ZASILANIE ATX, OBWÓD

Zasilacze komputerowe z dnia na dzień cieszą się coraz większą popularnością wśród radioamatorów.ATX. Przy stosunkowo niskiej cenie stanowią mocne, kompaktowe źródło napięcia 5 i 12 V 250 - 500 watów. BPATXmoże być również stosowany w ładowarki Dla akumulatory samochodowe oraz w zasilaczach laboratoryjnych i w falowniki spawalnicze, a przy odrobinie wyobraźni można dla nich znaleźć wiele innych zastosowań. Co więcej, jeśli obwód zasilaniaATXi podlega zmianom, to minimalnym.

Konstrukcja obwodów tych zasilaczy jest w przybliżeniu taka sama dla prawie wszystkich producentów. Niewielka różnica dotyczy tylko zasilaczy AT i ATX. Główna różnica między nimi polega na tym, że zasilacz AT nie obsługuje zaawansowanego standardu zarządzania energią w oprogramowaniu. Wyłączyć ten zasilacz można jedynie poprzez odcięcie dopływu napięcia na jego wejście, a w zasilaczach ATX istnieje możliwość jego programowego wyłączenia za pomocą sygnału sterującego z płyty głównej. Zwykle ma to płyta ATX duże rozmiary niż AT i jest wydłużony w pionie.

W każdym zasilaczu komputera napięcie +12 V przeznaczone jest do zasilania silników napędów dysków. Zasilanie tego obwodu musi zapewniać duży prąd wyjściowy, szczególnie w komputerach z wieloma kieszeniami na dyski. Napięcie to jest również dostarczane do wentylatorów. Pobierają prąd do 0,3 A, ale w nowych komputerach wartość ta jest niższa niż 0,1 A. Do wszystkich podzespołów komputera dostarczane jest napięcie +5 V, dlatego ma bardzo dużą moc i prąd, aż do 20 A, a +3,3 napięcie woltowe przeznaczone jest wyłącznie do zasilania procesora. Wiedząc, że nowoczesne procesory wielordzeniowe mają moc do 150 watów, obliczenie prądu tego obwodu nie jest trudne: 100 watów/3,3 wolta = 30 A! Napięcia ujemne -5 i -12 V są dziesięć razy słabsze niż główne dodatnie, dlatego istnieją proste diody 2-amperowe bez grzejników.

Do zadań zasilacza należy także wstrzymanie pracy układu do czasu osiągnięcia przez napięcie wejściowe wartości wystarczającej do normalnej pracy. Każdy zasilacz przechodzi wewnętrzne kontrole i testy napięcia wyjściowego, zanim zostanie dopuszczony do uruchomienia systemu. Następnie do płyty głównej wysyłany jest specjalny sygnał Power Good. Jeżeli ten sygnał nie zostanie odebrany, komputer nie będzie działał.

Sygnał Power Good może zostać użyty do ręcznego resetowania, jeśli zostanie zastosowany do układu generatora zegara. Kiedy obwód sygnału Power Good jest uziemiony, generowanie zegara zostaje zatrzymane, a procesor zatrzymuje się. Po otwarciu przełącznika generowany jest krótkotrwały sygnał inicjujący procesor i dozwolony jest normalny przepływ sygnału - następuje sprzętowy restart komputera. W zasilaczach komputerowych typu ATX występuje sygnał o nazwie PS ON; za jego pomocą program może wyłączyć źródło zasilania.

Tutaj możesz pobrać zasilacze komputerowe, a tutaj znajduje się bardzo przydatny opis, rodzaje i zasada działania zasilaczy AT i ATX.Aby sprawdzić funkcjonalność zasilacza należy załadować zasilacz lampami do reflektorów samochodowych i zmierzyć testerem wszystkie napięcia wyjściowe. Jeśli napięcie mieści się w normalnych granicach. Warto także sprawdzić zmianę napięcia podawanego przez zasilacz przy zmianie obciążenia.

Praca tych zasilaczy jest bardzo stabilna i niezawodna, jednak w przypadku spalenia najczęściej psują się mocne tranzystory, rezystory niskoomowe, diody prostownicze na chłodnicy, warystory, transformator i bezpiecznik.

Do zasilaczy komputerowych

Żaden komputer nie może działać bez zasilacza. Dlatego powinieneś poważnie potraktować swój wybór. W końcu ze stabilnego i niezawodne działanie Zasilanie będzie zależeć od wydajności samego komputera.

Co to jest

Głównym zadaniem zasilacza jest konwersja prądu przemiennego i dalsze generowanie napięcia wymaganego do normalnej pracy wszystkich podzespołów komputera.

Napięcie wymagane do pracy podzespołów:

• +12V;
• +3,3 V.

Oprócz tych zadeklarowanych wartości istnieją dodatkowe wartości:

• -12V;

Zasilacz pełni rolę izolacji galwanicznej pomiędzy wstrząs elektryczny z gniazdka i podzespołów pobierających prąd. Prosty przykład: jeśli nastąpi upływ prądu i osoba dotknie obudowy Jednostka systemowa zostałby porażony prądem, ale dzięki zasilaniu tak się nie dzieje. Często stosowane są zasilacze w formacie ATX (PS).

Przegląd obwodów zasilających

Główna część Schemat blokowy Format IP, ATX, jest konwerterem półmostkowym. Działanie konwerterów tego typu polega na wykorzystaniu trybu push-pull.

Stabilizacja parametrów wyjściowych IP odbywa się za pomocą modulacji szerokości impulsu (kontroler PWM) sygnałów sterujących.

W źródła impulsowe Do zasilania często stosuje się układ kontrolera TL494 PWM, który ma wiele pozytywnych właściwości:

• akceptowalne właściwości użytkowe mikroukładu. To jest małe prąd rozruchowy, wydajność;
• obecność uniwersalnych elementów ochrony wewnętrznej;
• Łatwość użycia.

Prosty zasilacz impulsowy

Zasada działania konwencjonalna puls Zasilacz widać na zdjęciu.

Pierwszy blok dokonuje zmiany z prądu przemiennego na prąd stały. Przetwornik wykonany jest w postaci mostka diodowego, który przetwarza napięcie, oraz kondensatora, który wygładza oscylacje.

Oprócz tych elementów mogą istnieć również dodatkowe komponenty: filtr napięciowy i termistory. Jednak ze względu na wysoki koszt te komponenty mogą nie być dostępne.

Generator wytwarza impulsy o określonej częstotliwości, które zasilają uzwojenie transformatora. Transformator działa główna Praca w BP jest to - izolacja galwaniczna i konwersja prądu na wymagane wartości.

Wideo: Zasada działania kontrolera PWM

ATX bez korekcji współczynnika

Prosty zasilacz impulsowy, mimo że jest urządzeniem działającym, jest w praktyce niewygodny w użyciu. Wiele jego parametrów wyjściowych jest „pływających”, w tym napięcie. Wszystkie te wskaźniki zmieniają się z powodu niestabilnego napięcia, temperatury i obciążenia na wyjściu konwertera.

Ale jeśli zarządzasz tymi wskaźnikami za pomocą kontrolera, który będzie działał jako stabilizator i dodatkowe funkcje, wtedy obwód będzie całkiem odpowiedni do użycia.

Schemat blokowy zasilacza wykorzystującego kontroler modulacji szerokości impulsu jest prosty i przedstawia generator impulsów na kontrolerze PWM.

Sterownik PWM reguluje amplitudę zmian sygnałów przechodzących przez filtr niskie częstotliwości(LPF). Główną zaletą jest wysoka wydajność wzmacniaczy mocy i szerokie możliwości zastosowania.

ATX z korekcją współczynnika mocy

Pojawia się w nowych zasilaczach PC dodatkowy blok– korektor współczynnika mocy (PFC). PFC eliminuje pojawiające się błędy prostownika mostkowego AC i zwiększa współczynnik mocy (PF).

Dlatego producenci aktywnie produkują zasilacze z obowiązkową korekcją CM. Oznacza to, że zasilacz komputera będzie działał w zakresie 300W lub więcej.

Zasilacze te wykorzystują specjalną cewkę indukcyjną o indukcyjności wyższej niż ta na wejściu. Taki adres IP nazywany jest PFC lub pasywnym PFC. Ma imponującą wagę dzięki dodatkowe zastosowanie kondensatory na wyjściu prostownika.

Do wad można zaliczyć niską niezawodność zasilania i nieprawidłową pracę UPS przy przełączaniu trybu pracy „akumulator/sieć”.

Dzieje się tak ze względu na małą pojemność filtra napięcia sieciowego i w momencie spadku napięcia wzrasta prąd PFC i w tym momencie następuje zadziałanie zabezpieczenia przeciwzwarciowego.

Na dwukanałowym kontrolerze PWM

W nowoczesnych zasilaczach komputerowych często stosowane są dwukanałowe kontrolery PWM. Pojedynczy mikroukład może pełnić rolę konwertera i korektora CM, co zmniejsza całkowitą liczbę elementów w obwodzie zasilającym.

W powyższym obwodzie pierwsza część generuje stabilizowane napięcie +38V, a druga część to przetwornica generująca stabilizowane napięcie +12V.

