ATX POWER SUPPLY CIRCUIT
Každý deň čoraz viac populárnejší medzi rádioamatérom sú napájacie zdroje počítača.ATX, Za relatívne nízku cenu sú výkonným, kompaktným zdrojom napätia 5 a 12 V 250 - 500 wattov. BPATXsa môžu používať v nabíjačkách pre automobilové batérie a v laboratórnych zdrojoch napájania a vo zváracích meničoch a dokonca aj v mnohých aplikáciách je možné nájsť s určitou predstavivosťou. A ak systém BPATX a podlieha zmenám, potom minimálne.
Návrh okruhu týchto napájacích zdrojov je približne rovnaký u takmer všetkých výrobcov. Nepatrný rozdiel sa týka len napájacích zdrojov AT a ATX. Hlavný rozdiel medzi týmito dvoma je, že PSU v AT nepodporuje softvér Extended Power Management Standard. Je možné odpojiť túto napájaciu jednotku iba zastavením prívodu napätia na jej vstup a v napájacích zdrojoch ATX je možné programovo vypnúť riadiaci signál z základnej dosky. ATX karta je spravidla väčšia ako AT a je rozšírená vertikálne.
V každej napájacej jednotke počítača je napätie +12 V určené na napájanie motorov diskových jednotiek. Napájanie v tomto okruhu musí poskytovať vysoký výstupný prúd, najmä v počítačoch s mnohými pozíciami pre jednotky. Toto napätie sa dodáva aj ventilátorom. Spotrebujú prúd do 0,3 A, ale v nových počítačoch je táto hodnota nižšia ako 0,1 A. Napájanie + 5 voltov sa dodáva do všetkých uzlov počítača, preto má veľmi vysoký výkon a prúd až do 20 A a napätie +3,3 V je určené výhradne na napájanie procesora. Vediac, že moderné viacjadrové procesory majú výkon až 150 wattov, je ľahké vypočítať prúd tohto obvodu: 100 wattov / 3.3 voltov = 30 A! Negatívne napätia -5 a -12 V sú desaťkrát slabšie ako hlavné pozitívne, takže existujú jednoduché diódy 2 Amp bez radiátorov.
Úloha napájania zahŕňa zastavenie fungovania systému, kým vstupné napätie nedosiahne hodnotu dostatočnú pre normálnu prevádzku. V každej napájacej jednotke sa pred získaním povolenia na spustenie systému vykoná vnútorná kontrola a skúška výstupného napätia. Potom sa na základnú dosku odošle špeciálny signál Power Good. Ak tento signál nie je prijatý, počítač nebude fungovať.
Signál Power Good sa dá použiť na ručné resetovanie, ak je napájaný na hodinový čip. Keď je obvod signálu Power Good uzemnený, generácia hodín sa zastaví a procesor sa zastaví. Po otvorení spínača sa generuje krátkodobý signál počiatočnej inštalácie procesora a je povolený normálny tok signálu - počítač sa reštartuje. V napájacích zdrojoch počítača typu ATX je k dispozícii signál nazývaný PS ON, ktorý môže program použiť na vypnutie napájania.
Tu si môžete stiahnuť napájacie zdroje počítača a tu je veľmi užitočný pre opis, typy a princíp činnosti napájacej jednotky AT a ATX.Ak chcete skontrolovať efektívnosť napájacieho zdroja, mali by ste vložiť napájací zdroj pomocou svietidiel pre svetlomety do automobilu a všetky výstupné napätia zmerať pomocou testeru. Ak je napätie v normálnych hraniciach. Je tiež potrebné skontrolovať zmenu napätia generovaného PSU so zmenou zaťaženia.
Prevádzka týchto napájacích zdrojov je veľmi stabilná a spoľahlivá, avšak v prípade spaľovania, výkonné tranzistory, nízke odporové odpory, usmerňovacie diódy na chladiči, varistory, transformátory a poistky najčastejšie zlyhajú.
Napájanie počítačom
Práca ľubovoľného počítača nie je možná bez napájania. Preto stojí za to brať vážne výber. Skutočne výkon počítača bude závisieť od stabilnej a spoľahlivej prevádzky napájacej jednotky.
Hlavnou úlohou napájacieho zdroja je konverzia striedavého prúdu a ďalšia tvorba požadovaného napätia pre normálnu prevádzku všetkých komponentov počítača.
Napätie potrebné pre komponenty:
Okrem týchto deklarovaných hodnôt existujú dodatočné množstvá:
BP plní úlohu galvanického oddelenia medzi elektrickým prúdom zo zásuvky a komponentmi, ktoré spotrebúvajú prúd. Jednoduchý príklad, ak došlo k úniku prúdu a osoba, ktorá sa dotkla prípadu systémovej jednotky, by zasiahla prúd, ale vďaka napájaniu sa to nestane. Často používané zdroje napájania (PI) vo formáte ATX.
Hlavná časť štruktúrneho obvodu IP, formát ATX, je polovičný konvertor. Práca prevodníkov tohto typu je použitie režimu push-pull.
Stabilizácia výstupných parametrov PI sa uskutočňuje pomocou riadiacich signálov modulácie šírkou impulzov (PWM regulátora).
Spínací zdroj často používa čip riadiacej jednotky PWM TL494, ktorý má množstvo pozitívnych funkcií:
Princíp obvyklého pulz BP môžete vidieť na fotografii.
Prvá jednotka vykoná zmenu AC na DC. Prevodník je vyrobený vo forme diódového mosta, ktorý premieňa napätie, a kondenzátor vyhladzujúci kmity.
Okrem týchto prvkov môžu byť prítomné aj ďalšie komponenty: napäťový filter a termistory. Ale kvôli vysokým nákladom môžu tieto komponenty chýbať.
Generátor generuje impulzy s určitou frekvenciou, ktoré napájajú vinutie transformátora. Transformátor vykonáva hlavnú prácu v napájacej jednotke, je to galvanické oddelenie a prestavenie prúdu na požadované hodnoty.
Jednoduchý impulzný napájací zdroj, aj keď je to pracovné zariadenie, ale v praxi je nevhodné používať. Mnohé z jeho parametrov na výstupe "float" vrátane napätia. Všetky tieto indikátory sa menia v dôsledku nestabilného napätia, teploty a zaťaženia na výstupe meniča.
Ak však tieto indikátory spravujete pomocou regulátora, ktorý bude hrať úlohu stabilizátora a dodatočných funkcií, schéma bude celkom vhodná na použitie.
Bloková schéma PSU pomocou regulátora modulácie šírky impulzov je jednoduchá a predstavuje generátor impulzov na regulátore PWM.
PWM regulátor upravuje amplitúdu signálov prechádzajúcich cez nízkonapäťový filter (LPF). Hlavnou výhodou je vysoká účinnosť výkonových zosilňovačov a široké využitie.
V nových zdrojoch napájania pre počítač sa objaví ďalší blok - korektor účinníka (CMC). KKM odstraňuje vznikajúce chyby AC usmerňovača a zvyšuje výkonový faktor (KM).
Preto sa výrobcovia aktívne vyrábajú BP s povinnou korekciou CM. To znamená, že počítač v počítači bude pracovať v rozmedzí 300 W a viac.
V týchto napájacích zdrojoch sa používa špeciálna tlmivka s indukčnosťou vyššou ako je vstup. Taký PI sa nazýva PFC alebo pasívny CMC. Má pôsobivú váhu v dôsledku dodatočného použitia kondenzátorov na výstupe usmerňovača.
Medzi nedostatky môžeme zistiť nízku spoľahlivosť napájacej jednotky a nesprávnu prevádzku UPS počas prepínania režimu batérie / siete.
Dôvodom je malá kapacita filtra sieťového napätia a v čase poklesu napätia stúpne CMC prúd a v tomto okamihu sa zapne ochrana proti skratu.
Často sa používa v moderných napájacích zdrojoch pre počítačové dvojkanálové PWM regulátory. Jediný mikroobvod je schopný plniť úlohu meniča a korektora KM, ktorý znižuje celkový počet prvkov v obvode napájania.
Vo vyššie uvedenej schéme prvá časť uskutočňuje vytvorenie stabilizovaného napätia +38 V a druhá časť je konvertor, ktorý vytvára stabilizované napätie +12 V.
Ak chcete pripojiť napájací zdroj k počítaču, postupujte podľa niekoľkých krokov:
Pre pripojenie komponentov osobného počítača k zdroju napájania sú k dispozícii rôzne konektory. Na zadnej strane je konektor pre sieťový kábel a spínač.
