25 | 06 | 2017
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2732
Просмотры материалов : 7443211

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Online
  • [Bot]
  • [Yahoo]
Сейчас на сайте:
  • 93 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Источники питания конструктива ATX для персональных компьютеров PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.07.2011 06:29
Джерела живлення

Комп'ютерна техніка останнім часом стрімко розвивається - вдосконалюється технологія виготовлення, високими темпами зростають швидкодію, ємність оперативної та буферної пам'яті, ємність жорстких дисків.
На тлі такого стрімкого розвитку комп'ютерів блоки живлення змінилися незначно. За останній час найсуттєвіше зміна пов'язана зі способом включення блоку живлення. У блоках живлення, що випускаються раніше, включення проводилося механічним замиканням контактів, через які подається висока зовнішня напруга мережі.
Останнім часом широкого розвитку набули джерела живлення типу АТХ.

Будова і робота

Стандарт АТХ (AT Extension) встановлено корпорацією INTEL з введенням нового формфактора на материнські плати (формфактор - відношення ширини плати до її довжини, а також план розміщення посадочних гнізд). Поява нового формфактора обумовлено очікуваним розширенням можливостей персональних комп'ютерів: аудіо-і відеовходи, підтримка віртуальної реальності, реалізація введення-виведення TV, а також факсмодеми. Стандарт АТХ передбачає зниження загальної вартості комплектуючих за рахунок зменшення довжини кабелів, зниження їх числа за допомогою схемотехнічних рішень, зменшення числа вентиляторів і додаткових карт. Зниження числа компонентів на платі передбачає і зміну корпусів, оскільки нові плати не відповідають старим корпусам за габаритами.

У джерелах живлення для конструктиву АТХ (надалі - джерело) змінено роз'єм для підключення живлення до системної плати. Він має 20 контактів, і через нього подаються напруги ± 5 В, ± 12 В, +3.3 В (для майбутніх моделей PCI плат розширення). Крім того, на роз'ем виводиться сигнал "PS-ON", призначений для виключення живлення програмними засобами, наприклад, за командою "Shut down the computer" ("вимкнути комп'ютер") в середовищі WINDOWS.
У зв'язку з цим у блок живлення доданий допоміжне джерело чергового живлення "+5 V5B" і дистанційне керування включенням і вимиканням виходів джерел постійної напруги. Всі вихідні напруги, крім "+5 VSB", забороняються сигналом лог. "1" на вході "PS-ON".

Специфікою джерел конструктиву АТХ є високі масогабаритні характеристики при середній потужності 230 Вт:

ККД не менше 65% при повному навантаженні на всіх виходах;
значний діапазон зміни струму навантаження - від 10 до 100%;
низький рівень шуму і пульсацій всіх вихідних напруг;
низький рівень випромінювання електромагнітних завад;
хороша ізоляція вихідних напруг від живильної мережі;
широкий діапазон допустимої напруги мережі - 180 ... 265 В для стандарту 220 В і 90 ... 135 В для стандарту 110 В;
робочий діапазон зміни частоти живлячої напруги від 48 до 63 Гц;
діапазон робочих температур від 0 до 40 ° С при відносній вологості від 10 до 85% без випадання конденсату.
Структурна схема джерела (рис. 1) складається з двох функціональних вузлів - мережевого випрямляча (СВ) та перетворювача напруги (ПН). Перетворювач напруги включає в себе конвертор (К) і пристрій керування (УУ). Конвертор, в свою чергу, складається з інвертора (І), що перетворює постійне вихідна напруга СВ в змінну прямокутної форми; силового трансформатора, що працює на підвищеній частоті (~ 60 кГц) і забезпечує гальванічну розв'язку мережі з навантаженням; випрямляча і високочастотного LC фільтра (БФ ). Пристрій керування забезпечує потужні транзистори інвертора імпульсами порушення змінною тривалості, реалізуючи, таким чином, принцип широтно-імпульсного регулювання та стабілізації вихідної напруги Uh.