Schemat podłączenia zasilania komputera

Aby podłączyć zasilacz do komputera należy wykonać szereg kolejnych kroków:

Cechy konstrukcyjne

Aby połączyć komponenty komputer osobisty Zasilacz posiada różne złącza. Z tyłu znajduje się złącze do kabel internetowy i przycisk przełączający.

Dodatkowo na tylnej ściance zasilacza może znajdować się również złącze do podłączenia monitora.

W różne modele Mogą być inne złącza:

W nowoczesnych zasilaczach komputerowych rzadziej instaluje się wentylator na tylnej ścianie, który jest wysuwany gorące powietrze z BP. Aby zastąpić to rozwiązanie, zaczęto stosować wentylator na górnej ścianie, który był większy i cichszy.

W niektórych modelach możliwe jest znalezienie dwóch wentylatorów jednocześnie. Ze ściany, która znajduje się wewnątrz jednostki systemowej, wychodzi przewód ze specjalnym złączem do dostarczania prądu do płyty głównej. Zdjęcie przedstawia możliwe złącza przyłączeniowe i oznaczenia styków.

Każdy kolor przewodu dostarcza określone napięcie:

• żółty - +12 V;
• czerwony - +5 V;
• pomarańczowy - +3,3 V;
• czarny – uziemienie.

U różni producenci Wartości dla tych kolorów przewodów mogą się różnić.

Istnieją również złącza do zasilania prądem podzespołów komputera.

Parametry i cechy

Zasilacz komputera osobistego ma wiele parametrów, które mogą nie być wskazane w dokumentacji. Na bocznej etykiecie podano kilka parametrów - napięcie i moc.

Głównym wskaźnikiem jest moc

Informacje te są zapisane na etykiecie dużą czcionką. Moc znamionowa zasilacza wskazuje całkowitą ilość energii elektrycznej dostępnej dla komponentów wewnętrznych.

Wydawać by się mogło, że dobór zasilacza o wymaganej mocy wystarczy zsumować zużyte wskaźniki podzespołów i wybrać zasilacz z niewielkim marginesem. Dlatego nie będzie dużej różnicy między 200 w a 250 w.

Ale w rzeczywistości sytuacja wygląda bardziej skomplikowanie, ponieważ napięcie wyjściowe może być inne - +12V, -12V i inne. Każda linia napięciowa zużywa określoną ilość energii. Ale w zasilaczu jest jeden transformator, który generuje wszystkie napięcia używane przez komputer. W rzadkich przypadkach można umieścić dwa transformatory. Jest to kosztowna opcja i jest używana jako źródło na serwerach.

W prostych zasilaczach stosuje się 1 transformator. Z tego powodu moc na liniach napięciowych może się zmieniać, zwiększać przy niskim obciążeniu innych linii i odwrotnie.

Napięcie robocze

Przy wyborze zasilacza należy zwrócić uwagę na maksymalne wartości napięcia roboczego, a także zakres napięć wejściowych, który powinien wynosić od 110 V do 220 V;

To prawda, że ​​​​większość użytkowników nie zwraca na to uwagi i wybierając zasilacz o napięciu od 220 V do 240 V, ryzykują częste wyłączanie komputera.

Taki zasilacz wyłączy się przy spadku napięcia, co nie jest rzadkością w naszych sieciach elektrycznych. Przekroczenie deklarowanych wartości spowoduje wyłączenie komputera i zadziałanie zabezpieczenia. Aby ponownie włączyć zasilacz, należy odłączyć go od sieci i poczekać minutę.

Należy pamiętać, że procesor i karta graficzna zużywają maksymalne napięcie robocze 12 V. Dlatego należy zwrócić uwagę na te wskaźniki. Aby zmniejszyć obciążenie złączy, linia 12 V jest podzielona na parę równoległą o oznaczeniu +12V1 i +12V2. Wskaźniki te muszą być wskazane na etykiecie.

Przed wyborem zasilacza do zakupu należy zwrócić uwagę na pobór mocy przez wewnętrzne elementy komputera.

Ale niektóre karty graficzne wymagają specjalnego poboru prądu +12 V i te wskaźniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze zasilacza. Zazwyczaj w przypadku komputera PC z zainstalowaną jedną kartą graficzną wystarczające jest źródło o mocy 500 W lub 600 W.

Warto zapoznać się także z opiniami klientów oraz opiniami ekspertów na temat wybranego modelu i producenta. Najlepsze opcje na które warto zwrócić uwagę to: moc, cicha praca, jakość i zgodność z charakterystyką zapisaną na etykiecie.

Nie ma potrzeby oszczędzać pieniędzy, ponieważ działanie całego komputera będzie zależeć od pracy zasilacza. Dlatego im lepsze i bardziej niezawodne źródło, tym dłużej komputer będzie działał. Użytkownik może być pewien, że to zrobił właściwy wybór i nie martw się nagłym wyłączeniem komputera.

Obwody zasilaczy komputerowych

Obwody do komputerów

R. ALEXANDROV, Maloyaroslavets, obwód kałuski.
Radio, 2002, nr 5, 6, 8

UPS komputerów domowych są przeznaczone do pracy z jednofazowej sieci prądu przemiennego (110/230 V, 60 Hz ≈ importowane, 127/220 V, 50 Hz ≈ produkcja krajowa). Ponieważ w Rosji powszechnie akceptowana jest sieć 220 V, 50 Hz, problem wyboru jednostki dla wymaganego napięcia sieciowego nie istnieje. Należy tylko upewnić się, że przełącznik napięcia sieciowego na urządzeniu (jeśli taki występuje) jest ustawiony na 220 lub 230 V. Brak przełącznika oznacza, że ​​urządzenie może pracować w zakresie napięcia sieciowego wskazanym na etykiecie bez żadnego przełączania. Zasilacze UPS zaprojektowane na częstotliwość 60 Hz działają bezbłędnie w sieci 50 Hz.

UPS podłącza się do płyt głównych formatu AT za pomocą dwóch wiązek przewodów z gniazdami P8 i P9, jak pokazano na rys. 1 (widok z gniazd). Kolory przewodów podane w nawiasach są standardowe, chociaż nie wszyscy producenci zasilaczy UPS ściśle ich przestrzegają. Aby prawidłowo zorientować gniazda podczas podłączania do wtyczek płyty głównej, obowiązuje prosta zasada: cztery czarne przewody (obwód GND) prowadzące do obu gniazd muszą znajdować się obok siebie.

Główne obwody zasilania płyt głównych w formacie ATX są skoncentrowane w złączu pokazanym na ryc. 2. Podobnie jak w poprzednim przypadku widok od strony gniazd. Zasilacze UPS tego formatu mają wejście pilot(obwód PS-ON), po podłączeniu do wspólnego przewodu (obwód COM ≈ „wspólny”, odpowiednik GND), urządzenie podłączone do sieci zaczyna działać. Jeżeli obwód PS-ON≈COM jest rozwarty, na wyjściach UPS-a nie ma napięcia, z wyjątkiem „standby” +5 V w obwodzie +5VSB. W tym trybie pobór mocy z sieci jest bardzo niski.

Zasilacze UPS w formacie ATX wyposażone są w dodatkowe gniazdo wyjściowe pokazane na rys. 3. Cel jego obwodów jest następujący:

FanM ≈ wyjście czujnika prędkości wentylatora chłodzącego UPS (dwa impulsy na obrót);
FanC ≈ wejście analogowe (0...12 V) służące do sterowania prędkością obrotową tego wentylatora. Jeżeli to wejście jest odłączone od obwodów zewnętrznych lub jest zasilane stałe ciśnienie powyżej 10 V, wydajność wentylatora jest maksymalna;
3,3 V Sense ≈ wejście sygnału sprzężenia zwrotnego stabilizatora napięcia +3,3 V. Jest podłączone oddzielny przewód bezpośrednio z pinami zasilania mikroukładów na płycie systemowej, co pozwala kompensować spadek napięcia na przewodach zasilających. Jeżeli nie ma dodatkowego gniazda, obwód ten można poprowadzić do gniazda 11 gniazda głównego (patrz rys. 2);
1394R ≈ minus izolowany od wspólny przewódźródło napięcia 8...48 V do zasilania obwodów interfejsu IEEE-1394;
1394 V ≈ plus tego samego źródła.

UPS dowolnego formatu musi być wyposażony w kilka gniazd do zasilania napędów dyskowych i niektórych innych urządzeń peryferyjnych komputera.

Każdy „komputerowy” UPS wytwarza sygnał logiczny o nazwie R G. (Power Good) w blokach AT lub PW-OK (Power OK) w blokach ATX, wysoki poziom co wskazuje, że wszystkie napięcia wyjściowe mieszczą się w dopuszczalnych granicach. Na „płycie głównej” komputera sygnał ten bierze udział w generowaniu sygnału resetowania systemu. Po włączeniu UPS poziom sygnału RG. (PW-OK) pozostaje przez pewien czas na niskim poziomie, uniemożliwiając pracę procesora do czasu zakończenia procesów przejściowych w obwodach mocy.