Okrem toho môže byť umiestnený na zadnej strane jednotky napájania a konektor pre monitor.
V rôznych modeloch môžu byť iné konektory:
V modernej napájacej sieti PC je ventilátor nainštalovaný menej často na zadnú stenu, ktorá odoberá horúci vzduch z PSU. Nahradením tohto riešenia začali používať na hornej stene ventilátor, ktorý bol väčší a tichší.
Na niektorých modeloch je možné stretnúť sa s dvoma fanúšikmi naraz. Zo steny, ktorá sa nachádza vo vnútri systémovej jednotky, vystupuje kábel so špeciálnym konektorom na napájanie prúdu na základnú dosku. Na obrázku sú zobrazené možné konektory a označenia kolíkov.
Každá farba drôtu dodáva špecifické napätie:
Rôzne výrobcovia môžu meniť hodnoty týchto farieb drôtov.
K dispozícii sú aj konektory na napájanie súčasných komponentov počítača.
Zdroj napájania osobného počítača má veľa parametrov, ktoré nemusia byť uvedené v dokumentácii. Na bočnom štítku sú uvedené viaceré parametre - to je napätie a výkon.
Tieto informácie sú napísané na štítku vo veľkom tlači. Indikátor výkonu BP udáva celkové množstvo elektrickej energie pre vnútorné komponenty.
Zdá sa, že výber napájacej jednotky s požadovaným výkonom by stačila na zhrnutie spotrebovaných indikátorov pomocou komponentov a vybrať si napájaciu jednotku s malou rezervou. Preto veľký rozdiel medzi 200w a 250w nebude významný.
Ale v skutočnosti situácia vyzerá zložitejšie, pretože výstupné napätie môže byť iné - + 12V, -12V a iné. Každé napäťové vedenie spotrebuje určitú energiu. Ale v napájacej jednotke je jeden transformátor, ktorý generuje všetky napätia, ktoré používa počítač. V zriedkavých prípadoch môžu byť umiestnené dva transformátory. Je to drahá možnosť a používa sa ako zdroj na serveroch.
Pri jednoduchých napájacích zdrojoch sa používa 1 transformátor. Z tohto dôvodu sa môže meniť napätie na napäťových linkách, zvyšovať s malým zaťažením na iných linkách a naopak klesať.
Pri výbere napájacieho zdroja by ste mali venovať pozornosť maximálnym hodnotám prevádzkových napätí, ako aj rozsahu prichádzajúcich napätí, mali by byť od 110V do 220V.
Je pravda, že väčšina používateľov to nevenuje pozornosť a výber napájacej jednotky s indikátormi od 220V do 240V riskuje výskyt častých výpadkov PC.
Takéto napájanie sa vypne, keď poklesne napätie, čo nie je nezvyčajné pre naše rozvodné siete.Pri prekročení uvedených hodnôt dôjde k vypnutiu počítača, ochrana bude fungovať. Ak chcete znova zapnúť napájanie, musíte ho odpojiť od siete a chvíľu počkať.
Je potrebné pamätať na to, že procesor a grafická karta spotrebúvajú nanajvýš pracovné napätie 12V. Z tohto dôvodu by ste mali venovať pozornosť týmto indikátorom: Na zníženie zaťaženia konektorov je vedenie 12V rozdelené na paralelné dvojice s označením + 12V1 a + 12V2. Tieto údaje by mali byť uvedené na etikete.
Predtým, než sa rozhodnete kúpiť si zdroj elektrickej energie, mali by ste venovať pozornosť spotrebe energie vnútorných komponentov počítača.
Niektoré grafické karty však vyžadujú špeciálnu spotrebu prúdu + 12V a tieto údaje by sa mali vziať do úvahy pri výbere napájacieho zdroja. Zvyčajne pre počítač s jednou inštalovanou grafickou kartou postačuje zdroj s výkonom 500 W alebo 600.
Mali by ste sa tiež oboznámiť s recenziami zákazníkov a odbornými posudkami o vybranom modeli a výrobcom. Najlepšie parametre, ktoré je potrebné venovať pozornosť, sú: napájanie, tichá prevádzka, kvalita a zhoda s písomnými charakteristikami na štítku.
Nemali by ste šetriť peniaze, pretože práca celého PC bude závisieť od práce BP. Preto čím lepší a spoľahlivejší je zdroj, tým dlhšie bude počítač trvať. Užívateľ si môže byť istý, že urobil správnu voľbu a neboj sa o náhlych výpadkoch svojho počítača.
Tento článok bol napísaný na základe knihy AVGolovkov a VB Lyubitsky "NAPÁJACIE JEDNOTKY PRE SYSTÉMOVÉ MODULY IBM PC-XT / AT TYPU" Materiál bol prevzatý z lokality interlake. Napájacie napätie AC je napájané cez sieťový vypínač PWR SW cez sieťovú poistku F101 4A, filtre proti rušeniu tvorené prvkami C101, R101, L101, C104, C103, C102 a tlmivkami I 02, L103 na:Na výstupe usmerňovača BR1 sú zahrnuté vyrovnávacie kapacity filtra C1, C2. Termistor THR obmedzuje počiatočné nabitie nabíjacieho prúdu týchto kondenzátorov. Spínač 115 V / 230 V SW umožňuje napájanie spínaného napájania z napájania 220-240V a 110/127 V.
Vysokoohmové odpory R1, R2, kondenzátory C1, C2 sa vyrovnávajú (vyrovnávajú napätie na C1 a C2) a tiež zabezpečujú vypúšťanie týchto kondenzátorov po vypnutí napájacieho napätia zo siete. Výsledkom vstupných obvodov je vzhľad usmerňovaného napätia Uep sieťového napätia rovného + 310V s určitými pulzáciami. Táto impulzná napájacia jednotka používa štartovací obvod s núteným (externým) budením, ktorý je realizovaný na špeciálnom štartovacom transformátore T1, na ktorého sekundárnom vinutí po zapnutí napájacieho zdroja sa objaví striedavé napätie s frekvenciou napájacej siete. Toto napätie je napravené diódami D25, D26, ktoré vytvárajú so sekundárnym vinutím T1 celý obvodový rektifikačný obvod so stredovým bodom. SZO je vyhladzovacia kapacita filtra, na ktorej je vytvorené konštantné napätie, ktoré sa používa na napájanie riadiaceho čipu U4.
IC TL494 sa tradične používa ako riadiaci čip v tejto pulznej napájacej jednotke.
Napájacie napätie z kondenzátora CCD sa dodáva na pin 12 U4. V dôsledku toho sa na čape 14 U4 objaví výstupné napätie vnútorného referenčného zdroja Uref = -5B, začne sa vnútorné pílovité napätie mikroobvodu a na čapoch 8 a 11 sa objavujú riadiace kolíky, ktoré sú sekvenciami obdĺžnikových impulzov s negatívnymi prednými hranami posunutými vzájomne voči sebe polčas. Prvky C29, R50, spojené s kolíkmi 5 a 6 čipu U4, určujú frekvenciu pílovitého napätia produkovaného vnútorným čipovým generátorom.
Zodpovedajúca kaskáda v tejto spínacom napájacom zariadení je vyrobená podľa netransistorového obvodu so samostatným ovládaním. Napájacie napätie z kondenzátora SZO sa dodáva do stredových bodov primárnych vinutia riadiacich transformátorov T2, TZ. Výstupné tranzistory IC U4 vykonávajú funkcie tranzistorov zodpovedajúcej fázy a sú prepojené podľa schémy s OE. Vysielače obidvoch tranzistorov (kolíky 9 a 10 mikroobvodu) sú spojené s "puzdrom". Zberné zaťaženie týchto tranzistorov sú primárne polovičné vinutia riadiacich transformátorov T2, TZ, pripojených na svorky 8, 11 čipu U4 (otvorené kolektory výstupných tranzistorov). Druhá polovica primárnych vinutia T2, TZ s diódami D22, D23, ktoré sú k nim pripojené, tvoria demagnetizačné obvody jadier týchto transformátorov.
Transformátory T2, TZ riadia silný tranzistorový polovodičový invertor.
Prepínanie výstupných tranzistorov mikroobvodu spôsobí vzhľad impulzného riadenia EMF na sekundárnych vinutia riadiacich transformátorov T2, TZ. Pod pôsobením týchto emfs sa výkonové tranzistory Q1, Q2 striedavo otvárajú s nastaviteľnými pauzami ("mŕtve zóny"). Striedavý prúd vo forme prúdových impulzov z pílovitého prúdu preto prúdi cez primárne vinutie transformátora výkonového impulzu T5. Vysvetľuje to skutočnosť, že primárne vinutie T5 je zahrnuté v diagonále elektrického mostíka, ktorého rameno je tvorené tranzistormi Q1, Q2 a druhé kondenzátory C1, C2. Preto pri otvorení niektorého z tranzistorov Q1, Q2 je primárne vinutie T5 pripojené k jednému z kondenzátorov C1 alebo C2, čo spôsobí, že prúd preteká cez to tak dlho, ako je tranzistor otvorený.
