ATX NAPÁJACÍ ZDROJ, OKRUH
Počítačové napájacie zdroje sú medzi rádioamatérmi každým dňom čoraz obľúbenejšie.ATX. Za relatívne nízku cenu predstavujú výkonný, kompaktný zdroj napätia 5 a 12 V 250 - 500 wattov. BPATXmožno použiť aj v nabíjačky Pre autobatérie, a v laboratórnych zdrojoch energie a v zváracie invertory, a s istou fantáziou sa pre nich dá nájsť oveľa viac aplikácií. Navyše, ak je napájací obvodATXa podlieha zmenám, potom minimálne.
Konštrukcia obvodov týchto zdrojov je približne rovnaká pre takmer všetkých výrobcov. Malý rozdiel sa týka len AT a ATX zdrojov. Hlavným rozdielom medzi nimi je, že napájací zdroj AT nepodporuje pokročilý štandard správy napájania v softvéri. Tento zdroj vypnete len zastavením dodávky napätia na jeho vstup a v zdrojoch ATX je možné ho programovo vypnúť pomocou riadiaceho signálu zo základnej dosky. Typicky má ATX doska veľké veľkosti ako AT a je vertikálne predĺžená.
V akomkoľvek napájacom zdroji počítača je napätie +12 V určené na napájanie motorov diskovej jednotky. Napájací zdroj pre tento obvod musí poskytovať veľký výstupný prúd, najmä v počítačoch s mnohými pozíciami pre jednotky. Toto napätie sa dodáva aj do ventilátorov. Spotrebúvajú prúd do 0,3 A, ale v nových počítačoch je táto hodnota pod 0,1 A. Napájanie +5 voltov sa dodáva do všetkých komponentov počítača, preto má veľmi vysoký výkon a prúd, až 20 A, a +3,3 voltové napätie je určené výhradne na napájanie procesora. S vedomím, že moderné viacjadrové procesory majú výkon až 150 wattov, nie je ťažké vypočítať prúd tohto obvodu: 100 wattov / 3,3 voltov = 30 A! Záporné napätia -5 a -12 V sú desaťkrát slabšie ako hlavné kladné, takže existujú jednoduché 2-ampérové diódy bez radiátorov.
Medzi úlohy napájacieho zdroja patrí aj pozastavenie fungovania systému, kým vstupné napätie nedosiahne hodnotu dostatočnú pre normálnu prevádzku. Každý napájací zdroj prechádza vnútornými kontrolami a testovaním výstupného napätia predtým, ako bude povolený štart systému. Potom sa na základnú dosku odošle špeciálny signál Power Good. Ak tento signál neprijme, počítač nebude fungovať.
Signál Power Good je možné použiť na manuálny reset, ak sa použije na čip generátora hodín. Keď je signálový obvod Power Good uzemnený, generovanie hodín sa zastaví a procesor sa zastaví. Po otvorení spínača sa vygeneruje krátkodobý signál inicializácie procesora a umožní sa normálny tok signálu - vykoná sa hardvérový reštart počítača. V počítačových zdrojoch typu ATX je signál nazývaný PS ON, program ho môže použiť na vypnutie zdroja.
Tu si môžete stiahnuť počítačové zdroje a tu je veľmi užitočný popis, typy a princíp činnosti zdrojov AT a ATX.Pre kontrolu funkčnosti napájacieho zdroja by ste mali napájací zdroj zaťažiť lampami pre svetlomety auta a zmerať všetky výstupné napätia testerom. Ak je napätie v normálnych medziach. Tiež stojí za to skontrolovať zmenu napätia dodávaného napájacím zdrojom so zmenou zaťaženia.
Prevádzka týchto zdrojov je veľmi stabilná a spoľahlivá, avšak v prípade horenia najčastejšie zlyhávajú výkonné tranzistory, nízkoodporové odpory, usmerňovacie diódy na radiátore, varistory, transformátor a poistka.
Pre napájacie zdroje počítača
Žiadny počítač nemôže fungovať bez napájacieho zdroja. Preto by ste svoj výber mali brať vážne. Predsa zo stajne a spoľahlivá prevádzka Napájanie bude závisieť od výkonu samotného počítača.
Čo to je
Hlavnou úlohou napájacieho zdroja je premieňať striedavý prúd a ďalej vytvárať potrebné napätie pre normálnu prevádzku všetkých komponentov PC.
Napätie potrebné na prevádzku komponentov:
- +12V;
- +3,3 V.
Okrem týchto deklarovaných hodnôt existujú aj ďalšie hodnoty:
- -12V;
Napájací zdroj funguje ako galvanická izolácia medzi elektrický šok zo zásuvky a komponentov spotrebúvajúcich prúd. Jednoduchý príklad: ak dôjde k úniku prúdu a osoba sa dotkne krytu systémová jednotka dostal by elektrický šok, ale vďaka napájaniu sa tak nestane. Často sa používajú napájacie zdroje (PS) formátu ATX.
Prehľad napájacích obvodov
Hlavná časť Bloková schéma IP, formát ATX, je prevodník polovičného mostíka. Prevádzka meničov tohto typu spočíva v režime push-pull.
Stabilizácia výstupných parametrov IP sa vykonáva pomocou pulzne šírkovej modulácie (PWM regulátor) riadiacich signálov.
IN pulzné zdroje Na napájanie sa často používa čip regulátora TL494 PWM, ktorý má množstvo pozitívnych vlastností:
- prijateľné výkonové charakteristiky mikroobvodu. Toto je malé štartovací prúd, výkon;
- prítomnosť univerzálnych vnútorných ochranných prvkov;
- Jednoduchosť použitia.
Jednoduchý spínaný zdroj
Princíp činnosti konvenčného pulz Napájanie je možné vidieť na fotke.
Prvý blok vykonáva zmenu zo striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Prevodník je vyrobený vo forme diódového mostíka, ktorý konvertuje napätie a kondenzátora, ktorý vyhladzuje oscilácie.
Okrem týchto prvkov môžu existovať aj dodatočné komponenty: napäťový filter a termistory. Ale kvôli vysokým nákladom nemusia byť tieto komponenty dostupné.
Generátor vytvára impulzy s určitou frekvenciou, ktoré napájajú vinutie transformátora. Transformátor funguje hlavná práca v BP je to - galvanická izolácia a prevod prúdu na požadované hodnoty.
Video: Princíp činnosti regulátora PWM
ATX bez korekcie koeficientu
Jednoduchý spínaný zdroj, hoci je funkčným zariadením, je v praxi nepohodlný. Mnohé z jeho výstupných parametrov „plávajú“ vrátane napätia. Všetky tieto indikátory sa menia v dôsledku nestabilného napätia, teploty a zaťaženia na výstupe meniča.
Ale ak spravujete tieto indikátory pomocou ovládača, ktorý bude pôsobiť ako stabilizátor a doplnkové funkcie, potom bude obvod celkom vhodný na použitie.
Bloková schéma napájacieho zdroja s použitím regulátora šírky impulzov je jednoduchá a predstavuje generátor impulzov na regulátore PWM.
Regulátor PWM reguluje amplitúdu zmien signálov prechádzajúcich cez filter nízke frekvencie(LPF). Hlavnou výhodou je vysoká účinnosť výkonových zosilňovačov a široké možnosti použitia.
ATX s korekciou účinníka
Objavuje sa v nových napájacích zdrojoch PC dodatočný blok– korektor účinníka (PFC). PFC eliminuje vznikajúce chyby AC mostíkového usmerňovača a zvyšuje účinník (PF).
Preto výrobcovia aktívne vyrábajú napájacie zdroje s povinnou korekciou CM. To znamená, že napájací zdroj na počítači bude pracovať v rozsahu 300W alebo viac.
Tieto napájacie zdroje používajú špeciálnu tlmivku s vyššou indukčnosťou ako je indukčnosť na vstupe. Takáto IP sa nazýva PFC alebo pasívne PFC. Má pôsobivú hmotnosť vďaka dodatočné využitie kondenzátory na výstupe usmerňovača.
Medzi nevýhody patrí nízka spoľahlivosť napájacieho zdroja a nesprávna činnosť napájača pri prepínaní prevádzkového režimu „batéria/sieť“.
Je to spôsobené malou kapacitou filtra sieťového napätia a v momente poklesu napätia sa zvýši PFC prúd a v tomto momente sa aktivuje ochrana proti skratu.
Na dvojkanálovom regulátore PWM
Dvojkanálové regulátory PWM sa často používajú v moderných počítačových zdrojoch. Jediný mikroobvod je schopný vykonávať úlohu prevodníka a korektora CM, čo znižuje celkový počet prvkov v napájacom obvode.
