובות נעשה שימוש בספקי כוח בפורמט ATX (PS).

סקירה כללית של מעגלי אספקת חשמל

החלק העיקרי תרשים בלוקיםה-IP, פורמט ATX, הוא ממיר חצי גשר. פעולתם של ממירים מסוג זה היא שימוש במצב push-pull.

ייצוב פרמטרי הפלט של ה-IP מתבצע באמצעות אפנון רוחב הדופק (בקר PWM) של אותות בקרה.

IN מקורות פועמיםעבור אספקת חשמל, לעתים קרובות נעשה שימוש בשבב בקר TL494 PWM, שיש לו מספר תכונות חיוביות:

• מאפייני ביצועים מקובלים של המיקרו-מעגל. זה קטן זרם מתחיל, ביצועים;
• נוכחות של רכיבי הגנה פנימיים אוניברסליים;
• קלות שימוש.

מיתוג פשוט של ספק כוח

עקרון הפעולה של קונבנציונלי דוֹפֶקאת ספק הכוח ניתן לראות בתמונה.

הבלוק הראשון מבצע את השינוי מזרם חילופין לזרם ישר. הממיר עשוי בצורת גשר דיודה, הממיר מתח, וקבל, המחליק תנודות.

בנוסף לאלמנטים הללו, ייתכנו גם רכיבים נוספים: מסנן מתח ותרמיסטורים. אבל, בשל העלות הגבוהה, ייתכן שרכיבים אלה לא יהיו זמינים.

הגנרטור יוצר פולסים בתדירות מסוימת המפעילים את פיתול השנאי. השנאי מבצע עבודה ראשיתב-BP, זה - בידוד גלווניוהמרת הזרם לערכים הנדרשים.

וידאו: עקרון הפעולה של בקר PWM

ATX ללא תיקון מקדם

ספק כוח מיתוג פשוט, למרות שהוא מכשיר עובד, לא נוח לשימוש בפועל. רבים מפרמטרי הפלט שלו "צפים", כולל מתח. כל האינדיקטורים הללו משתנים עקב מתח לא יציב, טמפרטורה ועומס על יציאת הממיר.

אבל אם אתה מנהל את האינדיקטורים האלה באמצעות בקר, שיפעל כמייצב ו פונקציות נוספות, אז המעגל יהיה די מתאים לשימוש.

דיאגרמת הבלוק של ספק כוח באמצעות בקר אפנון רוחב פולסים הוא פשוט ומייצג מחולל פולסים בבקר PWM.

בקר PWM מווסת את משרעת השינויים באותות העוברים דרך המסנן תדרים נמוכים(LPF). היתרון העיקרי הוא היעילות הגבוהה של מגברי הספק ואפשרויות שימוש רחבות.

ATX עם תיקון מקדם הספק

מופיע בספקי כוח חדשים למחשב בלוק נוסף- מתקן גורם הספק (PFC). ה-PFC מבטל את השגיאות המתעוררות של מיישר גשר AC ומגדיל את מקדם ההספק (PF).

לכן, יצרנים מייצרים באופן פעיל ספקי כוח עם תיקון CM חובה. המשמעות היא שספק הכוח במחשב יפעל בטווח של 300W או יותר.

ספקי כוח אלה משתמשים במשרן מיוחד עם השראות גבוהה מזו בכניסה. IP כזה נקרא PFC או PFC פסיבי. בעל משקל מרשים בשל שימוש נוסףקבלים במוצא המיישר.

החסרונות כוללים את האמינות הנמוכה של ספק הכוח והפעלה לא נכונה של UPS בעת החלפת מצב הפעולה "סוללה/רשת".

זה נובע מהקיבולת הקטנה של מסנן מתח החשמל וברגע שהמתח יורד, זרם ה-PFC עולה, וברגע זה מופעלת הגנת הקצר.

בבקר PWM דו-ערוצי

בקרי PWM דו-ערוציים משמשים לעתים קרובות בספקי כוח מודרניים של מחשבים. מיקרו-מעגל בודד מסוגל לבצע את התפקיד של ממיר ומתקן CM, מה שמקטין את המספר הכולל של האלמנטים במעגל אספקת החשמל.

במעגל הנ"ל, החלק הראשון מייצר מתח מיוצב של +38V, והחלק השני הוא ממיר שיוצר מתח מיוצב של +12V.

תרשים חיבור אספקת חשמל למחשב

כדי לחבר את ספק הכוח למחשב, עליך לבצע סדרה של שלבים עוקבים:

מאפייני עיצוב

לחיבור רכיבים מחשב אישילספק הכוח יש מחברים שונים. מאחור יש מחבר עבור כבל רשתוכפתור מתג.

בנוסף, ייתכן שיהיה גם מחבר לחיבור צג בקיר האחורי של ספק הכוח.

IN דגמים שוניםייתכן שיש מחברים אחרים:

ספקי כוח מודרניים למחשבים נוטים פחות להתקין מאוורר על הקיר האחורי, שנמשך החוצה אוויר חםמ-BP. כדי להחליף פתרון זה, החלו להשתמש במאוורר בקיר העליון, שהיה גדול ושקט יותר.

בחלק מהדגמים אפשר למצוא שני מאווררים בו זמנית. מהקיר, שנמצא בתוך יחידת המערכת, יוצא חוט עם מחבר מיוחד לאספקת זרם ללוח האם. התמונה מציגה מחברי חיבור אפשריים וייעוד אנשי קשר.

כל צבע חוט מספק מתח מסוים:

• צהוב - +12 V;
• אדום - +5 V;
• כתום - +3.3 V;
• שחור - הארקה.

U יצרנים שוניםערכים עבור צבעי חוט אלה עשויים להשתנות.

ישנם גם מחברים לאספקת זרם לרכיבי מחשב.

פרמטרים ומאפיינים

ליחידת אספקת החשמל של מחשב אישי יש פרמטרים רבים שאולי לא יצוינו בתיעוד. מספר פרמטרים מצוינים בתווית הצד - מתח והספק.

כוח הוא המדד העיקרי

מידע זה כתוב על התווית באותיות גדולות. דירוג ההספק של ספק כוח מציין את כמות החשמל הכוללת הזמינה לרכיבים פנימיים.

נראה כי בחירה בספק כוח עם הכוח הנדרש תספיק כדי לסכם את האינדיקטורים הנצרכים של הרכיבים ולבחור ספק כוח עם מרווח קטן. לכן, לא יהיה הבדל גדול בין 200w ל-250w.

אבל במציאות המצב נראה מסובך יותר, מכיוון שמתח המוצא יכול להיות שונה - +12V, -12V ואחרים. כל קו מתח צורך כמות מסוימת של חשמל. אבל באספקת החשמל יש שנאי אחד שמייצר את כל המתחים המשמשים את המחשב האישי. במקרים נדירים, ניתן להציב שני שנאים. זוהי אפשרות יקרה ומשמשת כמקור בשרתים.

בספקי כוח פשוטים, נעשה שימוש בשנאי אחד. בגלל זה, ההספק בקווי המתח יכול להשתנות, לעלות עם עומס נמוך בקווים אחרים, ולהיפך לרדת.

מתח הפעלה

בעת בחירת ספק כוח, עליך לשים לב לערכי מתח ההפעלה המרביים, כמו גם לטווח המתחים הנכנסים; זה צריך להיות מ-110V עד 220V.

נכון, רוב המשתמשים לא שמים לב לכך וכאשר בוחרים ספק כוח עם דירוגים מ-220V עד 240V הם מסתכנים בכיבוי תכופים של המחשב האישי.

ספק כוח כזה יכבה כאשר המתח יורד, דבר שאינו נדיר עבור רשתות החשמל שלנו. חריגה מהערכים המוצהרים תוביל לכיבוי המחשב וההגנה תפעל. כדי להפעיל מחדש את אספקת החשמל, תצטרך לנתק אותו מהרשת ולהמתין דקה.

יש לזכור שהמעבד וכרטיס המסך צורכים מתח פעולה מרבי של 12V. לכן, כדאי לשים לב לאינדיקטורים אלה.כדי להפחית את העומס על המחברים, קו 12V מחולק לזוג מקביל עם ייעוד +12V1 ו +12V2. מחוונים אלה חייבים להיות מסומנים על התווית.

לפני בחירת ספק כוח לרכישה, כדאי לשים לב לצריכת החשמל של הרכיבים הפנימיים של המחשב האישי.

אבל חלק מכרטיסי המסך דורשים צריכת זרם מיוחדת של +12V ויש לקחת בחשבון אינדיקטורים אלה בבחירת ספק כוח. בדרך כלל, עבור מחשב עם כרטיס מסך אחד מותקן, מקור עם הספק של 500 ואט או 600 מספיק.