W przypadku wyłączenia napięcia sieciowego lub nagłej awarii UPS, poziom logiczny sygnału P.G. (PW-OK) zmienia się, zanim napięcia wyjściowe zasilacza spadną poniżej dopuszczalne wartości. Powoduje to zatrzymanie procesora, zapobiega uszkodzeniu danych przechowywanych w pamięci i innym nieodwracalnym operacjom.

Zamienność zasilacza UPS można ocenić na podstawie następujących kryteriów.

Liczba napięć wyjściowych do zasilania formatu IBM PC AT muszą być co najmniej cztery (+12 V, +5 V, -5 V i -12 V). Maksymalny i minimalny prąd wyjściowy regulowany jest oddzielnie dla każdego kanału. Ich zwykłe wartości dla źródeł o różnych mocach podano w tabeli. 1. Komputery ATX wymagają dodatkowo +3,3 V i kilku innych napięć (o których mowa powyżej).

Proszę to zanotować normalna operacja działanie bloku przy obciążeniu mniejszym niż minimalne nie jest gwarantowane, a czasami ten tryb jest po prostu niebezpieczny. Dlatego nie zaleca się podłączania UPS bez obciążenia do sieci (na przykład w celu testowania).

Moc zasilacza (suma dla wszystkich napięć wyjściowych) w domowym komputerze PC wyposażonym w urządzenia peryferyjne musi wynosić co najmniej 200 W. W praktyce konieczne jest dysponowanie mocą 230...250 W, a przy montażu dodatkowych dysków twardych i napędów CD-ROM może być wymagana większa. Awarie komputerów PC, szczególnie te, które powstają przy włączeniu silników elektrycznych wymienionych urządzeń, często kojarzą się z przeciążeniem zasilacza. Komputery wykorzystywane jako serwery sieci informatycznych pobierają do 350 W. Zasilacze UPS małej mocy (40...160 W) stosowane są w wyspecjalizowanych np. komputerach sterujących z ograniczonym zestawem urządzeń peryferyjnych.

Objętość zajmowana przez UPS zwykle wzrasta w wyniku wzrostu jego długości w kierunku przedniego panelu komputera. Wymiary montażowe i punkty mocowania urządzenia w obudowie komputera pozostają niezmienione. Dlatego w miejsce uszkodzonego można zainstalować dowolny (z rzadkimi wyjątkami) blok.

Podstawą większości zasilaczy UPS jest falownik półmostkowy typu push-pull pracujący na częstotliwości kilkudziesięciu kiloherców. Napięcie zasilania falownika (około 300 V) jest prostowanym i wygładzanym napięciem sieciowym. Sam falownik składa się z jednostki sterującej (generatora impulsów z pośrednim stopniem wzmocnienia mocy) i stopnia wyjściowego o dużej mocy. Ten ostatni jest ładowany na transformator mocy wysokiej częstotliwości. Napięcia wyjściowe uzyskiwane są za pomocą prostowników podłączonych do uzwojeń wtórnych tego transformatora. Stabilizacja napięcia realizowana jest poprzez modulację szerokości impulsu (PWM) impulsów generowanych przez falownik. Zwykle tylko jeden kanał wyjściowy jest objęty stabilizującym systemem operacyjnym, zwykle +5 lub +3,3 V. W rezultacie napięcia na pozostałych wyjściach nie zależą od napięcia sieciowego, ale pozostają pod wpływem obciążenia. Czasami są one dodatkowo stabilizowane za pomocą konwencjonalnych chipów stabilizujących.

PROSTOWNIK SIECIOWY

W większości przypadków jednostka ta jest wykonywana według schematu podobnego do pokazanego na ryc. 4 różnice dotyczą jedynie rodzaju mostka prostowniczego VD1 i większej lub mniejszej liczby elementów ochronnych i zabezpieczających. Czasami mostek jest montowany z pojedynczych diod. Gdy przełącznik S1 jest rozwarty, co odpowiada zasilaniu urządzenia z sieci 220...230 V, prostownik jest mostkiem, a napięcie na jego wyjściu (kondensatory C4, C5 połączone szeregowo) jest zbliżone do amplitudy napięcia sieć. Zasilane z sieci 110...127 V, zamykając styki wyłącznika, zamieniają urządzenie w prostownik podwajający napięcie i uzyskują na jego wyjściu stałe napięcie o dwukrotnie większej amplitudzie napięcia sieciowego. Takie przełączanie zapewniają zasilacze UPS, których stabilizatory utrzymują napięcia wyjściowe w dopuszczalnych granicach tylko przy odchyleniach napięcia sieciowego o 20%. Jednostki o skuteczniejszej stabilizacji są w stanie pracować przy dowolnym napięciu sieciowym (zwykle od 90 do 260 V) bez konieczności przełączania.

Rezystory R1, R4 i R5 służą do rozładowywania kondensatorów prostownika po jego odłączeniu od sieci, a C4 i C5 dodatkowo wyrównują napięcia na kondensatorach C4 i C5. Termistor R2 o ujemnym współczynniku temperaturowym ogranicza amplitudę prądu rozruchowego ładującego kondensatory C4, C5 w momencie włączenia urządzenia. Następnie w wyniku samonagrzewania spada jego rezystancja i praktycznie nie ma to wpływu na pracę prostownika. Warystor R3 o napięciu klasyfikacyjnym większym niż maksymalna amplituda sieci chroni przed przepięciami tej ostatniej. Niestety warystor ten jest bezużyteczny w przypadku przypadkowego włączenia urządzenia z zamkniętym wyłącznikiem S1 w sieci 220 V. Poważnych konsekwencji tego można uniknąć, zastępując rezystory R4, R5 warystorami o napięciu klasyfikacyjnym 180...220. V, którego awaria powoduje spalenie wkładki topikowej FU1. Czasami warystory są połączone równolegle z określonymi rezystorami lub tylko z jednym z nich.

Kondensatory C1 ≈ SZ i dwuuzwojeniowa cewka indukcyjna L1 tworzą filtr chroniący komputer przed zakłóceniami z sieci, a sieć przed zakłóceniami, wygenerowane komputerowo. Poprzez kondensatory C1 i SZ obudowa komputera jest połączona prądem przemiennym z przewodami sieciowymi. Dlatego napięcie dotknięcia nieuziemionego komputera może osiągnąć połowę napięcia sieciowego. Nie zagraża to życiu, ponieważ reaktancja kondensatorów jest dość wysoka, ale często prowadzi do awarii obwodów interfejsu, gdy do komputera podłączone są urządzenia peryferyjne.

MOCNA KASKADA INWERTERÓW

NA Ryż. 5 pokazuje część schematu obwodu zwykłego UPS GT-150W. Impulsy generowane przez jednostkę sterującą przesyłane są przez transformator T1 do baz tranzystorów VT1 i VT2, otwierając je naprzemiennie. Diody VD4, VD5 chronią tranzystory przed napięciem o odwrotnej polaryzacji. Kondensatory C6 i C7 odpowiadają kondensatorom C4 i C5 w prostowniku (patrz rys. 4). Napięcia uzwojeń wtórnych transformatora T2 są prostowane w celu uzyskania mocy wyjściowej. Jeden z prostowników (VD6, VD7 z filtrem L1C5) pokazano na schemacie.

Najmocniejsze kaskady UPS różnią się od rozważanych jedynie rodzajem tranzystorów, które mogą być np. tranzystorami polowymi lub zawierać wbudowane diody ochronne. Istnieje kilka opcji projektowania obwodów podstawowych (dla bipolarnych) lub obwodów bramkowych (dla tranzystory polowe) Z różne liczby, wartości znamionowe i schematy obwodów elementów. Na przykład rezystory R4, R6 można podłączyć bezpośrednio do podstaw odpowiednich tranzystorów.

W stanie ustalonym jednostka sterująca inwertera zasilana jest napięciem wyjściowym UPS, lecz w momencie załączenia jest ono nieobecne. Istnieją dwa główne sposoby uzyskania napięcia zasilania niezbędnego do uruchomienia falownika. Pierwszy z nich jest realizowany w rozpatrywanym schemacie (ryc. 5). Natychmiast po włączeniu urządzenia wyprostowane napięcie sieciowe przepływa przez dzielnik rezystancyjny R3 ≈ R6 do obwodów bazowych tranzystorów VT1 i/T2, nieznacznie je otwierając, a diody VD1 i VD2 zapobiegają załączeniu sekcji baza-emiter tranzystorów bocznikowane przez uzwojenia II i III transformatora T1. Jednocześnie ładowane są kondensatory C4, C6 i C7, a prąd ładowania kondensatora C4 przepływający przez uzwojenie I transformatora T2 i część uzwojenia II transformatora T1 indukuje napięcie w uzwojeniach II i III tego ostatniego który otwiera jeden z tranzystorów i zamyka drugi. Który tranzystor się zamknie, a który otworzy, zależy od asymetrii charakterystyk elementów kaskady.

W wyniku działania dodatniego sprzężenia zwrotnego proces przebiega lawinowo, a impuls zaindukowany w uzwojeniu II transformatora T2 przez jedną z diod VD6, VD7, rezystor R9 i diodę VD3 ładuje kondensator SZ do napięcia wystarczającego do rozpocząć pracę centrali. Następnie zasilany jest z tego samego obwodu, a napięcie wyprostowane diodami VD6, VD7, po wygładzeniu filtrem L1C5, podawane jest na wyjście +12 V zasilacza UPS.