Vo vyššie uvedenom obvode prvá časť generuje stabilizované napätie +38V a druhá časť je menič, ktorý generuje stabilizované napätie +12V.
Schéma zapojenia napájania počítača
Ak chcete pripojiť napájací zdroj k počítaču, musíte vykonať sériu sekvenčných krokov:
Dizajnové prvky
Na pripojenie komponentov osobný počítač Zdroj má rôzne konektory. Na zadnej strane je konektor pre sieťový kábel a spínacie tlačidlo.
Okrem toho môže byť na zadnej stene zdroja aj konektor na pripojenie monitora.
IN rôzne modely Môžu existovať aj iné konektory:
Moderné PC napájacie zdroje majú menšiu pravdepodobnosť inštalácie ventilátora na zadnú stenu, ktorý sa vyťahuje horúci vzduch od BP. Ako náhradu tohto riešenia začali používať ventilátor na hornej stene, ktorý bol väčší a tichší.
Na niektorých modeloch je možné nájsť dva ventilátory naraz. Zo steny, ktorá sa nachádza vo vnútri systémovej jednotky, vychádza drôt so špeciálnym konektorom na napájanie základnej dosky. Na fotografii sú možné spojovacie konektory a označenia kontaktov.
Každá farba vodiča dodáva špecifické napätie:
- žltá - +12 V;
- červená - +5 V;
- oranžová - +3,3 V;
- čierna – uzemnenie.
U rôznych výrobcov Hodnoty týchto farieb drôtov sa môžu líšiť.
Nechýbajú ani konektory na napájanie komponentov počítača.
Parametre a charakteristiky
Napájací zdroj osobného počítača má veľa parametrov, ktoré nemusia byť uvedené v dokumentácii. Na bočnom štítku je uvedených niekoľko parametrov – napätie a výkon.
Hlavným ukazovateľom je výkon
Tieto informácie sú napísané na štítku veľkým písmom. Menovitý výkon napájacieho zdroja udáva celkové množstvo elektriny dostupnej pre vnútorné komponenty.
Zdá sa, že výber napájacieho zdroja s požadovaným výkonom by stačil na zhrnutie spotrebovaných ukazovateľov komponentov a výber napájacieho zdroja s malou rezervou. Preto nebude veľký rozdiel medzi 200w a 250w.
V skutočnosti však situácia vyzerá komplikovanejšie, pretože výstupné napätie môže byť rôzne - +12V, -12V a iné. Každé napäťové vedenie spotrebuje určité množstvo energie. Ale v napájacom zdroji je jeden transformátor, ktorý generuje všetky napätia používané PC. V zriedkavých prípadoch môžu byť umiestnené dva transformátory. Toto je drahá možnosť a používa sa ako zdroj na serveroch.
V jednoduchých napájacích zdrojoch sa používa 1 transformátor. Z tohto dôvodu sa výkon na napäťových vedeniach môže meniť, zvyšovať s nízkym zaťažením na iných vedeniach a naopak klesať.
Prevádzkové napätie
Pri výbere napájacieho zdroja by ste mali venovať pozornosť maximálnym hodnotám prevádzkového napätia, ako aj rozsahu vstupných napätí, ktoré by mali byť od 110V do 220V.
Pravda, väčšina používateľov tomu nevenuje pozornosť a pri výbere zdroja s menovitými hodnotami od 220V do 240V riskujú časté vypínanie PC.
Takéto napájanie sa vypne, keď napätie klesne, čo nie je nezvyčajné pre naše elektrické siete. Prekročenie deklarovaných hodnôt povedie k vypnutiu počítača a ochrana bude fungovať. Ak chcete napájanie znova zapnúť, budete ho musieť odpojiť od siete a chvíľu počkať.
Malo by sa pamätať na to, že procesor a grafická karta spotrebúvajú maximálne prevádzkové napätie 12 V. Preto by ste mali venovať pozornosť týmto indikátorom, aby sa znížilo zaťaženie konektorov, 12V linka je rozdelená na paralelný pár s označením +12V1 a +12V2. Tieto indikátory musia byť uvedené na štítku.
Pred výberom zdroja na nákup by ste mali venovať pozornosť spotrebe energie vnútorných komponentov počítača.
Niektoré grafické karty však vyžadujú špeciálnu spotrebu prúdu +12 V a tieto indikátory by sa mali brať do úvahy pri výbere zdroja napájania. Typicky pre PC s jednou nainštalovanou grafickou kartou postačuje zdroj s výkonom 500 W alebo 600 W.
Mali by ste si prečítať aj recenzie zákazníkov a odborné recenzie o vybranom modeli a výrobcovi. Najlepšie možnosti, ktorým by ste mali venovať pozornosť sú: napájanie, tichý chod kvalitu a súlad s charakteristikami uvedenými na etikete.
Nie je potrebné šetriť, pretože prevádzka celého PC bude závisieť od prevádzky napájacieho zdroja. Preto čím lepší a spoľahlivejší zdroj, tým dlhšie počítač vydrží. Používateľ si môže byť istý, že to urobil správna voľba a nemusíte sa obávať náhleho vypnutia počítača.
Obvody počítačových zdrojov
Obvody pre počítače
R. ALEXANDROV, Malojaroslavec, región Kaluga.
Rozhlas, 2002, č.5, 6, 8
UPS domácich počítačov sú určené na prevádzku z jednofázovej siete striedavého prúdu (110/230 V, 60 Hz ≈ import, 127/220 V, 50 Hz ≈ domácej produkcie). Keďže v Rusku je všeobecne akceptovaná sieť 220 V, 50 Hz, problém výberu jednotky pre požadované sieťové napätie neexistuje. Musíte sa len uistiť, že prepínač sieťového napätia na jednotke (ak existuje) je nastavený na 220 alebo 230 V. Neprítomnosť vypínača znamená, že jednotka je schopná prevádzky v rozsahu sieťového napätia, ktorý je uvedený na jej štítku bez akéhokoľvek prepínania. UPS navrhnuté pre 60 Hz fungujú bezchybne v 50 Hz sieti.
UPS sa pripája k základným doskám formátu AT pomocou dvoch káblových zväzkov so zásuvkami P8 a P9, ako je znázornené na obr. 1 (pohľad z hniezd). Farby vodičov uvedené v zátvorkách sú štandardné, aj keď nie všetci výrobcovia UPS ich striktne dodržiavajú. Pre správnu orientáciu zásuviek pri pripájaní k zástrčkám základnej dosky platí jednoduché pravidlo: štyri čierne vodiče (obvod GND) smerujúce do oboch zásuviek musia byť umiestnené vedľa seba.
Hlavné napájacie obvody základných dosiek formátu ATX sú sústredené v konektore znázornenom na obr. 2. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade pohľad zo strany na zásuvky. UPS tohto formátu majú vstup diaľkové ovládanie(obvod PS-ON), po pripojení k spoločnému vodiču (obvod COM ≈ „spoločný“, ekvivalent GND), jednotka pripojená k sieti začne pracovať. Ak je obvod PS-ON≈COM otvorený, na výstupoch UPS nie je žiadne napätie, s výnimkou „pohotovostného“ +5 V v obvode +5VSB. V tomto režime je spotreba energie zo siete veľmi nízka.
UPS formátu ATX sú vybavené prídavnou výstupnou zásuvkou, znázornenou na obr. 3. Účel jeho obvodov je nasledujúci:
FanM ≈ výstup snímača rýchlosti ventilátora chladiaceho UPS (dva impulzy na otáčku);
FanC ≈ analógový (0...12 V) vstup na ovládanie rýchlosti otáčania tohto ventilátora. Ak je tento vstup odpojený od vonkajších obvodov alebo je napájaný konštantný tlak viac ako 10 V, výkon ventilátora je maximálny;
3,3 V Sense ≈ vstup signálu spätnej väzby stabilizátora napätia +3,3 V. Je pripojený samostatný drôt priamo s napájacími kolíkmi mikroobvodov na systémovej doske, čo umožňuje kompenzovať pokles napätia na napájacích vodičoch. Ak nie je k dispozícii žiadna prídavná zásuvka, môže byť tento obvod vyvedený do zásuvky 11 hlavnej zásuvky (pozri obr. 2);
1394R ≈ mínus izolovaný z spoločný drôt 8...48 V zdroj napätia pre napájanie obvodov rozhrania IEEE-1394;
1394V ≈ plus rovnakého zdroja.
UPS akéhokoľvek formátu musí byť vybavená niekoľkými zásuvkami na napájanie diskových jednotiek a niektorých ďalších počítačových periférií.