כדאי גם לקרוא חוות דעת של לקוחות וביקורות מומחים על הדגם הנבחר ועל היצרן. האפשרויות הטובות ביותר, שכדאי לשים לב אליהם הם: כוח, פעולה שקטה, איכות ועמידה במאפיינים הכתובים על התווית.

אין צורך לחסוך כסף, מכיוון שתפעול המחשב כולו יהיה תלוי בפעולת ספק הכוח. לכן, ככל שהמקור טוב ואמין יותר, המחשב יחזיק מעמד זמן רב יותר. המשתמש יכול להיות בטוח שהוא עשה זאת בחירה נכונהואל תדאג לגבי כיבוי פתאומי של המחשב האישי שלך.

מעגל של ספקי כוח למחשבים

מעגלים למחשבים

R. ALEXANDROV, Maloyaroslavets, אזור Kaluga.
רדיו, 2002, מס' 5, 6, 8

UPS של מחשבים ביתיים מתוכננים לפעול מרשת זרם חילופין חד פאזי (110/230 וולט, 60 הרץ ≈ מיובא, 127/220 וולט, 50 הרץ ≈ הפקה מקומית). מכיוון שרשת 220 V, 50 הרץ מקובלת בדרך כלל ברוסיה, הבעיה של בחירת יחידה למתח הרשת הנדרש אינה קיימת. אתה רק צריך לוודא שמתג מתח הרשת ביחידה (אם יש כזה) מוגדר ל-220 או 230 V. היעדר מתג מעיד על כך שהיחידה מסוגלת לפעול בטווח מתח הרשת המצוין על התווית שלה ללא כל החלפה. UPS המיועדים ל-60 הרץ פועלים ללא רבב ברשת של 50 הרץ.

ה-UPS מחובר ללוחות אם בפורמט AT עם שתי רתמות תיל עם שקעים P8 ו-P9, המוצג באיור. 1 (מבט מצד הקנים). צבעי החוטים המצוינים בסוגריים הם סטנדרטיים, אם כי לא כל יצרני ה-UPS מקפידים עליהם. כדי לכוון נכון את השקעים בעת חיבור לתקעי לוח האם, יש כלל פשוט: ארבעת החוטים השחורים (מעגל GND) העוברים לשני השקעים חייבים להיות ממוקמים זה ליד זה.

מעגלי הכוח העיקריים של לוחות אם בפורמט ATX מרוכזים במחבר המוצג באיור. 2. כמו במקרה הקודם, מבט מהצד של השקעים. ל-UPS בפורמט זה יש קלט שלט רחוק(מעגל PS-ON), כאשר מחובר לחוט משותף (מעגל COM ≈ "נפוץ", שווה ערך ל-GND), היחידה המחוברת לרשת מתחילה לעבוד. אם מעגל PS-ON≈COM פתוח, אין מתח ביציאות UPS, למעט "המתנה" +5 V במעגל +5VSB. במצב זה, הכוח הנצרך מהרשת נמוך מאוד.

UPS בפורמט ATX מצוידים בשקע פלט נוסף, המוצג באיור. 3. מטרת המעגלים שלו היא כדלקמן:

FanM ≈ פלט של חיישן מהירות סיבוב המאוורר המקרר את ה-UPS (שני פולסים לכל סיבוב);
כניסת FanC ≈ אנלוגית (0...12 V) לשליטה על מהירות הסיבוב של מאוורר זה. אם קלט זה מנותק ממעגלים חיצוניים או מסופק לחץ מתמידיותר מ-10 וולט, ביצועי המאוורר הם מקסימליים;
3.3V Sense ≈ כניסת אות משוב של מייצב המתח +3.3 V. הוא מחובר חוט נפרדישירות עם פיני החשמל של המיקרו-מעגלים בלוח המערכת, מה שמאפשר לך לפצות על ירידת המתח בחוטי האספקה. אם אין שקע נוסף, ניתן לנתב מעגל זה לשקע 11 של השקע הראשי (ראה איור 2);
1394R ≈ מינוס מבודד מ חוט משותףמקור מתח של 8...48 וולט להפעלת מעגלי ממשק IEEE-1394;
1394V ≈ פלוס של אותו מקור.

UPS מכל פורמט חייב להיות מצויד במספר שקעים להפעלת כונני דיסקים וציוד היקפי אחר למחשב.

כל UPS "מחשב" מייצר אות לוגי הנקרא R G. (Power Good) בבלוקים AT או PW-OK (Power OK) בבלוקים ATX, רמה גבוההמה שמצביע על כך שכל מתחי המוצא נמצאים בגבולות המקובלים. ב"לוח האם" של המחשב, אות זה מעורב ביצירת אות איפוס המערכת. לאחר הפעלת UPS, רמת האות RG. (PW-OK) נשאר נמוך למשך זמן מה, ואוסר על המעבד לפעול עד להשלמת התהליכים החולפים במעגלי החשמל.

כאשר מתח החשמל כבוי או שה-UPS מתקלקל לפתע, הרמה הלוגית של אות ה-P.G. (PW-OK) משתנה לפני שמתחי המוצא של היחידה יורדים מתחת ערכים מקובלים. זה גורם למעבד להפסיק, מונע השחתה של הנתונים המאוחסנים בזיכרון ופעולות בלתי הפיכות אחרות.

ניתן להעריך את יכולת ההחלפה של UPS באמצעות הקריטריונים הבאים.

מספר מתחי המוצאכדי להפעיל פורמט IBM PC AT חייבים להיות לפחות ארבעה (+12 V, +5 V, -5 V ו-12 V). זרמי המוצא המקסימלי והמינימלי מוסדרים בנפרד עבור כל ערוץ. הערכים הרגילים שלהם למקורות של סמכויות שונות ניתנים בטבלה. 1 . מחשבי ATX דורשים בנוסף +3.3 וולט ועוד כמה מתחים (הם הוזכרו לעיל).

שים לב ש פעולה רגילהפעולת חסימה בעומס נמוך מהמינימום אינה מובטחת, ולפעמים מצב זה פשוט מסוכן. לכן, לא מומלץ לחבר את ה-UPS ללא עומס לרשת (לדוגמה, לצורך בדיקה).

הספק של ספק הכוח (סה"כ עבור כל מתחי המוצא) במחשב ביתי המצויד במלואו בהתקנים היקפיים חייב להיות לפחות 200 וואט. בפועל, יש צורך ב-230...250 W, ובעת התקנת כוננים קשיחים וכונני CD-ROM נוספים, ייתכן שיידרשו יותר. תקלות מחשב, במיוחד אלה המתרחשות כאשר המנועים החשמליים של המכשירים שהוזכרו מופעלים, קשורות לעתים קרובות לעומס יתר של ספק הכוח. מחשבים המשמשים כשרתי רשת מידע צורכים עד 350 W. UPS בעלי הספק נמוך (40...160 W) משמשים במחשבי שליטה מיוחדים, למשל, עם סט מוגבל של ציוד היקפי.

עוצמת הקול שתופסת UPS בדרך כלל גדלה עקב עלייה באורכו לכיוון הפאנל הקדמי של המחשב האישי. מידות ההתקנה ונקודות ההרכבה של היחידה במארז המחשב נשארים ללא שינוי. לכן, ניתן להתקין כל בלוק (למעט חריגים נדירים) במקום הבלוק שנכשל.

הבסיס של רוב ה-UPS הוא מהפך חצי גשר דחיפה הפועל בתדר של כמה עשרות קילו-הרץ. מתח אספקת המהפך (כ-300 וולט) הוא מתח רשת מתוקן ומוחלק. המהפך עצמו מורכב מיחידת בקרה (מחולל פולסים עם שלב הגברת הספק ביניים) ושלב פלט חזק. האחרון נטען על שנאי כוח בתדר גבוה. מתחי המוצא מתקבלים באמצעות מיישרים המחוברים לפיתולים המשניים של שנאי זה. ייצוב מתח מתבצע באמצעות אפנון רוחב פולס (PWM) של פולסים שנוצרים על ידי המהפך. בדרך כלל, רק ערוץ פלט אחד מכוסה על ידי מערכת ההפעלה המייצבת, בדרך כלל +5 או +3.3 V. כתוצאה מכך, המתחים ביציאות אחרות אינם תלויים במתח הרשת, אלא נשארים כפופים להשפעת העומס. לפעמים הם מיוצבים בנוסף באמצעות שבבי מייצב קונבנציונליים.