Wersja obwodów rozruchu początkowego zastosowana w zasilaczu UPS LPS-02-150XT różni się jedynie tym, że napięcie na dzielnik, podobnie jak R3 ≈ R6 (rys. 5), dostarczane jest z osobnego prostownika półokresowego napięcia sieciowego z kondensatorem filtrującym o małej pojemności. W rezultacie tranzystory falownika otwierają się nieco przed naładowaniem kondensatorów filtra głównego prostownika (C6, C7, patrz rys. 5), co zapewnia bardziej niezawodny start.

Drugi sposób zasilania jednostki sterującej podczas rozruchu polega na obecności specjalnego transformatora obniżającego małej mocy z prostownikiem, jak pokazano na schemacie na ryc. 6 stosowane w zasilaczu UPS PS-200B.

Liczbę zwojów uzwojenia wtórnego transformatora dobiera się tak, aby wyprostowane napięcie było nieco mniejsze niż napięcie wyjściowe w kanale +12 V urządzenia, ale wystarczające do działania jednostki sterującej. Gdy napięcie wyjściowe zasilacza UPS osiągnie wartość nominalną, dioda VD5 otwiera się, diody mostka VD1 ≈ VD4 pozostają zwarte przez cały okres napięcia przemiennego, a centrala przełącza się na zasilanie napięciem wyjściowym falownika, bez zużywania większej ilości energii z transformatora „rozruchowego”.

W wyzwalanych w ten sposób stopniach falownika dużej mocy nie ma potrzeby wstępnego polaryzacji baz tranzystorów i dodatniego sprzężenia zwrotnego. Dlatego rezystory R3, R5 nie są wymagane, diody VD1, VD2 zastąpiono zworkami, a uzwojenie II transformatora T1 wykonano bez odczepu (patrz rys. 5).

PROSTOWNIKI WYJŚCIOWE

Na ryc. Pokazano 7 typowy schemat czterokanałowy zespół prostowniczy UPS. Aby nie naruszyć symetrii odwrócenia magnesowania obwodu magnetycznego transformator prostowniki budowane są wyłącznie przy użyciu obwodów pełnookresowych, a prostowniki mostkowe, które charakteryzują się zwiększonymi stratami, prawie w ogóle nie są stosowane. główna cecha prostowniki w UPS ≈ filtry wygładzające, zaczynając od indukcyjności (dławik). Napięcie na wyjściu prostownika z takim filtrem zależy nie tylko od amplitudy, ale także od współczynnika wypełnienia (stosunku czasu trwania do okresu powtarzania) impulsów docierających na wejście. Umożliwia to stabilizację napięcia wyjściowego poprzez zmianę współczynnika wypełnienia wejścia. Prostowniki z filtrami zaczynającymi się od kondensatora, stosowane w wielu innych przypadkach, nie mają tej właściwości. Proces zmiany współczynnika wypełnienia impulsów nazywany jest zwykle PWM ≈ modulacja szerokości impulsu (angielski PWM ≈ modulacja szerokości impulsu).

Ponieważ amplituda impulsów, proporcjonalna do napięcia w sieci zasilającej, na wejściach wszystkich prostowników w bloku zmienia się według tego samego prawa, stabilizacja jednego z napięć wyjściowych za pomocą PWM stabilizuje wszystkie pozostałe. Aby wzmocnić ten efekt, dławiki filtrujące L1.1 ≈ L1.4 wszystkich prostowników nawinięte są na wspólnym rdzeniu magnetycznym. Połączenie magnetyczne pomiędzy nimi dodatkowo synchronizuje procesy zachodzące w prostownikach.

Dla prawidłowe działanie Prostownik z filtrem L wymaga, aby prąd obciążenia przekraczał pewną wartość minimalną, zależną od indukcyjności dławika filtra i częstotliwości impulsów. To początkowe obciążenie tworzą rezystory R4 ≈ R7, połączone równolegle z kondensatorami wyjściowymi C5 ≈ C8. Służą także do przyspieszenia rozładowania kondensatorów po wyłączeniu UPS.

Czasami napięcie -5 V uzyskuje się bez oddzielnego prostownika z napięcia -12 V przy użyciu zintegrowanego stabilizatora serii 7905. Domowymi analogami są mikroukłady KR1162EN5A, KR1179EN05. Prąd pobierany przez węzły komputerowe w tym obwodzie zwykle nie przekracza kilkuset miliamperów.

W niektórych przypadkach integralne stabilizatory zainstalowanych w innych kanałach UPS. Rozwiązanie to eliminuje wpływ zmiennego obciążenia na napięcia wyjściowe, ale zmniejsza sprawność urządzenia i z tego powodu jest stosowane tylko w kanałach o stosunkowo małej mocy. Przykładem jest schemat zespołu prostownika UPS PS-6220C pokazany na rysunku Ryż. 8. Diody VD7 ≈ VD10 ≈ ochronne.

Podobnie jak w większości innych jednostek, prostownik o napięciu +5 V zawiera tutaj diody barierowe Schottky'ego (montaż VD6), które charakteryzują się mniejszym spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia i czasem powrotu rezystancji wstecznej niż diody konwencjonalne. Obydwa te czynniki sprzyjają zwiększaniu efektywności. Niestety stosunkowo niskie dopuszczalne napięcie wsteczne nie pozwala na zastosowanie diod Schottky'ego w kanale +12 V. Jednak w rozważanym węźle problem ten został rozwiązany połączenie szeregowe dwa prostowniki: do 5 V brakujące 7 V dodaje prostownik na zestawie diod Schottky'ego VD5.

Aby wyeliminować niebezpieczne dla diod skoki napięcia występujące w uzwojeniach transformatora na czołach impulsów, przewidziano obwody tłumiące R1C1, R2C2, R3C3 i R4C4.

JEDNOSTKA STERUJĄCA

W większości zasilaczy UPS „komputerowych” jednostka ta zbudowana jest w oparciu o układ kontrolera TL494CN PWM (krajowy odpowiednik ≈ KR1114EU4) lub jego modyfikacje. Zasadniczą część schematu takiego węzła pokazano na ryc. 9, pokazuje także elementy urządzenie wewnętrzne wspomniany mikroukład.

Generator napięcia piłokształtnego G1 służy jako urządzenie nadrzędne. Jego częstotliwość zależy od ocen elementy zewnętrzne R8 i NW. Wygenerowane napięcie dostarczane jest do dwóch komparatorów (A3 i A4), których impulsy wyjściowe są sumowane przez element OR D1. Następnie impulsy przez elementy NOR D5 i D6 są dostarczane do tranzystorów wyjściowych mikroukładu (V3, V4). Impulsy z wyjścia elementu D1 docierają także na wejście zliczające wyzwalacza D2 i każdy z nich zmienia stan wyzwalacza. Tak więc, jeśli dziennik zostanie zastosowany do styku 13 mikroukładu. 1 lub, jak w rozpatrywanym przypadku, pozostawia się go wolnym, impulsy na wyjściach elementów D5 i D6 są naprzemienne, co jest niezbędne do sterowania falownikiem przeciwsobnym. Jeżeli w przetwornicy napięcia z pojedynczym końcem zastosowany zostanie układ TL494, pin 13 zostanie podłączony do wspólnego przewodu, w wyniku czego wyzwalacz D2 nie będzie już brał udziału w operacji, a impulsy pojawią się jednocześnie na wszystkich wyjściach.

Element A1 jest wzmacniaczem sygnału błędu w obwodzie stabilizacji napięcia wyjściowego UPS. Napięcie to (w tym przypadku ≈ +5 V) podawane jest na jedno z wejść wzmacniacza poprzez dzielnik rezystancyjny R1R2. Na drugim wejściu ≈ napięcie odniesienia uzyskane ze stabilizatora A5 wbudowanego w układ scalony za pomocą dzielnika rezystancyjnego R3 ≈ R5. Napięcie na wyjściu A1, proporcjonalne do różnicy między wejściami, ustala próg zadziałania komparatora A4, a co za tym idzie, współczynnik wypełnienia impulsów na jego wyjściu. Ponieważ napięcie wyjściowe zasilacza UPS zależy od cyklu pracy (patrz wyżej), w zamknięty system jego równość z wzorcową zostaje automatycznie zachowana, z uwzględnieniem współczynnika podziału R1R2. Łańcuch R7C2 jest niezbędny dla stabilności stabilizatora. Drugi wzmacniacz (A2) w tym przypadku z przełączników podając odpowiednie napięcia na swoje wejścia, nie uczestniczy w pracy.

Zadaniem komparatora A3 jest zapewnienie obecności przerwy pomiędzy impulsami na wyjściu elementu D1, nawet jeśli napięcie wyjściowe wzmacniacza A1 wykracza poza dopuszczalne granice. Ustawiony jest minimalny próg reakcji A3 (przy podłączeniu pinu 4 do przewodu wspólnego). źródło wewnętrzne napięcie GV1. Wraz ze wzrostem napięcia na pinie 4 zwiększa się minimalny czas trwania przerwy, w związku z czym spada maksymalne napięcie wyjściowe UPS.