Každý „počítačový“ UPS vytvára logický signál nazývaný R G. (Power Good) v AT blokoch alebo PW-OK (Power OK) v ATX blokoch, vysoký stupeňčo znamená, že všetky výstupné napätia sú v prijateľných medziach. Na „základnej doske“ počítača sa tento signál podieľa na generovaní signálu resetovania systému. Po zapnutí UPS úroveň signálu RG. (PW-OK) zostáva nejaký čas na nízkej úrovni a bráni procesoru pracovať, kým sa nedokončia prechodné procesy v napájacích obvodoch.
Keď dôjde k vypnutiu sieťového napätia alebo náhlej poruche UPS, logická úroveň signálu P.G (PW-OK) sa zmení skôr, ako výstupné napätie jednotky klesne pod prijateľné hodnoty. To spôsobí zastavenie procesora, zabráni poškodeniu údajov uložených v pamäti a iným nevratným operáciám.
Zameniteľnosť UPS možno posúdiť pomocou nasledujúcich kritérií.
Počet výstupných napätí na napájanie formátu IBM PC AT musia byť aspoň štyri (+12 V, +5 V, -5 V a -12 V). Maximálny a minimálny výstupný prúd sa reguluje samostatne pre každý kanál. Ich obvyklé hodnoty pre zdroje rôznych výkonov sú uvedené v tabuľke. 1. Počítače ATX navyše vyžadujú +3,3 V a niektoré ďalšie napätia (boli uvedené vyššie).
Vezmite prosím na vedomie, že normálna operácia bloková prevádzka pri zaťažení menšom ako minimum nie je zaručená a niekedy je tento režim jednoducho nebezpečný. Preto sa neodporúča pripojiť UPS bez záťaže do siete (napríklad na testovanie).
Výkon napájacieho zdroja (spolu pre všetky výstupné napätia) v domácom PC plne vybavenom periférnymi zariadeniami musí byť minimálne 200 W. Prakticky je potrebné mať 230...250 W a pri inštalácii ďalších pevných diskov a CD-ROM mechanik môže byť potrebné viac. Poruchy PC, najmä tie, ktoré vznikajú pri zapnutí elektromotorov spomínaných zariadení, sú často spojené s preťažením napájacieho zdroja. Počítače používané ako servery informačnej siete spotrebujú až 350 W. Nízkoenergetické UPS (40...160 W) sa používajú v špecializovaných, napríklad riadiacich počítačoch s obmedzenou sadou periférií.
Objem zaberaný UPS sa zvyčajne zvyšuje v dôsledku zväčšenia jeho dĺžky smerom k prednému panelu počítača. Inštalačné rozmery a montážne body jednotky v skrini počítača zostávajú nezmenené. Preto je možné na miesto chybného bloku nainštalovať akýkoľvek (až na zriedkavé výnimky).
Základom väčšiny UPS je push-pull polomostový invertor pracujúci na frekvencii niekoľkých desiatok kilohertzov. Napájacie napätie meniča (cca 300 V) je usmernené a vyhladené sieťové napätie. Samotný menič sa skladá z riadiacej jednotky (generátor impulzov s medzistupňom zosilnenia výkonu) a výkonného koncového stupňa. Ten je naložený na vysokofrekvenčný výkonový transformátor. Výstupné napätia sa získavajú pomocou usmerňovačov pripojených k sekundárnym vinutiam tohto transformátora. Stabilizácia napätia sa vykonáva pomocou modulácie šírky impulzov (PWM) impulzov generovaných meničom. Typicky je stabilizačným OS pokrytý iba jeden výstupný kanál, zvyčajne +5 alebo +3,3 V. Výsledkom je, že napätia na ostatných výstupoch nezávisia od sieťového napätia, ale zostávajú pod vplyvom záťaže. Niekedy sú dodatočne stabilizované pomocou bežných stabilizačných čipov.
SIEŤOVÝ USMERŇOVAČ
Vo väčšine prípadov sa táto jednotka vykonáva podľa schémy podobnej schéme znázornenej na obr. 4 sú rozdiely len v type usmerňovacieho mostíka VD1 a väčšom či menšom počte ochranných a bezpečnostných prvkov. Niekedy je mostík zostavený z jednotlivých diód. Pri rozpojenom spínači S1, čo zodpovedá napájaniu jednotky zo siete 220...230 V, je usmerňovač mostíkový, napätie na jeho výstupe (kondenzátory C4, C5 zapojené do série) je blízke amplitúde v. siete. Pri napájaní zo siete 110... 127 V zopnutím kontaktov spínača premenia zariadenie na usmerňovač so zdvojnásobením napätia a na jeho výstupe získajú konštantné napätie, ktoré je dvojnásobkom amplitúdy sieťového napätia. Takéto spínanie je zabezpečené v UPS, ktorých stabilizátory udržujú výstupné napätia v prijateľných medziach len pri odchýlke sieťového napätia o 20 %. Jednotky s účinnejšou stabilizáciou sú schopné pracovať pri akomkoľvek sieťovom napätí (zvyčajne od 90 do 260 V) bez spínania.
Rezistory R1, R4 a R5 sú určené na vybíjanie kondenzátorov usmerňovača po jeho odpojení od siete a C4 a C5 navyše vyrovnávajú napätia na kondenzátoroch C4 a C5. Termistor R2 so záporným teplotným koeficientom obmedzuje amplitúdu nabíjacích kondenzátorov C4, C5 zapínacieho prúdu v momente zapnutia jednotky. Potom v dôsledku samoohrevu jeho odpor klesá a prakticky to neovplyvňuje činnosť usmerňovača. Varistor R3 s klasifikačným napätím väčším ako maximálna amplitúda siete chráni pred prepätiami siete. Žiaľ, tento varistor je zbytočný, ak dôjde k náhodnému zapnutiu jednotky so zopnutým spínačom S1 v sieti 220 V. Vážnym následkom sa dá vyhnúť výmenou rezistorov R4, R5 za varistory s klasifikačným napätím 180...220. V, ktorého porucha má za následok spálenie poistkovej vložky FU1. Niekedy sú varistory zapojené paralelne so špecifikovanými odpormi alebo len s jedným z nich.
Kondenzátory C1 ≈ SZ a dvojvinutá tlmivka L1 tvoria filter, ktorý chráni počítač pred rušením zo siete a sieť pred rušením, generované počítačom. Cez kondenzátory C1 a SZ je počítačová skriňa pripojená striedavým prúdom k sieťovým vodičom. Preto napätie pri dotyku neuzemneného počítača môže dosiahnuť polovicu sieťového napätia. Toto nie je život ohrozujúce, pretože reaktancia kondenzátorov je pomerne vysoká, ale často vedie k zlyhaniu obvodov rozhrania, keď sú periférne zariadenia pripojené k počítaču.
VÝKONNÁ INVERTOROVÁ KASKÁDA
Zapnuté ryža. 5 znázorňuje časť schémy zapojenia bežného UPS GT-150W. Impulzy generované riadiacou jednotkou sa posielajú cez transformátor T1 na bázy tranzistorov VT1 a VT2, pričom ich striedavo otvárajú. Diódy VD4, VD5 chránia tranzistory pred prepólovaním napätia. Kondenzátory C6 a C7 zodpovedajú C4 a C5 v usmerňovači (pozri obr. 4). Napätia sekundárnych vinutí transformátora T2 sú usmernené, aby sa získal výstup. Jeden z usmerňovačov (VD6, VD7 s filtrom L1C5) je znázornený na obrázku.
Najvýkonnejšie kaskády UPS sa líšia od uvažovaných iba typmi tranzistorov, ktoré môžu byť napríklad poľné alebo môžu obsahovať zabudované ochranné diódy. Existuje niekoľko možností pre návrh základných obvodov (pre bipolárne) alebo hradlových obvodov (pre tranzistory s efektom poľa) S rôzne čísla, hodnotenia a schémy zapojenia prvkov. Napríklad rezistory R4, R6 môžu byť pripojené priamo k bázam zodpovedajúcich tranzistorov.
V ustálenom stave je invertorová riadiaca jednotka napájaná výstupným napätím UPS, ale v momente zapnutia chýba. Existujú dva hlavné spôsoby, ako získať napájacie napätie potrebné na spustenie meniča. Prvý z nich je implementovaný v uvažovanej schéme (obr. 5). Ihneď po zapnutí jednotky preteká usmernené sieťové napätie cez odporový delič R3 ≈ R6 do základných obvodov tranzistorov VT1 a/T2, pričom ich mierne otvára a diódy VD1 a VD2 zabraňujú tomu, aby boli sekcie báza-emitor tranzistorov zapnuté. posunuté vinutiami II a III transformátora T1. Súčasne sa nabíjajú kondenzátory C4, C6 a C7 a nabíjací prúd kondenzátora C4, ktorý preteká vinutím I transformátora T2 a časťou vinutia II transformátora T1, indukuje napätie vo vinutí II a III druhého transformátora. ktorý otvára jeden z tranzistorov a zatvára druhý. Ktorý tranzistor sa zatvorí a ktorý sa otvorí, závisí od asymetrie charakteristík prvkov kaskády.
