Labdien draugi!
Vai vēlaties uzzināt, kā darbojas datora barošanas avots? Tagad mēs centīsimies izprast šo jautājumu.
Sākumā mēs atzīmējam, ka, tāpat kā jebkura elektroniska ierīce, tas ir nepieciešams avots elektriskā enerģija . Atcerēsimies, kas notiek
Primārie un sekundārie barošanas avoti
Galvenie ir jo īpaši ķīmiskie strāvas avoti(baterijas un akumulatori) un elektroenerģijas ģeneratori, kas atrodas elektrostacijās.
Datori var izmantot:
- 3 V litija elementi, lai darbinātu CMOS mikroshēmu, kurā tiek glabāti BIOS iestatījumi,
- litija jonu akumulatori (klēpjdatoros).
2032 litija elementi darbina CMOS mikroshēmu, kurā tiek saglabāti datora iestatīšanas iestatījumi.
Tajā pašā laikā strāvas patēriņš ir mazs (mikroampēru vienībās), tāpēc akumulatora enerģijas pietiek dažus gadus.
Pēc enerģijas izsīkuma šādu enerģijas avotu nevar atjaunot.
Atšķirībā no elementiem litija jonu akumulatori ir atjaunojami avoti. Viņi periodiski uzglabā enerģiju, pēc tam to atdod. Vienkārši ņemiet vērā, ka jebkuram akumulatoram ir ierobežots uzlādes-izlādes ciklu skaits.
Bet Lielākā daļa galddatorus darbina nevis baterijas, bet maiņstrāva.
Tagad katrā mājā ir 220 V (dažās valstīs 110-115 V) 50 Hz (dažās valstīs 60 Hz) maiņstrāvas kontaktligzdas, kuras var apsvērt primārie avoti.
Bet datora galvenās sastāvdaļas nevar tieši izmantot šādu spriegumu.
Tas ir jāpārvērš. Sekundārais barošanas avots veic šo darbu ( tautas vārds — « spēka agregāts"") no datora. Pašlaik gandrīz visi barošanas avoti (PSU) tiek pārslēgti. Sīkāk apskatīsim, kā darbojas komutācijas barošanas avots.
Ieejas filtrs, augstsprieguma taisngriezis un kondensatora filtrs
Komutācijas barošanas avota ieejā ir ieejas filtrs. Viņam netrūkst iejaukšanās, kas vienmēr ir iekšā elektrotīkls, pie barošanas avota.
Traucējumi var rasties, pārslēdzot jaudīgus enerģijas patērētājus, metinot utt.
Tajā pašā laikā tas aizkavē traucējumus no paša bloka, neielaižot tos tīklā.
Precīzāk sakot, traucējumi PSU iekšā un ārā iet, bet diezgan spēcīgi atraisīt.
Ievades filtrs ir zemas caurlaidības filtrs (LPF).
Viņš izlaiž zemas frekvences(ieskaitot tīkla spriegums, kura frekvence ir 50 Hz) un vājina augsto.
Filtrētais spriegums tiek pielietots augstsprieguma taisngriezis(VV). Parasti sprāgstvielas tiek izgatavotas saskaņā ar četru pusvadītāju diožu tilta ķēdi.
Diodes var būt gan atsevišķas, gan uzstādītas vienā korpusā. Šādam taisngriežam ir vēl viens nosaukums - " diodes tilts».
Taisngrieža pagriezieni Maiņstrāvas spriegums pulsējošā, t.i., vienā polaritātē.
Aptuveni runājot, diodes tilts "aptin" negatīvo pusviļņu, pārvēršot to pozitīvā.
Pulsējošais spriegums ir pozitīvas polaritātes pusviļņu virkne. Sprāgstvielas izejā ir kapacitatīvs filtrs - viens vai divi elektrolītiskie kondensatori, kas savienoti virknē.
Kondensators ir buferelements, ko var uzlādēt, uzkrājot enerģiju un izlādējot, atdodot to.
Kad spriegums pie taisngrieža izejas ir zem noteiktas vērtības (“dip”), kondensators izlādējas, saglabājot to uz slodzes. Ja tas ir augstāks, kondensators uzlādējas, nogriežot sprieguma maksimumus.
