Projektowanie obwodów zasilaczy komputerów osobistych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

 Komentarze do artykułu

Zasilacze impulsowe (UPS) do komputerów osobistych mają ważne zalety - niewielkie rozmiary i wagę. Są one jednak zbudowane według dość skomplikowanych obwodów, co utrudnia rozwiązywanie problemów. Autor tego artykułu, mówiąc o projektowaniu obwodów tych bloków, opiera się na doświadczeniach z UPS, tzw. Formatem AT.

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

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

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

Zasilacze UPS w formacie ATX wyposażone są w dodatkowe gniazdo wyjściowe pokazane na rys. 3.

Cel jego obwodów jest następujący:

FanM - wyjście czujnika prędkości obrotowej wentylatora chłodzącego UPS (dwa impulsy na obrót);

FanC - wejście analogowe (0...12 V) służące do sterowania prędkością obrotową tego wentylatora. Jeżeli to wejście zostanie odłączone od obwodów zewnętrznych lub przyłożone zostanie do niego stałe napięcie większe niż 10 V, wydajność wentylatora będzie maksymalna;

3.3 V Sense - wejście sygnału sprzężenia zwrotnego stabilizatora napięcia +3,3 V. Jest on podłączony osobnym przewodem bezpośrednio do pinów zasilania mikroukładów na płycie systemowej, co pozwala kompensować spadek napięcia na przewodach zasilających. Jeżeli nie ma dodatkowego gniazda, obwód ten można poprowadzić do gniazda 11 gniazda głównego (patrz rys. 2);

1394R - minus źródła napięcia 8...48 V odizolowanego od przewodu wspólnego do zasilania obwodów interfejsu IEEE-1394;

1394V - plus to samo źródło.

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

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

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

Wymienność zasilaczy UPS można ocenić według następujących kryteriów.

Liczba napięć wyjściowych do zasilania komputera IBM PC w formacie AT musi wynosić co najmniej cztery (+12 V, +5 V, -5 V i -12 V). Maksymalny i minimalny prąd wyjściowy jest regulowany oddzielnie dla każdego kanału. Ich zwykłe wartości dla źródeł o różnych mocach podano w tabeli. 1.

Komputery ATX wymagają dodatkowo +3,3 V i kilku innych napięć (o których mowa powyżej).

Należy pamiętać, że nie jest gwarantowana normalna praca urządzenia przy obciążeniu mniejszym niż minimalne, a czasami ten tryb jest po prostu niebezpieczny. Dlatego nie zaleca się podłączania UPS bez obciążenia do sieci (na przykład w celu testowania).

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

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

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

PROSTOWNIK SIECIOWY

W większości przypadków jednostka ta jest wykonywana według schematu podobnego do pokazanego na ryc. 4 różnice dotyczą jedynie rodzaju mostka prostowniczego VD1 i większej lub mniejszej liczby elementów ochronnych i zabezpieczających.

Czasami mostek jest montowany z pojedynczych diod. Gdy przełącznik S1 jest rozwarty, co odpowiada zasilaniu urządzenia z sieci 220...230 V, prostownik jest prostownikiem mostkowym, a napięcie na jego wyjściu (kondensatory C4, C5 połączone szeregowo) jest bliskie amplitudzie napięcie sieciowe. Zasilane z sieci 110...127 V, zamykając styki wyłącznika, zamieniają urządzenie w prostownik podwajający napięcie i uzyskują na jego wyjściu stałe napięcie o dwukrotnie większej amplitudzie napięcia sieciowego. Takie przełączanie zapewniają zasilacze UPS, których stabilizatory utrzymują napięcia wyjściowe w dopuszczalnych granicach tylko przy odchyleniach sieci o ±20%. Jednostki o skuteczniejszej stabilizacji są w stanie pracować przy dowolnym napięciu sieciowym (zwykle od 90 do 260 V) bez konieczności przełączania.