Tlmiace diódy D1, D2 poskytujú návrat energie uloženej v únikovej indukčnosti primárneho vinutia T5 počas zatvoreného stavu tranzistorov Q1, Q2 späť na zdroj (rekuperácia).
Kondenzátor SZ, zapojený do série s primárnym vinutim T5, odstraňuje DC zložku prúdu cez primárne vinutie T5, čím sa eliminuje nežiadúce predpätie jeho jadra.
Rezistory R3, R4 a R5, R6 tvoria základné oddeľovače pre výkonové tranzistory Q1, Q2 a poskytujú optimálny spôsob ich prepínania z hľadiska dynamických strát energie na týchto tranzistoroch.
Montážne diódy SD2 sú bariérové diódy Schottky, čím sa dosiahne požadovaná rýchlosť a zvyšuje sa účinnosť usmerňovača.
Navíjanie III spolu s vinutím IV poskytuje výstupné napätie + 12V spolu s diódou (polovičný mostík) SD1. Táto zostava vytvára s vinutím III celý obvodový rektifikačný obvod so stredovým bodom. Avšak stredný bod vinutia III nie je uzemnený, ale je pripojený na zbernicu výstupného napätia + 5V. To umožní používať Schottky diódy v výstupnom kanáli + 12V, pretože spätné napätie aplikované na usmerňovacie diódy s týmto zahrnutím sa zníži na úroveň prijateľnú pre Schottky diódy.
Prvky L1, C6, C7 tvoria vyhladzovací filter v kanáli + 12V.
Stredný bod vinutia II je uzemnený.
Stabilizácia výstupných napätí sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi v rôznych kanáloch.
Negatívne výstupné napätia -5V a -12V sú stabilizované pomocou lineárnych integrálnych trojstupňových stabilizátorov U4 (typ 7905) a U2 (typ 7912).
K tomu vstupy týchto stabilizátorov napájajú výstupné napätia usmerňovačov z kondenzátorov C14, C15. Na výstupných kondenzátoroch C16, C17 sa získa stabilizované výstupné napätie -12V a -5V.
Diódy D7, D9 zabezpečujú vypúšťanie výstupných kondenzátorov C16, C17 cez odpory R14, R15 po vypnutí napájacieho napätia zo siete. Inak by sa tieto kondenzátory vypustili cez stabilizačný obvod, čo je nežiaduce.
Prostredníctvom odporov R14, R15 sa vypúšťajú a kondenzátory C14, C15.
Diódy D5, D10 vykonávajú ochrannú funkciu v prípade poruchy usmerňovačov.
Výstupné napätie + 12 V 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 zosilňovača DA3 chyby pomocou rezacieho odporu VR1.
Keď sa pozícia posúvača VR1 zmení počas nastavovania UPS, úroveň napätia na zbernici + 5V a teda aj na zbernici + 12V sa tiež bude meniť v rámci určitých obmedzení. napätie zo zbernice + 5V sa dodáva do stredného bodu vinutia III.
Kombinovaná ochrana tohto zariadenia UPS zahŕňa:
Obmedzenie impulzov riadenia šírky riadiaceho obvodu;
kompletný ochranný obvod pre skrat v brehoch;
nekompletné výstupné prepätie riadiaceho obvodu (len na zbernici + 5V).
Zvážte každú z týchto schém.
Obmedzujúci riadiaci obvod používa prúdový transformátor T4 ako senzor, ktorého primárne vinutie je zapojené do série s primárnym vinutím transformátora výkonového impulzu T5.
Rezistor R42 je zaťaženie sekundárneho vinutia T4 a diódy D20 a D21 tvoria dva cykly usmerňovacieho obvodu so striedavým impulzným napätím, odstránené zo záťaže R42.
Rezistory R59, R51 tvoria delič. Časť napätia je vyhladená kondenzátorom C25. Úroveň napätia na tomto kondenzátore je úmerná šírke riadiacich impulzov na základoch výkonových tranzistorov Q1, Q2. Táto úroveň cez odpor R44 je privádzaná na invertujúci vstup chybového zosilňovača DA4 (pin 15 čipu U4). Priamy vstup tohto zosilňovača (kolík 16) je uzemnený. Diódy D20, D21 sú zapnuté tak, že kondenzátor C25, keď prúd preteká cez tieto diódy, je nabitý na negatívne (vzhľadom na bežné drôtové) napätie.
Pri normálnej prevádzke, ak šírka riadiacich impulzov neprekračuje prípustné limity, potenciál kolíka 15 je pozitívny vďaka pripojeniu tohto kolíka cez odpor R45 k zbernici Uref. Pri nadmernom náraste šírky riadiacich impulzov z akéhokoľvek dôvodu sa negatívne napätie na kondenzátore C25 zvyšuje a potenciál výstupu 15 sa stáva negatívnym. To vedie k vzniku výstupného napätia chybového zosilňovača DA4, ktorý bol predtým rovný 0V. Ďalšie zvýšenie šírky riadiacich impulzov vedie k tomu, že spínacie riadenie PWM-comm-DA2 je prenášané na zosilňovač DA4 a následné zvýšenie šírky riadiacich impulzov sa už nevyskytuje (obmedzujúci režim), pretože šírka týchto impulzov prestáva závisieť od úrovne spätnoväzobného signálu na priamom vstupe DA3 chybového zosilňovača.
Obvod ochrany proti skratom pri zaťažení môže byť podmienene rozdelený na ochranu kanálov na vytváranie pozitívnych napätí a ochranu kanálov na vytváranie negatívnych napätí, ktoré sú obvodovo pravdepodobne realizované približne rovnakým spôsobom.
Snímač obvodu na ochranu proti skratom v záťaži kanálov na vytváranie kladných napätí (+ 5V a + 12V) je diódami rezistorový delič D11, R17 spojený medzi výstupnými zbernicami týchto kanálov. Úroveň napätia na anóde diódy D11 je monitorovaný signál. Pri normálnej prevádzke, ak sú napätia na výstupných zberniciach kanálov + 5V a + 12V nominálne, potenciál anódy diódy D11 je asi + 5,8V, pretože prostredníctvom prúdu oddeľovacieho snímača prúdi zo zbernice + 12V do zbernice + 5V pozdĺž obvodu: zbernica + 12V - R17-D11 - zbernica +56.
Riadený signál z anódy D11 je privádzaný do odporového deliča R18, R19. Časť tohto napätia sa odoberá z odporu R19 a privádza sa na priamy vstup komparátora 1 čipu typu U3 LM339N. Invertujúci vstup tohto komparátora sa dodáva s referenčnou úrovňou napätia z odporu R27 rozdeľovača R26, R27 pripojeného k výstupu referenčného zdroja Uref = + 5B riadiaceho čipu U4. Referenčná úroveň je zvolená tak, aby pri normálnej prevádzke by potenciál priameho vstupu komparátora 1 mohol prekročiť potenciál inverzného vstupu. Potom je výstupný tranzistor komparátora 1 zatvorený a obvod UPS pracuje normálne v režime PWM.
V prípade skratu v napätí +12 V kanálu sa napríklad potenciál anódy diódy D11 stáva rovným 0V, takže potenciál invertujúceho vstupu komparátora 1 je vyšší ako potenciál priameho vstupu a výstupný tranzitný komparátor sa otvorí. Toto spôsobí zatvorenie tranzistora Q4, ktorý je normálne otvorený základným prúdom pretekajúcim cez obvod: zbernica Upom - R39 - R36 -f-e Q4 - "puzdro".