Источники питания конструктива ATX для персональных компьютеров

Рис.1. Структурна схема блоку живлення


СВ - мережевий випрямляч,
І - регульований інвертор;
Впр - допоміжний перетворювач для "+5 VSB",
УІ - підсилювачі імпульсів базового струму силових ключів інвертора;
ВФ - випрямляч і сглпжіеюющій фільтр;
СС - схема порівняння;
М - модулятор;
СТ - лінійний стабілізатор "+5 VSB";
ВВ - допоміжний випрямляч.

Крім того, пристрій управління виконує функції плавного включення і аварійного відключення блоку живлення.

Узгодження малопотужних вихідних сигналів логічних елементів УУ з входами силових транзисторів виконується підсилювачами імпульсів (УІ) через трансформатор Т2, який забезпечує гальванічну розв'язку.

Схема допоміжного перетворювача (ВВР) забезпечує напругами харчування підсилювачі імпупьсов, вузли схеми управління і лінійний стабілізатор "+ 5VSB".

Після запуску інвертора пристрій управління отримує харчування від допоміжного випрямляча (ВВ).

Источники питания конструктива ATX для персональных компьютеров

Рис. 2. Принципова схема джерела живлення


Мережевий випрямляч (рис. 2) виконує функції випрямлення напруги мережі і згладжування пульсацій; забезпечує режим плавної зарядки конденсаторів фільтра С5 і С6 (терморезистор ТН1 обмежує пусковий струм заряду конденсаторів С5, С6 до допустимого значення) при включенні джерела; забезпечує безперебійність подачі енергії в навантаження при короткочасних (до 300 мсек) провалах напруги мережі нижче допустимого рівня і зменшує рівень перешкод за рахунок застосування помехоподавляющш фільтрів (елементи CXI, BL 1, BL 2, BL 3, CY 1, CY 2, C 1, LF 1, C 2, СЗ, С4}.

Для вирівнювання напружень конденсатори С5 і С6 шунтує резистор R 2, R 3 (з допуском не більше ± 2%), які, до того ж, забезпечують розрядку цих конденсаторів при вимиканні джерела живлення.

На виході СВ формується постійна напруга, що може становити 264-340 В для однофазної мережі ~ 220 В з урахуванням допуску - 15% ... + 10%.

Двополюсний вимикач SW 1 комутує вхідний мережеве напруга. Ключ SW 2 служить для переходу на стандарт живлячої напруги ~ 110 В. При його замиканні вхідний випрямляч переходить в режим подвоювач напруги за схемою Латура.

Силова частина регульованого інвертора виконана за полумостовой схемою на транзисторах Q 1 і Q 2 (рис. 2). Транзистори Q 1 і Q 2 відкриваються противофазно на рівні тимчасові інтервали t1 і t2 (рис. 3).

Тимчасові інтернали відкритого стану транзисторів розділені захисним інтервалом дельтаt, що виключає виникнення наскрізного струму через Q 1 і Q 2. Вихідний сигнал инвертора подається через струмовий датчик Т4 на первинну обмотку силового трансформатора Т1. Силовий трансформатор Т1 підключається до виходу ємнісного дільника напруги С5, С6 через конденсатор С7, що виключає падмагнічіваніе сердечника трансформатора і одностороннє насичення його муздрамтеатру в сталому режимі роботи. Захист від комутаційних імпульсів напруги забезпечують варистори VD 1 і VD 2. Ланцюжок R 4, С8, шунтуючих первинну обмотку трансформатора Т1, знижує добротність резонансного контуру, що також сприяє зменшенню імпульсних перешкод.

Зворотні діоди D 1 і D 2 обмежують напруги на колекторах транзисторів Q 1 і Q 2, забезпечуючи їх безпечну paботу в інверсному режимі при поверненні реактивної енергії, накопиченої в навантаженні і трансформаторі, в систему електропостачання через відкритий транзистор.