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

Kondensatory C1 - C3 oraz dwuuzwojeniowa cewka indukcyjna L1 tworzą filtr chroniący komputer przed zakłóceniami z sieci, a sieć przed zakłóceniami generowanymi przez komputer. Poprzez kondensatory C1 i C3 obudowa komputera jest połączona prądem przemiennym z przewodami sieciowymi. Dlatego napięcie dotknięcia nieuziemionego komputera może osiągnąć połowę napięcia sieciowego. Nie zagraża to życiu, ponieważ reaktancja kondensatorów jest dość wysoka, ale często prowadzi do awarii obwodów interfejsu, gdy do komputera podłączone są urządzenia peryferyjne.

MOCNA KASKADA INVERTER

Na ryc. 5 przedstawia część schematu ideowego zwykłego zasilacza UPS GT-150W.

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

Najmocniejsze kaskady UPS różnią się od rozważanych jedynie rodzajem tranzystorów, które mogą być np. tranzystorami polowymi lub zawierać wbudowane diody ochronne. Istnieje kilka opcji projektowania obwodów podstawowych (dla bipolarnych) lub obwodów bramkowych (dla tranzystorów polowych) o różnych liczbach, wartościach znamionowych i obwodach elementów łączących. Na przykład rezystory R4, R6 można podłączyć bezpośrednio do podstaw odpowiednich tranzystorów.

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

W wyniku działania dodatniego sprzężenia zwrotnego proces przebiega jak lawina, a impuls zaindukowany w uzwojeniu II transformatora T2 przez jedną z diod VD6, VD7, rezystor R9 i diodę VD3 ładuje kondensator C3 do napięcia wystarczającego do uruchomienia działanie jednostki sterującej. Następnie zasilany jest z tego samego obwodu, a napięcie wyprostowane diodami VD6, VD7, po wygładzeniu filtrem L1C5, podawane jest na wyjście +12 V zasilacza UPS.

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

Drugi sposób zasilania jednostki sterującej podczas rozruchu polega na obecności specjalnego transformatora obniżającego małej mocy z prostownikiem, jak pokazano na schemacie na ryc. 6, stosowany w UPS-ie PS-200B. Liczbę zwojów uzwojenia wtórnego transformatora dobiera się tak, aby wyprostowane napięcie było nieco mniejsze niż napięcie wyjściowe w kanale +12 V urządzenia, ale wystarczające do działania jednostki sterującej. Gdy napięcie wyjściowe zasilacza UPS osiągnie wartość nominalną, dioda VD5 otwiera się, diody mostkowe VD1 - VD4 pozostają zwarte przez cały okres napięcia przemiennego, a jednostka sterująca przełącza się na zasilanie napięciem wyjściowym falownika, nie zużywając więcej energia z transformatora „rozruchowego”.

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

PROSTOWNIKI WYJŚCIOWE

Na ryc. 7 przedstawia typowy schemat zespołu czterokanałowego prostownika UPS.

Aby nie naruszyć symetrii odwrócenia magnesowania obwodu magnetycznego transformatora mocy, prostowniki budowane są wyłącznie przy użyciu obwodów pełnookresowych, a prostowniki mostkowe, które charakteryzują się zwiększonymi stratami, prawie nigdy nie są stosowane. Główną cechą prostowników w zasilaczach UPS jest wygładzanie filtrów, zaczynając od indukcyjności (dławika). Napięcie na wyjściu prostownika z takim filtrem zależy nie tylko od amplitudy, ale także od współczynnika wypełnienia (stosunku czasu trwania do okresu powtarzania) impulsów docierających na wejście. Umożliwia to stabilizację napięcia wyjściowego poprzez zmianę współczynnika wypełnienia wejścia. Prostowniki z filtrami zaczynającymi się od kondensatora, stosowane w wielu innych przypadkach, nie mają tej właściwości. Proces zmiany współczynnika wypełnienia impulsów nazywany jest zwykle PWM – modulacją szerokości impulsu (PWM – Pulse Szerokość Modulacja).