Otvorenie výstupného tranzistora komparátora 1 spája rezistor R39 s "puzdrom" a preto tranzistor Q4 je pasívne zatvorený s nulovým posunom. Uzavretie tranzistora Q4 vyžaduje nabíjanie kondenzátora C22, ktorý vykonáva funkciu prvku oneskorenia odozvy ochrany. Oneskorenie je potrebné z tých úvah, že v procese uvedenia do prevádzky UPS sa výstupné napätie na pneumatikách + 5V a + 12V nezobrazí ihneď, ale ako výstupné kondenzátory veľkej kapacity. Referenčné napätie z zdroja Uref sa naopak objavuje takmer okamžite po zapnutí UPS. Preto v režime spustenia komparátor 1 spína, jeho výstupný tranzistor sa otvára a ak by bol oneskorený kondenzátor C22 neprítomný, spustilo by to ochranu okamžite po zapnutí UPS. C22 sa však nachádza v obvode a ochrana sa spúšťa až potom, čo napätie na ňom dosiahne úroveň určenú hodnotami odporov R37, R58 oddeľovača pripojených do zbernice Upom a ktorá je základňou tranzistora Q5. Keď k tomu dôjde, otvorí sa tranzistor Q5 a odpor R30 je spojený cez malý vnútorný odpor tohto tranzistora s "telesom". Preto sa objaví cesta pre tok základného prúdu tranzistora Q6 pozdĺž obvodu: Uref - e - 6 Q6 - R30 - k - e Q5 - "telo".
Tranzistor Q6 sa otvára s týmto prúdom na saturáciu, v dôsledku čoho sa napätie Uref = 5B, ktorý tranzistor Q6 napája cez emitor, ukáže byť aplikované cez jeho malý vnútorný odpor na kolík 4 riadiaceho obvodu U4. Toto, ako už bolo uvedené, vedie k zastaveniu činnosti digitálneho obvodu mikroobvodu, k strate impulzov riadenia výstupu a k zastaveniu prepínania výkonových tranzistorov Q1, Q2, t.j. k ochrannému vypnutiu. Skrat v zaťažení + 5V kanála povedie k tomu, že potenciál anódy diódy D11 bude iba okolo + 0.8V. Preto bude výstupný tranzit komparátora (1) otvorený a dôjde k ochrannému výpadu.
Podobne je vytvorená ochrana proti skratom v záťaži kanálov vytvárania záporných napätí (-5 V a -12 V) na komparátore 2 čipu U3. Prvky D12 a R20 tvoria diódovo reziskový delič-senzor pripojený medzi výstupnými zbernicami kanálov vytvárajúcich záporné napätie. Riadený signál je potenciál katódy diódy D12. Ak je skrat v kanáli zaťažený -5V alebo -12V, potenciál katódy D12 sa zvyšuje (z -5,8 na 0V pri skratovaní v záťaži kanálu -12V a -0,8V pri skrate v záťaži kanálu -5V). V každom z týchto prípadov sa otvorí normálne uzavretý výstupný tranzistor porovnávača 2, čo spôsobí, že ochrana funguje podľa vyššie uvedeného mechanizmu. V tomto prípade je referenčná úroveň od rezistora R27 privádzaná k priamemu vstupu komparátora 2 a potenciál invertujúceho vstupu je určený hodnotami odporov R22, R21. Tieto rezistory tvoria oddeľovač bipolárneho napájania (rezistor R22 je pripojený na zbernicu Uref = + 5B a odpor R21 je pripojený k katóde diódy D12, ktorého potenciál pri normálnej prevádzke UPS, ako už bolo uvedené, je -5,8 V). Preto je potenciál invertujúceho vstupu komparátora 2 v normálnom režime prevádzky udržovaný nižšie ako potenciál priameho vstupu a výstupný tranzitný komparátor bude uzavretý.
Ochrana proti výstupnému prepätiu na zbernici + 5V je realizovaná na prvkoch ZD1, D19, R38, C23. Zener ZD1 (s prepäťovým napätím 5,1V) je pripojený na výstupné napätie + 5V zbernicu. Preto pokiaľ napätie na tejto zbernici neprekročí +5,1 V, zenerova dióda je zatvorená a tranzistor Q5 je tiež zatvorený. V prípade zvýšenia napätia na zbernici viac ako + 5 V + 5,1V zenerove "zlomí" a báza tranzistora Q5 v spúšťacích prúd tečie, čo vedie k otvoreniu tranzistora Q6 a vzhľad Uref napätie = + 5B na svorke 4 sa ovládacie obvody U4, tj , k ochrannému vypnutiu. R38 je predradník pre ZD1 Zenerovu diódu. Kondenzátor C23 zabraňuje prevádzke ochrany v prípade náhodných krátkodobých napäťových prepätí na zbernici + 5V (napríklad v dôsledku vytvorenia napätia po náhlej redukcii záťažového prúdu). D19 dióda je oddelenie.
Obvod generovania signálu PG v tejto spínacom napájacom zariadení je dvojfunkčný a zostavený na komparátoch (3) a (4) čipu U3 a Q3 tranzistora.
Schéma je založená na princípe riadenia prítomnosti striedavého nízkofrekvenčného napätia na sekundárnom vinutie štartovacieho transformátora T1, ktorý pracuje na tomto vinutí len vtedy, ak je na primárnom vinutí T1 napájacie napätie, t.j. pričom napájací zdroj je zapojený do siete.
Takmer bezprostredne po zapnutí UPS sa na kondenzátore CCD objaví pomocné napätie Upom, ktoré dodáva riadiaci čip U4 a pomocný čip U3. Okrem toho striedavé napätie zo sekundárneho vinutia štartovacieho transformátora T1 cez diódu D13 a odpor obmedzujúci prúd R23 nabije kondenzátor C19. Napätie s odporovým deličom napájania C19 R24, R25. S odporom R25 je časť tohto napätia aplikovaná na priamy vstup komparátora 3, čo vedie k zatvoreniu jeho výstupného tranzistora. Ak sa objaví ihneď potom, výstupné napätie vnútorného referenčného zdroja mikroobvodu U4 Uref = + 5B zatvorí delič R26, R27. Z tohto dôvodu je invertujúci vstup komparátora 3 dodávaný na referenčnú úroveň z rezistora R27. Avšak táto úroveň je zvolená tak, aby bola nižšia ako hladina pri priamom vstupe, a preto výstupný tranzistor komparátora 3 zostáva v zatvorenom stave. Preto začína proces nabíjania odloženej kapacity C20 pozdĺž reťaze: Upom - R39 - R30 - C20 - "telo".
Pri nabití kondenzátora C20 sa napätie uplatňuje na invertovaný vstup 4 čipu U3. Priamy vstup tohto komparátora je napájaný z rozdeľovača odporu R32, R32 pripojeného na zbernicu Upom. Pokiaľ napätie na nabíjacom kondenzátore C20 neprekročí napätie na rezistore R32, je výstupný tranzistor komparátora 4 uzavretý. Preto v základni tranzistora Q3 prúdi otvárací prúd cez obvod: Upom - R33 - R34 - 6-e Q3 - "puzdro".
Tranzistor Q3 je otvorený pre nasýtenie a PG signál odobratý z jeho kolektora má pasívnu nízku úroveň a zabraňuje spusteniu procesora. Počas tejto doby, počas ktorej hladina napätia kondenzátora C20 dosiahne úroveň na rezistore R32, má spínací zdroj čas potrebný na spoľahlivý dosiahnutie menovitého pracovného režimu, t.j. všetky jeho výstupné napätia sa objavujú v plnom rozsahu.
Akonáhle napätie pri C20 prekročí napätie odobrané z R32, komparátor 4 sa prepne a výstupný tranzistor sa otvorí.
Toto bude mať za následok zatvorenie tranzistora Q3 a signál PG, odobratý z jeho kolektorového zaťaženia R35, sa stane aktívnym (úroveň H) a umožní procesor spustiť.
Pri vypínaní impulzného napájania zo siete na sekundárnom vinutie štartovacieho transformátora T1 sa striedavé napätie zmizne. Preto sa napätie na kondenzátore C19 rýchlo znižuje v dôsledku malej kapacity tohto kondenzátora (1 μf). Akonáhle pokles napätia naprieč rezistorom R25 stane menším, ako napätie cez rezistor R27, komparátor 3 sa prepne a jeho výstupný tranzistor sa otvorí. To bude mať za následok ochranné odpojenie výstupných napätí riadiaceho čipu U4, pretože otvorený tranzistor Q4. Okrem toho sa prostredníctvom otvoreného výstupného tranzistora porovnávača 3 začne proces urýchľovania vypustenia kondenzátora C20 cez obvod: (+) C20 - R61 - D14 - výstupný tranzistor 3 výstupného komparátora 3 - "teleso".
Akonáhle sa úroveň napätia pri C20 stane menšou ako je úroveň napätia pri R32, komparátor 4 sa prepne a jeho výstupný tranzistor sa zatvorí. To by znamenalo otvorenie Q3 tranzistora a prepnutie signálu PG na neaktívnu nízku úroveň skôr, než napätia na výstupných zberniciach UPS začnú klesať neprijateľne. To povedie k inicializácii signálu resetovania počítačového systému a k počiatočnému stavu celej digitálnej časti počítača.
