Принципиальная схема. Автогенераторный вспомогательный источник

питания АТХ форм-фактора могут отличаться некоторыми деталями. В качестве примера приведем силовую часть схемы аналогичного назначения, используемую В импульсном преобразователе фирмы Linkworld. Фрагмент принципиальной схемы автогенератора вспомогательного канала, входящего В состав источника питания фирмы Linkworld, приведен на рис. 2.5.

Принцип действия автогенератора, построенного по схеме рис. 2.5, аналогичен рассмотренному выше принципу В первичной цепи трансформатора TV включены две обмотки: W1 - первичная силовая обмотка. Woe - обмотка обратной связи, подсоединенные в базовой цепи транзистора VT1. Питание каскада осуществляется выпрямленным сетевым напряжением. Общие проводники первичной и вторичной цепей не имеют гальванических соединений. В качестве демпфирующей цепочки, подключенной к коллектору транзистора VT1, использованы последовательно соединенные резистор R5 с номиналом 100 Ом и конденсатор СЗ емкостью 2000 пФ. Вследствие того, что при работе на индуктивную нагрузку транзистор VT1 испытывает большие перегрузки по напряжению, в схеме применен мощный транзистор типа 2SC5027. Тип диодов VD1 и VD2 - 1N4148. Элемент ZD1 - маломощный стабилитрон с напряжением стабилизации 6,8 В. Резисторы имеют следующие номиналы: R1 - 1,5 кОм, R2 - 820 Ом, КЗ - 470 кОм, R4 - 1,5 кОм. Конденсатор С1 - электролитический на напряжение 50 В и емкостью 10 мкФ. Конденсатор С2 - керамический, емкостью 4700 пФ. На рис. 2.5 цифрами в кружочках отмечены контрольные точки, для которых на рис. 2.6 приведены диаграммы напряжений.

Как видно из верхней диаграммы (см. рис. 2.6), частота генерации составляет -110 кГц. Величина напряжения на коллекторе практически достигает 700 В. На отрицательной обкладке конденсатора С1 (относительно положительной) в процессе работы устанавливается постоянное напряжение

310В

(з)201 R2n []Р4

v VD1 С2 ф

-1 hq ШИМ

преобразобатель

на стабилизатор + 5VSB

VD2 R1

Рис 2.5. Фрагмент принципиальной схемы источника питания фирмы Linkworld

величиной ~ -9,5 В. Измерения параметров данно схемы и снятие временных диаграмм производи лось в отсутствие нагрузки по всем вторичным це пям, включая канал +5VSB.

Основные функции автогенераторной схем! заключаются в формировании начального напр жения питания, необходимого для запуска ШИ! преобразователя, и в обеспечении подачи напряжс ния на электронные узлы, когда компьютер нахс дится в дежурном режиме работы.

Вторичная обмотка трансформатора Тб одни! выводом присоединена к общему проводу втори ной цепи питания. От средней точки вторичной of мотки сделан отвод для подключения выпрямител канала дежурного режима. Выпрямитель выполне на одном диоде D8, параллельно которому включе на форсирующая емкость С13 для ускорения рассг сывания избыточного заряда в полупроводниково структуре при подаче на диод запирающего напр жения. Катод диода D8 соединен с конденсаторо] фильтра С14 и входом VI параметрического стаби лизатора IC3. Параллельно входу IC3 подключе резистор R19 с номиналом 680 Ом.

В отсутствие нагрузки источника питания по Bcei каналам конденсаторы выпрямительных фильтро

t.MKC

t.MKC

t.MKC

© 10-7

t.MKC

Рис. 2.6. Диаграммы напряжений в точках схемы автогенератора по рис 2.5

заряжаются до амплитудного значения импульсного напряжения. В этом случае напряжение на выходе выпрямителя канала +5VSB составляет +20 В, а на катоде диода D9 (выпрямитель канала питания ШИМ преобразователя) оно равно +15 В.

Сравнивая две автогенераторные схемы, отметим различия в построении самого автогенератора и в подключении вторичных обмоток к нагрузочным цепям. В выпрямительной схеме источника питания фирмы DTK на стабилизатор канала +5VSB подается напряжение более высокого уровня, чем на схему электропитания ШИМ реглятора. А в схеме источника фирмы Linkworld наоборот. В этом случае напряжение питания микросхемы ШИМ регулятора в отсутствие потребления по каналу +5VSB составляет примерно +35 В, а на входе микросхемы IC3 оно равно +17 В.

Согласно рекомендациям Руководства... , о котором упоминалось выше, канал дежурного режима должен выдавать стабилизированное напряжение с номинальным значением +5 В постоянно, когда на источник питания подано первичное напряжение. Этот каргал должен оставаться работоспособным, даже если остальные вторичные питающие напряжения отключены внешним сигналом высокого логического уровня, поданным на вход PS-ON источника питания. Напряжение дежурного канала необходимо для формирования самого сигнала PS-ON. Состояние дежурного режима может быть установлено, если существует необходимость запуска ПЭВМ через карту локальной сети (LAN-адаптер) или модем.

Минимальная токовая нагрузка, которую обязан обеспечивать капал дежурного режима, должна составлять 750 мА при уровне выходного напряжения +5 В (±5%). С развитием вычислительной техники энергетические потребности в мощности по каналу дежурного питания постепенно возрастают. Поэтому было принято условие: увеличение токовой нагрузки по этому каналу до значений 1 А или 1,5 Л не должно приводить к выходу из строя элементов источника питания, работающих в этом канале. Канал должен быть снабжен встроенной защитой от перегрузки. Для выполнения этого требования и обеспечения стабилизации напряжения +5VSB в канале установлен интегральный стабилизатор 7805 - микросхема IC3. Стабилизатор имеет встроенную защиту от перегрузки и перегрева. К выходу интегрального стабилизатора 1С 1/3 подключен дополнительный фильтрующий конденсатор С16.