Ta właściwość służy do płynnego uruchamiania UPS. Faktem jest, że w początkowym momencie pracy urządzenia kondensatory filtrujące jego prostowników są całkowicie rozładowane, co jest równoznaczne z zwarciem wyjść do wspólnego przewodu. Natychmiast uruchomić falownik pełna moc"doprowadzi do ogromnego przeciążenia tranzystorów potężnej kaskady i możliwej ich awarii. Obwód C1R6 zapewnia płynny, pozbawiony przeciążeń start falownika.

W pierwszej chwili po włączeniu kondensator C1 jest rozładowywany, a napięcie na pinie 4 DA1 jest bliskie +5 V odbierane ze stabilizatora A5. Gwarantuje to przerwę o maksymalnym możliwym czasie trwania, aż do całkowitego braku impulsów na wyjściu mikroukładu. Gdy kondensator C1 ładuje się przez rezystor R6, napięcie na pinie 4 maleje, a wraz z nim czas trwania przerwy. Jednocześnie wzrasta napięcie wyjściowe zasilacza UPS. Trwa to aż do zbliżenia się do wzorcowego i zadziałania stabilizującego sprzężenia zwrotnego. Dalsze ładowanie kondensatora C1 nie ma wpływu na procesy w UPS-ie. Ponieważ kondensator C1 musi zostać całkowicie rozładowany przed włączeniem każdego UPS, w wielu przypadkach przewidziano obwody jego wymuszonego rozładowania (niepokazane na ryc. 9).

KASKADA POŚREDNIA

Zadaniem tej kaskady jest wzmocnienie impulsów przed podaniem ich do potężnych tranzystorów. Czasami brakuje etapu pośredniego, jak niezależny węzeł, będący częścią mikroukładu oscylatora głównego. Schemat takiej kaskady zastosowanej w zasilaczu UPS PS-200B pokazano na rys. 10 . Pasujący transformator T1 odpowiada tutaj transformatorowi o tej samej nazwie na ryc. 5.

Zasilacz UPS APPIS wykorzystuje stopień pośredni zgodnie z obwodem pokazanym na rys. 11, który różni się od omówionego powyżej obecnością dwóch transformatorów dopasowujących T1 i T2 ≈ oddzielnie dla każdego tranzystora mocy. Polaryzacja uzwojeń transformatora jest taka, że ​​tranzystor stopnia pośredniego i związany z nim tranzystor mocy znajdują się jednocześnie w stanie otwartym. Jeśli nie zostaną podjęte specjalne środki, po kilku cyklach pracy falownika nagromadzenie energii w obwodach magnetycznych transformatorów doprowadzi do ich nasycenia i znacznego zmniejszenia indukcyjności uzwojeń.

Zastanówmy się, jak rozwiązać ten problem na przykładzie jednej z „połówek” stopnia pośredniego z transformatorem T1. Gdy tranzystor mikroukładu jest otwarty, uzwojenie Ia jest podłączone do źródła zasilania i wspólnego przewodu. Płynie przez niego liniowo rosnący prąd. W uzwojeniu II indukowane jest napięcie dodatnie, które wchodzi do obwodu podstawowego potężnego tranzystora i otwiera go. Gdy tranzystor w mikroukładzie zostanie zamknięty, prąd w uzwojeniu Ia zostanie przerwany. Ale strumień magnetyczny w rdzeniu magnetycznym transformatora nie może się natychmiast zmienić, dlatego w uzwojeniu Ib pojawi się liniowo malejący prąd, przepływający przez otwartą diodę VD1 od wspólnego przewodu do plusa źródła zasilania. Zatem energia zgromadzona w polu magnetycznym podczas impulsu powraca do źródła podczas przerwy. Napięcie na uzwojeniu II podczas przerwy jest ujemne, a mocny tranzystor jest zamknięty. Druga „połowa” kaskady z transformatorem T2 pracuje analogicznie, tyle że w przeciwfazie.

Obecność pulsujących strumieni magnetycznych o składowej stałej w obwodach magnetycznych powoduje konieczność zwiększenia masy i objętości transformatorów T1 i T2. Ogólnie rzecz biorąc, stopień pośredni z dwoma transformatorami nie jest zbyt udany, chociaż stał się dość powszechny.

Jeśli moc tranzystorów mikroukładu TL494CN nie wystarcza do bezpośredniego sterowania stopniem wyjściowym falownika, użyj obwodu podobnego do pokazanego na ryc. 12, który przedstawia stopień pośredni zasilacza UPS KYP-150W. Połówki uzwojenia I transformatora T1 służą jako obciążenia kolektorów tranzystorów VT1 i VT2, otwierane naprzemiennie impulsami pochodzącymi z mikroukładu DA1. Rezystor R5 ogranicza prąd kolektora tranzystorów do około 20 mA. Używając diod VD1, VD2 i kondensatora C1 na emiterach tranzystorów VT1 i VT2, napięcie wymagane do ich niezawodnego zamknięcia wynosi +1,6 V. Diody VD4 i VD5 tłumią oscylacje występujące podczas przełączania tranzystorów w obwodzie utworzonym przez indukcyjność uzwojenia I transformatora T1 i jego własna pojemność. Dioda VD3 zamyka się, jeśli udar napięcia na środkowym zacisku uzwojenia I przekroczy napięcie zasilania kaskady.

Inną wersję obwodu stopnia pośredniego (UPS ESP-1003R) pokazano na ryc. 13. W tym przypadku tranzystory wyjściowe mikroukładu DA1 są połączone zgodnie z obwodem ze wspólnym kolektorem. Kondensatory C1 i C2 wzmacniają. Uzwojenie I transformatora T1 nie posiada zacisku środkowego. W zależności od tego, który z tranzystorów VT1, VT2 w ten moment jest otwarty, obwód uzwojenia jest zamknięty do źródła zasilania poprzez rezystor R7 lub R8 podłączony do kolektora zamkniętego tranzystora.

ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW

Przed naprawą UPS należy go wyjąć z jednostki systemowej komputera. W tym celu należy odłączyć komputer od sieci wyjmując wtyczkę z gniazdka. Po otwarciu obudowy komputera odłącz wszystkie złącza UPS i odkręcając cztery śruby na tylnej ściance jednostki systemowej, wyjmij UPS. Następnie zdejmij pokrywę obudowy UPS w kształcie litery U, odkręcając śruby mocujące ją. płytka drukowana można go usunąć, odkręcając trzy śruby samogwintujące, które go mocują. Cechą wielu płyt UPS jest to, że drukowany przewód wspólnego przewodu jest podzielony na dwie części, które są połączone ze sobą tylko poprzez metalowy korpus jednostki. Na płytce wyjętej z obudowy części te należy połączyć z przewodem napowietrznym.

Jeśli zasilacz został odłączony od zasilacza niecałe pół godziny temu to należy znaleźć i rozładować na płytce kondensatory tlenkowe 220 lub 470 uF x 250 V (są to największe kondensatory w bloku). Podczas naprawy zaleca się powtarzanie tej operacji po każdorazowym odłączeniu urządzenia od sieci lub tymczasowe ominięcie kondensatorów za pomocą rezystorów 100...200 kOhm o mocy co najmniej 1 W.

Przede wszystkim sprawdzają części UPS i identyfikują te, które są wyraźnie wadliwe, na przykład te, które są spalone lub mają pęknięcia w obudowie. Jeżeli awaria urządzenia była spowodowana awarią wentylatora, należy sprawdzić elementy zainstalowane na radiatorach: mocne tranzystory falownika i zespoły diod Schottky'ego prostowników wyjściowych. Kiedy kondensatory tlenkowe „eksplodują”, ich elektrolit zostaje rozpryskany po całym urządzeniu. Aby uniknąć utleniania metalowych części pod napięciem, należy zmyć elektrolit lekko zasadowym roztworem (na przykład rozcieńczając produkt „Wróżka” wodą w stosunku 1:50).

Po podłączeniu urządzenia do sieci należy przede wszystkim zmierzyć wszystkie jego napięcia wyjściowe. Jeżeli okaże się, że w przynajmniej jednym z kanałów wyjściowych napięcie jest zbliżone do wartości nominalnej, należy szukać usterki w obwodach wyjściowych uszkodzonych kanałów. Jednak, jak pokazuje praktyka, obwody wyjściowe rzadko ulegają awarii.

W przypadku nieprawidłowego działania wszystkich kanałów metoda określania usterek jest następująca. Zmierz napięcie między dodatnim zaciskiem kondensatora C4 a ujemnym zaciskiem C5 (patrz rys. 4) lub kolektorem tranzystora VT1 i emiterem VT2 (patrz rys. 5). Jeśli zmierzona wartość jest znacznie mniejsza niż 310 V, zmierz napięcie. należy sprawdzić iw razie potrzeby wymienić mostek diodowy VD1 (patrz rys. 4) lub poszczególne diody. Jeśli wyprostowane napięcie jest normalne, ale urządzenie nie działa, najprawdopodobniej jeden lub oba tranzystory potężnego stopnia falownika (VT1, VT2, patrz ryc. 5), które podlegają największym przeciążeniom termicznym, uległy awarii. Jeśli tranzystory działają, pozostaje tylko sprawdzić mikroukład TL494CN i powiązane z nim obwody.