Obidva komparátory 3 a 4 obvodu generovania signálu PG sú pokryté pozitívnou spätnou väzbou pomocou odporov R28 a R60, ktoré urýchľujú ich spínanie.
Hladký výstup do režimu v tomto UPS je tradične poskytovaný prostredníctvom formovacieho reťazca C24, R41 pripojeného k kolíku 4 riadiaceho čipu U4. Zvyškové napätie na kolíku 4, ktoré určuje maximálnu možnú dĺžku trvania výstupných impulzov, sa nastavuje pomocou deliča R49, R41.
Motor ventilátora je napájaný napätím z kondenzátora C14 v kanále generácie napätia -12V prostredníctvom prídavného oddeľovacieho filtra L16 vo formáte L, C15.
R. ALEXANDROV, región Maloyaroslavets Kaluga.
Radio, 2002, č. 5, 6, 8
Domáce počítače UPS sú navrhnuté tak, aby fungovali z jednofázovej siete AC (110/230 V, 60 Hz - importované, 127/220 V, 50 Hz - domáca výroba). Keďže v Rusku je všeobecne akceptovaná sieť 220 V, 50 Hz, problém s výberom jednotky pre požadované sieťové napätie neexistuje. Je potrebné iba zabezpečiť, aby bol spínač sieťového napätia na prístroji (ak je k dispozícii) nastavený na 220 alebo 230 V. Neprítomnosť spínača znamená, že jednotka je schopná pracovať v rozsahu sieťového napätia uvedenom na štítku bez akéhokoľvek prepínania. Jednotky UPS s frekvenciou 60 Hz pracujú bezchybne v sieti s frekvenciou 50 Hz.
Jednotka UPS je pripojená k základným doskám AT s dvoma káblovými zväzkami s konektormi P8 a P9, ktoré sú znázornené na obr. 1 (pohľad z hniezd). Farby drôtu zobrazené v zátvorkách sú štandardné, aj keď nie všetci výrobcovia UPS ich prísne dodržiavajú. Aby bolo možné správne orientovať zásuvky pri pripojení k zásuvkám základnej dosky, existuje jednoduché pravidlo: štyri čierne drôty (obvod GND), vhodné pre obe zásuvky, 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 zásuvky. UPS tohto formátu majú vstup pre diaľkový ovládač (okruh PS-ON), keď je pripojený k spoločnému káblu (obvod COM ≈ "spoločný", čo zodpovedá GND), jednotka pripojená k sieti začne pracovať. Ak je obvod PS-ON≈SOM zlomený, na výstupoch UPS nie sú žiadne napätia, s výnimkou +5 V + + 5 V v obvode + 5VSB. V tomto režime je spotreba energie zo siete veľmi malá.
UPS formátu ATX sú dodávané s dodatočnou výstupnou zásuvkou, znázornenou na obr. 3. Účel jeho reťazcov je nasledovný:
FanM ≈ výstup zo snímača rýchlosti ventilátora chladenie UPS (dva impulzy na otáčku);
FanC ≈ analógový vstup (0 ... 12 V) pre tento ventilátor. Ak je tento vstup odpojený od vonkajších obvodov alebo je naň privádzané konštantné napätie viac ako 10 V, kapacita ventilátora je maximálna;
3.3V Sense ≈ vstupný signál napätia regulátora napätia +3.3 V. Je prepojený samostatným vodičom priamo na napájacie kolíky mikroobvodov na systémovej doske, čo umožňuje kompenzovať pokles napätia na napájacích vodičoch. Ak nie je prídavná zásuvka, tento okruh je pripojený k zásuvke 11 hlavnej zásuvky (pozri obrázok 2);
1394R ≈ mínus napäťový zdroj izolovaný zo spoločného vodiča 8 ... 48 V pre napájanie obvodov rozhrania IEEE-1394;
1394V ≈ plus toho istého zdroja.
UPS ľubovoľného formátu musia byť dodané s viacerými zásuvkami na napájanie jednotiek a niektorých ďalších periférnych zariadení počítača.
Každá "počítačová" UPS generuje v AT alebo blokoch PW-OK (Power OK) v ATX blokoch logický signál nazývaný R G. (Power Good), ktorého vysoká úroveň indikuje, že všetky výstupné napätia sú v prijateľných medziach. Na základnej doske počítača sa tento signál zapája do vytvorenia signálu obnovenia systému (Reset). Po zapnutí UPS je úroveň RG signálu. (PW-OK) zostáva na nejakej dobe nízky, čím sa procesor zakáže, kým nedôjde k prechodom v napájacích obvodoch.
Ak je sieťové napätie odpojené alebo UPS náhle zaznamenala poruchu, logická úroveň signálu P. G. (PW-OK) sa zmení pred výstupným napätím jednotky pod prijateľné hodnoty. Toto spôsobí zastavenie procesora, zabraňuje skresleniu údajov uložených v pamäti a iným ireverzibilným operáciám.
Zameniteľnosť UPS sa môže posudzovať podľa nasledujúcich kritérií.
Počet výstupných napätí Na napájanie formátu IBM PC AT musia byť najmenej 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 rôznej sily sú uvedené v tabuľke. 1. Počítače formátu ATX navyše vyžadujú +3,3 V a niektoré ďalšie napätia (bolo uvedené vyššie).
Nezabudnite, že bežná prevádzka jednotky s minimálnym zaťažením nie je zaručená a niekedy je tento režim jednoducho nebezpečný. Preto sa neodporúča zapínať UPS bez zaťaženia v sieti (napríklad pri testovaní).
Napájanie napájacej jednotky (celkovo na všetkých výstupných napätiach) v plne vybavenom počítači s periférnymi zariadeniami musí byť najmenej 200 W. Prakticky je potrebné mať 230 ... 250 W, a pri inštalácii ďalších "pevných diskov" a CD-ROM mechaniky, môže byť potrebné viac. Zlyhania počítača, najmä tie, ktoré sa vyskytujú v momentoch, kedy sú motory týchto zariadení zapnuté, sú často spojené s preťažením napájania. Počítače používané ako servery informačnej siete spotrebúvajú až 350 wattov. UPS malého výkonu (40 ... 160 W) sa používa v špecializovaných, napríklad riadiacich počítačoch s obmedzenou sadou periférií.
Objem obsadený UPS sa zvyčajne zvyšuje zvýšením jeho dĺžky smerom k prednej strane počítača. Inštalačné rozmery a montážne body jednotky v puzdre počítača zostávajú nezmenené. Preto akékoľvek (s výnimkou výnimiek) bude jednotka schopná nainštalovať namiesto neúspešného.
Základom väčšiny UPS je dvojtaktný polovodičový invertor pracujúci s frekvenciou niekoľkých desiatok kilohertzov. Napájacie napätie meniča (približne 300 V) ≈ opravené a vyhladené sieťové napätie. Samotný invertor sa skladá z riadiacej jednotky (generátor impulzov s medzou výkonovou stupňou zosilnenia) a výkonného výstupného stupňa. Ten je nabitý na vysokofrekvenčný výkonový transformátor. Výstupné napätie sa získa pomocou usmerňovačov pripojených k sekundárnym vinutiam tohto transformátora. Stabilizácia napätia sa vykonáva pomocou impulzov modulácie šírky impulzov (PWM) generovaných meničom. Obvykle stabilizačný operačný systém pokrýva iba jeden výstupný kanál spravidla +5 alebo +3,3 V. V dôsledku toho napätia na iných výstupoch nezávisia od napätia v sieti, ale zostávajú predmetom záťaže. Niekedy sa dodatočne stabilizujú bežnými stabilizačnými mikroobvodmi.
Vo väčšine prípadov sa tento uzol uskutočňuje podľa podobnej schémy, ako je znázornená na obr. 4 sú rozdiely iba v type mostíka usmerňovača VD1 a viac či menej ochranných a bezpečnostných prvkov. Niekedy je mostík zostavený z jednotlivých diód. Keď je otvorený spínač S1, ktorý zodpovedá napájaniu prístroja zo siete 220 ... 230 V, usmerňovač ≈ most, napätie na jeho výstupe (kondenzátory C4, C5 zapojené do série) sa blíži amplitúde siete. Keď je sieť 110 ... 127 V, zatvorte kontakty spínača, otočte zariadenie do usmerňovača s dvojitým napätím a na svojom výstupe prijímajte konštantné napätie, ktoré je dvojnásobné amplitúdy siete. Takéto prepínanie je zabezpečené v UPS, ktorého stabilizátory udržujú výstupné napätie v prijateľných medziach len vtedy, keď je odchýlka siete 20%. Jednotky s efektívnejšou stabilizáciou sú schopné pracovať pri akomkoľvek sieťovom napätí (zvyčajne od 90 do 260 V) bez prepínania.