מתקן ראשי

ברוב המקרים, יחידה זו מבוצעת על פי סכימה דומה לזו המוצגת באיור. 4, ההבדלים הם רק בסוג גשר המיישר VD1 ובמספר גדול או קטן יותר של רכיבי הגנה ובטיחות. לפעמים הגשר מורכב מדיודות בודדות. כאשר מתג S1 פתוח, המתאים ליחידה המופעלת מרשת 220...230 V, המיישר הוא גשר, המתח במוצא שלו (קבלים C4, C5 מחוברים בסדרה) קרוב לאמפליטודה של רֶשֶׁת. כשהם מופעלים מרשת של 110...127 וולט, על ידי סגירת המגעים של המתג, הם הופכים את המכשיר למיישר עם הכפלת המתח ומקבלים במוצאו מתח קבוע שהוא פי שניים מהמשרעת של מתח הרשת. מיתוג כזה מסופק ב-UPS, שהמייצבים שלהם שומרים על מתחי המוצא בגבולות מקובלים רק כאשר מתח הרשת סוטה ב-20%. יחידות עם ייצוב יעיל יותר מסוגלות לפעול בכל מתח רשת (בדרך כלל בין 90 ל-260 וולט) ללא מיתוג.

נגדים R1, R4 ו-R5 נועדו לפרוק את קבלי המיישרים לאחר ניתוקם מהרשת, ו-C4 ו-C5, בנוסף, משווים את המתחים בקבלים C4 ו-C5. תרמיסטור R2 עם מקדם טמפרטורה שלילי מגביל את המשרעת של קבלי הטעינה של זרם הפריצה C4, C5 ברגע שהיחידה מופעלת. לאחר מכן, כתוצאה מחימום עצמי, ההתנגדות שלו יורדת, וזה למעשה אינו משפיע על פעולת המיישר. Varistor R3 עם מתח סיווג גדול מהמשרעת המקסימלית של הרשת מגן מפני עליות של זו האחרונה. למרבה הצער, וריסטור זה חסר תועלת אם יחידה עם מתג סגור S1 מופעלת בטעות ברשת 220 V. ניתן למנוע את ההשלכות החמורות של זה על ידי החלפת נגדים R4, R5 עם וריסטורים עם מתח סיווג של 180...220 V, שהתמוטטותו כרוכה בבעירה של ה-Fuse-Link FU1. לפעמים וריסטורים מחוברים במקביל לנגדים שצוינו או רק לאחד מהם.

קבלים C1 ≈ SZ ומשרן דו-פתיל L1 יוצרים מסנן המגן על המחשב מהפרעות מהרשת, ועל הרשת מהפרעות, נוצר במחשב. דרך הקבלים C1 ו-SZ, מארז המחשב מחובר באמצעות זרם חילופין לחוטי הרשת. לכן, המתח של נגיעה במחשב לא מוארק יכול להגיע למחצית ממתח הרשת. זה לא מסכן חיים, שכן התגובה של הקבלים גבוהה למדי, אבל זה מוביל לעתים קרובות לכשל במעגלי הממשק כאשר התקנים היקפיים מחוברים למחשב.

מפל אינוורטר חזק

עַל אורז. 5מציג חלק מתרשים המעגל של UPS הנפוץ GT-150W. הפולסים הנוצרים על ידי יחידת הבקרה נשלחים דרך שנאי T1 לבסיסי הטרנזיסטורים VT1 ו-VT2, ופותחים אותם לסירוגין. דיודות VD4, VD5 מגנות על טרנזיסטורים ממתח קוטביות הפוכה. קבלים C6 ו-C7 תואמים ל-C4 ו-C5 במיישר (ראה איור 4). המתחים של הפיתולים המשניים של שנאי T2 מתוקנים כדי לקבל פלט. אחד המיישרים (VD6, VD7 עם מסנן L1C5) מוצג בתרשים.

מפלי ה-UPS החזקים ביותר שונים מאלה הנחשבים רק בסוגי הטרנזיסטורים, שיכולים להיות, למשל, בעלי אפקט שדה או להכיל דיודות הגנה מובנות. ישנן מספר אפשרויות לתכנון מעגלי בסיס (עבור דו-קוטביים) או מעגלי שער (עבור טרנזיסטורי אפקט שדה) עם מספרים שונים, דירוגים ודיאגרמות מעגלים של אלמנטים. לדוגמה, נגדים R4, R6 יכולים להיות מחוברים ישירות לבסיסי הטרנזיסטורים המתאימים.

במצב יציב, יחידת בקרת המהפך מסופקת עם מתח המוצא של UPS, אך ברגע ההפעלה היא נעדרת. ישנן שתי דרכים עיקריות להשיג את מתח האספקה ​​הדרוש להפעלת המהפך. הראשון שבהם מיושם בתכנית הנבדקת (איור 5). מיד לאחר הפעלת היחידה, מתח הרשת המיושר זורם דרך המחלק ההתנגדות R3 ≈ R6 לתוך מעגלי הבסיס של הטרנזיסטורים VT1 ו/T2, פותח אותם מעט, ודיודות VD1 ו-VD2 מונעות מחלקי הבסיס של הטרנזיסטורים להיות מנותק על ידי פיתולים II ו-III של שנאי T1. במקביל, הקבלים C4, C6 ו-C7 נטענים, וזרם הטעינה של קבל C4, הזורם דרך פיתול I של שנאי T2 ודרך חלק מפיתול II של שנאי T1, גורם למתח בפיתולים II ו-III של האחרון. שפותח את אחד הטרנזיסטורים וסוגר את השני. איזה טרנזיסטור ייסגר ואיזה ייפתח תלוי באסימטריה של המאפיינים של אלמנטי המפל.

כתוצאה מפעולת המשוב החיובי, התהליך ממשיך כמו מפולת שלגים, ופולס המושרה בפיתול II של השנאי T2 דרך אחת הדיודות VD6, VD7, הנגד R9 והדיודה VD3 מטעין את הקבל SZ למתח מספיק כדי התחל את פעולת יחידת הבקרה. לאחר מכן, הוא מופעל על ידי אותו מעגל, והמתח המתושר על ידי דיודות VD6, VD7, לאחר החלקה על ידי מסנן L1C5, מסופק לפלט +12 V של UPS.

הגרסה של מעגלי האתחול הראשוניים המשמשים ב-UPS LPS-02-150XT שונה רק בכך שהמתח למחלק, בדומה ל-R3 ≈ R6 (איור 5), מסופק ממיישר חצי גל נפרד של מתח הרשת. עם קבל סינון בעל קיבולת קטנה. כתוצאה מכך, טרנזיסטורי המהפך נפתחים מעט לפני טעינת קבלי מסנן המיישר הראשי (C6, C7, ראה איור 5), מה שמבטיח התחלה אמינה יותר.

השיטה השנייה להפעלת יחידת הבקרה במהלך האתחול כוללת נוכחות של שנאי מיוחד להורדת הספק נמוך עם מיישר, כפי שמוצג בתרשים באיור. 6 בשימוש ב-PS-200B UPS.

מספר הסיבובים של הפיתול המשני של השנאי נבחר כך שהמתח המיושר קטן מעט מהפלט בערוץ +12 V של היחידה, אך מספיק לפעולת יחידת הבקרה. כאשר מתח המוצא של ה-UPS מגיע לערכו הנומינלי, הדיודה VD5 נפתחת, הדיודות של הגשר VD1 ≈ VD4 נשארות סגורות במשך כל תקופת מתח החילופין ויחידת הבקרה עוברת לאספקת חשמל עם מתח המוצא של המהפך, מבלי לצרוך יותר אנרגיה מהשנאי ה"מתניע".

בשלבי אינוורטר בעלי הספק גבוה המופעלים בצורה זו, אין צורך בהטיה ראשונית בבסיסי הטרנזיסטורים ובמשוב חיובי. לכן, נגדים R3, R5 אינם נדרשים, דיודות VD1, VD2 מוחלפות במגשרים, ופיתול II של שנאי T1 נעשה ללא ברז (ראה איור 5).

מתקן פלט

באיור. 7 מוצגים דיאגרמה טיפוסיתיחידת מיישר UPS בעלת ארבעה ערוצים. כדי לא להפר את הסימטריה של היפוך המגנטיזציה של המעגל המגנטי שנאי כוחמיישרים בנויים רק באמצעות מעגלים של גל מלא, ומיישרים גשרים, המאופיינים בהפסדים מוגברים, כמעט ולא נמצאים בשימוש. תכונה עיקריתמיישרים ב-UPS ≈ מסנני החלקה, החל משראות (משנק). המתח במוצא של מיישר עם מסנן כזה תלוי לא רק באמפליטודה, אלא גם במחזור העבודה (היחס בין משך הזמן לתקופת החזרה) של הפולסים המגיעים לכניסה. זה מאפשר לייצב את מתח המוצא על ידי שינוי מחזור העבודה של הקלט. למיישרים עם מסננים שמתחילים בקבל, המשמשים במקרים רבים אחרים, אין תכונה זו. תהליך שינוי מחזור העבודה של הפולסים נקרא בדרך כלל PWM ≈ pulse width modulation (אנגלית PWM ≈ Pulse Width Modulation).