Uszkodzone tranzystory można zastąpić odpowiednimi analogami krajowymi lub importowanymi parametry elektryczne, gabarytowych i montażowych, kierując się danymi podanymi w tabeli. 2. Diody zamienne dobiera się zgodnie z tabelą. 3.

Diody prostownicze prostownika sieciowego (patrz ryc. 4) można z powodzeniem zastąpić domowymi KD226G, KD226D. Jeśli prostownik sieciowy ma kondensatory o pojemności 220 μF, zaleca się ich wymianę na 470 μF; zwykle jest na to miejsce na płycie. W celu ograniczenia zakłóceń zaleca się zbocznikować każdą z czterech diod prostowniczych z kondensatorem 1000 pF na napięcie 400...450 V.

Tranzystory 2SC3039 można zastąpić domowym KT872A. Ale diodę tłumiącą PXPR1001 zastępującą uszkodzoną trudno jest kupić nawet w duże miasta. W tej sytuacji można zastosować trzy diody KD226G lub KD226D połączone szeregowo. Istnieje możliwość wymiany uszkodzonej diody i chronionego przez nią mocnego tranzystora, instalując tranzystor z wbudowaną diodą tłumiącą, na przykład 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 lub 2SD1554. Należy zauważyć, że w wielu UPS-ach wyprodukowanych po 1998 roku taka wymiana została już dokonana.

Aby powiększyć kliknij na obrazek (otwiera się w nowym oknie)

Aby zwiększyć niezawodność pracy IEP, zaleca się podłączenie dławików o indukcyjności 4 μH równolegle z rezystorami R7 i R8 (patrz rys. 5). Można je nawinąć drutem o średnicy co najmniej 0,15 mm w izolacji jedwabnej na dowolnych rdzeniach magnetycznych pierścieniowych. Liczbę zwojów oblicza się za pomocą znanych wzorów.

Wiele zasilaczy UPS nie ma rezystora dostrajającego do regulacji napięcia wyjściowego (R3, patrz rys. 9); zamiast tego instalowany jest rezystor stały. Jeśli wymagana jest regulacja, można to zrobić, instalując tymczasowo rezystor dostrajający, a następnie ponownie zastępując go stałą o znalezionej wartości.

Aby zwiększyć niezawodność, warto zastąpić importowane kondensatory tlenkowe zainstalowane w filtrach najpotężniejszych prostowników + 12 V i +5 V kondensatorami K50-29 o równoważnej pojemności i napięciu. Należy zauważyć, że na płytach wielu zasilaczy UPS nie są zainstalowane wszystkie kondensatory przewidziane w obwodzie (najwyraźniej w celu zaoszczędzenia pieniędzy), co negatywnie wpływa na charakterystykę urządzenia. Zaleca się zamontowanie brakujących kondensatorów w wyznaczonych do tego miejscach.

Podczas montażu urządzenia po naprawie nie zapomnij usunąć tymczasowo zainstalowanych zworek i rezystorów, a także podłączyć wbudowany wentylator do odpowiedniego złącza.

LITERATURA
1. Kulichkov A. Zasilacze impulsowe do komputerów IBM PC. - M.: DMK, seria "Naprawa i Serwis", 2000.
2. Guk M. Sprzęt komputerowy IBM. - Petersburg: Piotr, 2000.
3. Kunevich A.. Sidorov I. Elementy indukcyjne na ferrytach. - Petersburg: Lenizdat, 1997.
4. Nikulin S. Niezawodność elementów sprzętu radioelektronicznego. - M.: Energia, 1979.

Artykuł został napisany na podstawie książki A.V. Golovkova i V.B Lyubitsky'ego „ZASILANIE DO MODUŁÓW SYSTEMOWYCH TYPU IBM PC-XT/AT” Materiał zaczerpnięty ze strony interlavka. Zmienne napięcie sieciowe dostarczane jest poprzez wyłącznik sieciowy PWR SW poprzez bezpiecznik sieciowy F101 4A, filtry przeciwzakłóceniowe utworzone przez elementy C101, R101, L101, C104, C103, C102 i dławiki I 02, L103 na:
trzypinowe złącze wyjściowe, do którego można podłączyć kabel zasilający wyświetlacz;
dwupinowe złącze JP1, którego część współpracująca znajduje się na płytce.
Ze złącza JP1 Napięcie prądu przemiennego sieć idzie do:
mostek obwodu prostowniczego BR1 przez termistor THR1;
uzwojenie pierwotne transformatora rozruchowego T1.

Na wyjściu prostownika BR1 uwzględnione są pojemności filtrów wygładzających C1, C2. Termistor THR ogranicza początkowe przepięcie prąd ładowania te kondensatory. Przełącznik SW 115V/230V umożliwia zasilanie blok pulsu zasilanie zarówno z sieci 220-240V jak i z sieci 110/127 V.

Rezystory wysokoomowe R1, R2, kondensatory bocznikowe C1, C2 są balunami (wyrównują napięcia na C1 i C2), a także zapewniają rozładowanie tych kondensatorów po wyłączeniu zasilacza impulsowego z sieci. Efektem pracy obwodów wejściowych jest pojawienie się na wyprostowanej szynie napięcia sieciowego napięcia stałego Uep równego +310V, z pewnymi tętnieniami. Ten zasilacz impulsowy wykorzystuje obwód rozruchowy z wymuszonym (zewnętrznym) wzbudzeniem, który jest realizowany na specjalnym transformatorze rozruchowym T1, na którego uzwojeniu wtórnym, po włączeniu zasilacza, napięcie przemienne o częstotliwości sieci zasilającej pojawia się. Napięcie to jest prostowane przez diody D25, D26, które tworzą pełnookresowy obwód prostowniczy z punktem środkowym z uzwojeniem wtórnym T1. SZO to pojemność filtra wygładzającego, na którym generowane jest stałe napięcie, służące do zasilania mikroukładu sterującego U4.

Układ scalony TL494 jest tradycyjnie używany jako układ sterujący w tym zasilaczu impulsowym.

Napięcie zasilania z kondensatora SZO jest podawane na pin 12 U4. W rezultacie napięcie wyjściowe wewnętrznego źródła odniesienia Uref = -5B pojawia się na pinie 14 U4, uruchamia się wewnętrzny generator napięcia piłokształtnego mikroukładu, a na pinach 8 i 11 pojawiają się napięcia sterujące, które są sekwencjami prostokątnych impulsów z ujemne krawędzie natarcia, przesunięte względem siebie o połowę okresu. Elementy C29, R50 podłączone do pinów 5 i 6 mikroukładu U4 określają częstotliwość napięcia piłokształtnego generowanego przez wewnętrzny generator mikroukładu.

Stopień dopasowujący w tym zasilaczu impulsowym jest wykonany zgodnie z obwodem beztranzystorowym oddzielne sterowanie. Napięcie zasilające z kondensatora SZO doprowadzane jest do punktów środkowych uzwojeń pierwotnych transformatorów sterujących T2, TZ. Tranzystory wyjściowe układu IC U4 pełnią funkcje pasujących tranzystorów stopniowych i są połączone zgodnie z obwodem z OE. Emitery obu tranzystorów (piny 9 i 10 mikroukładu) są podłączone do „obudowy”. Obciążeniami kolektorów tych tranzystorów są pierwotne półuzwojenia transformatorów sterujących T2, T3, podłączone do pinów 8, 11 mikroukładu U4 (otwarte kolektory tranzystorów wyjściowych). Pozostałe połówki uzwojeń pierwotnych T2, T3 z podłączonymi do nich diodami D22, D23 tworzą obwody rozmagnesowujące rdzeni tych transformatorów.

Transformatory T2, TZ sterują mocnymi tranzystorami falownika półmostkowego.

Przełączenie tranzystorów wyjściowych mikroukładu powoduje pojawienie się impulsowego sterującego pola elektromagnetycznego na uzwojeniach wtórnych transformatorów sterujących T2, T3. Pod wpływem tych pól elektromagnetycznych tranzystory mocy Q1, Q2 otwierają się naprzemiennie z regulowanymi przerwami („martwe strefy”). Dlatego poprzez uzwojenie pierwotne mocy transformator impulsowy T5 przecieka prąd przemienny w postaci impulsów prądu piłokształtnego. Wyjaśnia to fakt, że uzwojenie pierwotne T5 jest zawarte w przekątnej mostka elektrycznego, którego jedno ramię tworzą tranzystory Q1, Q2, a drugie - kondensatory C1, C2. Dlatego też, gdy którykolwiek z tranzystorów Q1, Q2 jest otwarty, uzwojenie pierwotne T5 jest połączone z jednym z kondensatorów C1 lub C2, co powoduje przepływ przez niego prądu tak długo, jak tranzystor jest otwarty.
Diody tłumiące D1, D2 zapewniają powrót energii zgromadzonej w indukcyjności rozproszenia uzwojenia pierwotnego T5 w stanie zamkniętym tranzystorów Q1, Q2 z powrotem do źródła (rekuperacja).
Kondensator SZ, połączony szeregowo z uzwojeniem pierwotnym T5, eliminuje składową prądu stałego przez uzwojenie pierwotne T5, eliminując w ten sposób niepożądane namagnesowanie jego rdzenia.