Es zinu augstākā matemātika ir pierādīts, ka pulsējošais spriegums ir līdzstrāvas un harmoniku summa, kuru frekvences ir galvenās tīkla frekvences daudzkārtējas.
Tādējādi kapacitātes filtru šeit var uzskatīt par zemas caurlaidības filtru, kas atdala līdzstrāvas komponentu un vājina harmonikas. Ieskaitot tīkla galveno harmoniku - 50 Hz.
Gaidstāves sprieguma avots
Datora barošanas blokam ir tā sauktais gaidstāves sprieguma avots (+5 VSB).
Ja kabeļa spraudnis ir ievietots barošanas avotā, šis spriegums atrodas uz atbilstošās barošanas avota savienotāja tapas. Šī avota jauda ir maza, tas spēj piegādāt strāvu 1 - 2 A.
Tas ir šis mazjaudas avots, kas darbina daudz jaudīgāko invertoru. Ja barošanas avota savienotājs ir ievietots mātesplatē, tad daži no tā komponentiem ir baroti + 5 VSB.
Signāls invertora palaišanai tiek dots no mātesplates. Un, lai to iespējotu, varat izmantot zema jauda pogu.
Vecākos datoru modeļos tika instalēti vecā AT standarta PSU. Viņiem bija lielgabarīta slēdži ar spēcīgiem kontaktiem, kas palielināja būvniecības izmaksas. Jaunā ATX standarta izmantošana ļauj "pamodināt" datoru ar vienu kustību vai peles klikšķi. Vai arī nospiežot tastatūras taustiņu. Tas, protams, ir ērti.
Bet tajā pašā laikā jāatceras, ka kondensatori gaidstāves sprieguma avotā vienmēr ir enerģiski. Tajos esošais elektrolīts izžūst, samazinās kalpošanas laiks.
Lielākā daļa lietotāju tradicionāli ieslēdz datoru ar pogu uz korpusa, barojot to caur pagarinājuma filtru. Tādējādi pēc datora izslēgšanas var ieteikt izslēgt sprieguma padevi barošanas blokam ar filtra slēdzi.
Izvēle – ērtības vai uzticamība – ir jūsu, dārgie lasītāji.
Gaidstāves sprieguma avota ierīce
Gaidstāves sprieguma avots (IDN) satur mazjaudas invertoru.
Šis invertors pārveido no augstsprieguma filtra saņemto augsto līdzstrāvas spriegumu maiņstrāvā. Šis spriegums tiek samazināts līdz vajadzīgajai vērtībai ar mazjaudas transformatoru.
Invertors darbojas daudz vairāk augsta frekvence nekā tīkla frekvence, tāpēc tā transformatora izmērs ir mazs. Spriegums no sekundārā tinuma tiek piegādāts taisngriezim un zemsprieguma filtram (elektrolītiskajiem kondensatoriem).
IDN spriegumam jābūt diapazonā no 4,75 līdz 5,25 V. Ja tas ir mazāks, galvenais jaudīgais invertors var neiedarbināties. Ja to ir vairāk, dators var "iesalst" un avarēt.
Lai uzturētu stabilu spriegumu IDN, bieži tiek izmantota regulējama Zenera diode (citādi saukta par sprieguma atsauci) un atgriezeniskā saite. Šajā gadījumā daļa no IDN izejas sprieguma tiek ievadīta ieejas augstsprieguma ķēdēs.
Pabeidzot raksta pirmo daļu, mēs atzīmējam, ka ieejas un izejas ķēžu galvaniskajai izolācijai, optiskais savienotājs.
Optocoupler satur avotu un starojuma uztvērēju. Visbiežāk tiek izmantots optrons, kas satur LED un fototranzistoru.
Invertors IDN visbiežāk tiek montēts uz jaudīga augstsprieguma lauka vai bipolārs tranzistors. Jaudīgs tranzistors atšķiras no mazjaudas ar to, ka tas izkliedējas vairāk jaudas un tam ir lielāki izmēri.
Apturēsim šajā brīdī. Raksta otrajā daļā apskatīsim datora barošanas avota galveno invertoru un zemsprieguma daļu.
Viktors Džeronda bija ar jums.
Tiekamies blogā!
P.S. Uz fotoattēliem var noklikšķināt, noklikšķiniet, uzmanīgi apskatiet diagrammas un pārsteidz draugus ar savu erudīciju!