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

Do prawidłowej pracy prostownika z filtrem L konieczne jest, aby jego prąd obciążenia przekraczał pewną wartość minimalną, zależną od indukcyjności dławika filtra i częstotliwości impulsów. To początkowe obciążenie jest tworzone przez rezystory R4 - R7, połączone równolegle z kondensatorami wyjściowymi C5 - C8. Służą także do przyspieszenia rozładowania kondensatorów po wyłączeniu UPS.

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

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

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

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

JEDNOSTKA STERUJĄCA

W większości „komputerowych” zasilaczy UPS urządzenie to jest zbudowane w oparciu o układ kontrolera TL494CN PWM (analog krajowy - KR1114EU4) lub jego modyfikacje. Zasadniczą część schematu takiego węzła pokazano na ryc. 9 pokazano także elementy wewnętrznej struktury wspomnianego mikroukładu.

(kliknij, aby powiększyć)

Generator napięcia piłokształtnego G1 służy jako urządzenie nadrzędne. Jego częstotliwość zależy od wartości znamionowych elementów zewnętrznych R8 i C3. Wytworzone napięcie dostarczane jest do dwóch komparatorów (A3 i A4), których impulsy wyjściowe są sumowane przez element OR D1. Następnie impulsy przez elementy NOR D5 i D6 są dostarczane do tranzystorów wyjściowych mikroukładu (V3, V4). Impulsy z wyjścia elementu D1 docierają także na wejście zliczające wyzwalacza D2 i każdy z nich zmienia stan wyzwalacza. Tak więc, jeśli dziennik zostanie zastosowany do styku 13 mikroukładu. 1 lub, jak w rozpatrywanym przypadku, pozostawia się go wolnym, impulsy na wyjściach elementów D5 i D6 są naprzemienne, co jest niezbędne do sterowania falownikiem przeciwsobnym. Jeżeli w przetwornicy napięcia z pojedynczym końcem zastosowany zostanie układ TL494, pin 13 zostanie podłączony do wspólnego przewodu, w wyniku czego wyzwalacz D2 nie będzie już brał udziału w operacji, a impulsy pojawią się jednocześnie na wszystkich wyjściach.

Element A1 jest wzmacniaczem sygnału błędu w obwodzie stabilizacji napięcia wyjściowego UPS. Napięcie to (w tym przypadku +5 V) podawane jest na jedno z wejść wzmacniacza poprzez dzielnik rezystancyjny R1R2. Na jego drugim wejściu podawane jest napięcie odniesienia uzyskane ze stabilizatora A5 wbudowanego w układ za pomocą dzielnika rezystancyjnego R3 - R5. Napięcie na wyjściu A1, proporcjonalne do różnicy między wejściami, ustala próg zadziałania komparatora A4, a co za tym idzie, współczynnik wypełnienia impulsów na jego wyjściu. Ponieważ napięcie wyjściowe zasilacza UPS zależy od cyklu pracy (patrz wyżej), w układzie zamkniętym jest ono automatycznie utrzymywane na poziomie napięcia przykładowego, biorąc pod uwagę współczynnik podziału R1R2. Łańcuch R7C2 jest niezbędny dla stabilności stabilizatora. Drugi wzmacniacz (A2) w tym przypadku jest wyłączany poprzez podanie odpowiednich napięć na jego wejścia i nie bierze udziału w działaniu.

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

Ta właściwość służy do płynnego uruchamiania UPS. Faktem jest, że w początkowym momencie pracy urządzenia kondensatory filtrujące jego prostowników są całkowicie rozładowane, co jest równoznaczne z zwarciem wyjść do wspólnego przewodu. Natychmiastowe uruchomienie falownika „na pełną moc” doprowadzi do ogromnego przeciążenia tranzystorów potężnej kaskady i możliwej ich awarii. Obwód C1R6 zapewnia płynny i pozbawiony przeciążenia rozruch falownika.

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

POŚREDNIA KASKADA

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

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

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

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

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

Inną wersję obwodu stopnia pośredniego (UPS ESP-1003R) pokazano na ryc. 13.