Rezystory R3, R4 i R5, R6 tworzą podstawowe dzielniki odpowiednio mocnych tranzystorów Q1, Q2 i zapewniają tryb optymalny ich przełączanie z punktu widzenia dynamicznych strat mocy na tych tranzystorach.

Diody zespołu SD2 to diody z barierą Schottky'ego, która osiąga wymaganą prędkość i zwiększa wydajność prostownika.

Uzwojenie III wraz z uzwojeniem IV zapewnia napięcie wyjściowe +12V wraz z zespołem diod (półmostek) SD1. Zespół ten tworzy z uzwojeniem III pełnookresowy obwód prostowniczy z punktem środkowym. Jednakże środkowy punkt uzwojenia III nie jest uziemiony, ale jest podłączony do szyny napięcia wyjściowego +5V. Umożliwi to zastosowanie diod Schottky'ego w kanale generacji +12V, ponieważ napięcie wsteczne przyłożone do diod prostowniczych przy tym połączeniu zostaje obniżone do poziomu dopuszczalnego dla diod Schottky'ego.

Elementy L1, C6, C7 tworzą filtr wygładzający w kanale +12V.

Środkowy punkt uzwojenia II jest uziemiony.

Przeprowadzana jest stabilizacja napięć wyjściowych różne sposoby w różnych kanałach.
Ujemne napięcia wyjściowe -5V i -12V są stabilizowane za pomocą liniowych zintegrowanych trójzaciskowych stabilizatorów U4 (typ 7905) i U2 (typ 7912).
Aby to zrobić, napięcia wyjściowe prostowników z kondensatorów C14, C15 są dostarczane na wejścia tych stabilizatorów. Kondensatory wyjściowe C16, C17 wytwarzają stabilizowane napięcia wyjściowe -12 V i -5 V.
Diody D7, D9 zapewniają rozładowanie kondensatorów wyjściowych C16, C17 poprzez rezystory R14, R15 po wyłączeniu zasilacza impulsowego z sieci. W przeciwnym razie kondensatory te zostałyby rozładowane przez obwód stabilizatora, co jest niepożądane.
Przez rezystory R14, R15 rozładowywane są również kondensatory C14, C15.

Diody D5, D10 pełnią funkcję zabezpieczającą na wypadek przebicia diod prostowniczych.

Napięcie wyjściowe +12V w tym UPS-ie nie jest ustabilizowane.

Regulacja poziomu napięcia wyjściowego w tym UPS odbywa się tylko dla kanałów +5V i +12V. Regulacja ta odbywa się poprzez zmianę poziomu napięcia odniesienia na bezpośrednim wejściu wzmacniacza błędu DA3 za pomocą rezystora dostrajającego VR1.
Podczas zmiany położenia suwaka VR1 podczas konfiguracji UPS poziom napięcia na szynie +5V będzie się zmieniał w pewnych granicach, a co za tym idzie na szynie +12V, ponieważ napięcie z szyny +5V podawane jest na środkowy punkt uzwojenia III.

Połączona ochrona tego UPS obejmuje:

Obwód ograniczający do kontrolowania szerokości impulsów sterujących;
pełny schemat zabezpieczenie zwarciowe w obciążeniach;
niekompletny obwód kontroli przepięcia wyjściowego (tylko na szynie +5V).

Przyjrzyjmy się każdemu z tych schematów.

Ograniczający obwód sterujący wykorzystuje jako czujnik przekładnik prądowy T4, którego uzwojenie pierwotne jest połączone szeregowo z uzwojeniem pierwotnym transformatora impulsowego mocy T5.
Rezystor R42 jest obciążeniem uzwojenia wtórnego T4, a diody D20, D21 tworzą pełnookresowy obwód prostowniczy dla przemiennego napięcia impulsowego usuniętego z obciążenia R42.

Rezystory R59, R51 tworzą dzielnik. Część napięcia jest wygładzana przez kondensator C25. Poziom napięcia na tym kondensatorze zależy proporcjonalnie od szerokości impulsów sterujących u podstaw tranzystorów mocy Q1, Q2. Poziom ten jest podawany przez rezystor R44 na wejście odwracające wzmacniacza błędu DA4 (pin 15 układu U4). Bezpośrednie wejście tego wzmacniacza (pin 16) jest uziemione. Diody D20, D21 są połączone w taki sposób, że kondensator C25, gdy prąd przepływa przez te diody, jest ładowany do napięcia ujemnego (w stosunku do przewodu wspólnego).

Podczas normalnej pracy, gdy szerokość impulsów sterujących nie przekracza dopuszczalnych granic, potencjał pinu 15 jest dodatni, ze względu na połączenie tego pinu przez rezystor R45 z szyną Uref. Jeśli z jakiegoś powodu szerokość impulsów sterujących nadmiernie wzrośnie, napięcie ujemne na kondensatorze C25 wzrośnie, a potencjał styku 15 stanie się ujemny. Prowadzi to do pojawienia się napięcia wyjściowego wzmacniacza błędu DA4, które wcześniej było równe 0V. Dalszy wzrost szerokości impulsów sterujących prowadzi do tego, że sterowanie przełączaniem komparatora PWM DA2 jest przekazywane do wzmacniacza DA4, a późniejsze zwiększanie szerokości impulsów sterujących już nie występuje (tryb ograniczenia), ponieważ szerokość tych impulsów nie zależy już od poziomu sygnału sprzężenia zwrotnego na bezpośrednim wejściu wzmacniacza błędu DA3.

Obwód zabezpieczający przed zwarciem w obciążeniach można warunkowo podzielić na ochronę kanałów generujących napięcia dodatnie i ochronę kanałów generujących napięcia ujemne, które są realizowane w przybliżeniu w tym samym obwodzie.
Czujnikiem obwodu zabezpieczenia zwarciowego w odbiorach kanałów generujących napięcia dodatnie (+5V i +12V) jest diodowy dzielnik rezystancyjny D11, R17, włączony pomiędzy szyny wyjściowe tych kanałów. Poziom napięcia na anodzie diody D11 jest sygnałem kontrolowanym. W normalnej pracy, gdy napięcia na szynach wyjściowych kanałów +5V i +12V mają wartości nominalne, potencjał anodowy diody D11 wynosi około +5,8V, ponieważ przez dzielnik-czujnik prąd płynie z szyny +12V do szyny +5V wzdłuż obwodu: szyna +12V - R17-D11 - szyna +56.

Sterowany sygnał z anody D11 podawany jest na dzielnik rezystancyjny R18, R19. Część tego napięcia jest usuwana z rezystora R19 i doprowadzana na bezpośrednie wejście komparatora 1 mikroukładu U3 typu LM339N. Wejście odwracające tego komparatora zasilane jest poziomem napięcia odniesienia z rezystora R27 dzielnika R26, R27 podłączonego do wyjścia źródła odniesienia Uref=+5B układu sterującego U4. Poziom odniesienia dobiera się tak, aby podczas normalnej pracy potencjał wejścia bezpośredniego komparatora 1 przewyższał potencjał wejścia odwrotnego. Następnie tranzystor wyjściowy komparatora 1 zostaje zwarty, a obwód UPS pracuje normalnie w trybie PWM.

W przypadku zwarcia obciążenia kanału +12V potencjał anodowy diody D11 staje się równy 0V, zatem potencjał wejścia odwracającego komparatora 1 stanie się większy niż potencjał wejścia bezpośredniego , a tranzystor wyjściowy komparatora zostanie otwarty. Spowoduje to zamknięcie tranzystora Q4, który normalnie jest otwarty przez prąd bazowy przepływający przez obwód: Szyna Upom - R39 - R36 - b-e Q4 - „obudowa”.

Włączenie tranzystora wyjściowego komparatora 1 łączy rezystor R39 z „obudową” i dlatego tranzystor Q4 jest pasywnie wyłączany przez zerowe obciążenie. Zamknięcie tranzystora Q4 powoduje ładowanie kondensatora C22, który pełni funkcję elementu opóźniającego zabezpieczenie. Opóźnienie jest konieczne ze względu na to, że podczas wejścia UPS w tryb napięcia wyjściowe na szynach +5V i +12V nie pojawiają się od razu, ale w miarę ładowania kondensatorów wyjściowych o dużej pojemności. Przeciwnie, napięcie odniesienia ze źródła Uref pojawia się niemal natychmiast po podłączeniu UPS do sieci. Dlatego w trybie rozruchu komparator 1 przełącza się, jego tranzystor wyjściowy otwiera się, a gdyby zabrakło kondensatora opóźniającego C22, doprowadziłoby to do zadziałania zabezpieczenia natychmiast po włączeniu UPS do sieci. Jednak C22 jest włączony w obwód i zabezpieczenie zadziała dopiero, gdy napięcie na nim osiągnie poziom określony przez wartości rezystorów R37, R58 dzielnika podłączonego do szyny Upom i będącego bazą dla tranzystora Q5. Kiedy tak się dzieje, tranzystor Q5 otwiera się, a rezystor R30 jest podłączony przez mały opór wewnętrzny ten tranzystor do „obudowy”. W związku z tym pojawia się ścieżka przepływu prądu bazowego tranzystora Q6 przez obwód: Uref - e-6 Q6 - R30 - e-e Q5 - „przypadek”.