V dôsledku pôsobenia pozitívnej spätnej väzby proces prebieha ako lavína a impulz indukovaný vo vinutí II transformátora T2 cez jednu z diód VD6, VD7, odpor R9 a diódu VD3 nabije kondenzátor SZ na napätie dostatočné na to, aby spustiť prevádzku riadiacej jednotky. Následne je napájaný rovnakým obvodom a napätie usmernené diódami VD6, VD7 je po vyhladení filtrom L1C5 privedené na výstup +12 V UPS.
Verzia počiatočných spúšťacích obvodov použitých v UPS LPS-02-150XT sa líši len tým, že napätie do deliča, podobne ako R3 ≈ R6 (obr. 5), je napájané zo samostatného polvlnového usmerňovača sieťového napätia s filtračným kondenzátorom s malou kapacitou. V dôsledku toho sa invertorové tranzistory mierne otvoria skôr, ako sa nabijú filtračné kondenzátory hlavného usmerňovača (C6, C7, pozri obr. 5), čo zaisťuje spoľahlivejší štart.
Druhý spôsob napájania riadiacej jednotky počas spúšťania zahŕňa prítomnosť špeciálneho nízkoenergetického zostupného transformátora s usmerňovačom, ako je znázornené na schéme na obr. 6 používané v UPS PS-200B.
Počet závitov sekundárneho vinutia transformátora je zvolený tak, aby usmernené napätie bolo o niečo menšie ako výstup v kanáli +12 V jednotky, ale dostatočné na prevádzku riadiacej jednotky. Keď výstupné napätie UPS dosiahne nominálnu hodnotu, dióda VD5 sa otvorí, diódy mostíka VD1 ≈ VD4 zostanú zatvorené počas celej doby striedavého napätia a riadiaca jednotka sa prepne na napájanie výstupným napätím meniča, bez väčšej spotreby energie zo „štartovacieho“ transformátora.
Vo vysokovýkonných invertorových stupňoch spúšťaných týmto spôsobom nie je potrebné počiatočné predpätie na báze tranzistorov a pozitívna spätná väzba. Preto nie sú potrebné rezistory R3, R5, diódy VD1, VD2 sú nahradené prepojkami a vinutie II transformátora T1 je vyrobené bez kohútika (pozri obr. 5).
VÝSTUPNÉ USMERŇOVAČE
Na obr. 7 znázornený typický diagramštvorkanálový usmerňovač UPS. Aby sa neporušila symetria obrátenia magnetizácie magnetického obvodu výkonový transformátor usmerňovače sa stavajú len pomocou celovlnných obvodov a takmer vôbec sa nepoužívajú mostíkové usmerňovače, ktoré sa vyznačujú zvýšenými stratami. Hlavná prednosť usmerňovače v UPS ≈ vyhladzovacie filtre, počnúc indukčnosťou (tlmivkou). Napätie na výstupe usmerňovača s takýmto filtrom závisí nielen od amplitúdy, ale aj od pracovného cyklu (pomer trvania k perióde opakovania) impulzov prichádzajúcich na vstup. To umožňuje stabilizovať výstupné napätie zmenou pracovného cyklu vstupu. Usmerňovače s filtrami začínajúcimi kondenzátorom, používané v mnohých iných prípadoch, túto vlastnosť nemajú. Proces zmeny pracovného cyklu impulzov sa zvyčajne nazýva PWM ≈ modulácia šírky impulzov (anglicky PWM ≈ Pulse Width Modulation).
Keďže amplitúda impulzov, úmerná napätiu v napájacej sieti, sa na vstupoch všetkých usmerňovačov v bloku mení podľa rovnakého zákona, stabilizácia jedného z výstupných napätí pomocou PWM stabilizuje všetky ostatné. Na zvýšenie tohto efektu sú filtračné tlmivky L1.1 ≈ L1.4 všetkých usmerňovačov navinuté na spoločnom magnetickom jadre. Magnetické spojenie medzi nimi dodatočne synchronizuje procesy prebiehajúce v usmerňovačoch.
Pre správna prevádzka Usmerňovač s L-filtrom vyžaduje, aby jeho záťažový prúd prekročil určitú minimálnu hodnotu v závislosti od indukčnosti filtračnej tlmivky a frekvencie impulzov. Toto počiatočné zaťaženie je vytvorené odpormi R4 ≈ R7, zapojenými paralelne s výstupnými kondenzátormi C5 ≈ C8. Slúžia aj na urýchlenie vybíjania kondenzátorov po vypnutí UPS.
Niekedy sa napätie -5 V získa bez samostatného usmerňovača z napätia -12 V pomocou integrovaného stabilizátora série 7905 Domáce analógy sú mikroobvody KR1162EN5A, KR1179EN05. Prúd spotrebovaný počítačovými uzlami pozdĺž tohto obvodu zvyčajne nepresahuje niekoľko stoviek miliampérov.
V niektorých prípadoch integrálne stabilizátory inštalované v iných kanáloch UPS. Toto riešenie eliminuje vplyv meniacej sa záťaže na výstupné napätia, ale znižuje účinnosť jednotky az tohto dôvodu sa používa len v kanáloch s relatívne nízkym výkonom. Príkladom je schéma zostavy usmerňovača UPS PS-6220C zobrazená v ryža. 8. Diódy VD7 ≈ VD10 ≈ ochranné.
Rovnako ako vo väčšine ostatných jednotiek, aj tu obsahuje usmerňovač napätia +5 V Schottkyho bariérové diódy (zostava VD6), ktoré sa vyznačujú nižším poklesom napätia vpred a časom obnovy spätného odporu ako bežné diódy. Oba tieto faktory sú priaznivé pre zvýšenie účinnosti. Bohužiaľ, relatívne nízke prípustné spätné napätie neumožňuje použitie Schottkyho diód v +12 V kanáli, avšak v uvažovanom uzle je tento problém vyriešený sériové pripojenie dva usmerňovače: do 5 V je chýbajúcich 7 V doplnených usmerňovačom na zostave Schottkyho diód VD5.
Na elimináciu napäťových rázov, ktoré sú nebezpečné pre diódy a vyskytujú sa vo vinutiach transformátora na frontoch impulzov, sú k dispozícii tlmiace obvody R1C1, R2C2, R3C3 a R4C4.
KONTROLNÁ JEDNOTKA
Vo väčšine „počítačových“ UPS je táto jednotka postavená na báze riadiaceho čipu TL494CN PWM (domáci ekvivalent ≈ KR1114EU4) alebo jeho modifikácií. Hlavná časť schémy takéhoto uzla je znázornená na obr. 9, tiež ukazuje prvky interné zariadenie spomínaný mikroobvod.
Generátor pílovitého napätia G1 slúži ako master. Jeho frekvencia závisí od hodnotenia vonkajšie prvky R8 a SZ. Vygenerované napätie sa privádza do dvoch komparátorov (A3 a A4), ktorých výstupné impulzy sú sčítané prvkom OR D1. Ďalej sa impulzy cez prvky NOR D5 a D6 privádzajú do výstupných tranzistorov mikroobvodu (V3, V4). Na počítací vstup spúšťača D2 prichádzajú aj impulzy z výstupu prvku D1 a každý z nich mení stav spúšťača. Ak sa teda na kolík 13 mikroobvodu priloží poleno. 1 alebo ako v uvažovanom prípade je ponechaný voľný, impulzy na výstupoch prvkov D5 a D6 sa striedajú, čo je potrebné na ovládanie push-pull meniča. Ak je čip TL494 použitý v prevodníku napätia s jedným koncom, kolík 13 je pripojený k spoločnému vodiču, v dôsledku čoho sa spúšťač D2 už nezúčastňuje na prevádzke a impulzy sa objavujú súčasne na všetkých výstupoch.
Prvok A1 je zosilňovač chybového signálu v obvode stabilizácie výstupného napätia UPS. Toto napätie (v tomto prípade ≈ +5 V) sa privádza na jeden zo vstupov zosilňovača cez odporový delič R1R2. Na jeho druhom vstupe ≈ referenčné napätie získané zo stabilizátora A5 zabudovaného do čipu pomocou odporového deliča R3 ≈ R5. Napätie na výstupe A1, úmerné rozdielu medzi vstupnými, nastavuje prevádzkový prah komparátora A4 a následne aj pracovný cyklus impulzov na jeho výstupe. Keďže výstupné napätie UPS závisí od pracovného cyklu (pozri vyššie), v uzavretý systém jeho rovnosť s vzorovým je automaticky zachovaná s prihliadnutím na deliaci koeficient R1R2. Reťaz R7C2 je nevyhnutná pre stabilitu stabilizátora. Druhý zosilňovač (A2), v tomto prípade zo spínačov dodávaním príslušných napätí na jeho vstupy, sa na prevádzke nezúčastňuje.