При подаче входного напряжения питания к источнику на выходе стабилизатора IC3 формируется напряжение +5 В. Через резистор R22 выход этого стабилизатора подсоединяется к базовой цепи

транзистора Q2. Таким образом, если на входе сигнала нет иного напряжения, подаваемого, например, от системной платы компьютера, то базовая цепь транзистора Q2 оказывается под воздействием высокого логического уровня, блокирующего работу основной схемы преобразователя. Вследствие чего происходит отключение вторичных напряжений.

Интегральные стабилизаторы напряжения положительной полярности серии 78ХХ содержат микросхемы с аналогичным схемотехническим построением и отличаются уровнями выходного напряжения. Выбран следующий ряд положительных напряжений стабилизации (в вольтах): 5, 6, 8, 8,5, 9, 12, 15. Стандартный допуск на отклонение выходного напряжения от номинального значения составляет ±5%. Номинал выходного напряжения указывается в наименовании микросхемы вместо XX, например: XX = 05 - означает +5 В, XX = 85 -это 8,5 В. В наименовании зарубежных микросхем перед типом прибора присутствует индекс, указывающий на фирму-производитель, например: тА78ХХ - фирма Fairchild, UA78XX - Texas Instruments и т.д. функциональными аналогами этих стабилизаторов отечественного исполнения являются микросхемы серии КР142ЕНХХ, точность установки выходного напряжения в них составляет от ±2 до ±4% в зависимости от номинала выходного напряжения и исполнения корпуса. Нагрузочная способность стабилизаторов для различных модификаций равна 1,5 и 2 А. В отечественной маркировке цифра в конце не всегда соответствует значению напряжения стабилизации. Так, табилизатор с номинальным выходным напряжением +9 В имеет обозначение КР142ЕН8А, а микросхема КР142ЕН5Б на выходе формирует напряжение +6 В. Для надежного определения типа прибора при проведении замены обязательно следует пользоваться справочной литературой.

На принципиальной схеме, показанной на рис. 2.2, представлена базовая схема включения стабилизатора типа 7805. Для ее работы требуется минимум внешних элементов, которыми являются, как правило, конденсаторы фильтров, подключаемых на его входе и выходе. Некоторые фирмы-производители подобных микросхем (что справедливо и для отечественных микросхем серии КР142ЕНХХ) рекомендуют устанавливать на входе дополнительный керамический конденсатор емкостью 0,33-2,2 мкФ. Физическое подключение данного конденсатора рекомендуется производить в непосредственной близости от входа стабилизатора. Это необходимо учитывать, когда микросхема стабилизатора соединена с выходом выпрямителя достаточно длинными проводниками. Керамический конденсатор

устраняет генерацию, возникающую в стабилизаторе под влиянием паразитных индуктивностей и емкостей проводников печатного монтажа. Паразитный колебательный процесс возбуждается в момент скачкообразного изменения напряжения на входе стабилизатора. Амплитуда колебаний может превышать уровень максимально допустимого входного напряжения, что выведет из строя выходной мощный транзистор стабилизатора. Установка керамического конденсатора изменит характеристики контура распределенных реактивных элементов, нарушит условия возникновения генерации и входное напряжение будет нарастать плавно.

2.4.2. ШИМ регулятор

Преобразователь импульсов, действующий по принципу модуляции их ширины, является одним из основных каскадов импульсного источника питания. Принцип работы источника состоит в том, что от ШИМ регулятора зависит поступление всей энергии во вторичные цепи питания. Правильность же его работы определяют параметры стабилизации вторичных напряжений. Выше был описан (см. главу 1) общий принцип широтно-импульсной модуляции и его использование в импульсных источниках вторичного электропитания. В данном разделе будет рассмотрено практическое воплощение этого принципа на примере специального каскада, предназначенного для управления работой источника питания в компьютерах АТХ форм-фактора.

На принципиальной схеме, приведенной на рис. 2.2, непосредственно к каскаду ШИМ преобразователя относятся узлы, построенные на следующих активных элементах;

микросхема IC1 типа TL494 - ШИМ преобра зователь. Цепи пассивных элементов, подключенные к микросхеме, задают динамические параметры ее работы, а также являются состав ными частями датчиков контроля уровней вторичных напряжений;

группа элементов на транзисторах Q7, Q8 и трансформаторе Т2 образует каскад согласования уровня и мощности импульсных сигналов между выходом ШИМ преобразователя* и входными цепями усилителя мощности;

узел на транзисторах Q1, Q2, Q4 Q6 установлен для ШИМ регулятора с целью получения сигналов о неконтролируемом возрастании или понижении уровней вторичного напряжения; он используется также для защиты вторичных цепей.

Все основные преобразования ШИМ сигналов, а также их формирование осуществляется модуля тором, выполненным на микросхеме типа TL494 Существует два типа корпусов, в которых выпуска ется данная микросхема. В источниках питания, как правило, используется пластиковый корпус DIP имеющий 16 выводов. Полное наименование мик росхемы в таком корпусе - TL494CN. Обозначение относится к микросхеме производства фирмы Texas Instruments. Функциональное назначение выводов микросхемы приведено в табл. 2.3. Соответствующие аналоги этой микросхемы выпускают и некоторые другие фирмы, причем каждая из них присваивает свое фирменное обозначение. Приведем примеры: фирма FUJITSU - МВ3759, фирма SAMSUNG-КА7500, фирма FAIRCHILD - та494, микросхема российского производства- КР1114ЕУ4, фирма

Таблица 2.3. Функциональное назначение выводов микросхемы TL494CN