и эффективного закрывания транзистора промежуточного усилителя мощности. Скорость закрывания/открывания транзистора определяет длительность фронта импульса, формируемого в его коллекторной цепи. Для того чтобы во время пере-оючения транзистор находился в активной области короткий промежуток времени, длительности фронта и спада импульса должны быть минимальными, а скорость открывания и закрывания транзистора - максимальной. Вид сигналов, поступающих на базы транзисторов Q7 и Q8, представлен на рис. 2.9.

Электропитание транзисторного каскада промежуточного усилителя и микросхемы IC1 осуществляется от общего источника напряжения. В коллекторную цепь каждого из транзисторов Q7 и Q8 питание подается через резистор R44, диод D19 и обмотку трансформатора Т2. Диоды, установленные между коллектором и эмиттером транзисторов Q7 и Q8, выполняют защитные функции. Они уменьшают амплитуду паразитных колебаний, возникающих в моменты переключения транзисторов при переходных процессов и обусловленных наличием индуктивной нагрузки (обмотки трансформатора Т2). Диаграмма коллекторного напряжения на транзисторах Q7 и Q8 изображена на рис. 2.10.

На рис. 2.10 представлена диаграмма напряжения на коллекторе одного из транзисторов промежуточного усилителя в произвольный момент времени. Следует учитывать, что на коллекторе второго транзистора формируются аналогичные по

Рис. 2.9. Диаграмма напряжения на базах транзисторов Q7, Q8

Рис 2.10. Диаграмма напряжения на коллекторах транзисторов Q7, Q8

Рис. 2.11 Фрагмент импульсной последовательности в точке подключения катода D19 к обмотке трансформатора Т2

виду, но сдвинутые по времени, импульсы. Фрагмент импульсной последовательности в точке подключения катода диода D19 к обмотке трансформатора Т2 показан на рис. 2.11.

На рис. 2.11 условно сплошными линиями выделены контуры импульсов, которые появляются при коммутации транзистора Q7, а пунктирными - при переключении транзистора Q8.

Диод D19 установлен для снижения влияния импульсного сигнала, возникающего в средней точке первичной обмотки трансформатора Т2 на цепь питания микросхемы IC1.

2.4.5. Импульсный усилитель мощноаи

Каскад усилителя мощности импульсного преобразователя подключен к выпрямителю на диодах D11 - D14. Выпрямленное напряжение первичной сети фильтруется комбинированным фильтром, состоящим из дросселя Т и последовательно соединенных электролитических конденсаторов С5 и Сб. Параллельно каждому конденсатору фильтра подключены резисторы R30 и R31 соответственно. Включение резисторов не обязательно, поэтому не все производители источников питания применяют их в своих конструкциях. Резисторы используются для ускоренного разряда емкостей фильтра при выключении источника питания. Конденсаторы С5 и С6 в данном варианте схемы имеют двойное назначение: первое - фильтрация выпрямленного сетевого напряжения питания и второе -работа в составе схемы полумостового усилителя мощности. Эти конденсаторы вместе с силовыми транзисторами Q9 и Q10 образуют схему полного моста, в диагональ которого последовательно с конденсатором С7 включена первичная обмотка силового импульсного трансформатора ТЗ. Общее описание полумостового усилителя приведено в главе 1. Там же соотношением (1.13) были установлены минимальные требования к емкости конденсаторов полумостовой схемы. В импульсных источниках для персональных компьютеров, как правило, применяется схема включения фильтрующих конденсаторов,

аналогичная схеме, приведенной на рис. 2.2. При таком включении допускается применение конденсаторов С5 и Сб с максимальным рабочим напряжением на каждом в 200 В, так как в точке соединения этих конденсаторов устанавливается напряжение близкое к иу2. А совмещение их функций позволяет сэкономить два неполярных конденсатора емкостью 0,5-1,0 мкФ и рабочим напряжением не менее 200 В.