Funkciou komparátora A3 je zaručiť prítomnosť pauzy medzi impulzmi na výstupe prvku D1, aj keď výstupné napätie zosilňovača A1 je mimo prípustných hraníc. Je nastavený minimálny prah odozvy A3 (pri pripojení kolíka 4 k spoločnému vodiču). interný zdroj napätie GV1. So zvyšujúcim sa napätím na kolíku 4 sa minimálna doba prestávky zvyšuje, a preto maximálne výstupné napätie UPS klesá.
Táto vlastnosť sa používa na hladké spustenie UPS. Faktom je, že v počiatočnom okamihu prevádzky jednotky sú filtračné kondenzátory jej usmerňovačov úplne vybité, čo je ekvivalentné skratovaniu výstupov na spoločný vodič. Ihneď zapnite menič plný výkon"povedie k obrovskému preťaženiu tranzistorov výkonnej kaskády a ich možnému zlyhaniu. Obvod C1R6 zabezpečuje plynulý nábeh meniča bez preťaženia.
V prvom momente po zapnutí sa vybije kondenzátor C1 a napätie na kolíku 4 DA1 sa blíži k +5 V prijatým zo stabilizátora A5. To zaručuje pauzu maximálneho možného trvania až do úplnej absencie impulzov na výstupe mikroobvodu. Keď sa kondenzátor C1 nabíja cez odpor R6, napätie na kolíku 4 klesá a s ním aj trvanie pauzy. Súčasne sa zvyšuje výstupné napätie UPS. Toto pokračuje, kým sa nepriblíži k vzorovému a nezačne pôsobiť stabilizujúca spätná väzba. Ďalšie nabíjanie kondenzátora C1 neovplyvňuje procesy v UPS. Keďže kondenzátor C1 musí byť pred zapnutím každého UPS úplne vybitý, v mnohých prípadoch sú k dispozícii obvody na jeho nútené vybitie (nie je znázornené na obr. 9).
STREDNÁ KASKÁDA
Úlohou tejto kaskády je zosilniť impulzy pred ich privedením do výkonných tranzistorov. Niekedy chýba medzistupeň ako nezávislý uzol, ktorý je súčasťou mikroobvodu hlavného oscilátora. Schéma takejto kaskády použitej v UPS PS-200B je na obr. 10. Zodpovedajúci transformátor T1 tu zodpovedá transformátoru s rovnakým názvom na obr. 5.
UPS APPIS používa medzistupeň podľa obvodu znázorneného na obr. 11, ktorý sa líši od toho, o ktorom sme hovorili vyššie, prítomnosťou dvoch prispôsobených transformátorov T1 a T2 ≈ oddelene pre každý výkonový tranzistor. Polarita vinutí transformátora je taká, že medzistupňový tranzistor a s ním spojený výkonový tranzistor sú súčasne v otvorenom stave. Ak sa neprijmú špeciálne opatrenia, po niekoľkých cykloch prevádzky meniča akumulácia energie v magnetických obvodoch transformátorov povedie k ich nasýteniu a výraznému zníženiu indukčnosti vinutí.
Uvažujme, ako je tento problém vyriešený, na príklade jednej z „polovíc“ medzistupňa s transformátorom T1. Keď je tranzistor mikroobvodu otvorený, vinutie Ia je pripojené k zdroju energie a spoločnému vodiču. Preteká ním lineárne rastúci prúd. Vo vinutí II sa indukuje kladné napätie, ktoré vstupuje do základného obvodu výkonného tranzistora a otvára ho. Keď je tranzistor v mikroobvode zatvorený, prúd vo vinutí Ia sa preruší. Magnetický tok v magnetickom jadre transformátora sa však nemôže okamžite zmeniť, takže vo vinutí Ib sa objaví lineárne klesajúci prúd, ktorý preteká cez otvorenú diódu VD1 zo spoločného vodiča do plusu zdroja energie. Energia nahromadená v magnetickom poli počas impulzu sa teda počas pauzy vracia do zdroja. Napätie na vinutí II počas pauzy je záporné a výkonný tranzistor je uzavretý. Druhá „polovica“ kaskády s transformátorom T2 funguje podobným spôsobom, ale v protifáze.
Prítomnosť pulzujúcich magnetických tokov s konštantnou zložkou v magnetických obvodoch vedie k potrebe zvýšiť hmotnosť a objem transformátorov T1 a T2. Vo všeobecnosti medzistupeň s dvoma transformátormi nie je veľmi úspešný, aj keď sa dosť rozšíril.
Ak výkon tranzistorov mikroobvodu TL494CN nestačí na priame ovládanie výstupného stupňa meniča, použite obvod podobný tomu, ktorý je znázornený na obr. 12, ktorý zobrazuje medzistupeň UPS KYP-150W. Polovice vinutia I transformátora T1 slúžia ako kolektorové záťaže tranzistorov VT1 a VT2, striedavo otvárané impulzmi prichádzajúcimi z mikroobvodu DA1. Rezistor R5 obmedzuje kolektorový prúd tranzistorov na približne 20 mA. Pomocou diód VD1, VD2 a kondenzátora C1 na emitoroch tranzistorov VT1 a VT2 je napätie potrebné na ich spoľahlivé uzavretie +1,6 V. Diódy VD4 a VD5 tlmia kmity, ktoré vznikajú pri spínaní tranzistorov v obvode tvorenom indukčnosťou vinutia. I transformátora T1 a jeho vlastnej kapacity. Dióda VD3 sa zatvorí, ak napäťový ráz na strednej svorke vinutia I prekročí napájacie napätie kaskády.
Iná verzia obvodu medzistupňa (UPS ESP-1003R) je znázornená na obr. 13. V tomto prípade sú výstupné tranzistory mikroobvodu DA1 zapojené podľa obvodu so spoločným kolektorom. Kondenzátory C1 a C2 zosilňujú. Vinutie I transformátora T1 nemá strednú svorku. V závislosti od toho, ktorý z tranzistorov VT1, VT2 v tento moment je otvorený, obvod vinutia je uzavretý voči zdroju energie cez odpor R7 alebo R8 pripojený ku kolektoru uzavretého tranzistora.
RIEŠENIE PROBLÉMOV
Pred opravou UPS sa musí vybrať z jednotky počítačového systému. Ak to chcete urobiť, odpojte počítač od siete vytiahnutím zástrčky zo zásuvky. Po otvorení skrinky počítača uvoľnite všetky konektory UPS a odskrutkovaním štyroch skrutiek na zadnej stene systémovej jednotky vyberte UPS. Potom odstráňte kryt skrine UPS v tvare U odskrutkovaním skrutiek, ktoré ho zaisťujú. vytlačená obvodová doska možno odstrániť odskrutkovaním troch samorezných skrutiek, ktoré ho upevňujú. Znakom mnohých dosiek UPS je, že tlačený vodič spoločného vodiča je rozdelený na dve časti, ktoré sú navzájom spojené iba cez kovové telo jednotky. Na doske vybratej z puzdra musia byť tieto časti spojené nadzemným vodičom.
Ak bol zdroj odpojený od zdroja pred menej ako pol hodinou, musíte na doske nájsť a vybiť oxidové kondenzátory 220 alebo 470 uF x 250 V (sú to najväčšie kondenzátory v bloku). Počas procesu opravy sa odporúča tento úkon zopakovať po každom odpojení jednotky od siete, prípadne dočasne premostiť kondenzátory s odpormi 100...200 kOhm s výkonom aspoň 1W.
Najprv skontrolujú časti UPS a identifikujú tie, ktoré sú zjavne chybné, napríklad tie, ktoré sú spálené alebo majú praskliny v skrini. Ak bola porucha jednotky spôsobená poruchou ventilátora, mali by ste skontrolovať prvky nainštalované na chladičoch: výkonné tranzistory meniča a zostavy Schottkyho diódy výstupných usmerňovačov. Keď oxidové kondenzátory „explodujú“, ich elektrolyt sa rozpráši po celej jednotke. Aby sa zabránilo oxidácii kovových častí pod napätím, je potrebné zmyť elektrolyt mierne alkalickým roztokom (napríklad zriedením produktu „Fairy“ vodou v pomere 1:50).
Po pripojení jednotky k sieti by ste mali najskôr zmerať všetky jej výstupné napätia. Ak sa ukáže, že aspoň v jednom z výstupných kanálov je napätie blízke nominálnej hodnote, treba hľadať poruchu vo výstupných obvodoch chybných kanálov. Ako však ukazuje prax, výstupné obvody zriedka zlyhajú.