W tym przypadku tranzystory wyjściowe mikroukładu DA1 są połączone zgodnie ze wspólnym obwodem kolektora. Kondensatory C1 i C2 wzmacniają. Uzwojenie I transformatora T1 nie posiada zacisku środkowego. W zależności od tego, który z tranzystorów VT1, VT2 jest aktualnie otwarty, obwód uzwojenia jest zamykany do źródła zasilania poprzez rezystor R7 lub R8 podłączony do kolektora zamkniętego tranzystora.

ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW

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

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

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

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

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

Uszkodzone tranzystory można zastąpić krajowymi lub importowanymi analogami, które są odpowiednie pod względem parametrów elektrycznych, gabarytów i wymiarów instalacyjnych, kierując się danymi podanymi w tabeli. 2.

(kliknij, aby powiększyć)

Diody zamienne dobierane są zgodnie z tabelą. 3.

(kliknij, aby powiększyć)

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

Tranzystory 2SC3039 można zastąpić domowym KT872A. Jednak diodę tłumiącą PXPR1001 zastępującą uszkodzoną trudno jest kupić nawet w dużych miastach. W tej sytuacji można zastosować trzy diody KD226G lub KD226D połączone szeregowo. Istnieje możliwość wymiany uszkodzonej diody i chronionego przez nią mocnego tranzystora, instalując tranzystor z wbudowaną diodą tłumiącą, na przykład 2SD2333, 2SD1876, 2SD1877 lub 2SD1554. Należy zauważyć, że wiele zasilaczy UPS wydanych po 1998 r. przeszło już taką wymianę.

Aby zwiększyć niezawodność pracy IEP, zaleca się podłączenie dławików o indukcyjności 7 μH równolegle z rezystorami R8 i R5 (patrz rys. 4). Można je nawinąć drutem o średnicy co najmniej 0,15 mm w izolacji jedwabnej na dowolnych rdzeniach magnetycznych pierścieniowych. Liczbę zwojów oblicza się za pomocą znanych wzorów.

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

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

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

literatura

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

Autor: R. Aleksandrov, Maloyaroslavets, Obwód Kaługa

Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Gry TCL WQ 25.11.2019 Firma TCL opracowała zaawansowany wyświetlacz tabletu do gier WQ przeznaczony do użytku w tabletach klasy gamingowej. Prezentowany wyświetlacz ma przekątną przekątną 10,8 cala i ma rozdzielczość 2560 x 1600 pikseli. Gęstość pikseli sięga 280 PPI - punktów na cal. Główną cechą panelu jest wysoka częstotliwość odświeżania 240 Hz. Dodatkowo ekran ma szybki czas reakcji 2ms (GTG). Kolejną cechą wyświetlacza tabletu do gier WQ jest obecność małego otworu przeznaczonego na przedni aparat. Jego średnica to zaledwie 3,5 mm. Panel ma grubość 1,5 mm. Deklarowana jasność to 500 cd/m2. Opublikowane zdjęcia mówią też o niemal całkowitym braku ramek. Tym samym w niedalekiej przyszłości możemy spodziewać się pojawienia się flagowych tabletów do gier. Podobno takie urządzenia będą działać pod kontrolą systemu operacyjnego Android.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Internet pogarsza życie zarówno lekarzom, jak i pacjentom

▪ popiół wulkaniczny

▪ Przekaźnik elektromagnetyczny FUJITSU COMPONENTS FTP-K3

▪ Czas na Ziemi płynie inaczej

▪ Energia słoneczna rośnie wykładniczo

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Nadzór audio i wideo. Wybór artykułu

▪ artykuł Produkcja kół. Wskazówki dla modelarza

▪ artykuł Jaki jest najniebezpieczniejszy zawód świata? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Leczenie otwartych ran. Wskazówki turystyczne

▪ artykuł SE na lampach 6N30P i 6E5P. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Torba papierowa z podwójną ścianą - Zniknięcie. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024