Підсилювачі імпульсів на транзисторах Q 4 і G 5 сигналами від IC 1 (TI 494) за допомогою узгоджувального трансформатора Т2 керують роботою силових ключів (транзистори Q 1 і Q 2). Особливістю роботи даних підсилювачів є позитивне напруга зсуву на ємності С15. Падіння напруги на діодах D10 і D11 використовується для динамічного замикання транзисторів Q 4 і Q5.

Источники питания конструктива ATX для персональных компьютеров

Рис. 3. Тимчасові діаграми комутаційних процесів перемикання силових транзисторів Q 1 і Q 2


Управління базовими ланцюгами транзисторів Q1 і Q 2 здійснюється через прискорюють ланцюжка D 3, R 7, С9, R 5 і D 4, R 8, С10, R 6, які форсують прямі і зворотні струми баз Q 1 і Q 2 на етапах їх включення і виключення.

Трансформатор Т4 служить для формування сигналу аварійного вимкнення джерела при перевищенні потужності споживання понад 250 Вт. Поріг спрацьовування захисту встановлюється змінним резистором VR 1.

На могнітопроводе силового трансформатора Т1 розташовуються вторинні обмотки для отримання вихідних напруг ± 12 В, ± 5 В, +3.3 В. Випрямлячі напруг вторинних обмоток виконані по двох-полупериодного схемою, причому для отримання вихідних напруг +12 В, +5 В, +3.3 В використовуються здвоєні діоди, встановлені на радіаторі. Трансформатор Т5 знижує рівень синфазних перешкод у вихідних напругах +12 В, +5 В, -12 В. Широтно-імпульсна стабілізація застосовується тільки для самих потужних джерел "+12 V" (1макс. = 8 А) і "+5 V" ( 1макс .= 22 А). У цій ситуації стабільність інших джерел виявляється недостатньою, і для її підвищення використовуються або інтегральні лінійні аабілізатори напруги (IC4 в каналі "-12 V" і IC5 в каналі "-5 V"), або стабілізатор на дискретних елементах (канал "+3.3 V "). Останній виконаний на регулюючому транзисторі Q10, резисторах R 60 ... R63, VR 3, конденсаторі СЗ і мікросхемі IC 7. Мікросхема IC 7 (TL 431) являє собою малопотужний регульований стабілізатор постійної напруги паралельного типу позитивної полярності і використовується як регульованого джерела опорного напруги ("регульованого стабілітрона") [3].

Допоміжний перетворювач, що забезпечує напругами харчування вузли пристрої керування й джерела "+5 VSB", являє собою однотактний перетворювач напруги (ОПН) з самозбудженням. Позитивний зворотний зв'язок забезпечується додатковою обмоткою, розташованої на магнітопроводі трансформатора ТЗ.

Резистор R10 забезпечує самозбудження ОПН допомогою початкового запускає струму в базу транзистора Qз. Демпфірування імпульсного колекторної напруги транзистора виконується ланцюгом R 14, С13. Великі комутаційні перевантаження транзистора Q3 по струму колектора є основним недостат ком розглянутої схеми і вимагають застосування досить потужного високовольтного ключового транзистора, наприклад, 2SC4020

Вихідна напруга "+5 VSB" формується з випрямленої діодом D 20 за допомогою лінійного стабілізатора ICЗ. Харчування ВВР осуществляекч від мережевого випрями теля через резистор R 9.

В даному джерелі як схеми управління УУ використовується мноюфункціоналиюя ІМС типу TL 494, призначеної для управління імпульсними джерелами вторинного електроживлення різного виду [3]. Її аналогами є ІМС мРС494, IR 3 MO 2, КА7500 і вітчизняна КР1114ЕУ4.

Харчування мікросхеми в сталому режимі роботи здійснюється від вторинної обмотки трансформатора Т1 через випрямний діод D22. Мікросхема має вбудований джерело опорного напруги (ІОН), що забезпечує стабільною напругою інші вузли ІМС, а також елементи струмового захисту; транзистори Q 6 ... Q 8. мікросхему IC2 та ін ІОН формує опорне напруга +5 В ± 1% на виході (вивід 14) при подачі на вхід (висновок 12) напруги 27 В.