V prípade poruchy všetkých kanálov je spôsob určenia porúch nasledujúci. Odmerajte napätie medzi kladnou svorkou kondenzátora C4 a zápornou svorkou C5 (pozri obr. 4) alebo kolektorom tranzistora VT1 a emitorom VT2 (pozri obr. 5). je potrebné skontrolovať a prípadne vymeniť diódový mostík VD1 (viď . obr. 4) alebo jeho jednotlivé diódy. Ak je usmernené napätie normálne, ale jednotka nefunguje, s najväčšou pravdepodobnosťou zlyhal jeden alebo oba tranzistory výkonného invertorového stupňa (VT1, VT2, pozri obr. 5), ktoré sú vystavené najväčšiemu tepelnému preťaženiu. Ak tranzistory fungujú, zostáva len skontrolovať mikroobvod TL494CN a súvisiace obvody.
Zlyhané tranzistory je možné nahradiť domácimi alebo dovážanými analógmi, ktoré sú vhodné pre elektrické parametre, celkové a montážne rozmery, riadené údajmi uvedenými v tabuľke. 2. Náhradné diódy sa vyberajú podľa tabuľky. 3.
Usmerňovacie diódy sieťového usmerňovača (pozri obr. 4) je možné úspešne nahradiť domácimi KD226G, KD226D. Ak má sieťový usmerňovač kondenzátory s kapacitou 220 μF, je vhodné ich nahradiť 470 μF, zvyčajne je na to miesto na doske. Na zníženie rušenia sa odporúča obísť každú zo štyroch usmerňovacích diód kondenzátorom 1000 pF na napätie 400...450 V.
Tranzistory 2SC3039 je možné nahradiť domácimi KT872A. Ale tlmiacu diódu PXPR1001, ktorá by nahradila neúspešnú, je ťažké kúpiť aj v veľké mestá. V tejto situácii môžete použiť tri diódy KD226G alebo KD226D zapojené do série. Zlyhanú diódu a ňou chránený výkonný tranzistor je možné nahradiť inštaláciou tranzistora so vstavanou tlmiacou diódou, napríklad 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 alebo 2SD1554. Treba poznamenať, že mnohé UPS vydané po roku 1998 už prešli takouto výmenou.
Pre zväčšenie kliknite na obrázok (otvorí sa v novom okne)
Pre zvýšenie spoľahlivosti IED sa odporúča paralelne s rezistormi R7 a R8 zapájať tlmivky s indukčnosťou 4 μH (pozri obr. 5). Môžu byť navinuté drôtom s priemerom minimálne 0,15 mm v hodvábnej izolácii na ľubovoľné prstencové magnetické jadrá. Počet závitov sa vypočíta pomocou známych vzorcov.
Mnohé UPS nemajú ladiaci odpor na nastavenie výstupného napätia (R3, pozri obr. 9); Ak je potrebné nastavenie, možno ho vykonať dočasnou inštaláciou trimovacieho odporu a jeho opätovným nahradením konštantou nájdenej hodnoty.
Pre zvýšenie spoľahlivosti je užitočné nahradiť dovážané oxidové kondenzátory inštalované vo filtroch najvýkonnejších + 12 V a +5 V usmerňovačov kapacitne a napäťovo ekvivalentnými kondenzátormi K50-29. Je potrebné poznamenať, že na doskách mnohých UPS nie sú nainštalované všetky kondenzátory v obvode (zrejme z dôvodu úspory peňazí), čo negatívne ovplyvňuje vlastnosti jednotky. Odporúča sa nainštalovať chýbajúce kondenzátory na ich určené miesta.
Pri montáži jednotky po oprave nezabudnite odstrániť dočasne nainštalované prepojky a odpory a tiež pripojte vstavaný ventilátor k príslušnému konektoru.
LITERATÚRA
1. Kulichkov A. Spínané zdroje pre IBM PC. - M.: DMK, séria "Opravy a servis", 2000.
2. Guk M. Hardvér IBM PC. - Petrohrad: Peter, 2000.
3. Kunevich A.. Sidorov I. Indukčné prvky na feritoch. - Petrohrad: Lenizdat, 1997.
4. Nikulin S. Spoľahlivosť prvkov rádioelektronického zariadenia. - M.: Energia, 1979.
trojkolíkový výstupný konektor, ku ktorému je možné pripojiť napájací kábel displeja;
dvojpinový konektor JP1, ktorého protikus sa nachádza na doske.
Z konektora JP1 striedavé napätie sieť ide do:
premosťovací obvod BR1 cez termistor THR1;
primárne vinutie štartovacieho transformátora T1.
Na výstupe usmerňovača BR1 sú zahrnuté kapacity vyhladzovacieho filtra C1, C2. Termistor THR obmedzuje počiatočný ráz nabíjací prúd tieto kondenzátory. SW vypínač 115V/230V umožňuje napájanie pulzný blok napájanie ako zo siete 220-240V, tak aj zo siete 110/127 V.
Vysokoohmové odpory R1, R2, bočníkové kondenzátory C1, C2 sú baluny (vyrovnávajú napätia na C1 a C2) a zároveň zabezpečujú vybitie týchto kondenzátorov po vypnutí spínaného zdroja zo siete. Výsledkom činnosti vstupných obvodov je výskyt jednosmerného napätia Uep rovného +310V na zbernici usmerneného sieťového napätia s určitými zvlneniami. Tento spínaný zdroj využíva štartovací obvod s núteným (externým) budením, ktorý je realizovaný na špeciálnom štartovacom transformátore T1, na ktorého sekundárnom vinutí sa po zapnutí zdroja nachádza striedavé napätie s frekvenciou napájacej siete. zobrazí sa. Toto napätie je usmerňované diódami D25, D26, ktoré so sekundárnym vinutím T1 tvoria celovlnný usmerňovací obvod so stredom. SZO je vyhladzovacia filtračná kapacita, na ktorej sa generuje konštantné napätie, slúžiace na napájanie riadiaceho mikroobvodu U4.
TL494 IC sa tradične používa ako riadiaci čip v tomto spínanom zdroji.
Napájacie napätie z kondenzátora SZO sa privádza na pin 12 U4. Výsledkom je, že výstupné napätie interného referenčného zdroja Uref = -5B sa objaví na kolíku 14 U4, spustí sa interný generátor pílovitého napätia mikroobvodu a na kolíkoch 8 a 11 sa objavia riadiace napätia, čo sú sekvencie pravouhlých impulzov s negatívne nábežné hrany, posunuté voči sebe o polovicu periódy. Prvky C29, R50 pripojené na kolíky 5 a 6 mikroobvodu U4 určujú frekvenciu pílového napätia generovaného vnútorným generátorom mikroobvodu.
Prispôsobovací stupeň v tomto spínanom zdroji je vyrobený podľa beztranzistorového obvodu s samostatné ovládanie. Napájacie napätie z kondenzátora SZO sa privádza do stredných bodov primárnych vinutí riadiacich transformátorov T2, TZ. Výstupné tranzistory IC U4 plnia funkcie zodpovedajúcich stupňových tranzistorov a sú zapojené podľa obvodu s OE. Emitory oboch tranzistorov (kolíky 9 a 10 mikroobvodu) sú pripojené k „puzdru“. Kolektorové záťaže týchto tranzistorov sú primárne polovičné vinutia riadiacich transformátorov T2, T3, pripojené na kolíky 8, 11 mikroobvodu U4 (otvorené kolektory výstupných tranzistorov). Druhé polovice primárnych vinutí T2, T3 s pripojenými diódami D22, D23 tvoria demagnetizačné obvody pre jadrá týchto transformátorov.
Transformátory T2, TZ riadia výkonné tranzistory polomostového meniča.
Prepínanie výstupných tranzistorov mikroobvodu spôsobuje výskyt impulzného riadiaceho EMF na sekundárnych vinutiach riadiacich transformátorov T2, T3. Pod vplyvom týchto EMF sa výkonové tranzistory Q1, Q2 striedavo otvárajú s nastaviteľnými pauzami („mŕtve zóny“). Preto cez primárne vinutie el pulzný transformátor T5 uniká striedavý prúd vo forme pílovitých prúdových impulzov. Vysvetľuje to skutočnosť, že primárne vinutie T5 je zahrnuté v uhlopriečke elektrického mostíka, ktorého jedno rameno je tvorené tranzistormi Q1, Q2 a druhé kondenzátormi C1, C2. Preto pri otvorení ktoréhokoľvek z tranzistorov Q1, Q2 je primárne vinutie T5 pripojené k jednému z kondenzátorov C1 alebo C2, čo spôsobí, že ním preteká prúd, pokiaľ je tranzistor otvorený.
