Napajalnik za računalnik 200w na vezju. Shema

Tukaj je popoln opis diagrama vezja za enega od 200-vatnih stikalnih napajalnikov (PS6220C, izdelan v Tajvanu).

AC omrežna napetost se napaja preko omrežnega stikala PWR SW prek omrežne varovalke F101 4A, filtrov za dušenje hrupa, ki jih tvorijo elementi C101, R101, L101, C104, C103, C102 in dušilke L102, L103 na:

• tripolni izhodni priključek, na katerega lahko priključite napajalni kabel zaslona;
• dvopolni konektor JP1, katerega parni del se nahaja na plošči.

Iz konektorja JP1 se izmenična omrežna napetost napaja na:

• mostično usmerniško vezje BR1 skozi termistor THR1;
• primarno navitje zagonskega transformatorja T1.

Na izhodu usmernika BR1 so vključene kapacitivnosti gladilnega filtra C1, C2. Termistor THR omejuje začetni val polnilnega toka za te kondenzatorje. 115 V/230 V SW stikalo omogoča napajanje UPS-a iz omrežja 220-240 V in omrežja 110/127 V.

Visokoohmski upori R1, R2, shunt kondenzatorji C1, C2 so baluni (izenačujejo napetosti na C1 in C2) in zagotavljajo tudi praznjenje teh kondenzatorjev, ko je UPS izklopljen iz omrežja. Rezultat delovanja vhodnih tokokrogov je pojav na vodilu popravljene omrežne napetosti enosmerne napetosti Uep enake +310 V, z nekaj valovi. Ta UPS uporablja zagonsko vezje s prisilnim (zunanjim) vzbujanjem, ki se izvaja na posebnem zagonskem transformatorju T1, na sekundarnem navitju katerega se po priključitvi UPS na omrežje pojavi izmenična napetost s frekvenco napajalnega omrežja. . To napetost usmerjajo diode D25, D26, ki tvorijo polnovalno usmerjevalno vezje s srednjo točko s sekundarnim navitjem T1. C30 je kapacitivnost gladilnega filtra, ki ustvarja konstantno napetost, ki se uporablja za napajanje krmilnega čipa U4.

TL494 IC se tradicionalno uporablja kot krmilni čip v tem UPS-u.

Napajalna napetost iz kondenzatorja C30 se napaja na pin 12 U4. Posledično se izhodna napetost notranjega referenčnega vira Uref = -5 V pojavi na zatiču 14 U4, zažene se notranji generator žagaste napetosti mikrovezja, krmilne napetosti pa se pojavijo na zatičih 8 in 11, ki so zaporedja pravokotnih impulzov. z negativnimi prednjimi robovi, premaknjenimi drug glede na drugega za polovico obdobja. Elementi C29, R50, priključeni na nožice 5 in 6 mikrovezja U4, določajo frekvenco žagine napetosti, ki jo ustvari notranji generator mikrovezja.

Ustrezna stopnja v tem UPS je narejena po tranzistorskem vezju z ločenim krmiljenjem. Napajalna napetost iz kondenzatorja C30 se napaja v srednje točke primarnih navitij krmilnih transformatorjev T2, T3. Izhodni tranzistorji IC U4 opravljajo funkcije ujemanja stopenjskih tranzistorjev in so povezani v skladu z vezjem z OE. Oddajniki obeh tranzistorjev (zatiči 9 in 10 mikrovezja) so povezani z "ohišjem". Kolektorske obremenitve teh tranzistorjev so primarna polovična navitja krmilnih transformatorjev T2, T3, priključena na nožice 8, 11 mikrovezja U4 (odprti kolektorji izhodnih tranzistorjev). Druge polovice primarnih navitij T2, T3 z diodami D22, D23, povezanimi z njimi, tvorijo razmagnetna vezja za jedra teh transformatorjev.

Transformatorji T2, T3 krmilijo močne tranzistorje polmostnega pretvornika.