היות ומשרעת הפולסים, פרופורציונלית למתח ברשת האספקה, בכניסות כל המיישרים בבלוק משתנה לפי אותו חוק, ייצוב אחד ממתחי המוצא באמצעות PWM מייצב את כל האחרים. כדי לשפר את האפקט הזה, משנקי סינון L1.1 ≈ L1.4 של כל המיישרים מלופפים על ליבה מגנטית משותפת. החיבור המגנטי ביניהם מסנכרן בנוסף את התהליכים המתרחשים במיישרים.

ל פעולה תקינהמיישר עם מסנן L דורש שזרם העומס שלו יעלה על ערך מינימלי מסוים, בהתאם להשראת משנק המסנן ותדירות הדופק. עומס ראשוני זה נוצר על ידי נגדים R4 ≈ R7, המחוברים במקביל עם קבלי המוצא C5 ≈ C8. הם גם משמשים להאיץ את פריקת הקבלים לאחר כיבוי ה-UPS.

לפעמים מתקבל מתח של -5 V ללא מיישר נפרד ממתח של -12 V באמצעות מייצב משולב מסדרת 7905. אנלוגים ביתיים הם מיקרו-מעגלים KR1162EN5A, KR1179EN05. הזרם הנצרך על ידי צמתי מחשב לאורך מעגל זה בדרך כלל אינו עולה על כמה מאות מיליאמפר.

במקרים מסוימים מייצבים אינטגרלייםמותקן בערוצי UPS אחרים. פתרון זה מבטל את ההשפעה של עומס משתנה על מתחי המוצא, אך מפחית את יעילות היחידה ומסיבה זו משמש רק בערוצים בעלי הספק נמוך יחסית. דוגמה לכך היא הדיאגרמה של מכלול מיישר UPS PS-6220C המוצג ב אורז. 8. דיודות VD7 ≈ VD10 ≈ מגן.

כמו ברוב היחידות האחרות, מיישר המתח +5 V כאן מכיל דיודות מחסום Schottky (מכלול VD6), המתאפיינות במפלת מתח קדמית נמוכה יותר ובזמן התאוששות התנגדות הפוכה מאשר דיודות קונבנציונליות. שני הגורמים הללו טובים להגברת היעילות. למרבה הצער, המתח ההפוך הנמוך יחסית המותר אינו מאפשר שימוש בדיודות שוטקי בערוץ +12 V. עם זאת, בצומת הנדון בעיה זו נפתרת חיבור טורישני מיישרים: ל-5 V ה-7 V החסר מתווסף על ידי מיישר על מכלול של דיודות Schottky VD5.

כדי לחסל עליות מתח המסוכנות לדיודות ומתרחשות בפיתולי השנאי בחזיתות הדופק, מסופקים מעגלי דעיכה R1C1, R2C2, R3C3 ו-R4C4.

יחידת בקרה

ברוב ה-UPS "מחשבים", יחידה זו בנויה על בסיס שבב הבקר TL494CN PWM (מקבילה מקומית ≈ KR1114EU4) או השינויים שלו. החלק העיקרי של התרשים של צומת כזה מוצג באיור. 9, זה גם מראה את האלמנטים מבנה פנימיהמיקרו-מעגל המוזכר.

מחולל מתח שן המסור G1 משמש כמאסטר. התדירות שלו תלויה בדירוגים אלמנטים חיצוניים R8 ו-NW. המתח שנוצר מסופק לשני משווים (A3 ו-A4), שפולסי המוצא שלהם מסוכמים על ידי אלמנט ה-OR D1. לאחר מכן, הפולסים דרך אלמנטי NOR D5 ו-D6 מסופקים לטרנזיסטורי המוצא של המיקרו-מעגל (V3, V4). פולסים מהמוצא של אלמנט D1 מגיעים גם לכניסת הספירה של טריגר D2, וכל אחד מהם משנה את מצב ההדק. לפיכך, אם יומן מוחל על פין 13 של המיקרו-מעגל. 1 או, כמו במקרה הנדון, הוא נותר פנוי, הפולסים ביציאות של אלמנטים D5 ו-D6 מתחלפים, דבר הדרוש לשליטה במהפך דחיפה. אם נעשה שימוש בשבב TL494 בממיר מתח חד-קצה, פין 13 מחובר לחוט המשותף, כתוצאה מכך, טריגר D2 אינו מעורב עוד בפעולה, ופולסים מופיעים בכל היציאות בו זמנית.

אלמנט A1 הוא מגבר אות שגיאה במעגל ייצוב מתח היציאה של UPS. מתח זה (במקרה זה ≈ +5 V) מסופק לאחת מכניסות המגבר דרך מחלק התנגדות R1R2. בכניסה השנייה שלו ≈ מתח הייחוס המתקבל מהמייצב A5 המובנה בשבב באמצעות מחלק התנגדות R3 ≈ R5. המתח במוצא A1, פרופורציונלי להפרש בין הקלטים, קובע את סף הפעולה של המשווה A4, וכתוצאה מכך, את מחזור העבודה של הפולסים במוצאו. מכיוון שמתח המוצא של UPS תלוי במחזור העבודה (ראה לעיל), ב מערכת סגורההשוויון שלו לזה המופתי נשמר אוטומטית, תוך התחשבות במקדם החלוקה R1R2. שרשרת R7C2 נחוצה ליציבות המייצב. המגבר השני (A2), במקרה זה, מהמתגים על ידי אספקת המתחים המתאימים לכניסות שלו, אינו משתתף בפעולה.

תפקידו של המשווה A3 הוא להבטיח נוכחות של הפסקה בין פולסים במוצא של אלמנט D1, גם אם מתח המוצא של מגבר A1 הוא מחוץ לגבולות המותרים. סף התגובה המינימלי A3 (בעת חיבור פין 4 לחוט משותף) מוגדר מקור פנימימתח GV1. ככל שהמתח בפין 4 גדל, משך ההפסקה המינימלי גדל, לכן מתח המוצא המרבי של ה-UPS יורד.

מאפיין זה משמש לאתחול חלק של UPS. העובדה היא שברגע ההפעלה הראשוני של היחידה, קבלי המסנן של המיישרים שלה פרוקים לחלוטין, וזה שווה ערך לקיצור היציאות לחוט המשותף. הפעל את המהפך מיד כל העוצמה"יוביל לעומס יתר עצום של הטרנזיסטורים של המפל העוצמתי ולכשל אפשרי שלהם. מעגל C1R6 מבטיח התחלה חלקה ונטולת עומס יתר של המהפך.

ברגע הראשון לאחר ההפעלה, הקבל C1 פרוק, והמתח בפין 4 של DA1 קרוב ל-+5 V המתקבל מהמייצב A5. זה מבטיח הפסקה של משך הזמן המקסימלי האפשרי, עד להיעדר מוחלט של פולסים במוצא המיקרו-מעגל. כאשר הקבל C1 נטען דרך הנגד R6, המתח בפין 4 יורד, ואיתו משך ההפסקה. במקביל, מתח המוצא של ה-UPS עולה. זה נמשך עד שהוא מתקרב לזה המופתי ומשוב מייצב נכנס לתוקף. טעינה נוספת של קבל C1 אינה משפיעה על התהליכים ב-UPS. מכיוון שקבל C1 חייב להיות פרוק לחלוטין לפני הפעלת כל UPS, במקרים רבים מסופקים מעגלים לפריקה הכפויה שלו (לא מוצג באיור 9).

מפל ביניים

המשימה של מפל זה היא להגביר את הפולסים לפני הזנתם לטרנזיסטורים רבי עוצמה. לפעמים חסר שלב הביניים כמו צומת עצמאי, בהיותו חלק ממיקרו-מעגל המתנד הראשי. התרשים של מפל כזה בשימוש ב-PS-200B UPS מוצג באיור. 10 . שנאי T1 התואם כאן מתאים לזה בעל אותו השם באיור. 5.

ה-APPIS UPS משתמש בשלב ביניים בהתאם למעגל המוצג באיור. 11, השונה מזה שנדון לעיל בנוכחותם של שני שנאים תואמים T1 ו-T2 ≈ בנפרד עבור כל טרנזיסטור כוח. הקוטביות של פיתולי השנאי היא כזו שטרנזיסטור שלב הביניים וטרנזיסטור הכוח המשויך אליו נמצאים במצב פתוח בו-זמנית. אם לא יינקטו אמצעים מיוחדים, לאחר מספר מחזורים של פעולת מהפך, הצטברות האנרגיה במעגלים המגנטיים של השנאים תוביל לרוויה של האחרונים ולירידה משמעותית בהשראות הפיתולים.