Tlmiace diódy D1, D2 zaisťujú návrat energie uloženej v únikovej indukčnosti primárneho vinutia T5 pri uzavretom stave tranzistorov Q1, Q2 späť do zdroja (rekuperácia).
Kondenzátor SZ, zapojený do série s primárnym vinutím T5, eliminuje jednosmernú zložku cez primárne vinutie T5, čím sa eliminuje nežiaduca magnetizácia jeho jadra.
Rezistory R3, R4 a R5, R6 tvoria základné deliče pre výkonné tranzistory Q1, Q2, resp. optimálny režim ich spínanie z pohľadu dynamických strát výkonu na týchto tranzistoroch.
Diódy zostavy SD2 sú diódy so Schottkyho bariérou, čím sa dosiahnu požadované otáčky a zvýši sa účinnosť usmerňovača.
Vinutie III spolu s vinutím IV poskytuje výstupné napätie +12V spolu s diódovou zostavou (polovičný mostík) SD1. Táto zostava tvorí s vinutím III celovlnný usmerňovací obvod so stredom. Stredný bod vinutia III však nie je uzemnený, ale je pripojený na zbernicu výstupného napätia +5V. To umožní použiť Schottkyho diódy v kanáli generácie +12V, pretože spätné napätie aplikované na usmerňovacie diódy s týmto zapojením sa zníži na prípustnú úroveň pre Schottkyho diódy.
Prvky L1, C6, C7 tvoria vyhladzovací filter v +12V kanáli.
Stredný bod vinutia II je uzemnený.
Vykoná sa stabilizácia výstupných napätí rôzne cesty v rôznych kanáloch.
Záporné výstupné napätia -5V a -12V sú stabilizované pomocou lineárnych integrovaných trojsvorkových stabilizátorov U4 (typ 7905) a U2 (typ 7912).
Na tento účel sa na vstupy týchto stabilizátorov privádzajú výstupné napätia usmerňovačov z kondenzátorov C14, C15. Výstupné kondenzátory C16, C17 vytvárajú stabilizované výstupné napätie -12V a -5V.
Diódy D7, D9 zabezpečujú vybitie výstupných kondenzátorov C16, C17 cez odpory R14, R15 po vypnutí spínaného zdroja zo siete. V opačnom prípade by sa tieto kondenzátory vybíjali cez obvod stabilizátora, čo je nežiaduce.
Cez odpory R14, R15 sa vybíjajú aj kondenzátory C14, C15.
Diódy D5, D10 plnia ochrannú funkciu v prípade poruchy usmerňovacích diód.
Výstupné napätie +12V v tomto UPS nie je stabilizované.
Nastavenie úrovne výstupného napätia v tomto UPS sa vykonáva len pre kanály +5V a +12V. Toto nastavenie sa vykonáva zmenou úrovne referenčného napätia na priamom vstupe chybového zosilňovača DA3 pomocou trimovacieho rezistora VR1.
Keď sa zmení poloha posúvača VR1 počas procesu nastavenia UPS, úroveň napätia na +5V zbernici sa zmení v rámci určitých limitov, a teda na +12V zbernici, pretože napätie zo zbernice +5V sa privádza do stredného bodu vinutia III.
Kombinovaná ochrana tohto UPS zahŕňa:
Obmedzovací obvod na riadenie šírky riadiacich impulzov;
úplný diagram ochrana proti skratu v záťaži;
neúplný obvod riadenia výstupného prepätia (iba na +5V zbernici).
Pozrime sa na každú z týchto schém.
Obmedzujúci riadiaci obvod využíva ako snímač prúdový transformátor T4, ktorého primárne vinutie je zapojené do série s primárnym vinutím výkonového impulzného transformátora T5.
Rezistor R42 je záťažou sekundárneho vinutia T4 a diódy D20, D21 tvoria celovlnný usmerňovací obvod pre striedavé impulzné napätie odstránené zo záťaže R42.
Rezistory R59, R51 tvoria delič. Časť napätia je vyhladená kondenzátorom C25. Úroveň napätia na tomto kondenzátore úmerne závisí od šírky riadiacich impulzov na bázach výkonových tranzistorov Q1, Q2. Táto úroveň je privádzaná cez odpor R44 na invertujúci vstup chybového zosilňovača DA4 (pin 15 čipu U4). Priamy vstup tohto zosilňovača (pin 16) je uzemnený. Diódy D20, D21 sú zapojené tak, že kondenzátor C25 sa pri pretekaní prúdu týmito diódami nabíja na záporné (vzhľadom na spoločný vodič) napätie.
V normálnej prevádzke, keď šírka riadiacich impulzov neprekračuje prípustné limity, je potenciál kolíka 15 kladný, vďaka pripojeniu tohto kolíka cez odpor R45 k zbernici Uref. Ak sa šírka riadiacich impulzov z akéhokoľvek dôvodu nadmerne zvýši, záporné napätie na kondenzátore C25 sa zvýši a potenciál kolíka 15 sa stane negatívnym. To vedie k výskytu výstupného napätia chybového zosilňovača DA4, ktoré sa predtým rovnalo 0 V. Ďalšie zväčšenie šírky riadiacich impulzov vedie k tomu, že spínacie riadenie PWM komparátora DA2 sa prenesie na zosilňovač DA4 a k následnému zväčšeniu šírky riadiacich impulzov už nedochádza (režim obmedzenia), pretože šírka týchto impulzov už nezávisí od úrovne spätnoväzbového signálu na priamom vstupe chybového zosilňovača DA3.
Ochranný obvod proti skratu v záťaži možno podmienečne rozdeliť na ochranu kanálov na generovanie kladných napätí a ochranu kanálov na generovanie záporných napätí, ktoré sú implementované v približne rovnakých obvodoch.
Snímačom obvodu ochrany proti skratu v záťaži kanálov generujúcich kladné napätia (+5V a +12V) je diódovo-odporový delič D11, R17, zapojený medzi výstupné zbernice týchto kanálov. Úroveň napätia na anóde diódy D11 je riadený signál. V normálnej prevádzke, keď napätia na výstupných zberniciach kanálov +5V a +12V majú nominálne hodnoty, je anódový potenciál diódy D11 približne +5,8V, pretože cez delič-snímač prúd tečie zo zbernice +12V do zbernice +5V pozdĺž obvodu: zbernica +12V - R17-D11 - +56 zbernica.
Riadený signál z anódy D11 je privedený na odporový delič R18, R19. Časť tohto napätia je odstránená z odporu R19 a privádzaná na priamy vstup komparátora 1 mikroobvodu U3 typu LM339N. Invertujúci vstup tohto komparátora je napájaný referenčnou úrovňou napätia z rezistora R27 deliča R26, R27 pripojeného k výstupu referenčného zdroja Uref=+5B riadiaceho čipu U4. Referenčná úroveň je zvolená tak, že pri normálnej prevádzke by potenciál priameho vstupu komparátora 1 prevýšil potenciál inverzného vstupu. Potom sa výstupný tranzistor komparátora 1 uzavrie a obvod UPS pracuje normálne v režime PWM.
Napríklad v prípade skratu v záťaži +12V kanála sa anódový potenciál diódy D11 rovná 0V, takže potenciál invertujúceho vstupu komparátora 1 bude vyšší ako potenciál priameho vstupu. a výstupný tranzistor komparátora sa otvorí. To spôsobí uzavretie tranzistora Q4, ktorý je normálne otvorený prúdom bázy pretekajúcim obvodom: Upom zbernica - R39 - R36 - b-e Q4 - „prípad“.
Zapnutím výstupného tranzistora komparátora 1 sa pripojí rezistor R39 k "puzdru" a preto je tranzistor Q4 pasívne vypnutý nulovým predpätím. Uzavierací tranzistor Q4 má za následok nabíjanie kondenzátora C22, ktorý slúži ako oneskorovací prvok ochrany. Oneskorenie je potrebné z toho dôvodu, že pri prechode napájača do režimu sa výstupné napätia na zbernici +5V a +12V neobjavia okamžite, ale pri nabíjaní vysokokapacitných výstupných kondenzátorov. Referenčné napätie zo zdroja Uref sa naopak objaví takmer okamžite po pripojení UPS do siete. V štartovacom režime sa teda komparátor 1 prepne, jeho výstupný tranzistor sa otvorí a ak by chýbal oneskorovací kondenzátor C22, viedlo by to k okamžitému spusteniu ochrany pri zapnutí UPS do siete. V obvode je však zahrnutý C22 a ochrana funguje až potom, čo napätie na ňom dosiahne úroveň určenú hodnotami rezistorov R37, R58 deliča pripojeného k zbernici Upom, ktorý je základom pre tranzistor Q5. Keď sa to stane, tranzistor Q5 sa otvorí a odpor R30 je pripojený cez malý vnútorný odpor tento tranzistor do „puzdra“. Preto sa objaví cesta pre prúd bázy tranzistora Q6 cez obvod: Uref - e-6 Q6 - R30 - e-e Q5 - „prípad“.