Raksts ir uzrakstīts, pamatojoties uz A. V. Golovkova un V. B. Ļubitska grāmatu "IBM PC-XT / AT TIPA SISTĒMAS MODUĻU barošanas bloki" Materiāls ir ņemts no interlavkas vietnes. Maiņstrāvas spriegums tiek piegādāts caur PWR SW tīkla slēdzi caur F101 4A tīkla drošinātāju, trokšņu slāpēšanas filtriem, ko veido elementi C101, R101, L101, C104, C103, C102 un droseles AND 02, L103, lai:izejas trīs kontaktu savienotājs, pie kura var pieslēgt displeja strāvas kabeli;
divu kontaktu savienotājs JP1, kura līdzinieks atrodas uz tāfeles.
No JP1 savienotāja maiņstrāvas tīkla spriegums tiek piegādāts:
tilta taisnošanas ķēde BR1 caur termistoru THR1;
palaišanas transformatora T1 primārais tinums.
Taisngrieža BR1 izejā tiek ieslēgtas filtra C1, C2 izlīdzinošās kapacitātes. THR termistors ierobežo šo kondensatoru sākotnējo ieslēgšanas lādēšanas strāvu. 115V/230V SW slēdzis nodrošina barošanu impulsu blokāde barošana gan no 220-240V tīkla, gan no 110/127V tīkla.
Augstas pretestības rezistori R1, R2, šunta kondensatori C1, C2 ir baluni (izlīdzina spriegumus uz C1 un C2), kā arī nodrošina šo kondensatoru izlādi pēc komutācijas barošanas avota izslēgšanas no tīkla. Ievades ķēžu darbības rezultāts ir līdzstrāvas sprieguma tīkla Uep rektificēta sprieguma parādīšanās kopnē, kas vienāda ar + 310 V, ar dažiem viļņiem. Šajā komutācijas barošanas avotā tiek izmantota palaišanas ķēde ar piespiedu (ārēju) ierosmi, kas tiek realizēta uz speciāla palaišanas transformatora T1, kura sekundārajā tinumā pēc barošanas avota pievienošanas tīklam parādās maiņspriegums ar tīkla frekvence. Šo spriegumu iztaisno ar diodēm D25, D26, kas ar sekundāro tinumu T1 veido pilna viļņa taisnošanas ķēdi ar viduspunktu. SZO - izlīdzinošā filtra kapacitāte, kas ģenerē pastāvīgu spriegumu, ko izmanto vadības mikroshēmas U4 barošanai.
TL494 IC šajā komutācijas barošanas avotā tradicionāli tiek izmantota kā vadības mikroshēma.
Barošanas spriegums no SZO kondensatora tiek pievadīts spailei 12 U4. Rezultātā U4 kontaktā 14 parādās iekšējā atsauces avota Uref = -5B izejas spriegums, ieslēdzas mikroshēmas iekšējais zāģzoba sprieguma ģenerators, un 8. un 11. tapās parādās vadības spriegumi, kas ir taisnstūrveida impulsu secības ar negatīvas priekšējās malas, nobīdītas viena pret otru uz pusi no perioda. Elementi C29, R50, kas savienoti ar U4 mikroshēmas 5. un 6. tapām, nosaka iekšējā mikroshēmas ģeneratora radītā zāģa zoba sprieguma frekvenci.
Saskaņošanas posms šajā komutācijas barošanas avotā tiek veikts saskaņā ar tranzistoru ķēdi ar atsevišķu vadību. Barošanas spriegums no SZO kondensatora tiek piegādāts vadības transformatoru Т2, ТЗ primāro tinumu viduspunktiem. IC U4 izejas tranzistori veic saskaņošanas posma tranzistoru funkcijas un ir savienoti saskaņā ar OE ķēdi. Abu tranzistoru emitētāji (mikroshēmas 9. un 10. tapas) ir savienoti ar "korpusu". Šo tranzistoru kolektoru slodzes ir vadības transformatoru T2, T3 primārie pustinumi, kas savienoti ar U4 mikroshēmas spailēm 8, 11 (izvades tranzistoru atvērtie kolektori). Primāro tinumu T2, TK pārējās puses ar tām pieslēgtām diodēm D22, D23 veido šo transformatoru serdeņu atmagnetizācijas ķēdes.