הבה נבחן כיצד נפתרת בעיה זו, באמצעות הדוגמה של אחד ה"חציים" של שלב הביניים עם שנאי T1. כאשר הטרנזיסטור של המיקרו-מעגל פתוח, מתפתל Ia מחובר למקור הכוח ולחוט המשותף. זרם הגובר ליניארי זורם דרכו. מתח חיובי מושרה בפיתול II, הנכנס למעגל הבסיס של הטרנזיסטור החזק ופותח אותו. כאשר הטרנזיסטור במעגל המיקרו סגור, הזרם בפיתול Ia יופסק. אבל השטף המגנטי בליבה המגנטית של השנאי לא יכול להשתנות באופן מיידי, ולכן זרם יורד באופן ליניארי יופיע בפיתול Ib, שזורם דרך הדיודה הפתוחה VD1 מהחוט המשותף לפלוס של מקור הכוח. לפיכך, האנרגיה שנצברה בשדה המגנטי במהלך הפולס חוזרת למקור בזמן ההפסקה. המתח בפיתול II במהלך ההפסקה הוא שלילי, והטרנזיסטור החזק סגור. ה"חצי" השני של המפל עם שנאי T2 פועל בצורה דומה, אך באנטיפזה.

נוכחותם של שטפים מגנטיים פועמים עם מרכיב קבוע במעגלים מגנטיים מובילה לצורך להגדיל את המסה והנפח של השנאים T1 ו-T2. באופן כללי, שלב ביניים עם שני שנאים אינו מוצלח במיוחד, אם כי הוא הפך נפוץ למדי.

אם הספק של הטרנזיסטורים של מעגל המיקרו TL494CN אינו מספיק כדי לשלוט ישירות על שלב המוצא של המהפך, השתמש במעגל דומה לזה שמוצג באיור. 12, המציגה את שלב הביניים של UPS KYP-150W. חצאי הפיתול I של השנאי T1 משמשים כעומסי אספן של טרנזיסטורים VT1 ו-VT2, הנפתחים לסירוגין על ידי פולסים המגיעים ממעגל המיקרו DA1. הנגד R5 מגביל את זרם הקולטור של הטרנזיסטורים לכ-20 mA. באמצעות דיודות VD1, VD2 וקבלים C1 על פולטי הטרנזיסטורים VT1 ו-VT2, המתח הנדרש לסגירתם האמינה הוא +1.6 V. דיודות VD4 ו-VD5 מחליפות את התנודות המתרחשות בעת מיתוג טרנזיסטורים במעגל הנוצר על ידי השראות של פיתול. I של שנאי T1 והקיבולת שלו. דיודה VD3 נסגרת אם נחשול המתח במסוף האמצעי של פיתול I חורג ממתח האספקה ​​במפל.

גרסה נוספת של מעגל שלב הביניים (UPS ESP-1003R) מוצגת באיור. 13. במקרה זה, טרנזיסטורי המוצא של המיקרו-מעגל DA1 מחוברים לפי מעגל עם אספן משותף. הקבלים C1 ו-C2 מתגברים. לפיתול I של שנאי T1 אין מסוף אמצעי. תלוי באיזה מהטרנזיסטורים VT1, VT2 in הרגע הזהפתוח, מעגל המתפתל סגור למקור הכוח דרך הנגד R7 או R8 המחובר לאספן של הטרנזיסטור הסגור.

פתרון תקלות

לפני תיקון UPS, יש להסירו מיחידת מערכת המחשב. לשם כך, נתק את המחשב מהרשת על ידי הוצאת התקע מהשקע. לאחר פתיחת מארז המחשב, שחרר את כל מחברי ה-UPS ובאמצעות שחרור ארבעת הברגים בדופן האחורית של יחידת המערכת, הסר את ה-UPS. לאחר מכן הסר את הכיסוי בצורת U של מארז UPS על ידי שחרור הברגים המאבטחים אותו. לוח מעגלים מודפסיםניתן להסיר על ידי שחרור שלושת הברגים הקשה העצמיים המאבטחים אותו. תכונה של לוחות UPS רבים היא שהמוליך המודפס של החוט המשותף מחולק לשני חלקים, המחוברים זה לזה רק דרך גוף המתכת של היחידה. על הלוח שהוסר מהמארז, חלקים אלה חייבים להיות מחוברים עם מנצח עילי.

אם ספק הכוח נותק מאספקת החשמל לפני פחות מחצי שעה, אתה צריך למצוא ולפרוק קבלים תחמוצת 220 או 470 uF x 250 V על הלוח (אלה הם הקבלים הגדולים ביותר בבלוק). במהלך תהליך התיקון, מומלץ לחזור על פעולה זו לאחר כל ניתוק של היחידה מהרשת, או לעקוף זמנית את הקבלים עם נגדים של 100...200 קילו אוהם בהספק של לפחות 1 W.

קודם כל, הם בודקים את חלקי ה-UPS ומזהים את אלה שהם פגומים בעליל, למשל, אלה שרופים או שיש להם סדקים במארז. אם הכשל ביחידה נגרם כתוצאה מתקלה במאוורר, עליך לבדוק את האלמנטים המותקנים על גופי הקירור: טרנזיסטורים רבי עוצמה של מכלול דיודות המהפך ו- Schottky של מיישרי המוצא. כאשר קבלי תחמוצת "מתפוצצים", האלקטרוליט שלהם מרוסס בכל היחידה. כדי למנוע חמצון של חלקי מתכת חיים, יש צורך לשטוף את האלקטרוליט עם תמיסה מעט בסיסית (לדוגמה, דילול המוצר "פיה" במים ביחס של 1:50).

לאחר שחיברת את היחידה לרשת, קודם כל עליך למדוד את כל מתחי המוצא שלה. אם מתברר שלפחות באחד מערוצי המוצא המתח קרוב לערך הנומינלי, יש לחפש את התקלה במעגלי המוצא של הערוצים הפגומים. עם זאת, כפי שמראה בפועל, מעגלי פלט לעתים נדירות נכשלים.

במקרה של תקלה בכל הערוצים, השיטה לקביעת תקלות היא כדלקמן. למדוד את המתח בין המסוף החיובי של הקבל C4 למסוף השלילי של C5 (ראה איור 4) או הקולט של הטרנזיסטור VT1 והפולט VT2 (ראה איור 5). אם הערך הנמדד נמוך משמעותית מ-310 V, עליך לבדוק ובמידת הצורך להחליף את גשר הדיודה VD1 (ראה איור 4) או את הדיודות הבודדות המרכיבות אותו. אם המתח המיושר נורמלי, אך היחידה אינה פועלת, ככל הנראה, אחד או שני הטרנזיסטורים של שלב המהפך החזק (VT1, VT2, ראה איור 5), הכפופים לעומסי יתר התרמיים הגדולים ביותר, נכשלו. אם הטרנזיסטורים פועלים, כל שנותר הוא לבדוק את המיקרו-מעגל TL494CN ואת המעגלים הנלווים.

ניתן להחליף טרנזיסטורים שנכשלו באנלוגים מקומיים או מיובאים המתאימים פרמטרים חשמליים, מידות כוללות והתקנה, מונחות על ידי הנתונים המופיעים בטבלה. 2. דיודות חלופיות נבחרות לפי הטבלה. 3.

ניתן להחליף בהצלחה את דיודות המיישר של מיישר הרשת (ראה איור 4) עם KD226G, KD226D ביתי. אם למיישר הרשת יש קבלים בקיבולת 220 μF, רצוי להחליפם ב-470 μF, בדרך כלל יש לכך מקום על הלוח. כדי להפחית הפרעות, מומלץ לעקוף כל אחת מארבע דיודות המיישר עם קבל של 1000 pF למתח של 400...450 V.

ניתן להחליף טרנזיסטורים 2SC3039 ב-KT872A ביתי. אבל קשה לרכוש אפילו את דיודת השיכוך PXPR1001 שתחליף את הכושל ערים גדולות. במצב זה, אתה יכול להשתמש בשלוש דיודות KD226G או KD226D המחוברות בסדרה. אפשר להחליף את הדיודה הכושלת ואת הטרנזיסטור החזק המוגן על ידה על ידי התקנת טרנזיסטור עם דיודת שיכוך מובנית, למשל 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 או 2SD1554. יש לציין כי UPS רבים שיצאו לאחר 1998 כבר עברו החלפה כזו.