Preklapljanje izhodnih tranzistorjev mikrovezja povzroči pojav impulznega krmilnega EMF na sekundarnih navitjih krmilnih transformatorjev T2, T3. Pod vplivom teh EMF se močnostni tranzistorji Q1, Q2 izmenično odpirajo z nastavljivimi premori ("mrtva območja"). Zato teče izmenični tok skozi primarno navitje močnostnega impulznega transformatorja T5 v obliki žagastih tokovnih impulzov. To je razloženo z dejstvom, da je primarno navitje T5 vključeno v diagonalo električnega mostu, katerega en krak tvorijo tranzistorji Q1, Q2, drugi pa kondenzatorji C1, C2. Zato se ob odprtju katerega od tranzistorjev Q1, Q2 primarno navitje T5 poveže z enim od kondenzatorjev C1 ali C2, zaradi česar skozi njega teče tok, dokler je tranzistor odprt.

Dušilne diode D1, D2 zagotavljajo vračanje energije, shranjene v uhajajoči induktivnosti primarnega navitja T5 med zaprtim stanjem tranzistorjev Q1, Q2 nazaj v vir (rekuperacija).

Kondenzator C3, zaporedno povezan s primarnim navitjem T5, izniči enosmerno komponento toka skozi primarno navitje T5 in s tem odpravi neželeno magnetizacijo njegovega jedra.

Upori R3, R4 in R5, R6 tvorijo osnovne delilnike za močne tranzistorje Q1, Q2 in zagotavljajo optimalen preklopni način z vidika dinamičnih izgub moči na teh tranzistorjih.

Pretok izmeničnega toka skozi primarno navitje T5 povzroči prisotnost izmeničnega pravokotnega impulza EMF na sekundarnih navitjih tega transformatorja.

Močnostni transformator T5 ima tri sekundarne navitje, od katerih ima vsak terminal iz srednje točke.

Navitje IV zagotavlja izhodno napetost +5 V. Diodni sklop SD2 (polovični most) tvori polnovalno usmerjevalno vezje s srednjo točko z navitjem IV (srednja točka navitja IV je ozemljena).

Diode sklopa SD2 so diode s Schottkyjevo pregrado, s katero dosežemo potrebno hitrost in povečamo učinkovitost usmernika.

Navitje III skupaj z navitjem IV zagotavlja izhodno napetost +12 V skupaj z diodnim sklopom (polovični most) SD1. Ta sklop z navitjem III tvori polnovalno usmerjevalno vezje s srednjo točko. Vendar pa srednja točka navitja III ni ozemljena, ampak je priključena na vodilo izhodne napetosti +5 V. To bo omogočilo uporabo Schottky diod v generacijskem kanalu +12 V, ker povratna napetost, ki se uporablja za usmerniške diode s to povezavo, se zmanjša na dovoljeno raven za Schottky diode.

Elementi L1, C6, C7 tvorijo gladilni filter v kanalu +12 V.

Upori R9, R12 so zasnovani za pospešitev praznjenja izhodnih kondenzatorjev vodil +5 V in +12 V po izklopu UPS iz omrežja.

Navitje II s petimi odcepi zagotavlja negativne izhodne napetosti -5 V in -12 V.

Dve diskretni diodi D3, D4 tvorita pol-most usmerjanja polnega vala v kanalu generacije -12 V, diode D5, D6 - v kanalu -5 V.

Elementi L3, C14 in L2, C12 tvorijo anti-aliasing filtre za te kanale.

Navitje II, kot tudi navitje III, je ranžirano z RC dušilnim krogom R13, C13.

Srednja točka navitja II je ozemljena.

Stabilizacija izhodnih napetosti se izvaja na različne načine v različnih kanalih.

Negativne izhodne napetosti -5 V in -12 V so stabilizirane z linearnimi integriranimi tripolnimi stabilizatorji U4 (tip 7905) in U2 (tip 7912).

Da bi to naredili, se izhodne napetosti usmernikov iz kondenzatorjev C14, C15 dovajajo na vhode teh stabilizatorjev. Izhodni kondenzatorji C16, C17 proizvajajo stabilizirane izhodne napetosti -12 V in -5 V.

Diode D7, D9 zagotavljajo praznjenje izhodnih kondenzatorjev C16, C17 skozi upore R14, R15 po izklopu UPS iz omrežja. V nasprotnem primeru bi se ti kondenzatorji izpraznili skozi stabilizatorsko vezje, kar je nezaželeno.

Skozi upore R14, R15 se izpraznijo tudi kondenzatorji C14, C15.