Transformatori T2, TK kontrolē jaudīgus pustilta invertora tranzistorus.
Mikroshēmas izejas tranzistoru pārslēgšana izraisa impulsa vadības EMF parādīšanos uz vadības transformatoru T2, T3 sekundārajiem tinumiem. Šo EMF jaudas tranzistoru Q1, Q2 ietekmē pārmaiņus atveras ar regulējamām pauzēm ("mirušajām zonām"). Tāpēc caur barošanas impulsa transformatora T5 primāro tinumu zāģzobu strāvas impulsu veidā plūst maiņstrāva. Tas ir saistīts ar faktu, ka primārais tinums T5 ir iekļauts elektriskā tilta diagonālē, kura vienu plecu veido tranzistori Q1, Q2, bet otru - kondensatori C1, C2. Tāpēc, atverot kādu no tranzistoriem Q1, Q2, primārais tinums T5 tiek pieslēgts kādam no kondensatoriem C1 vai C2, kas liek caur to plūst strāvai visu tranzistora atvērtības laiku.
Amortizatora diodes D1, D2 atgriež primārā tinuma T5 noplūdes induktivitātē uzkrāto enerģiju tranzistoru Q1, Q2 slēgtā stāvoklī atpakaļ avotā (rekuperācija).
Kondensators C3, kas savienots virknē ar primāro tinumu T5, novērš strāvas līdzstrāvas komponentu caur primāro tinumu T5, tādējādi novēršot tā serdes nevēlamo novirzi.
Rezistori R3, R4 un R5, R6 veido pamata sadalītājus jaudīgi tranzistori Q1, Q2, attiecīgi, un nodrošina optimālu to pārslēgšanas režīmu attiecībā uz dinamiskajiem jaudas zudumiem šajos tranzistoros.
Diožu komplekts SD2 ir diodes ar Šotkija barjeru, kas sasniedz nepieciešamo ātrumu un palielina taisngrieža efektivitāti.
Tinums III kopā ar tinumu IV nodrošina izejas spriegumu + 12V kopā ar diodes komplektu (pustiltu) SD1. Šis mezgls ar tinumu III veido pilna viļņa taisnošanas ķēdi ar viduspunktu. Taču III tinuma viduspunkts nav iezemēts, bet pieslēgts +5V izejas sprieguma kopnei. Tas dos iespēju izmantot Schottky diodes + 12V izejas kanālā, jo. reversais spriegums, kas tiek pielikts taisngrieža diodēm šī savienojuma laikā, tiek samazināts līdz līmenim, kas ir pieņemams Šotkija diodēm.
Elementi L1, C6, C7 veido izlīdzinošo filtru + 12V kanālā.
II tinuma viduspunkts ir iezemēts.
Izejas spriegumu stabilizācija dažādos kanālos tiek veikta dažādos veidos.
Negatīvie izejas spriegumi -5V un -12V tiek stabilizēti, izmantojot lineāros integrētos trīs izeju stabilizatorus U4 (tips 7905) un U2 (tips 7912).
Lai to izdarītu, taisngriežu izejas spriegumi no kondensatoriem C14, C15 tiek piegādāti uz šo stabilizatoru ieejām. Uz izejas kondensatoriem C16, C17 tiek iegūti stabilizēti izejas spriegumi -12V un -5V.
Diodes D7, D9 nodrošina izejas kondensatoru C16, C17 izlādi caur rezistoriem R14, R15 pēc pārslēgšanas barošanas avota izslēgšanas no tīkla. Pretējā gadījumā šie kondensatori tiktu izlādēti caur stabilizatora ķēdi, kas nav vēlams.
Caur rezistoriem R14, R15 tiek izlādēti arī kondensatori C14, C15.
Diodes D5, D10 veic aizsargfunkciju taisngriežu diožu bojājuma gadījumā.
Izejas spriegums +12V šajā UPS nav stabilizēts.
Izejas sprieguma līmenis šajā UPS ir regulēts tikai + 5 V un + 12 V kanāliem. Šo regulēšanu veic, mainot atsauces sprieguma līmeni kļūdas pastiprinātāja DA3 tiešajā ieejā, izmantojot trimmera rezistoru VR1.