להגדלה לחצו על התמונה (נפתח בחלון חדש)

כדי להגביר את האמינות של פעולת IEP, מומלץ לחבר משנקים עם השראות של 4 μH במקביל לנגדים R7 ו-R8 (ראה איור 5). ניתן ללפף אותם עם חוט בקוטר של לפחות 0.15 מ"מ בבידוד משי על כל ליבות מגנטיות טבעת. מספר הסיבובים מחושב באמצעות נוסחאות ידועות.

ל-UPS רבים אין נגד כוונון להתאמת מתח המוצא (R3, ראה איור 9); במקום מותקן אחד קבוע. אם נדרשת התאמה, ניתן לעשות זאת על ידי התקנה זמנית של נגד לקצץ, ואז שוב החלפתו בקבוע של הערך שנמצא.

כדי להגביר את האמינות, כדאי להחליף את קבלי התחמוצת המיובאים המותקנים במסננים של מיישרים + 12 וולט ו-+5 וולט החזקים ביותר עם קבלים K50-29 שווים בקיבולת ובמתח. יש לציין שבלוחות של UPS רבים, לא כל הקבלים הניתנים במעגל מותקנים (ככל הנראה, כדי לחסוך כסף), מה שמשפיע לרעה על מאפייני היחידה. מומלץ להתקין את הקבלים החסרים במקומות המיועדים להם.

בעת הרכבת היחידה לאחר תיקון, אל תשכח להסיר את המגשרים והנגדים המותקנים באופן זמני, וגם לחבר את המאוורר המובנה למחבר המתאים.

סִפְרוּת
1. Kulichkov A. החלפת ספקי כוח עבור IBM PC. - מ.: DMK, סדרה "תיקון ושירות", 2000.
2. Guk M. IBM PC חומרה. - סנט פטרסבורג: פיטר, 2000.
3. Kunevich A.. Sidorov I. אלמנטים אינדוקטיביים על פריטים. - סנט פטרסבורג: לניזדאט, 1997.
4. Nikulin S. אמינות אלמנטים של ציוד רדיו-אלקטרוני. - מ.: אנרגיה, 1979.

המאמר נכתב על סמך ספרם של A.V. Golovkov ו-V.B Lyubitsky "ספק כוח עבור SYSTEM MODULES OF THE IBM PC-XT/AT TYPE" חומר שנלקח מאתר האינטרנט של interlavka. מתח הרשת המתחלף מסופק דרך מתג החשמל PWR SW דרך נתיך הרשת F101 4A, מסנני דיכוי רעשים שנוצרו על ידי אלמנטים C101, R101, L101, C104, C103, C102 ומשנקים I 02, L103 על:
מחבר פלט שלושה פינים שאליו ניתן לחבר את כבל החשמל של התצוגה;
מחבר שני פינים JP1, שחלקו המשויך ממוקם על הלוח.
ממחבר JP1 מתח ACהרשת עוברת אל:
מעגל תיקון גשר BR1 דרך תרמיסטור THR1;
הפיתול העיקרי של שנאי ההתחלה T1.

ביציאה של מיישר BR1, כלולים קיבולי מסנן החלקה C1, C2. תרמיסטור THR מגביל את הנחשול הראשוני זרם טעינההקבלים האלה. מתג SW 115V/230V מאפשר אספקת חשמל בלוק דופקספק כוח הן מרשת 220-240V והן מרשת 110/127V.

נגדים גבוהים אוהם R1, R2, קבלי shunt C1, C2 הם baluns (משווים את המתחים ב-C1 ו-C2), ומבטיחים גם את פריקת הקבלים הללו לאחר כיבוי אספקת המתח מהרשת. התוצאה של פעולת מעגלי הקלט היא הופעתו של מתח ישיר Uep על אוטובוס מתח הרשת המיושר השווה ל-+310V, עם כמה אדוות. ספק כוח מיתוג זה משתמש במעגל התנעה עם עירור מאולץ (חיצוני), אשר מיושם על שנאי התנעה מיוחד T1, שעל הפיתול המשני שלו, לאחר הפעלת אספקת החשמל, מתח חילופין בתדר של רשת האספקה. מופיע. מתח זה מתוקן על ידי דיודות D25, D26, היוצרות מעגל יישור גל מלא עם נקודת אמצע עם הפיתול המשני T1. SZO הוא קיבול מסנן החלקה שעליו נוצר מתח קבוע, המשמש להפעלת מעגל הבקרה U4.

ה- TL494 IC משמש באופן מסורתי כשבב בקרה באספקת מיתוג זו.

מתח האספקה ​​מהקבל SZO מסופק לפין 12 של U4. כתוצאה מכך, מתח המוצא של מקור הייחוס הפנימי Uref = -5B מופיע בפין 14 של U4, מחולל המתח הפנימי של המיקרו-מעגל מתחיל ומתחי בקרה מופיעים בפינים 8 ו-11, שהם רצפים של פולסים מלבניים עם קצוות מובילים שליליים, מוזזים זה לזה במחצית התקופה. אלמנטים C29, R50 המחוברים לפינים 5 ו-6 של מעגל המיקרו U4 קובעים את התדירות של מתח שן המסור שנוצר על ידי המחולל הפנימי של המיקרומעגל.

שלב ההתאמה באספקת חשמל מיתוג זה נעשה על פי מעגל ללא טרנזיסטור עם שליטה נפרדת. מתח האספקה ​​מהקבל SZO מסופק לנקודות האמצע של הפיתולים הראשוניים של שנאי בקרה T2, TZ. טרנזיסטורי המוצא של IC U4 מבצעים את הפונקציות של טרנזיסטורי שלב תואמים ומחוברים בהתאם למעגל עם ה-OE. הפולטים של שני הטרנזיסטורים (פינים 9 ו-10 של המיקרו-מעגל) מחוברים ל"מארז". עומסי האספן של טרנזיסטורים אלה הם חצאי הפיתולים העיקריים של שנאי הבקרה T2, T3, המחוברים לפינים 8, 11 של מעגל המיקרו U4 (אספנים פתוחים של טרנזיסטורי המוצא). החצאים האחרים של הפיתולים הראשיים T2, T3 עם דיודות D22, D23 המחוברות אליהם יוצרים מעגלי דה-מגנטיזציה עבור הליבות של שנאים אלה.

רובוטריקים T2, TZ שולטים בטרנזיסטורים רבי עוצמה של מהפך חצי גשר.

מיתוג טרנזיסטורי המוצא של המיקרו-מעגל גורם להופעת EMF בקרה דופק על הפיתולים המשניים של שנאי בקרה T2, T3. בהשפעת EMFs אלה, טרנזיסטורי כוח Q1, Q2 נפתחים לסירוגין עם הפסקות מתכווננות ("אזורים מתים"). לכן, דרך סלילה ראשונית של הכוח שנאי דופק T5 דולף זרם חליפיןבצורה של פעימות זרם שן מסור. זה מוסבר על ידי העובדה שהפיתול העיקרי T5 כלול באלכסון של הגשר החשמלי, שזרוע אחת שלו נוצרת על ידי טרנזיסטורים Q1, Q2, והשנייה על ידי קבלים C1, C2. לכן, כאשר כל אחד מהטרנזיסטורים Q1, Q2 נפתח, הפיתול הראשוני T5 מחובר לאחד הקבלים C1 או C2, מה שגורם לזרם לזרום דרכו כל עוד הטרנזיסטור פתוח.
דיודות הדמפר D1, D2 מבטיחות את החזרת האנרגיה האצורה בשראות הדליפה של הפיתול הראשוני T5 במהלך המצב הסגור של הטרנזיסטורים Q1, Q2 בחזרה למקור (החלמה).
הקבל SZ, המחובר בסדרה עם הפיתול הראשי T5, מבטל את רכיב הזרם הישר דרך הפיתול הראשי T5, ובכך מבטל מגנטיזציה לא רצויה של הליבה שלו.

נגדים R3, R4 ו-R5, R6 יוצרים מחלקים בסיסיים עבור טרנזיסטורים רבי עוצמה Q1, Q2, בהתאמה, ומספקים מצב אופטימליהמעבר שלהם מנקודת המבט של הפסדי הספק דינמיים בטרנזיסטורים אלה.

הדיודות של מכלול SD2 הן דיודות עם מחסום Schottky, המשיג את המהירות הנדרשת ומגביר את יעילות המיישר.

פיתול III יחד עם פיתול IV מספק מתח מוצא של +12V יחד עם מכלול הדיודה (חצי גשר) SD1. מכלול זה יוצר, עם מתפתל III, מעגל תיקון גל מלא עם נקודת אמצע. עם זאת, נקודת האמצע של סלילה III אינה מקורקעת, אלא מחוברת לאפיק מתח המוצא של +5V. זה יאפשר להשתמש בדיודות Schottky בערוץ הדור +12V, מכיוון המתח ההפוך המופעל על דיודות המיישר בחיבור זה מופחת לרמה המותרת עבור דיודות שוטקי.