Tranzistor Q6 sa týmto prúdom otvára až do nasýtenia, v dôsledku čoho je napätie Uref = 5B, ktoré napája tranzistor Q6 pozdĺž emitora, privedené cez jeho nízky vnútorný odpor na kolík 4 riadiaceho čipu U4. To, ako bolo ukázané skôr, vedie k zastaveniu digitálnej cesty mikroobvodu, vymiznutiu výstupných riadiacich impulzov a zastaveniu spínania výkonových tranzistorov Q1, Q2, t.j. na ochranné vypnutie. Skrat v záťaži +5V kanála bude mať za následok, že anódový potenciál diódy D11 bude len okolo +0,8V. Preto bude výstupný tranzistor komparátora (1) otvorený a ochranné vypnutie.
Podobným spôsobom je ochrana proti skratu zabudovaná v záťaži kanálov generujúcich záporné napätie (-5V a -12V) na komparátore 2 čipu U3. Prvky D12, R20 tvoria diódový odporový delič-senzor, zapojený medzi výstupné zbernice kanálov generovania záporného napätia. Riadeným signálom je katódový potenciál diódy D12. Počas skratu v kanálovej záťaži -5V alebo -12V sa zvyšuje potenciál katódy D12 (z -5,8 na 0V pre skrat v kanálovej záťaži -12V a na -0,8V pre skrat v -5V kanáli naložiť). V ktoromkoľvek z týchto prípadov sa normálne uzavretý výstupný tranzistor komparátora 2 otvorí, čo spôsobí, že ochrana bude fungovať podľa vyššie uvedeného mechanizmu. V tomto prípade sa referenčná úroveň z odporu R27 privádza na priamy vstup komparátora 2 a potenciál invertujúceho vstupu je určený hodnotami odporov R22, R21. Tieto odpory tvoria bipolárne napájaný delič (rezistor R22 je pripojený na zbernicu Uref = +5V a rezistor R21 je pripojený ku katóde diódy D12, ktorej potenciál pri normálnej prevádzke UPS, ako už bolo uvedené, je -5,8 V). Preto je potenciál invertujúceho vstupu komparátora 2 v normálnej prevádzke udržiavaný nižší ako potenciál priameho vstupu a výstupný tranzistor komparátora bude uzavretý.
Ochrana proti výstupnému prepätiu na +5V zbernici je realizovaná na prvkoch ZD1, D19, R38, C23. Zenerova dióda ZD1 (s prierazným napätím 5,1V) je pripojená na zbernicu výstupného napätia +5V. Pokiaľ teda napätie na tejto zbernici nepresiahne +5,1 V, zenerova dióda je uzavretá a tranzistor Q5 je tiež uzavretý. Ak sa napätie na zbernici +5V zvýši nad +5,1V, zenerova dióda „prerazí“ a do bázy tranzistora Q5 prúdi odblokovací prúd, čo vedie k otvoreniu tranzistora Q6 a vzniku napätia Uref = + 5V na pine 4 riadiaceho čipu U4, t.j. na ochranné vypnutie. Rezistor R38 je predradník pre zenerovu diódu ZD1. Kondenzátor C23 zabraňuje spusteniu ochrany pri náhodných krátkodobých rázoch napätia na +5V zbernici (napríklad v dôsledku ustálenia napätia po náhlom poklese záťažového prúdu). Dióda D19 je oddeľovacia dióda.
Obvod generovania signálu PG v tomto spínanom zdroji je dvojfunkčný a je namontovaný na komparátoroch (3) a (4) mikroobvodu U3 a tranzistora Q3.
Obvod je vybudovaný na princípe sledovania prítomnosti striedavého nízkofrekvenčného napätia na sekundárnom vinutí štartovacieho transformátora T1, ktoré na toto vinutie pôsobí len vtedy, ak je na primárnom vinutí T1 napájacie napätie, t.j. kým je spínaný zdroj pripojený k sieti.
Takmer okamžite po zapnutí UPS sa na kondenzátore SZO objaví pomocné napätie Upom, ktoré napája riadiaci mikroobvod U4 a pomocný mikroobvod U3. Okrem toho striedavé napätie zo sekundárneho vinutia štartovacieho transformátora T1 cez diódu D13 a odpor obmedzujúci prúd R23 nabíja kondenzátor C19. Napätím z C19 je napájaný odporový delič R24, R25. Z rezistora R25 sa časť tohto napätia privádza na priamy vstup komparátora 3, čo vedie k uzavretiu jeho výstupného tranzistora. Výstupné napätie vnútorného referenčného zdroja mikroobvodu U4 Uref = +5B, ktoré sa objaví bezprostredne po tomto, napája delič R26, R27. Preto sa referenčná úroveň z odporu R27 privádza na invertujúci vstup komparátora 3. Táto úroveň je však zvolená tak, aby bola nižšia ako úroveň na priamom vstupe, a preto výstupný tranzistor komparátora 3 zostáva vo vypnutom stave. Preto proces nabíjania kapacity C20 začína pozdĺž reťazca: Upom - R39 - R30 - C20 - „bývanie“.
Napätie, ktoré sa zvyšuje s nabíjaním kondenzátora C20, sa privádza na inverzný vstup 4 mikroobvodu U3. Na priamy vstup tohto komparátora je napájané napätie z rezistora R32 deliča R31, R32 pripojeného na zbernicu Upom. Pokiaľ napätie na nabíjacom kondenzátore C20 nepresiahne napätie na rezistore R32, výstupný tranzistor komparátora 4 je uzavretý. Preto otvárací prúd prúdi do bázy tranzistora Q3 cez obvod: Upom - R33 - R34 - 6. Q3 - „prípad“.
Tranzistor Q3 je otvorený saturácii a PG signál odoberaný z jeho kolektora má pasívnu nízku úroveň a bráni procesoru spustiť sa. Za túto dobu, počas ktorej úroveň napätia na kondenzátore C20 dosiahne úroveň na rezistore R32, stihne spínaný zdroj spoľahlivo prejsť do nominálneho pracovného režimu, t.j. všetky jeho výstupné napätia sa objavia v plne.
Akonáhle napätie na C20 presiahne napätie odstránené z R32, komparátor 4 prepne a jeho výstupný tranzistor sa otvorí.
To spôsobí zatvorenie tranzistora Q3 a PG signál odoberaný z jeho kolektorovej záťaže R35 sa stane aktívnym (úroveň H) a umožní spustenie procesora.
Po vypnutí spínaného zdroja zo siete striedavé napätie na sekundárnom vinutí štartovacieho transformátora T1 zmizne. Preto napätie na kondenzátore C19 rýchlo klesá kvôli jeho malej kapacite (1 µF). Akonáhle sa pokles napätia na rezistore R25 zníži ako pokles na rezistore R27, komparátor 3 sa prepne a jeho výstupný tranzistor sa otvorí. To bude mať za následok ochranné vypnutie výstupných napätí riadiaceho čipu U4, pretože tranzistor Q4 sa otvorí. Okrem toho cez otvorený výstupný tranzistor komparátora 3 začne proces zrýchleného vybíjania kondenzátora C20 pozdĺž obvodu: (+)C20 - R61 - D14 - k-e deň voľna komparačný tranzistor 3 - „prípad“.
Len čo úroveň napätia na C20 klesne pod úroveň napätia na R32, komparátor 4 sa prepne a jeho výstupný tranzistor sa uzavrie. To bude znamenať otvorenie tranzistora Q3 a prechod signálu PG na neaktívnu nízku úroveň predtým, ako napätie na výstupných zberniciach UPS začne neprijateľne klesať. Tým sa inicializuje signál resetovania systému počítača a celá digitálna časť počítača sa vráti do pôvodného stavu.
Oba komparátory 3 a 4 obvodu generovania PG signálu sú pokryté kladným pólom spätná väzba pomocou rezistorov R28, respektíve R60, čo urýchľuje ich spínanie.
Plynulý prechod do režimu je v tomto UPS tradične zabezpečený pomocou tvarovacej reťaze C24, R41, pripojenej na pin 4 riadiaceho čipu U4. Zvyškové napätie na pine 4, ktoré určuje maximálne možné trvanie výstupných impulzov, sa nastavuje deličom R49, R41.
Motor ventilátora je napájaný napätím z kondenzátora C14 v kanáli generovania napätia -12V cez prídavný oddeľovací filter v tvare L R16, C15.