Файл: ТО СВТ курс Романов.pdf

Романов В. П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники Учебно-методическое пособие

полупериод сетевого напряжения. Это эквивалентно действию внешнего источника, на клемме 1 которого положительный полюс, а на клемме 2 — отрицательный. Заряд конденсатора С1 будет происходить по цепи:

+ Ucem (клемма 1) →D2 → L1→С1→SW1→NTCR1→- (клемма 2).

При смене полярности полупериода входного напряжения будет происходить заряд конденсатора С2 по цепи:

+ Ucem (клемма 2) →NTCR1 →SW1→С2→D1→- Ucem (клемма 1).

Выходное напряжение соответствует суммарному значению напряжения на конденсаторах C1, C2.

Одной из функций выпрямителя является ограничение тока зарядки входного конденсатора низкочастотного фильтра, выполненное элементами, входящими в состав выпрямительного устройства блока питания. Необходимость их применения вызвана тем, что режим запуска преобразователя близок к режиму короткого замыкания. Зарядный ток конденсатора при подключении его непосредственно к сети может быть значительным и достигать нескольких десятков-сотен ампер.

Применение термисторов типа NTCR1 с отрицательным ТКС (Рисунок 19), включаемых последовательно в цепь заряда конденсатора, позволяет устранить нежелательные эффекты заряда входного конденсатора низкочастотного фильтра. Термистор имеет некоторое сопротивление в «холодном» состоянии, после прохождения пика зарядного тока резистор разогревается и его сопротивление становится в 20...50 раз меньше. В высококачественных источниках питания используются варисторы Zl, Z2. Их применение объясняется необходимостью защиты блока от превышения напряжения в питающей сети.

Рисунок 20 - Схема низкочастотного выпрямителя и принцип работы переключателя напряжения (а, в)

Полумостовой высокочастотный преобразователь

В источниках питания системных модулей высокочастотный преобразователь выполнен по схеме двухтактного преобразователя напряжения полумостового типа [6], принципиальная схема которого приведена на Рисунок 1.4. Активными элементами схемы являются транзисторные ключи Q1, Q2 с обратно включенными диодами Dl, D2. С помощью конденсаторов CI, C2 на схеме изображены емкости переходов коллектор-эмиттер транзисторов, диодов монтажа, трансформатора Т1 и др., а из конденсаторов С4, С5 образован делитель напряжения первичного источника ЕпИТ . Элементы D3, D4, Ьф, Сф образуют выходной выпрямитель.

Форма напряжений в коллекторе Q2 (эмиттере Q1) определяется процессами накопления энергии в первичной обмотке трансформатора Т1, индуктивности рассеяния L$ и заряда (разряда) конденсаторов CI, C2. Если открыт транзистор Q1, происходит разряд конденсатора С1 через открытый переход к-э транзистора Q1 и заряд конденсатора С2, обуславливающий выброс напряжения в коллекторе Q2 совместно с действием индуктивности L$. В случае открытого транзистора Q2 происходит разряд конденсатора С2 и заряд С1, при этом в эмиттере Q1 имеется выброс напряжения, обусловленный зарядом этого конденсатора. На временных диаграммах (Рисунок 1.5) наблюдается нарастание тока заряда конденсаторов С1 (С2),

67

Романов В. П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники Учебно-методическое пособие

объясняющееся нарастанием тока намагничивания Т1. Конденсаторы С4, С5 в этой схеме являются реактивными эквивалентами транзисторов мостовой схемы и замыкают цепь протекания тока через первичную обмотку Т1.1.

Временные диаграммы напряжений и токов

Транзисторные ключи Ql, Q2 противофазно открываются и закрываются сигналами U1 и U2 (см. Рисунок. 1.5), момент времени t0-t2 соответствует открытому состоянию транзистора Q1. При этом первичная обмотка трансформатора Т1.1 оказывается подключенной к выходу емкостного делителя напряжения С4, С5, вследствие этого напряжение на запертых транзисторах не превышает значения Епит/2.

Рисунок 21 - Принципиальная схема двухтактного полумостового преобразователя напряжения

Двухтактным схемам свойственно явление «сквозных токов», причиной которого является инерционность перехода транзистора из включенного состояния в выключенное из-за конечного времени рассасывания избыточных неосновных носителей. Способом борьбы со сквозными токами является создание фиксированной задержки открывающего сигнала по отношению к закрывающему.

Вспомогательный преобразователь

Вспомогательный преобразователь является конструктивной особенностью источников питания формата АТХ. Данный преобразователь формирует напряжение +5BSB в выключенном состоянии системного модуля. Устройство представляет собой блокинггенератор, функционирующий в автоколебательном режиме в течение всего времени замкнутого состояния сетевого выключателя блока питания.