האלמנטים L1, C6, C7 יוצרים מסנן החלקה בערוץ +12V.

נקודת האמצע של סלילה II מקורקעת.

ייצוב מתחי המוצא מתבצע דרכים שונותבערוצים שונים.
מתחי מוצא שליליים -5V ו-12V מיוצבים באמצעות מייצבים משולבים ליניאריים עם שלושה קצה U4 (סוג 7905) ו-U2 (סוג 7912).
לשם כך, מתחי המוצא של המיישרים מהקבלים C14, C15 מסופקים לכניסות של מייצבים אלה. קבלי המוצא C16, C17 מייצרים מתחי מוצא מיוצבים של -12V ו-5V.
דיודות D7, D9 מבטיחות את פריקת קבלי המוצא C16, C17 דרך נגדים R14, R15 לאחר כיבוי אספקת החשמל מהרשת. אחרת, קבלים אלה ייפרקו דרך מעגל המייצב, וזה לא רצוי.
דרך נגדים R14, R15, קבלים C14, C15 נפרקים גם הם.

דיודות D5, D10 מבצעות פונקציית הגנה במקרה של קלקול של דיודות המיישר.

מתח המוצא +12V ב-UPS זה אינו מיוצב.

כוונון רמת מתח המוצא ב-UPS זה מתבצע רק עבור ערוצי +5V ו+12V. התאמה זו מתבצעת על ידי שינוי רמת מתח הייחוס בכניסה הישירה של מגבר השגיאה DA3 באמצעות נגד חיתוך VR1.
בעת שינוי המיקום של המחוון VR1 במהלך תהליך הגדרת ה-UPS, רמת המתח באפיק +5V תשתנה בגבולות מסוימים, ולכן באפיק +12V, מכיוון מתח מהאוטובוס +5V מסופק לנקודת האמצע של סלילה III.

ההגנה המשולבת של UPS זה כוללת:

מעגל הגבלה לשליטה על רוחב פולסי הבקרה;
דיאגרמה מלאההגנה מפני קצר בעומסים;
מעגל בקרת מתח יתר של פלט לא שלם (רק באפיק +5V).

בואו נסתכל על כל אחת מהתוכניות הללו.

מעגל הבקרה המגביל משתמש בשנאי זרם T4 כחיישן, שהפיתול הראשוני שלו מחובר בסדרה עם הפיתול הראשוני של שנאי פעימות הכוח T5.
הנגד R42 הוא העומס של המתפתל המשני T4, ודיודות D20, D21 יוצרות מעגל יישור גל מלא למתח דופק לסירוגין שהוסר מעומס R42.

נגדים R59, R51 יוצרים מחלק. חלק מהמתח מוחלק על ידי הקבל C25. רמת המתח על קבל זה תלויה באופן פרופורציונלי ברוחב של פולסי הבקרה בבסיסי טרנזיסטורי הכוח Q1, Q2. רמה זו מוזנת דרך הנגד R44 לכניסת ההיפוך של מגבר השגיאה DA4 (פין 15 של שבב U4). הכניסה הישירה של מגבר זה (פין 16) מקורקעת. דיודות D20, D21 מחוברות כך שהקבל C25, כאשר זרם זורם דרך דיודות אלו, נטען למתח שלילי (ביחס לחוט המשותף).

בפעולה רגילה, כאשר רוחב פולסי הבקרה אינו חורג מהמגבלות המקובלות, הפוטנציאל של פין 15 חיובי, עקב חיבור פין זה דרך הנגד R45 לאפיק Uref. אם רוחב פולסי הבקרה גדל יתר על המידה מסיבה כלשהי, המתח השלילי בקבל C25 גדל והפוטנציאל של פין 15 הופך לשלילי. זה מוביל להופעת מתח המוצא של מגבר השגיאה DA4, שהיה שווה בעבר ל-0V. עלייה נוספת ברוחב פולסי הבקרה מובילה לכך שבקרת המיתוג של המשווה PWM DA2 מועברת למגבר DA4, והגידול הבא ברוחב פולסי הבקרה אינו מתרחש יותר (מצב הגבלה), מכיוון רוחב הפולסים הללו אינו תלוי יותר ברמת אות המשוב בכניסה הישירה של מגבר השגיאה DA3.

ניתן לחלק את מעגל ההגנה לקצר בעומסים להגנה על ערוצים להפקת מתחים חיוביים והגנה על ערוצים להפקת מתחים שליליים, המיושמים בערך באותו מעגל.
החיישן של מעגל הגנת הקצר בעומסי הערוצים המייצרים מתחים חיוביים (+5V ו+12V) הוא מחלק התנגדות דיודה D11, R17, המחובר בין אפיקי המוצא של ערוצים אלה. רמת המתח באנודה של דיודה D11 היא אות מבוקר. בפעולה רגילה, כאשר למתחים על אפיקי המוצא של ערוצי +5V ו-+12V יש ערכים נומינליים, פוטנציאל האנודה של דיודה D11 הוא בערך +5.8V, מכיוון דרך המחלק-חיישן זרם זורם מאפיק +12V לאוטובוס +5V לאורך המעגל: אפיק +12V - R17-D11 - אפיק +56.

האות המבוקר מהאנודה D11 מוזן למחלק ההתנגדות R18, R19. חלק מהמתח הזה מוסר מהנגד R19 ומסופק לכניסה הישירה של המשווה 1 של מעגל המיקרו U3 מסוג LM339N. הכניסה ההפוכה של המשווה הזו מסופקת עם רמת מתח ייחוס מהנגד R27 של המחלק R26, R27 המחובר ליציאה של מקור הייחוס Uref=+5B של שבב הבקרה U4. רמת הייחוס נבחרה כך שבמהלך פעולה רגילה, הפוטנציאל של הקלט הישיר של המשווה 1 יעלה על הפוטנציאל של הקלט ההפוך. אז טרנזיסטור המוצא של המשווה 1 נסגר, ומעגל ה-UPS פועל כרגיל במצב PWM.

במקרה של קצר בעומס של ערוץ +12V, למשל, פוטנציאל האנודה של דיודה D11 הופך להיות שווה ל-0V, כך שהפוטנציאל של הכניסה ההפוכה של המשווה 1 יהפוך גבוה מהפוטנציאל של הכניסה הישירה , וטרנזיסטור המוצא של המשווה ייפתח. זה יגרום לסגירה של הטרנזיסטור Q4, שבדרך כלל פתוח על ידי זרם הבסיס הזורם במעגל: אפיק Upom - R39 - R36 - b-e Q4 - "מקרה".

הפעלת טרנזיסטור המוצא של המשווה 1 מחברת את הנגד R39 ל"מארז" ולכן טרנזיסטור Q4 כבוי באופן פסיבי על ידי אפס הטיה. סגירת טרנזיסטור Q4 כרוכה בטעינה של קבל C22, המשמש כאלמנט השהיה להגנה. ההשהיה נחוצה מהסיבות שבמהלך תהליך כניסת ה-UPS למצב, מתחי המוצא באוטובוסים +5V ו-+12V אינם מופיעים מיד, אלא כאשר קבלי המוצא בעלי הקיבולת הגבוהה נטענים. מתח הייחוס מהמקור Uref, להיפך, מופיע כמעט מיד לאחר חיבור UPS לרשת. לכן, במצב ההתחלה, המשווה 1 עובר, טרנזיסטור המוצא שלו נפתח, ואם קבל ההשהיה C22 היה חסר, זה יוביל להפעלת ההגנה מיד כאשר ה-UPS מופעל לרשת. עם זאת, C22 כלול במעגל, וההגנה פועלת רק לאחר שהמתח בו מגיע לרמה שנקבעה על ידי ערכי הנגדים R37, R58 של המחלק המחובר לאפיק Upom ואשר הוא הבסיס לטרנזיסטור Q5. כאשר זה קורה, טרנזיסטור Q5 נפתח, והנגד R30 מחובר דרך קטנה התנגדות פנימיתהטרנזיסטור הזה ל"מקרה". לכן, מופיע נתיב לזרם הבסיס של הטרנזיסטור Q6 לזרום במעגל: Uref - e-6 Q6 - R30 - e-e Q5 - "מקרה".