Параллельно каждому силовому транзистору Q9 и Q10 установлен защитный диод D23 и D24 соответственно, устраняющий выбросы напряжения в моменты коммутации транзисторов, а также служащий для создания пути частичного возврата энергии, запасенной в силовом импульсном трансформаторе, в источник первичного питания. Наличие конденсатора С7 исключает насыщение сердечника трансформатора ТЗ при возникновении асимметрии временных интервалов протекания тока через первичную обмотку ТЗ. Конденсатор С7 устраняет постоянную составляющую в цикле не-ремагничивания сердечника и этим исютючает увеличение токовой нагрузки на одном из силовых транзисторов. К первичной обмотке трансформатора ТЗ подключена демпфирующая RC цепь на элементах R48 и С25. Цепь предназначена для гашения паразитных высокочастотных колебаний, возникающих в моменты переключения транзисторов в контуре, образованном межвитковой емкостью первичной обмотки ТЗ и ее индуктивностью рассеяния. Конденсатор С25 дополняет общую паразитную емкость первичной обмотки трансформатора ТЗ, что приводит к снижению частоты паразитных колебаний и уменьшению их амплитуды. Ввод резистора R48 в колебательный контур снижает его добротность и способствует ускорению затухания колебательного процесса.

Усилитель мощности работает под управлением колебаний, сформированных ШИМ регулятором. С помощью трансформатора Т2 осуществляется согласование уровней импульсных колебаний его первичной цепи и входом силового каскада. Входная сигнальная цепь усилителя мощности образована вторичными обмотками трансформатора Т2 и элементами, установленными между этими обмотками и базами тран.зисторов Q9 и Q10. Энергетические характеристики импульсных последовательностей управления и параметры трансформатора выбираются на основании оценки:

усилительных свойств транзисторов силового каскада;

структуры базовой цепи силового транзистора;

инерционных свойств транзисторов, примененных в усилителе мощности.

Усилительный каскад (см. рис. 2.2) отличается от источников питания, используемых для компьютеров типа AT и более ранних моделей. Силовой каскад в источниках питания АТХ форм-фактора работает исключительно под управлением внешних колебаний, поэтому базовые цепи транзисторов Q9 и Q10 имеют структуру, обеспечивающую только работу в этом режиме. Здесь нет никаких элементов смещения, предусмотренных для начального автозапуска.

Каждая из вторичных сигнальных обмоток трансформатора Т2 подключается к соответствующему силовому транзистору между базовой цепью пассивных элементов и эмиттером этого транзистора. Включение вторичных обмоток согласующего трансформатора Т2 выбрано таким образом, чтобы обеспечить подачу отпирающих импульсов в базовые цепи транзисторов Q9 и Q10 в противофазе. Микросхемой IC1 сформированы две последовательности, поступающие на двухтактный усилительный каскад на транзисторах Q7 и Q8. Во время коммутации Q7 и Q8 во вторичных обмотках трансформатора Т2 наводится ЭДС самоиндукции. В дальнейшем при обсуждении вопроса о прохождении сигналов на вторичных обмотках Т2, мы рассмотрим и форму напряжения в точках подключения этих обмоток к анодам диодов D21 и022.Ёо время закрывания транзистора Q8 импульс положительной полярности появляется на вторичной обмотке, подсоединенной к базовой цепи транзистора Q9. Соответственно при запирании транзистора Q7 аналогичный сигнал возникает на обмотке, соединенной с базовой цепью Q10. Каждый из транзисторов в паре Q7 и Q8 управляет силовым транзистором. Сигналы управления, то есть импульсы положительной полярности, разнесены во времени и разделены паузами - интервалами мертвая зона . Вид импульсных сигналов на вторичных обмотках трансформатора Т2 и напряжения на базах транзисторов Q9 и Q10 представлен на рис. 2.12. На том же рисунке изображены напряжения на коллекторах Q7 и Q8.

На диаграмме напряжения на рис, 2.12а показан общий вид импульсной последовательности, формируемой на коллетсгоре транзистора Q8. На рис. 2.12е представлен вид сигналов на базовой обмотке транзистора Q9. Импульсы положительной полярности на этой обмотке обра.зуются во время закрывания транзистора Q8. Форма сигнала непосредственно на базе транзистора Q9 приведена на диаграмме (см. рис. 2.12в). Таким образом, импульсы положительной полярности на всех элементах базовой цепи Q9 синфазны с сигналом на коллекторе транзистора Q8.