Rezistory R1, R4 a R5 sú určené na vypúšťanie usmerňovačov kondenzátorov po odpojení od siete a C4 a C5 navyše vyrovnávajú napätia na kondenzátoroch C4 a C5. Termistor R2 s negatívnym teplotným koeficientom obmedzuje amplitúdu nabíjacích kondenzátorov C4, C5 pri zapnutí bloku. Potom v dôsledku vlastného ohrevu padne jeho odpor a prakticky neovplyvňuje činnosť usmerňovača. Varistor R3 s klasifikačným napätím, ktorý je väčší ako maximálna amplitúda siete, chráni pred emisiami druhej. Bohužiaľ, toto je zbytočná, keď sa varistor blok náhodný zahrnutie zopnutý spínač S1 na sieť 220 V. Z vážne následky to robí nahradenie rezistorov R4, R5 varistory s klasifikáciou napätia 180 ... 220 V, rozpis čo znamená horiace poistka FU1 vložku. Niekedy sú varistory paralelne prepojené so špecifikovanými odpormi alebo len s jedným z nich.
Kondenzátory C1 ≈ NW a tlmivka s dvojitým obežným kolesom L1 tvoria filter, ktorý chráni počítač pred rušením zo siete a sieťou ≈ od rušenia z počítača. Prostredníctvom kondenzátorov C1 a Sz je skriňa počítača zapojená v striedavom prúde so sieťovými vodičmi. Preto sa napätie, ktoré sa dotkne neuzem neného počítača, môže dosiahnuť polovicu siete. Toto nie je život ohrozujúce, pretože reaktancia kondenzátorov je dostatočne veľká, ale často vedie k poruche obvodov rozhrania v čase pripojenia periférnych zariadení k počítaču.
na obr. 5 Zobrazí sa časť bežného UPS GT-150W. Impulzy vytvorené riadiacou jednotkou cez transformátor T1 dorazia na základňoch tranzistorov VT1 a VT2, alternatívne ich otvárajú. Diódy VD4, VD5 chránia tranzistory od napätia reverznej polarity. Kondenzátory C6 a C7 zodpovedajú C4 a C5 v usmerňovači (pozri obrázok 4). Napätie sekundárnych vinutia transformátora T2 sa upraví tak, aby sa získal výstup. Jeden z usmerňovačov (VD6, VD7 s filtrom L1C5) je znázornený na obrázku.
Väčšina napájacích zdrojov UPS sa líši od tých, ktoré sa berú do úvahy len typy tranzistorov, ktoré môžu byť napríklad pole alebo obsahujú zabudované ochranné diódy. Existuje niekoľko variantov základných obvodov (pre bipolárne) alebo obvodov brány (pre tranzistory s efektom poľa) s rôznymi číslami, menovitými hodnotami a spínacími obvodmi prvkov. Napríklad rezistory R4, R6 môžu byť pripojené priamo k základom príslušných tranzistorov.
V ustálenom stave je riadiaca jednotka meniča napájaná výstupným napätím UPS, ale v momente zapnutia nie je prítomná. Existujú dva hlavné spôsoby, ako dosiahnuť požadované napájacie napätie pre spustenie meniča. Prvá z nich je implementovaná v uvažovanej schéme (obr. 5). Ihneď po zapnutí usmerneného sieťového napätia jednotka je dodávaná prostredníctvom odporového deliča R3 ≈ R6 na základných obvodov tranzistorov VT1 a \\ / T2, ich otvorení sa diódy VD1 a VD2 bráni posunovaní báza-emitor oblasti tranzistorov vinutia II a III transformátora T1. Zároveň je nabíjanie kondenzátora C4, C6 a C7, kondenzátor C4 nabíjací prúd pretekajúci vinutím I transformátora T2 a časti II T1 vinutie transformátora indukuje vo vinutí II a III posledný napätie, ktoré sa otvorí jeden z tranzistorov a uzatvára ďalšie. Ktorý z tranzistorov sa uzatvára a ktorý otvára, závisí od asymetrie charakteristík prvkov kaskády.
V dôsledku pozitívnych OS lavínových spôsobu prebieha, a vyvolané vo vinutí pulzného transformátora T2 II prostredníctvom jedného z diódy VD6, VD7, rezistor R9 a dióda VD3 nabitie SOC kondenzátora na napätie dostatočné pre iniciáciu činnosť riadiacej jednotky. Neskôr je poháňaný tým istým obvodom a napätie napravené diódami VD6, VD7 po vyhladení s filtrom L1C5 je privádzané do + 12 V výstupu UPS.
Variant počiatočných štartovacích obvodov používaných v UPS LPS-02-150XT sa líši len tým, že napätie na rozdeľovač, podobne ako R3 ≈ R6 (obrázok 5), je dodávané z jedného plného vlnenia usmerňovača sieťového napätia pomocou malého kapacitného filtračného kondenzátora. V dôsledku toho sa invertorové tranzistory otvárajú skôr, než sú nabité kondenzátory hlavného usmerňovacieho filtra (C6, C7, pozri obrázok 5), čo poskytuje spoľahlivejší štart.
Druhý spôsob napájania riadiacej jednotky počas spúšťania zabezpečuje prítomnosť špeciálneho transformátora s nižším výkonom s usmerňovačom, ako je znázornené na schéme na obr. 6, ktoré sa používajú v UPS PS-200B.
Počet závitov sekundárneho vinutia transformátora je zvolený tak, aby bolo usmerňovacie napätie mierne nižšie ako výstupné napätie v kanáli +12 V bloku, ale dostatočné na to, aby riadiaca jednotka fungovala. Keď výstupné napätie UPS dosiahne nominálnu hodnotu, dióda VD5 sa otvorí, mostové diódy VD1 ≈ VD4 zostanú zatvorené počas celej doby striedavého napätia a riadiaca jednotka sa prepne na napájanie výstupného napätia meniča bez toho, aby spotrebovala väčší výkon zo štartovacieho transformátora.
V štádiách napájania takto spustených meničov nie je potrebné počiatočné predpätie na základoch tranzistorov a pozitívna spätná väzba. Preto sa nevyžadujú rezistory R3, R5, diódy VD1, VD2 sa nahradia prepojkami a vinutie II transformátora T1 sa vykonáva bez odstránenia (pozri obrázok 5).
Na obr. Obrázok 7 znázorňuje typický štvorkanálový obvod usmerňovača UPS. Aby nedochádzalo k porušeniu symetrie magnetizácie obrátenia magnetického obvodu výkonového transformátora, usmerňovače sú zostrojené iba podľa plných vlnových diagramov a mostové usmerňovače, ktoré sa vyznačujú zvýšenými stratami, sa takmer nepoužívajú. Hlavnou vlastnosťou usmerňovačov v UPS sú vyhladzovacie filtre, počínajúc indukčnosťou (tlmivka). Napätie na výstupe usmerňovača s podobným filtrom závisí nielen od amplitúdy, ale aj od pracovného cyklu (pomer trvania k opakovanému obdobiu) prichádzajúcich impulzov. To umožňuje stabilizovať výstupné napätie a meniť pracovný cyklus vstupu. Usmerňovače používané v mnohých iných prípadoch s filtrami začínajúcimi kondenzátorom nemajú túto vlastnosť. Proces zmeny cyklu impulzného chodu sa zvyčajne nazýva PWM ≈ modulácia šírky impulzov (anglická PWM ≈ impulzová šírka modulácia).
Pretože amplitúda impulzov, ktorá je úmerná napätiu v napájacej sieti, na vstupoch všetkých usmerňovačov v jednotke sa mení podľa toho istého zákona, stabilizácia pomocou PWM jedného z výstupných napätí tiež stabilizuje všetky ostatné. Na zvýšenie tohto účinku sú na spoločnom magnetickom jadre navinuté tlmivky L1.1 ≈ L1.4 všetkých usmerňovačov. Magnetické spojenie medzi nimi dodatočne synchronizuje procesy, ktoré sa vyskytujú v usmerňovačoch.