Diode D5, D10 opravljajo zaščitno funkcijo v primeru okvare usmerniških diod.

Če se izkaže, da je vsaj ena od teh diod (D3, D4, D5 ali D6) "pokvarjena", potem bi v odsotnosti diod D5, D10 na vhod integriranega stabilizatorja U1 (oz. U2), preko elektrolitskih kondenzatorjev C14 ali C15 pa bi tekel izmenični tok, kar bi povzročilo njihovo odpoved.

Prisotnost diod D5, D10 v tem primeru odpravlja možnost nastanka takšne situacije, ker tok se zapre skozi njih.

Na primer, če je dioda D3 "pokvarjena", pozitivni del obdobja, ko bi moral biti D3 zaprt, bo tok zaprt v vezju: do D3 - L3 D7-D5 - "primer".

Stabilizacija izhodne napetosti +5 V se izvede z metodo PWM. Da bi to naredili, je merilni uporovni delilnik R51, R52 priključen na vodilo izhodne napetosti +5 V. Signal, ki je sorazmeren ravni izhodne napetosti v kanalu +5 V, se odstrani iz upora R51 in se napaja na obračalni vhod ojačevalnika napake DA3 (pin 1 krmilnega čipa). Neposredni vhod tega ojačevalnika (pin 2) se napaja z referenčno napetostjo, vzeto iz upora R48, ki je vključen v delilnik VR1, R49, R48, ki je povezan z izhodom notranjega referenčnega vira mikrovezja U4 Uref = +5 V. Ko se nivo napetosti na vodilu + spremeni za 5 V, se pod vplivom različnih dejavnikov destabilizacije spremeni velikost neusklajenosti (napake) med referenčnimi in nadzorovanimi nivoji napetosti na vhodih ojačevalnika napak DA3. Posledično se širina (trajanje) krmilnih impulzov na nožicah 8 in 11 mikrovezja U4 spremeni tako, da vrne odklonjeno izhodno napetost +5 V na nominalno vrednost (kot napetost na vodilu +5 V se širina krmilnih impulzov poveča in ko se ta napetost poveča, se zmanjša).

Izhodna napetost +12 V v tem UPS-u ni stabilizirana.

Raven izhodnih napetosti v tem UPS je prilagojena samo za kanale +5 V in +12 V. Ta prilagoditev se izvede s spreminjanjem ravni referenčne napetosti na neposrednem vhodu ojačevalnika napak DA3 z uporabo trimerskega upora VR1.

Ko spremenite položaj drsnika VR1 med postopkom nastavitve UPS, se bo nivo napetosti na vodilu +5 V spremenil v določenih mejah in s tem na vodilu +12 V, ker napetost iz vodila +5 V se napaja na srednjo točko navitja III.

Kombinirana zaščita tega UPS vključuje:

• omejevalno vezje za krmiljenje širine krmilnih impulzov;
• nepopolno krmilno vezje izhodne prenapetosti (samo na vodilu +5 V).

Oglejmo si vsako od teh shem.

Omejevalno krmilno vezje kot senzor uporablja tokovni transformator T4, katerega primarno navitje je zaporedno povezano s primarnim navitjem močnostnega impulznega transformatorja T5.

Upor R42 je obremenitev sekundarnega navitja T4, diode D20, D21 pa tvorijo polnovalno usmerjevalno vezje za izmenično impulzno napetost, odstranjeno iz obremenitve R42.

Upori R59, R51 tvorijo delilnik. Del napetosti izravna kondenzator C25. Nivo napetosti na tem kondenzatorju je sorazmerno odvisen od širine krmilnih impulzov na bazah močnostnih tranzistorjev Q1, Q2. Ta nivo se preko upora R44 napaja na invertni vhod ojačevalnika napake DA4 (pin 15 čipa U4). Neposredni vhod tega ojačevalnika (pin 16) je ozemljen. Diode D20, D21 so povezane tako, da se kondenzator C25, ko tok teče skozi te diode, napolni na negativno (glede na skupno žico) napetost.