Ja UPS iestatīšanas procesā tiek mainīta VR1 slīdņa pozīcija, sprieguma līmenis + 5 V kopnē mainīsies noteiktās robežās un līdz ar to arī + 12 V kopnē, jo. spriegums no kopnes + 5V tiek piegādāts uz tinuma viduspunktu III.
Šī UPS kombinētā aizsardzība ietver:
Ierobežošanas shēma vadības impulsu platuma kontrolei;
pilna aizsardzības shēma pret īssavienojumu slodzēs;
nepilnīga izejas pārsprieguma vadības ķēde (tikai +5V kopnē).
Apskatīsim katru no šīm shēmām.
Ierobežojošā vadības ķēdē kā sensors tiek izmantots strāvas transformators T4, kura primārais tinums ir savienots virknē ar T5 jaudas impulsa transformatora primāro tinumu.
Rezistors R42 ir sekundārā tinuma T4 slodze, un diodes D20, D21 veido no slodzes R42 ņemtā mainīgā impulsa sprieguma pilna viļņa taisnošanas ķēdi.
Rezistori R59, R51 veido dalītāju. Daļu no sprieguma izlīdzina kondensators C25. Sprieguma līmenis uz šī kondensatora proporcionāli ir atkarīgs no vadības impulsu platuma jaudas tranzistoru Q1, Q2 bāzēs. Šis līmenis tiek padots caur rezistoru R44 uz kļūdas pastiprinātāja DA4 invertējošo ieeju (U4 mikroshēmas 15. kontakts). Šī pastiprinātāja tiešā ieeja (kontakts 16) ir iezemēta. Diodes D20, D21 ir savienotas tā, lai kondensators C25, strāvai plūstot caur šīm diodēm, tiktu uzlādēts ar negatīvu (attiecībā pret kopējo vadu) spriegumu.
Normālā darbībā, kad vadības impulsu platums nepārsniedz pieļaujamās robežas, tapas 15 potenciāls ir pozitīvs, pateicoties šīs tapas savienojumam caur rezistoru R45 ar Uref kopni. Ja vadības impulsa platums kāda iemesla dēļ tiek pārmērīgi palielināts, kondensatora C25 negatīvais spriegums palielinās, un izejas 15 potenciāls kļūst negatīvs. Tas noved pie kļūdas pastiprinātāja DA4 izejas sprieguma parādīšanās, kas iepriekš bija 0 V. Turpmāks vadības impulsu platuma palielinājums noved pie tā, ka PWM komparatora DA2 pārslēgšanas vadība tiek pārnesta uz pastiprinātāju DA4, un sekojošais vadības impulsu platuma palielinājums vairs nenotiek (ierobežojošais režīms), jo šo impulsu platums vairs nav atkarīgs no atgriezeniskās saites signāla līmeņa kļūdas pastiprinātāja DA3 tiešajā ieejā.
Aizsardzības ķēdi pret īssavienojumu slodzēs var nosacīti iedalīt kanālu aizsardzībā pozitīvu spriegumu ģenerēšanai un kanālu aizsardzībā negatīvu spriegumu ģenerēšanai, kas shēmās tiek realizētas aptuveni vienādi.
Īsslēguma aizsardzības ķēdes sensors kanālu slodzēs pozitīvu spriegumu ģenerēšanai (+5V un +12V) ir diodes rezistīvs dalītājs D11, R17, kas savienots starp šo kanālu izejas kopnēm. Sprieguma līmenis pie diodes D11 anoda ir kontrolēts signāls. Parastā režīmā, kad kanālu izejas kopņu spriegumiem + 5V un + 12V ir nominālās vērtības, diodes D11 anoda potenciāls ir aptuveni + 5,8 V, jo caur dalītāju-sensoru strāva plūst no + 12 V kopnes uz + 5 V kopni pa ķēdi: + 12 V kopne - R17-D11 - +56 kopne.
Kontrolētais signāls no anoda D11 tiek padots uz rezistīvo dalītāju R18, R19. Daļa no šī sprieguma tiek ņemta no rezistora R19 un tiek padots uz LM339N tipa U3 mikroshēmas komparatora 1 tiešo ieeju. Atsauces sprieguma līmenis tiek piegādāts šī komparatora invertējošajai ieejai no dalītāja R26 rezistora R27, R27, kas savienots ar vadības mikroshēmas U4 atskaites avota Uref=+5B izeju. Atsauces līmenis ir izvēlēts tā, lai normālas darbības laikā salīdzinājuma 1. tiešās ieejas potenciāls pārsniegtu apgrieztās ieejas potenciālu. Tad komparatora 1 izejas tranzistors tiek aizvērts, un UPS ķēde darbojas normāli PWM režīmā.