טרנזיסטור Q6 נפתח על ידי זרם זה עד לרוויה, וכתוצאה מכך המתח Uref = 5B, המניע את הטרנזיסטור Q6 לאורך הפולט, מופעל דרך ההתנגדות הפנימית הנמוכה שלו לפין 4 של שבב הבקרה U4. זה, כפי שהוצג קודם לכן, מוביל לעצירת הנתיב הדיגיטלי של המיקרו-מעגל, היעלמות של פולסי בקרת מוצא והפסקת מיתוג טרנזיסטורי הספק Q1, Q2, כלומר. לכיבוי מגן. קצר בעומס ערוץ +5V יביא לכך שפוטנציאל האנודה של דיודה D11 יהיה רק ​​כ+0.8V. לכן, טרנזיסטור המוצא של המשווה (1) יהיה פתוח, ו כיבוי מגן.
באופן דומה, הגנת קצר חשמלי בנויה בעומסי הערוצים המייצרים מתחים שליליים (-5V ו-12V) על המשווה 2 של שבב U3. האלמנטים D12, R20 יוצרים חיישן מחלק התנגדות לדיודה, המחובר בין אפיקי המוצא של ערוצי ייצור המתח השלילי. האות המבוקר הוא פוטנציאל הקתודה של דיודה D12. במהלך קצר חשמלי בעומס ערוץ -5V או -12V, הפוטנציאל של קתודה D12 גדל (מ-5.8 ל-0V עבור קצר חשמלי בעומס ערוץ -12V ול-0.8V עבור קצר חשמלי בערוץ -5V לִטעוֹן). בכל אחד מהמקרים הללו, טרנזיסטור המוצא הסגור בדרך כלל של המשווה 2 נפתח, מה שגורם להגנה לפעול לפי המנגנון הנ"ל. במקרה זה, רמת הייחוס מהנגד R27 מסופקת לכניסה הישירה של המשווה 2, והפוטנציאל של הקלט ההיפוך נקבע על ידי ערכי הנגדים R22, R21. נגדים אלו יוצרים מחלק מופעל דו-קוטבי (הנגד R22 מחובר לאפיק Uref = +5V, והנגד R21 מחובר לקתודה של דיודה D12, שהפוטנציאל שלה בפעולה רגילה של UPS, כפי שכבר צוין, הוא -5.8 V). לכן, הפוטנציאל של כניסת היפוך של המשווה 2 בפעולה רגילה נשמר נמוך מהפוטנציאל של הקלט הישיר, וטרנזיסטור המוצא של המשווה ייסגר.

הגנה מפני מתח יתר במוצא באפיק +5V מיושמת על אלמנטים ZD1, D19, R38, C23. דיודת זנר ZD1 (עם מתח פירוק של 5.1V) מחוברת לאפיק מתח המוצא +5V. לכן, כל עוד המתח באפיק זה אינו עולה על +5.1 V, דיודת הזנר סגורה, וגם הטרנזיסטור Q5 סגור. אם המתח באפיק +5V עולה מעל +5.1V, דיודת הזנר "פורצת", וזרם נעילה זורם לבסיס הטרנזיסטור Q5, מה שמוביל לפתיחת הטרנזיסטור Q6 ולהופעת המתח Uref = + 5V בפין 4 של שבב הבקרה U4, כלומר. לכיבוי מגן. הנגד R38 הוא נטל עבור דיודת הזנר ZD1. קבל C23 מונע את הפעלת ההגנה במהלך עליות מתח אקראיות קצרות טווח באפיק +5V (לדוגמה, כתוצאה מהתייצבות המתח לאחר ירידה פתאומית בזרם העומס). דיודה D19 היא דיודת ניתוק.

מעגל הפקת אותות PG באספקת הכוח המיתוג הזה הוא דו-פונקציונלי והוא מורכב על המשווים (3) ו-(4) של המיקרו-מעגל U3 והטרנזיסטור Q3.

המעגל בנוי על עיקרון של ניטור נוכחות מתח תדר נמוך לסירוגין על הפיתול המשני של שנאי ההתחלה T1, הפועל על פיתול זה רק אם יש מתח אספקה ​​על הפיתול הראשוני T1, כלומר. כאשר ספק הכוח המתג מחובר לרשת החשמל.
כמעט מיד לאחר הפעלת UPS, מתח העזר Upom מופיע על הקבל SZO, אשר מפעיל את מעגל הבקרה U4 ואת מעגל העזר U3. בנוסף, מתח החילופין מהפיתול המשני של שנאי ההתחלה T1 דרך דיודה D13 והנגד מגביל זרם R23 טוען את הקבל C19. המתח מ-C19 מפעיל את המחלק ההתנגדות R24, R25. מנגד R25, חלק מהמתח הזה מסופק לכניסה הישירה של המשווה 3, מה שמוביל לסגירת טרנזיסטור המוצא שלו. מתח המוצא של מקור הייחוס הפנימי של מעגל המיקרו U4 Uref = +5B, המופיע מיד לאחר מכן, מפעיל את המחלק R26, R27. לכן, רמת הייחוס מהנגד R27 מסופקת לכניסת ההיפוך של המשווה 3. עם זאת, רמה זו נבחרה להיות נמוכה מהרמה בכניסה הישירה, ולכן טרנזיסטור המוצא של המשווה 3 נשאר במצב כבוי. לכן, תהליך הטעינה של קיבולת האחזקה C20 מתחיל לאורך השרשרת: Upom - R39 - R30 - C20 - "דיור".
המתח, שעולה ככל שהקבל C20 נטען, מסופק לכניסה הפוכה 4 של המיקרו-מעגל U3. הקלט הישיר של המשווה הזה מסופק עם מתח מנגד R32 של המחלק R31, R32 המחובר לאפיק Upom. כל עוד המתח על פני קבל הטעינה C20 אינו עולה על המתח על פני הנגד R32, טרנזיסטור המוצא של המשווה 4 סגור. לכן, זרם פתיחה זורם לבסיס הטרנזיסטור Q3 דרך המעגל: Upom - R33 - R34 - Q3 6 - "מקרה".
טרנזיסטור Q3 פתוח לרוויה, ולאות PG שנלקח מהקולטן שלו הוא בעל רמה נמוכה פסיבית ואוסר על המעבד להתחיל. במהלך זמן זה, שבמהלכו רמת המתח על הקבל C20 מגיעה לרמה על הנגד R32, ספק הכוח המיתוג מצליח להיכנס באופן אמין למצב הפעולה הנומינלי, כלומר. כל מתחי המוצא שלו מופיעים ב במלואו.
ברגע שהמתח ב-C20 עולה על המתח שהוסר מ-R32, המשווה 4 יעבור וטרנזיסטור המוצא שלו ייפתח.
זה יגרום לטרנזיסטור Q3 להיסגר, ואות ה-PG שנלקח מעומס האספן שלו R35 יהפוך לפעיל (רמת H) ויאפשר למעבד להתחיל.
כאשר ספק הכוח המיתוג כבוי מהרשת, מתח החילופין נעלם על הפיתול המשני של שנאי ההתחלה T1. לכן, המתח בקבל C19 יורד במהירות בגלל הקיבול הקטן של האחרון (1 µF). ברגע שנפילת המתח על הנגד R25 תהיה קטנה מזו על פני הנגד R27, המשווה 3 יעבור וטרנזיסטור המוצא שלו ייפתח. זה יגרור כיבוי מגן של מתחי המוצא של שבב הבקרה U4, בגלל טרנזיסטור Q4 ייפתח. בנוסף, דרך טרנזיסטור המוצא הפתוח של המשווה 3, תהליך הפריקה המואצת של הקבל C20 יתחיל לאורך המעגל: (+)C20 - R61 - D14 - k-e יום חופשטרנזיסטור השוואה 3 - "מארז".

ברגע שרמת המתח ב-C20 תפחת מרמת המתח ב-R32, המשווה 4 יעבור וטרנזיסטור המוצא שלו ייסגר. זה יגרום לטרנזיסטור Q3 להיפתח ולאות PG לעבור לרמה נמוכה לא פעילה לפני שהמתחים באוטובוסי המוצא של UPS יתחילו לרדת באופן בלתי מתקבל על הדעת. זה יאתחל את אות איפוס המערכת של המחשב ויאפס את כל החלק הדיגיטלי של המחשב למצבו המקורי.

שני המשווים 3 ו-4 של מעגל ייצור האותות PG מכוסים על ידי חיובי מָשׁוֹבבאמצעות נגדים R28 ו-R60, בהתאמה, מה שמאיץ את המעבר שלהם.
מעבר חלק למצב ב-UPS זה מובטח באופן מסורתי באמצעות השרשרת היוצרות C24, R41, המחוברת לפין 4 של שבב הבקרה U4. המתח השיורי בפין 4, הקובע את משך הזמן המרבי האפשרי של פעימות המוצא, נקבע על ידי המחלק R49, R41.
מנוע המאוורר מופעל על ידי מתח מהקבל C14 בערוץ ייצור המתח של -12V דרך מסנן נוסף בצורת L R16, C15 ניתוק צימוד.