Pre správnu činnosť usmerňovača s filtrom L je potrebné, aby jeho zaťažovací prúd prekročil určitú minimálnu hodnotu v závislosti od indukčnosti tlmivky filtra a frekvencie impulzov. Toto počiatočné zaťaženie je vytvorené odpory R4 ≈ R7 zapojené paralelne s výstupnými kondenzátormi C5 ≈ C8. Tiež slúžia na urýchlenie vypúšťania kondenzátorov po vypnutí UPS.
Niekedy sa dosiahne napätie -5 V bez samostatného usmerňovača z napätia -12 V pomocou integrovaného stabilizátora série 7905. Domáce analógy sú čipy KR1162EN5A, KR1179EN05. Prúd, ktorý spotrebúva počítačové uzly pozdĺž tohto okruhu, zvyčajne neprekračuje niekoľko stoviek miliampérov.
V niektorých prípadoch sú integrované stabilizátory inštalované v iných kanáloch UPS. Toto riešenie eliminuje vplyv premenlivého zaťaženia na výstupné napätie, ale znižuje účinnosť jednotky a z tohto dôvodu sa používa iba v relatívne nízkoenergetických kanáloch. Príkladom je montážny obvod usmerňovača UPS PS-6220C uvedený v obr. 8, Diódy VD7 ≈ VD10 ≈ ochranné.
Rovnako ako vo väčšine ostatných jednotiek sa tu nachádzajú bariérové diódy Schottky (zostava VD6), usporiadané v usmerňovači +5 V, líšiace sa poklesom napätia v smere dopredu a časom opätovného zotavenia spätného odporu, ktorý je menší než u bežných diód. Obidva tieto faktory sú priaznivé pre zvýšenie efektívnosti. Bohužiaľ relatívne nízke dovolené spätné napätie neumožňuje použitie Schottkyho diódy v kanále +12 V. V uzle, ktorý je predmetom úvah, je tento problém riešený pripojením dvoch usmerňovačov v sérii: 5 V usmerňovač na zostave diód Schottky sa pridáva na 5 V.
Na odstránenie nebezpečenstva pre diódy sú pre tlmiace obvody R1C1, R2C2, R3C3 a R4C4 vytvorené napäťové vlny vznikajúce v vinutí transformátora na frontoch impulzov.
Vo väčšine "počítačových" UPS je tento uzol postavený na základe čipu TL494CN PWM (domáceho analógu ≈ KR1114EU4) alebo jeho modifikácií. Hlavná časť schémy podobného uzla je na obr. 9 tiež znázorňuje prvky vnútorného zariadenia uvedeného čipu.
Generátor píly G1 slúži ako vodič. Jeho frekvencia závisí od hodnôt vonkajších prvkov R8 a C3. Generované napätie je dodávané do dvoch komparátorov (A3 a A4), ktorých výstupné impulzy sú súčtené prvkom OR D1. Ďalej sa do výstupných tranzistorov čipu (V3, V4) privádzajú impulzy prvkami ALEBO D5 a D6. Impulzy z výstupu prvku D1 sa tiež dostanú na počítací vstup triggeru D2 a každý z nich zmení stav spúšťača. Ak teda výstup čipu 13 podal protokol. 1, alebo ako sa v danom prípade ponecháva voľné, impulzy na výstupoch prvkov D5 a D6 sa striedajú, čo je nevyhnutné pre ovládanie stláčacieho meniča. Ak sa čip TL494 používa v jednosmernom meniče napätia, kolík 13 je pripojený na spoločný vodič, výsledkom čoho je, že spúšť D2 už nie je zapojený do operácie a impulzy na všetkých výstupoch sa objavia súčasne.
Prvok A1 ≈ zosilňovač chybového signálu v okruhu stabilizácie výstupného napätia UPS. Toto napätie (v tomto prípade ≈ +5 V) cez odporový delič R1R2 ide na jeden zo vstupov zosilňovača. Na druhom vstupe ≈ referenčné napätie prijaté zo stabilizátora A5 vloženého do čipu pomocou odporového deliča R3 ≈ R5. Napätie na výstupe A1, proporcionálne k rozdielu vstupu, nastavuje prahovú hodnotu pre prácu komparátora A4 a následne pracovný cyklus na svojom výstupe. Pretože výstupné napätie UPS závisí od pomeru výkonu (pozri vyššie), v uzavretom systéme sa automaticky zachováva jeho rovnosť s modelom, berúc do úvahy pomer delenia R1R2. Pre stabilitu stabilizátora je potrebný reťazec R7C2. V tomto prípade sa druhý zesilovač (A2) z kľúčov nezúčastňuje na napájaní zodpovedajúcich napätí na jeho vstupoch a v prevádzke.
Funkciou komparátora A3 je zabezpečiť prítomnosť pauzy medzi impulzmi na výstupe prvku D1, aj keď je výstupné napätie zosilňovača A1 mimo prijateľných hodnôt. Minimálny prah prevádzky A3 (pri pripájaní kolíka 4 k spoločnému vodiču) je nastavený vnútorným zdrojom napätia GV1. So zvyšujúcim sa napätím na kolíku 4 sa zvyšuje minimálna dĺžka prestávky, preto sa maximálne výstupné napätie UPS znižuje.
Táto funkcia slúži na plynulé štartovanie. Faktom je, že v počiatočnom momente prevádzky jednotky sú kondenzátory filtrov jeho usmerňovačov úplne vybité, čo je ekvivalent zatvárania výstupov do spoločného vodiča. Spustenie meniča okamžite "pri plnom výkone" povedie k obrovskému preťaženiu tranzistorov silnej kaskády a ich možnému zlyhaniu. Circuit C1R6 zabezpečuje hladké, bez preťaženia, štartovanie meniča.
Po prvom zapnutí kondenzátora C1 sa odpojí a napätie na pin 4 DA1 sa blíži +5 V, získané zo stabilizátora A5. To zaručuje pauzu maximálneho možného trvania až po úplnú absenciu impulzov na výstupe čipu. Keď sa kondenzátor C1 nabíja rezistorom R6, napätie na kolíku 4 klesá, a tým aj trvanie prestávky. Súčasne sa zvýši výstupné napätie UPS. Toto pokračuje, až kým sa neobjaví príkladná a spätná stabilizácia nadobudne účinnosť. Ďalšie nabíjanie kondenzátora C1 neovplyvňuje procesy v UPS. Pretože vždy, keď je zapnutý UPS, musí byť kondenzátor C1 úplne vybitý, v mnohých prípadoch je vybavený obvodmi s núteným vybitím (nie je zobrazený na obrázku 9).
Úlohou tejto kaskády je zosilnenie impulzov predtým, ako sú napájané silnými tranzistormi. Niekedy medzikvartálna kaskáda chýba ako nezávislý uzol, ktorý je súčasťou čipu hlavného oscilátora. Schéma takejto kaskády, ktorá sa používa v UPS PS-200B, je znázornená na obr. 10. Zodpovedajúci transformátor T1 zodpovedá tomu, ktorý je na obr. 5.
V APPIS UPS sa používa medzikusová kaskáda podľa schémy znázornenej na obr. 11, ktorý sa odlišuje od toho, ktorý sa uvažuje vyššie, prítomnosťou dvoch zodpovedajúcich transformátorov T1 a T2 - oddelene pre každý výkonový tranzistor. Prepínacia polarita vinutia transformátora je taká, že tranzistor medzistupňového tranzistora a príslušný výkonný tranzistor sú v otvorenom stave v rovnakom čase. Ak nevykonáte špeciálne opatrenia, po niekoľkých cykloch prevádzky meniča bude akumulácia energie v magnetických obvodoch transformátorov viesť k nasýteniu týchto transformátorov a k významnému zníženiu indukčnosti vinutia.
Zvážte, ako vyriešiť tento problém, napríklad jednu z "polovíc" strednej etapy s transformátorom T1. Keď je tranzistorový čip otvorený, vinutie Ia je pripojené k zdroju energie a spoločnému drôtu. Prostredníctvom neho prúdi lineárne sa zvyšujúci prúd. Vo vinutí II je indukované kladné napätie, ktoré vstupuje do hlavného obvodu tranzistoru s vysokým výkonom a otvára ho. Keď je tranzistor v mikroobvode zatvorený, prúd vinutia la je prerušený. Ale magnetický tok v magnetickom jadre transformátora sa nemôže okamžite meniť, preto vo vinutí IB smeruje lineárne klesajúci prúd cez otvorenú diódu VD1 od spoločného drôtu k pozitívnemu zdroju energie. Teda energia uložená v magnetickom poli počas impulzu sa vráti do zdroja v pauze. Napätie na vinutí II počas prestávky je negatívne a tranzistor s vysokým výkonom je zatvorený. Podobne, ale v protifáze, druhá "polovica" kaskády pracuje s transformátorom T2.