Piemēram, +12V kanāla slodzes īssavienojuma gadījumā diodes D11 anoda potenciāls kļūst par 0V, līdz ar to komparatora 1 invertējošās ieejas potenciāls kļūs lielāks par tiešās ieejas potenciālu, un atvērsies salīdzinājuma tranzistors. Tas izraisīs Q4 tranzistora aizvēršanos, ko parasti atver bāzes strāva, kas plūst caur ķēdi: Upom kopne - R39 - R36 -b-e Q4 - "ķermenis".
Ieslēdzot 1. salīdzinātāja izejas tranzistoru, rezistors R39 tiek savienots ar "korpusu", un tāpēc tranzistors Q4 tiek pasīvi aizvērts ar nulles nobīdi. Tranzistora Q4 aizvēršana nozīmē kondensatora C22 uzlādi, kas darbojas kā aizsardzības aizkaves saite. Aizkave ir nepieciešama to iemeslu dēļ, ka, UPS pārejot režīmā, izejas spriegumi uz + 5V un + 12V kopnēm neparādās uzreiz, bet gan uzlādējas lieljaudas izejas kondensatoriem. Atsauces spriegums no Uref avota, gluži pretēji, parādās gandrīz uzreiz pēc UPS pievienošanas tīklam. Tāpēc palaišanas režīmā komparators 1 pārslēdzas, atveras tā izejas tranzistors, un, ja nebūtu aizkaves kondensatora C22, tas izraisītu aizsardzības darbību uzreiz pēc UPS ieslēgšanas. Tomēr C22 ir iekļauts ķēdē, un aizsardzības darbība notiek tikai pēc tam, kad spriegums uz tā sasniedz līmeni, ko nosaka dalītāja R37, R58 rezistoru vērtības, kas savienotas ar Upom kopni un kas ir tranzistora pamats. Q5. Kad tas notiek, tranzistors Q5 ieslēdzas, un rezistors R30 caur šī tranzistora mazo iekšējo pretestību tiek savienots ar "korpusu". Tāpēc tranzistora Q6 bāzes strāvai ir ceļš, kas plūst caur ķēdi: Uref - e-6 Q6 - R30 - k-e Q5 - "case".
Tranzistors Q6 ar šo strāvu atveras līdz piesātinājumam, kā rezultātā spriegums Uref=5V, ko darbina tranzistora Q6 emitētājs, caur tā zemo iekšējo pretestību tiek pielikts vadības mikroshēmas U4 4. kontaktdakšai. Tas, kā parādīts iepriekš, noved pie mikroshēmas digitālā ceļa apstāšanās, izejas vadības impulsu zuduma un jaudas tranzistoru Q1, Q2 pārslēgšanas, t.i. uz drošības izslēgšanu. Īssavienojums +5 V kanāla slodzes dēļ diodes D11 anoda potenciāls būs tikai aptuveni +0,8 V. Tāpēc komparatora (1) izejas tranzistors būs atvērts un notiks aizsargājoša izslēgšana.
Līdzīgā veidā U3 mikroshēmas komparatora 2 kanālu slodzēs tiek iebūvēta aizsardzība pret īssavienojumiem, lai radītu negatīvus spriegumus (-5V un -12V). Elementi D12, R20 veido diodes pretestības dalītāju-sensoru, kas savienots starp kanālu izejas kopnēm negatīvu spriegumu ģenerēšanai. Kontrolētais signāls ir diodes D12 katoda potenciāls. Ar īssavienojumu kanāla slodzē -5V vai -12V katoda D12 potenciāls palielinās (no -5,8 līdz 0V ar īssavienojumu kanāla slodzē -12V un līdz -0,8V ar īssavienojumu kanālā slodze -5V). Jebkurā no šiem gadījumiem tiek atvērts salīdzinājuma 2. parasti slēgtais izejas tranzistors, kas liek aizsardzībai darboties saskaņā ar iepriekš minēto mehānismu. Šajā gadījumā atsauces līmenis no rezistora R27 tiek padots uz salīdzinājuma 2 tiešo ieeju, un invertējošās ieejas potenciālu nosaka rezistoru R22, R21 vērtības. Šie rezistori veido bipolāru barošanas dalītāju (rezistors R22 ir savienots ar Uref = + 5 V kopni, un rezistors R21 ir savienots ar diodes D12 katodu, kura potenciāls normālā UPS darbībā, kā jau minēts, ir -5,8 V) . Tāpēc komparatora 2 invertējošās ieejas potenciāls normālā darbībā tiek turēts zemāks par tiešās ieejas potenciālu, un salīdzinājuma izejas tranzistors tiks aizvērts.