Pri normalnem delovanju, ko širina krmilnih impulzov ne presega sprejemljivih meja, je potencial nožice 15 pozitiven zaradi povezave te nožice preko upora R45 z vodilom Uref. Če se širina krmilnih impulzov iz kakršnega koli razloga pretirano poveča, se negativna napetost na kondenzatorju C25 poveča in potencial nožice 15 postane negativen. To vodi do pojava izhodne napetosti ojačevalnika napake DA4, ki je bila prej enaka 0 V. Nadaljnje povečanje širine krmilnih impulzov vodi do dejstva, da se krmiljenje preklopa primerjalnika PWM DA2 prenese na ojačevalnik DA4 in naknadno povečanje širine krmilnih impulzov ne pride več (način omejevanja), ker širina teh impulzov ni več odvisna od nivoja povratnega signala na neposrednem vhodu ojačevalnika napake DA3.

Zaščitno vezje kratkega stika v bremenih lahko pogojno razdelimo na zaščito kanalov za generiranje pozitivnih napetosti in zaščito kanalov za generiranje negativnih napetosti, ki sta izvedeni v približno enakem vezju.

Senzor zaščitnega vezja kratkega stika v obremenitvah kanalov, ki ustvarjajo pozitivne napetosti (+5 V in +12 V), je diodno-uporovni delilnik D11, R17, povezan med izhodnimi vodili teh kanalov. Raven napetosti na anodi diode D11 je nadzorovan signal. Pri normalnem delovanju, ko so napetosti na izhodnih vodilih kanalov +5 V in +12 V nominalne vrednosti, je anodni potencial diode D11 približno +5,8 V, ker tok teče skozi delilnik tipala od vodila +12 V do vodila +5 V po vezju: vodilo +12 V - R17-D11 - vodilo +5 V.

Nadzorovani signal iz anode D11 se napaja na uporovni delilnik R18, R19. Del te napetosti se odstrani iz upora R19 in se napaja na neposredni vhod primerjalnika 1 mikrovezja U3 tipa LM339N. Invertni vhod tega primerjalnika se napaja z referenčno napetostjo iz upora R27 delilnika R26, R27, ki je povezan z izhodom referenčnega vira Uref=+5 V krmilnega čipa U4. Referenčni nivo je izbran tako, da bi med normalnim delovanjem potencial neposrednega vhoda primerjalnika 1 presegel potencial inverznega vhoda. Nato je izhodni tranzistor primerjalnika 1 zaprt in vezje UPS deluje normalno v načinu PWM.

V primeru kratkega stika v obremenitvi kanala +12 V, na primer, postane anodni potencial diode D11 enak O V, zato bo potencial invertirajočega vhoda primerjalnika 1 postal višji od potenciala neposrednega vhod in izhodni tranzistor primerjalnika se bo odprl. To bo povzročilo zaprtje tranzistorja Q4, ki je običajno odprt zaradi osnovnega toka, ki teče skozi tokokrog: vodilo Upom - R39 - R36 b-e Q4 - "ohišje".

Vklop izhodnega tranzistorja primerjalnika 1 poveže upor R39 z "ohišjem" in zato je tranzistor Q4 pasivno izklopljen z ničelno prednapetostjo. Zapiranje tranzistorja Q4 povzroči polnjenje kondenzatorja C22, ki služi kot zakasnilni element za zaščito. Zakasnitev je potrebna iz razlogov, ker se med postopkom vstopa UPS v način izhodne napetosti na vodilih +5 V in +12 V ne pojavijo takoj, ampak ko se napolnijo visokozmogljivi izhodni kondenzatorji. Nasprotno, referenčna napetost iz vira Uref se pojavi skoraj takoj po priključitvi UPS-a na omrežje. Zato se v zagonskem načinu preklopi primerjalnik 1, odpre se njegov izhodni tranzistor in če manjka zakasnilni kondenzator C22, bi to povzročilo sprožitev zaščite takoj, ko je UPS vključen v omrežje. Vendar je C22 vključen v tokokrog in zaščita deluje šele, ko napetost na njem doseže raven, ki jo določajo vrednosti uporov R37, R58 delilnika, priključenega na vodilo Upom in ki je osnova za tranzistor Q5. Ko se to zgodi, se odpre tranzistor Q5 in upor R30 je povezan z nizkim notranjim uporom tega tranzistorja na "ohišje". Zato se pojavi pot, po kateri osnovni tok tranzistorja Q6 teče skozi tokokrog: Uref - enota Q6 - R30 - "ohišje" enote Q5.