Аналогичная картина наблюдается при работе транзистора Q7 и базовой цепи силового транзистора

Q10. Сигаалы в этих цепях также сцнфазны. Их вид показан на диаграммах (см. рис. 2.126 - сигнал на коллекторе Q7, рис. 2.12г - последовательность на базе Q10, рис. 2.12д - форма импульсов на базовой обмотке Q10).

Измерение напряжений на коллекторах Q7 и Q8 проведено относительно общего провода вторичных напряжений. Напряжения на вторичных обмотках и базах транзисторов Q9 и Q10 измерены относительно эмиттера соответствующего транзистора.

Импульсный сигнал в базовой цепи каждого силового транзистора имеет три уровня и три различных рабочих интервала. Рассмотрим каждый рабочий интервал на примере транзистора Q9. Можно предположить, что цикл начинается с фронтом импульса положительной полярности. Импульсы воздействуют на переход база-эмиттер, открывая транзистор и переводя его в режим насыщения. В интервале действия положительного уровня на базе состояние открытого транзистора не изменя-

ется. Затем следует спад положительного импульса, транзистор Q9 переходит в закрытое состояние, длящееся до следующего фронта положительного импульса. В момент спада транзистор закрывается, i начинается временной интервал мертвой зоны , в течение которого оба транзистора закрыты. По окончании мертвой зоны на базовую обмотку Q9 воздействует импульс отрицательной полярности, усиливая эффект запирания. Но в этот же момент на второй транзистор усилителя - Q10 поступает положительный импульс, и он открывается. На базе Q9 отрицательный импульс вновь сменяется мертвой зоной , сохраняя его в режиме отсечки тока. Следующий фронт импульса положительной полярности завершает данный цикл и начинает новый. Стадии работы транзистора Q10 полностью аналогичны, но сдвинуты по времени относительно описанного процесса. Интервалы мертвой зоны по времени для обоих транзисторов совпадают.

Транзисторы Q9 и Q10 работают в ключевом режиме. Включаясь поочередно, они попеременно подключают вывод первичной обмотки ТЗ (точка соединения эмиттер Q9 - коллектор Q10), то к положительному потенциалу источника первичного напряжения (положительная обкладка конденсатора С5), то к отрицательному (отрицательная обкладка конденсатора С6). При открытом транзисторе Q9 через первичную обмотку трансформатора ТЗ протекает ток по цепи: положительная обкладка конденсатора С5 - переход коллектор-эмиттер транзистора Q9 - первичная обмотка трансформатора ТЗ - конденсатор С7 - точка соединения конденсаторов С5 и Сб. В течение этого интервала происходит частичная подзарядка конденсатора С6,

разрядка конденсатора*С5 и перемагничивание сердечника трансформатора ТЗ. В течение мертвой зоны значение заряда на конденсаторах С5 и С6 практически не меняется, так как постоянная времени разряда этих конденсаторов через резисторы R30 и R31 гораздо больше интервала мертвой зоны . В течение мертвой зоны оба силовых транзистора Q9 и Q10 закрыты. В этот момент их можно рассматривать, как пару высокоомных сопротивлений, включенных последовательно. Одинаковые по величине сопротивления транзисторов образуют делитель напряжения. Напряжение на коллекторе Q10 устанавливается на уровне, равном половине напряжения питания силового каскада, и сохраняет свое значение в течение всего интервала мертвой зоны . При открывании транзистора Q10 направление протекания тока через первичную обмотку трансформатора ТЗ изменяется на противоположное. Цепь протекания тока в этом случае следующая: точка соединения конденсаторов С5 и С6 - конденсатор С7 - первичная обмотка трансформатора ТЗ - переход коллектор-эмиттер транзистора Q10 - отрицательный полюс первичного источника питания. Конденсатор С5 в это время получает дополнительный заряд, а конденсатор С6

а) и.в I

Д)

-1.8

е) и.в

Рис. 2.12. Вид импульсных сигналов в цепях силовых транзисторов Q9 и Q10