Упрощенная схема автоколебательного блокинг-генератора для обратноходового преобразователя приведена на Рисунок 21. Основными элементами блокинг-генератора являются транзистор Q и трансформатор Т1. Цепь положительной обратной связи образована вторичной обмоткой трансформатора, конденсатором С и резистором R, ограничивающим ток базы. Резистор R$ создает контур разряда конденсатора на этапе закрытого состояния транзистора. Диод D исключает прохождение в нагрузку RH импульса напряжения отрицательной полярности, возникающего при запирании транзистора. Ветвь, состоящая из диода D1, резистора R1 и конденсатора С1, выполняет функцию защиты транзистора от перенапряжения в коллекторной цепи.

Рисунок 22 - Принципиальная схема автоколебательного блокинг-генератора

68

Романов В. П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники Учебно-методическое пособие

Схема типового преобразователя автогенераторного типа показана на Рисунок 23. Во всех схемах преобразователей ключевой транзистор работает в режиме с большими коммутационными перегрузками по току коллектора, поэтому в автогенераторе используется мощный транзистор. Для увеличения длительности «паузы» ключевого транзистора в автоколебательном режиме используется дополнительный источник отрицательного смещения. Ограничение выбросов управляющего сигнала осуществляется стабилитроном ZD2, включееным в цепь базы ключевого транзистора Q3. В цепи демпфирования допустимо использование RC-цепи, включенной в коллекторную цепь транзистора, в некоторых случаях демпфирующая RC-цепь устанавливается и в цепи базы ключа.

Выходной выпрямитель

Выходные выпрямители источника питания различают по значению напряжения выходного канала. Они выполнены по двухтактной схеме и, как уже отмечалось, имеются на UBbIX= +12 В, +5 В, -12 В и -5 В. Вследствие высокой частоты работы преобразователя объясняется использование специальных элементов, допускающих работу при повышенных частотах и температурах. Так, в качестве выпрямительных используются диоды Шоттки, обладающие малым падением напряжения в прямом направлении (0,2...0,3 В для кремниевых диодов), и конденсаторы с малыми потерями, допускающими работу при высоких температурах.

Схема выходного выпрямителя типового источника питания формата АТХ представлена на Рисунок 24. Выпрямитель каждого канала выполнен по двухполупериодной схеме выпрямления, обладающей меньшим коэффициентом пульсаций по сравнению с однополупериодной. Фильтрацию выходного напряжения выходных напряжений осуществляют индуктивными (LI, L3, L4) и емкостными фильтрами (С19, С20, С21, С22 и С25). Включение последовательных RC-цепочек R9, СЮ и R10, СП параллельно обмоткам трансформаторов позволяет уменьшить интенсивность помех создаваемых источником. Возможность значительного повышения напряжения на выходе выпрямителя при отключенной нагрузке устраняется резисторами R31, R32, R33, R34.

Выпрямитель +3,3 В источников питания формата АТХ (Рисунок 3.40) может быть исполнен по схеме простейшего последовательного компенсационного стабилизатора напряжения, как например в PM-230W.

69

Романов В. П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники Учебно-методическое пособие

Рисунок25 - Схема выходного выпрямителя типового источника питания формата АТХ

Формирователи сигнала Power Good

Для корректного запуска вычислительной системы компьютера в системной плате организована задержка подачи питания на время, пока не закончатся переходные процессы в блоке питания и на выходе не установятся номинальные значения выходных напряжений. С этой целью в блоке питания формируется специальный сигнал Power Good («питание в норме»). Задержанный на 0,1...0,5 с сигнал Power Good представляет собой уровень логической единицы, порядка +5 В, который предназначен для начальной установки системной платы.

Формирователи могут быть выполнены в дискретном и интегральном исполнении.

Рисунок26 - Схема формирователя сигнала PG

•LM339; KA339 (четыре компаратора в одном корпусе);

•LM393; КА393 (два в одном корпусе) или в виде специализированной микросхемы М51975А.

Цепи защиты и контроля

Защита источников питания проявляется в критических режимах работы, а также в тех случаях, когда действие обратной связи может привести к предельным режимам работы элементов схемы, предупреждая тем самым выход из строя силовых и дорогостоящих элементов схемы.

В результате действия цепей защиты снимаются выходные управляющие сигналы с ШИМ-контроллера, транзисторы преобразователя находятся в выключенном состоянии, выходное вторичное напряжение отсутствует. Следует различать такие цепи защиты:

♦от короткого замыкания в нагрузке;

♦от чрезмерного тока в транзисторах полумостового преобразователя;

♦защиту от превышения напряжения.

Первые два типа защиты близки по действию и связаны с предупреждением отдачи преобразователем большой мощности в нагрузку. Действуют они при перегрузках источника питания или же неисправностях в преобразователе. Защита от превышения напряжения может возникать при перепадах входного напряжения и в некоторых других случаях.

Выключение преобразователя в источниках питания осуществляется с помощью дополнительного усилителя ошибки, обычно это усилитель ошибки 2, включенный компаратором либо по каналу управления паузой. Ниже приводятся описание схем защиты рассматриваемых источников питания.

70