Частота внутрішнього задає задається елементами R 26 і С17, підключеними відповідно до висновків 6 і 5 ІМС. При R 26 = 16 кОм і С1 7 = 1000 пФ отримаємо f -66 кГц (Т = 15 мксек)

Вихідна напруга ИОН через дільник R 25, R 24 подається на висновок 4. Конденсатор С18, встановлений в цьому дільнику, визначає тимчасові параметри плавного запуску джерела при початковому включенні напруги живлення або після спрацьовування відповідних схем захисту.

Висновок 1 ІМС є входом схеми порівняння. Рівень вихідних напруг джерела встановлюється потенціометром VR 2. Потенціометр VR 2 регулює напругу, отриману з виходів найпотужніших джерел +12 В і +5 В.

Коригуюча ланцюг R 22, С16 забезпечує стійкий режим стабілізації.

Сигнал з виведення 3 ІМС TL 494 використовується дли освіти сигналу "POWER GOOD". Сигнал проходить через резистор R23, транзистор Q 6 і операційний підсилювач IC 2. З виводу 1 підсилювача IC 2 на резисторі R 51 утворюється сітнал пог. "1" з часом затримки від 100 до 500 мсек при включенні і не більше 1 мсек при виключенні. Час затримки при включенні визначається ємністю С19.
Другий операційний підсилювач в IC 2 (LM 393) використовується в струмового захисту. При збільшенні потужності, споживаної джерелом, більше 250 Вт напруга з потенціометра VR 1 через діод D 13 надходить на вхід компаратора ІМС LM 393 (вивід 6). Негативне вихідна напруга з виведення 7 IC 2 інвертується транзистором G 9 і через діод D Т 8 надходить на висновок 4 IC 1, забороняючи вихідні імпульсні послідовності але висновках 8 і 11 і переводячи блок харчування в черговий режим.

Схема на резисторах R 40, R 48, R 52, R 54, R 55, діодах D 19, D 23, D 24, стабілітронах ZD 2, ZD 3 та конденсаторі С28 використовується також для отримання позитивного напруги захисту при перевантаженнях джерел +3, 3 В, +6 В, -5 В, -12 В або перевищенні напруги на виходах джерел +3.3 В і +5 В.

Каскад на транзисторах Q 7, Q 8 і "напрямних стабилитроне" IС6 (TL 43 I) використовується дпя дистанційного включення і виключення джерела сигналами з логічними рівнями "0" і "1" відповідно.

Блоки живлення формату АТХ оснащені схемою терморегулювання: швидкість обертання охолоджуючого вентилятора залежить від температури усередині корпусу - на максимальну швидкість вентилятор виходить тільки при температурі, що перевищує 40 ° С Таким чином, при нормальній температурі джерела мають зниженим рівнем шуму.

НЕСПРАВНОСТІ
Найбільш часто зустрічаються несправності в джерелі живлення типу АТС

У черговому режимі роботи ("STANDBY") виходить з ладу транзистор Q 3 (2 SC 4020: Ік макс .= 3 А, Uке макс = 800 В) і згорає резистор R9 (4.7 Ом, 2 Вт).
У процесі роботи найчастіше відмовляють елементи, пов'язані зі зміною зовнішньої напруги живлення: діоди D 1 і D 2 (FR 107 - SHIIfcK: 1 A, 1000В] або аарістори VD 1 і VD 2 (VF 07 M 10241К - THOMSON);
Рідше виходять з ладу такі деталі: резистори R 7, R 8 (39 Ом, 1 / 8 Вт), транзіаори Ql, Q 2 (2 SC 4242: Ік макс .= 7 А, Uке макс .= 400 В), трансформатор Т2 . При цьому вигорає запобіжник F 1 (5 А, 250 В).
Значно рідше відбувається відмова вентилятора, але це також призводить до сумних наслідків: від перегріву вигорають дроселі L1, L 2.
 
Для тебя