Prítomnosť pulzných magnetických tokov s konštantnou zložkou v magnetických jadrách si vyžaduje zvýšenie hmotnosti a objemu transformátorov T1 a T2. Všeobecne platí, že stredná fáza s dvoma transformátormi nie je veľmi úspešná, aj keď sa stala pomerne rozšírená.
Ak výkon tranzistorov na čipu TL494CN nestačí na priamu kontrolu výstupného stupňa meniča, použite obvod podobný tomu, ktorý je znázornený na obr. 12, kde je zobrazený UPS KYP-150W. Polovina vinutia I transformátora T1 slúži ako kolektorové zaťaženie tranzistorov VT1 a VT2, ktoré sú striedavo otvárané impulzmi z čipu DA1. Rezistor R5 obmedzuje kolektorový prúd tranzistorov na približne 20 mA. Pomocou diód VD1, VD2 a kondenzátora C1 podporujú napájacie zdroje tranzistorov VT1 a VT2 potrebné na ich spoľahlivé zatvorenie +1,6 V. vlastnou kapacitou. Dióda VD3 sa uzavrie, ak prepäťové napätie na strednom vinutí I prevyšuje napájacie napätie kaskády.
Ďalšia varianta obvodu prechodového stupňa (UPS ESP-1003R) je znázornená na obr. 13. V tomto prípade sú výstupné tranzistory čipu DA1 pripojené v obvode so spoločným kolektorom. Kondenzátory C1 a C2 - nútené. Vinutie I transformátora T1 nemá stredný výkon. V závislosti od toho, ktorý z tranzistorov VT1, VT2 je v súčasnosti otvorený, je obvod navíjania uzavretý k zdroju napájania cez odpor R7 alebo R8 pripojený ku kolektoru uzavretého tranzistora.
Pred opravou UPS je potrebné ju odstrániť zo systémovej jednotky počítača. Vykonajte to tak, že odpojte počítač od siete odstránením zástrčky zo zásuvky. Otvorte skrinku počítača, uvoľnite všetky konektory UPS a vytiahnite štyri skrutky na zadnej strane systémovej jednotky a vytiahnite UPS. Potom odstráňte kryt UPS v tvare písmena U a odskrutkujte skrutky, ktoré ho držia. Dosku plošných spojov možno odstrániť odskrutkovaním troch "samorezných skrutiek", ktoré ho zaisťujú. Vlastnosť dosiek mnohých UPS spočíva v tom, že vytlačený vodič spoločného drôtu je rozdelený na dve časti, ktoré sú prepojené iba cez kovové puzdro jednotky. Na doske vytiahnutej z puzdra musia byť tieto časti spojené s namontovaným vodičom.
Ak bol napájací zdroj odpojený od zdroja napájania pred menej ako polhodinou, je potrebné nájsť na doske a vybiť oxidové kondenzátory 220 alebo 470 uF x 250 V (to sú najväčšie kondenzátory v jednotke). Počas procesu opravy sa odporúča opakovať túto operáciu po každom odpojení jednotky od siete alebo dočasne uzatvoriť kondenzátory s odpormi 100 ... 200 kΩ s kapacitou najmenej 1 W.
Najskôr skontrolujte podrobnosti UPS a zistite, či je vadný, napríklad spálený alebo popraskaný. Ak jednotka zlyhala z dôvodu poruchy ventilátora, skontrolujte prvky nainštalované v chladičoch: výkonové tranzistory meniča a zostavy Schottkyho diódy výstupných usmerňovačov. Počas "výbuchu" oxidových kondenzátorov sa ich elektrolyt rozprašuje v celej jednotke. Aby sa zabránilo oxidácii častí prenášajúcich kovový prúd, je potrebné elektrolyt vypláchnuť slabo alkalickým roztokom (napríklad riedením produktu "Fairy" vodou s pomerom 1:50)
Pri prepnutí jednotky do siete najprv zmerajte všetky výstupné napätia. Ak sa ukáže, že aspoň jedno z napätí výstupných kanálov je blízko menovitej hodnoty, je potrebné vyhľadávať poruchu vo výstupných obvodoch chybných kanálov. Avšak, ako ukazuje prax, výstupné obvody zriedka zlyhajú.
V prípade poruchy všetkých kanálov je metóda určovania porúch nasledovná. Zmerajte napätie medzi kladnou svorkou C4 kondenzátora a záporným C5 (pozri obrázok 4) alebo zberačom tranzistora VT1 a vysielačom VT2 (pozri obrázok 5) Ak je nameraná hodnota podstatne nižšia ako 310 V, musíte skontrolovať av prípade potreby vymeniť diódový mostík VD1 Obrázok 4) alebo jednotlivé komponenty jeho diód. Ak je usadené napätie normálne a jednotka nefunguje, je pravdepodobné, že jeden alebo obidva tranzistory stupňa invertora s vysokým výkonom zlyhali (VT1, VT2, pozri obrázok 5), ktoré sú vystavené najväčšiemu tepelnému preťaženiu. S dobrými tranzistormi zostáva kontrola čipu TL494CN a jeho príslušných obvodov.
Zlyhané tranzistory je možné nahradiť domácimi alebo importovanými náprotivkami, ktoré sú vhodné pre elektrické parametre, celkové a montážne rozmery, riadené údajmi uvedenými v tabuľke. 2. Výmena diód sa volí podľa tabuľky. 3.
Usmerňovacie diódy sieťového usmerňovača (pozri obrázok 4) môžu byť úspešne nahradené domácimi KD226G, KD226D. Ak sú v sieťovom usmerňovači inštalované kondenzátory s kapacitou 220 mikrofarád, je žiaduce ich nahradiť 470 mikrofarádami, miesto pre to je zvyčajne na palube. Na zníženie rušenia sa odporúča, aby každá zo štyroch usmerňovačov bola prepojená kondenzátorom s kapacitou 1000 pF pri napätí 400 ... 450 V.
Tranzistory 2SC3039 môžu byť nahradené domácim KT872A. Avšak tlmiaca dióda PXPR1001 nahradzujúca zlyhávajúcu diódu je ťažké získať, dokonca aj vo veľkých mestách. V tejto situácii môžete použiť tri diódy zapojené do série KD226G alebo KD226D. Je možné nahradiť neúspešnú diódu a chránený vysokovýkonný tranzistor na inštaláciu tranzistora s integrovanou tlmiacou diódou, napríklad 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 alebo 2SD1554. Treba poznamenať, že v mnohých UPS, ktoré boli uvoľnené po roku 1998, bola takáto náhrada už vykonaná.
Ak chcete priblížiť, kliknite na obrázok (otvorí sa v novom okne)
Na zlepšenie spoľahlivosti IEP možno odporučiť paralelne s odpormi R7 a R8 (viď obr. 5) pripojiť induktory 4 μH induktorov. Môžu byť navinuté drôtom s priemerom najmenej 0,15 mm v hodvábnej izolácii na akýchkoľvek kruhových magnetických obvodoch. Počet závitov sa vypočíta podľa známych vzorcov.
Orezávací odpor na nastavenie výstupného napätia (R3, viď obrázok 9) chýba v mnohých UPS, namiesto toho je nastavený na konštantný. Ak je potrebná úprava, môže sa vykonať dočasným nastavením nastavovacieho rezistora a jeho nahradením trvalou hodnotou.
Na zlepšenie spoľahlivosti je užitočné nahradiť dovezené oxidové kondenzátory nainštalované vo filtroch najvýkonnejších usmerňovačov + 12 V a +5 V s kondenzátormi K50-29 ekvivalentnými kapacitou a napätím. Treba poznamenať, že nie všetky kondenzátory dodávané okruhom sú inštalované na doskách mnohých UPS (pravdepodobne z úspor), čo nepriaznivo ovplyvňuje charakteristiky jednotky. Odporúča sa nainštalovať chýbajúce kondenzátory na ich zamýšľaných miestach.
Pri montáži zariadenia po oprave nezabudnite odstrániť dočasne inštalované prepojky a odpory a pripojte zabudovaný ventilátor k príslušnému konektoru.
odkazy
1. Kulichkov A. Impulzné napájanie pre IBM PC. - M .: DMK, Opravy a servis série, 2000.
2. Guk M. Hardware IBM PC. - S.-Pb.: Peter, 2000.
3. Kunevich A., Sidorov I. Indukčné prvky na feritoch. - S.-Pb .: Lenizdat, 1997.
4. Nikulin S. Spoľahlivosť prvkov elektronických zariadení. - M .: Energia, 1979.