Tranzystor Q6 jest otwierany przez ten prąd aż do nasycenia, w wyniku czego napięcie Uref = 5B, które zasila tranzystor Q6 wzdłuż emitera, zostaje przyłożone poprzez jego niską rezystancję wewnętrzną do pinu 4 układu sterującego U4. Prowadzi to, jak pokazano wcześniej, do zatrzymania ścieżki cyfrowej mikroukładu, zaniku wyjściowych impulsów sterujących i zaprzestania przełączania tranzystorów mocy Q1, Q2, tj. do wyłączenia ochronnego. Zwarcie w obciążeniu kanału +5V spowoduje, że potencjał anodowy diody D11 będzie wynosił tylko około +0,8V. Dlatego tranzystor wyjściowy komparatora (1) będzie otwarty i wyłączenie ochronne.
W podobny sposób zabezpieczenie przeciwzwarciowe wbudowane jest w obciążenia kanałów generujących napięcia ujemne (-5V i -12V) na komparatorze 2 układu U3. Elementy D12, R20 tworzą diodowo-rezystancyjny dzielnik-czujnik, podłączony pomiędzy szynami wyjściowymi kanałów generowania napięcia ujemnego. Kontrolowanym sygnałem jest potencjał katody diody D12. Podczas zwarcia w obciążeniu kanału -5V lub -12V potencjał katody D12 wzrasta (od -5,8 do 0V dla zwarcia przy obciążeniu kanału -12V i do -0,8V dla zwarcia w kanale -5V obciążenie). W każdym z tych przypadków następuje otwarcie normalnie zwartego tranzystora wyjściowego komparatora 2, co powoduje zadziałanie zabezpieczenia według powyższego mechanizmu. W tym przypadku poziom odniesienia z rezystora R27 jest dostarczany na bezpośrednie wejście komparatora 2, a potencjał wejścia odwracającego jest określony przez wartości rezystorów R22, R21. Rezystory te tworzą dzielnik zasilany dwubiegunowo (rezystor R22 jest podłączony do magistrali Uref = +5V, a rezystor R21 jest podłączony do katody diody D12, której potencjał podczas normalnej pracy UPS, jak już wspomniano, wynosi -5,8 V). Dlatego potencjał wejścia odwracającego komparatora 2 podczas normalnej pracy jest utrzymywany na poziomie niższym niż potencjał wejścia bezpośredniego, a tranzystor wyjściowy komparatora zostanie zwarty.

Zabezpieczenie przed przepięciem wyjściowym na szynie +5V realizowane jest na elementach ZD1, D19, R38, C23. Dioda Zenera ZD1 (o napięciu przebicia 5,1 V) jest podłączona do szyny napięcia wyjściowego +5 V. Dlatego dopóki napięcie na tej szynie nie przekracza +5,1 V, dioda Zenera jest zwarta, podobnie jak tranzystor Q5. Jeżeli napięcie na szynie +5V wzrośnie powyżej +5,1V, dioda Zenera „przebije się”, a do bazy tranzystora Q5 popłynie prąd odblokowujący, co powoduje otwarcie tranzystora Q6 i pojawienie się napięcia Uref = + 5V na pinie 4 układu sterującego U4, tj. . do wyłączenia ochronnego. Rezystor R38 jest statecznikiem diody Zenera ZD1. Kondensator C23 zapobiega zadziałaniu zabezpieczenia podczas przypadkowych, krótkotrwałych skoków napięcia na szynie +5V (np. w wyniku ustania napięcia po nagłym spadku prądu obciążenia). Dioda D19 jest diodą odsprzęgającą.

Obwód generowania sygnału PG w tym zasilaczu impulsowym jest dwufunkcyjny i jest montowany na komparatorach (3) i (4) mikroukładu U3 i tranzystorze Q3.

Obwód zbudowany jest na zasadzie monitorowania obecności przemiennego napięcia o niskiej częstotliwości na uzwojeniu wtórnym transformatora rozruchowego T1, które działa na to uzwojenie tylko wtedy, gdy na uzwojeniu pierwotnym T1 występuje napięcie zasilania, tj. gdy zasilacz impulsowy jest podłączony do sieci.
Niemal natychmiast po włączeniu UPS na kondensatorze SZO pojawia się napięcie pomocnicze Upom, które zasila mikroukład sterujący U4 i mikroukład pomocniczy U3. Ponadto napięcie przemienne z uzwojenia wtórnego transformatora rozruchowego T1 przez diodę D13 i rezystor ograniczający prąd R23 ładuje kondensator C19. Napięcie z C19 zasila dzielnik rezystancyjny R24, R25. Z rezystora R25 część tego napięcia jest dostarczana na bezpośrednie wejście komparatora 3, co prowadzi do zamknięcia jego tranzystora wyjściowego. Napięcie wyjściowe wewnętrznego źródła odniesienia mikroukładu U4 Uref = +5B, które pojawia się bezpośrednio po tym, zasila dzielnik R26, R27. Dlatego poziom odniesienia z rezystora R27 jest dostarczany na wejście odwracające komparatora 3. Jednak poziom ten jest niższy niż poziom na wejściu bezpośrednim, dlatego tranzystor wyjściowy komparatora 3 pozostaje w stanie wyłączonym. Dlatego proces ładowania pojemności C20 rozpoczyna się wzdłuż łańcucha: Upom - R39 - R30 - C20 - „obudowa”.
Napięcie, które wzrasta w miarę ładowania kondensatora C20, jest podawane na wejście odwrotne 4 mikroukładu U3. Wejście bezpośrednie tego komparatora zasilane jest napięciem z rezystora R32 dzielnika R31, R32 podłączonego do szyny Upom. Dopóki napięcie na kondensatorze ładującym C20 nie przekracza napięcia na rezystorze R32, tranzystor wyjściowy komparatora 4 jest zwarty. Dlatego prąd otwierający wpływa do bazy tranzystora Q3 poprzez obwód: Upom - R33 - R34 - 6. Q3 - „obudowa”.
Tranzystor Q3 jest otwarty na nasycenie, a sygnał PG pobrany z jego kolektora ma pasywny niski poziom i uniemożliwia uruchomienie procesora. W tym czasie, w którym poziom napięcia na kondensatorze C20 osiąga poziom na rezystorze R32, zasilacz impulsowy niezawodnie przechodzi do nominalnego trybu pracy, tj. pojawiają się wszystkie jego napięcia wyjściowe w pełni.
Gdy tylko napięcie na C20 przekroczy napięcie usunięte z R32, komparator 4 przełączy się, a jego tranzystor wyjściowy otworzy się.
Spowoduje to zamknięcie tranzystora Q3, a sygnał PG pobrany z obciążenia kolektora R35 stanie się aktywny (poziom H) i umożliwi uruchomienie procesora.
Po wyłączeniu zasilacza impulsowego z sieci napięcie przemienne zanika na uzwojeniu wtórnym transformatora rozruchowego T1. Dlatego napięcie na kondensatorze C19 szybko maleje z powodu małej pojemności tego ostatniego (1 µF). Gdy tylko spadek napięcia na rezystorze R25 stanie się mniejszy niż na rezystorze R27, komparator 3 przełączy się, a jego tranzystor wyjściowy otworzy się. Pociągnie to za sobą ochronne wyłączenie napięć wyjściowych układu sterującego U4, ponieważ tranzystor Q4 otworzy się. Ponadto, poprzez otwarty tranzystor wyjściowy komparatora 3, proces przyspieszonego rozładowania kondensatora C20 rozpocznie się wzdłuż obwodu: (+)C20 - R61 - D14 - dzień wolny tranzystor komparatora 3 - „obudowa”.

Gdy tylko poziom napięcia na C20 spadnie poniżej poziomu napięcia na R32, komparator 4 przełączy się, a jego tranzystor wyjściowy zamknie się. Spowoduje to otwarcie tranzystora Q3 i przejście sygnału PG do nieaktywnego niskiego poziomu, zanim napięcia na szynach wyjściowych UPS zaczną spadać w sposób niedopuszczalny. Spowoduje to inicjalizację sygnału resetowania systemu komputera i przywrócenie pierwotnego stanu całej cyfrowej części komputera.

Oba komparatory 3 i 4 obwodu generowania sygnału PG są pokryte plusem informacja zwrotna za pomocą rezystorów odpowiednio R28 i R60, co przyspiesza ich przełączanie.
Płynne przejście do trybu w tym UPS jest tradycyjnie zapewnione za pomocą łańcucha formującego C24, R41, podłączonego do styku 4 układu sterującego U4. Napięcie resztkowe na pinie 4, które określa maksymalny możliwy czas trwania impulsów wyjściowych, ustalane jest przez dzielnik R49, R41.
Silnik wentylatora zasilany jest napięciem z kondensatora C14 w kanale generowania napięcia -12V poprzez dodatkowy filtr odsprzęgający w kształcie litery L R16, C15.