Tranzistor Q6 se odpre s tem tokom do nasičenja, zaradi česar se napetost Uref = 5 V, ki napaja tranzistor Q6 vzdolž emitorja, prek njegovega nizkega notranjega upora prenese na pin 4 krmilnega čipa U4. To, kot je bilo prikazano prej, vodi do ustavitve digitalne poti mikrovezja, izginotja izhodnih krmilnih impulzov in prenehanja preklapljanja močnostnih tranzistorjev Q1, Q2, tj. do zaščitnega izklopa. Kratek stik v obremenitvi kanala +5 V bo povzročil anodni potencial diode D11 le okoli +0,8 V. Zato bo izhodni tranzistor primerjalnika (1) odprt in prišlo bo do zaščitnega izklopa.

Na podoben način je vgrajena zaščita kratkega stika v obremenitvah kanalov, ki ustvarjajo negativne napetosti (-5 V in -12 V) na primerjalniku 2 čipa U3. Elementi D12, R20 tvorijo diodno-uporovni delilnik-senzor, povezan med izhodnimi vodili kanalov za ustvarjanje negativne napetosti. Kontrolirani signal je katodni potencial diode D12. Med kratkim stikom pri obremenitvi kanala -5 V ali -12 V se potencial katode D12 poveča (z -5,8 na 0 V za kratek stik pri obremenitvi kanala -12 V in na -0,8 V za kratek stik pri obremenitev kanala -5 V). V vsakem od teh primerov se odpre normalno zaprt izhodni tranzistor primerjalnika 2, kar povzroči delovanje zaščite po zgornjem mehanizmu. V tem primeru se referenčna raven iz upora R27 napaja na neposredni vhod primerjalnika 2, potencial invertirajočega vhoda pa je določen z vrednostmi uporov R22, R21. Ti upori tvorijo bipolarno napajani delilnik (upor R22 je priključen na vodilo Uref = +5 V, upor R21 pa na katodo diode D12, katerega potencial pri normalnem delovanju UPS, kot je že omenjeno, je - 5,8 V). Zato se potencial invertnega vhoda primerjalnika 2 pri normalnem delovanju ohranja nižji od potenciala neposrednega vhoda, izhodni tranzistor primerjalnika pa bo zaprt.

Zaščita pred izhodno prenapetostjo na vodilu +5 V je izvedena na elementih ZD1, D19, R38, C23. Zener dioda ZD1 (s prelomno napetostjo 5,1 V) je priključena na vodilo izhodne napetosti +5 V. Torej, dokler napetost na tem vodilu ne preseže +5,1 V, je zener dioda zaprta in tranzistor Q5 je tudi zaprta. Če napetost na vodilu +5 V naraste nad +5,1 V, se zener dioda "prebije" in odklepni tok teče v bazo tranzistorja Q5, kar vodi do odpiranja tranzistorja Q6 in pojava napetosti Uref = +5 V na pin 4 krmilnega čipa U4, tiste. do zaščitnega izklopa. Upor R38 je balast za zener diodo ZD1. Kondenzator C23 preprečuje sprožitev zaščite med naključnimi kratkotrajnimi napetostnimi sunki na vodilu +5 V (na primer kot posledica uravnavanja napetosti po nenadnem zmanjšanju obremenitvenega toka). Dioda D19 je ločilna dioda.

Vezje za generiranje signala PG v tem UPS-u je dvofunkcionalno in je sestavljeno na komparatorjih (3) in (4) mikrovezja U3 in tranzistorja Q3.

Vezje je zgrajeno na principu spremljanja prisotnosti izmenične nizkofrekvenčne napetosti na sekundarnem navitju zagonskega transformatorja T1, ki deluje na to navitje le, če je na primarnem navitju T1 napajalna napetost, tj. medtem ko je UPS priključen na električno omrežje.

Skoraj takoj po vklopu UPS se na kondenzatorju C30 pojavi pomožna napetost Upom, ki napaja krmilni čip U4 in pomožni čip U3. Poleg tega izmenična napetost iz sekundarnega navitja zagonskega transformatorja T1 skozi diodo D13 in tokovno omejevalni upor R23 napolni kondenzator C19. Napetost iz C19 napaja uporovni delilnik R24, R25. Iz upora R25 se del te napetosti napaja na neposredni vhod primerjalnika 3, kar vodi do zaprtja njegovega izhodnega tranzistorja. Izhodna napetost notranjega referenčnega vira mikrovezja U4 Uref = +5 V, ki se pojavi takoj za tem, napaja delilnik R26, R27. Zato se referenčni nivo iz upora R27 dovaja na invertni vhod primerjalnika 3. Vendar je ta nivo izbran tako, da je nižji od nivoja na neposrednem vhodu, zato izhodni tranzistor primerjalnika 3 ostane v izklopljenem stanju. Zato se postopek polnjenja zadrževalne zmogljivosti C20 začne vzdolž verige: Upom - R39 - R30 - C20 - "ohišje".

Napetost, ki se poveča, ko se kondenzator C20 polni, se dovaja na inverzni vhod 4 mikrovezja U3. Neposredni vhod tega primerjalnika se napaja z napetostjo iz upora R32 delilnika R31, R32, priključenega na vodilo Upom. Dokler napetost na polnilnem kondenzatorju C20 ne preseže napetosti na uporu R32, je izhodni tranzistor primerjalnika 4 zaprt. Zato odpiralni tok teče v bazo tranzistorja Q3 skozi vezje: Upom - R33 - R34 - b-e Q3 - "ohišje".

Tranzistor Q3 je odprt do nasičenja, signal PG, vzet iz njegovega zbiralnika, pa ima pasivno nizko raven in prepoveduje zagon procesorja. V tem času, v katerem nivo napetosti na kondenzatorju C20 doseže nivo na uporu R32, UPS uspe zanesljivo preiti v nazivni način delovanja, t.j. vse njegove izhodne napetosti so prikazane v celoti.

Takoj ko napetost na C20 preseže napetost, odstranjeno iz R32, se bo primerjalnik 4 preklopil in njegov izhodni tranzistor se bo odprl. To bo povzročilo, da se tranzistor Q3 zapre, signal PG, vzet iz njegove kolektorske obremenitve R35, pa postane aktiven (nivo H) in omogoči zagon procesorja.

Ko je UPS izklopljen iz omrežja, izmenična napetost izgine na sekundarnem navitju zagonskega transformatorja T1. Zato se napetost na kondenzatorju C19 hitro zmanjša zaradi nizke kapacitivnosti slednjega (1 μF).

Takoj ko padec napetosti na uporu R25 postane manjši od padca na uporu R27, se bo primerjalnik 3 preklopil in njegov izhodni tranzistor se bo odprl. To bo povzročilo zaščitno zaustavitev izhodnih napetosti krmilnega čipa U4, ker tranzistor Q4 se bo odprl. Poleg tega se bo skozi odprti izhodni tranzistor primerjalnika 3 začel proces pospešenega praznjenja kondenzatorja C20 vzdolž vezja: (+) C20 - R61 - D14 - kondenzator izhodnega tranzistorja primerjalnika 3 - "ohišje". Takoj ko napetostni nivo na C20 postane nižji od napetostnega nivoja na R32, se bo primerjalnik 4 preklopil in njegov izhodni tranzistor se bo zaprl. To bo povzročilo, da se tranzistor Q3 odpre in signal PG preide na neaktivno nizko raven, preden začnejo napetosti na izhodnih vodilih UPS nesprejemljivo padati. To bo inicializiralo signal za ponastavitev računalniškega sistema in ponastavilo celoten digitalni del računalnika v prvotno stanje.

Oba primerjalnika 3 in 4 vezja za generiranje signala PG sta pokrita s pozitivno povratno zvezo z uporabo uporov R28 ​​oziroma R60, kar pospeši njuno preklapljanje.

Nemoten prehod v način v tem UPS-u je tradicionalno zagotovljen z uporabo verige za oblikovanje C24, R41, priključene na pin 4 krmilnega čipa U4. Preostala napetost na pin 4, ki določa največje možno trajanje izhodnih impulzov, se nastavi z delilnikom R49, R41.

Motor ventilatorja se napaja z napetostjo iz kondenzatorja C14 v kanalu za generiranje napetosti -12 V preko dodatnega ločilnega filtra v obliki črke L R16, C15.