Aizsardzība pret izejas pārspriegumu uz +5V kopnes tiek realizēta uz elementiem ZD1, D19, R38, C23. Zenera diode ZD1 (ar pārtraukuma spriegumu 5,1 V) ir pievienota +5 V izejas sprieguma kopnei. Tāpēc, kamēr spriegums uz šīs sliedes nepārsniedz +5,1 V, Zener diode ir aizvērta, un tranzistors Q5 arī ir aizvērts. Ja spriegums uz +5 V kopnes palielinās virs +5,1 V, Zenera diode “izlaužas cauri”, un tranzistora Q5 pamatnē ieplūst atbloķēšanas strāva, kas noved pie tranzistora Q6 atvēršanas un sprieguma parādīšanās Uref = + 5V pie vadības mikroshēmas U4 kontakta 4, t.i. uz drošības izslēgšanu. Rezistors R38 ir balasts Zener diodei ZD1. Kondensators C23 neļauj aizsardzībai atslēgties nejaušu īslaicīgu sprieguma pārspriegumu gadījumā + 5 V kopnē (piemēram, sprieguma izveidošanās rezultātā pēc pēkšņas slodzes strāvas samazināšanās). Diode D19 ir atsaiste.
PG signāla ģenerēšanas ķēde šajā komutācijas barošanas avotā ir divfunkcionāla un ir samontēta uz U3 mikroshēmas un Q3 tranzistora komparatoriem (3) un (4).
Shēma ir balstīta uz principu, kas kontrolē mainīga zemfrekvences sprieguma klātbūtni palaišanas transformatora T1 sekundārajā tinumā, kas iedarbojas uz šo tinumu tikai tad, ja primārajam tinumam T1 ir barošanas spriegums, t.i. kamēr komutācijas barošanas avots ir pievienots elektrotīklam.
Gandrīz uzreiz pēc UPS ieslēgšanas uz SZO kondensatora parādās papildu spriegums Upom, kas baro vadības mikroshēmu U4 un papildu mikroshēmu U3. Turklāt maiņspriegums no starta transformatora T1 sekundārā tinuma caur diodi D13 un strāvu ierobežojošo rezistoru R23 uzlādē kondensatoru C19. Rezistīvais dalītājs R24, R25 tiek piegādāts ar spriegumu no C19. Izmantojot rezistoru R25, daļa no šī sprieguma tiek pievadīta salīdzinājuma 3 tiešajai ieejai, kas noved pie tā izejas tranzistora aizvēršanas. Tūlīt pēc tam parādās U4 mikroshēmas Uref = + 5B iekšējā atsauces avota izejas spriegums, kas baro dalītāju R26, R27. Tāpēc atsauces līmenis no rezistora R27 tiek piegādāts salīdzinājuma 3 invertējošajai ieejai. Tomēr šis līmenis ir izvēlēts zemāks par līmeni tiešā ieejā, un tāpēc komparatora 3 izejas tranzistors paliek slēgtā stāvoklī. Tāpēc turēšanas kapacitātes C20 uzlādes process sākas gar ķēdi: Upom - R39 - R30 - C20 - "case".
Spriegums, kas aug, kondensatoram C20 uzlādējoties, tiek pievadīts U3 mikroshēmas apgrieztajai ieejai 4. Šī salīdzinājuma tiešā ieeja tiek piegādāta ar spriegumu no dalītāja R31, R32 rezistora R32, kas savienots ar Upom kopni. Kamēr spriegums uz uzlādes kondensatora C20 nepārsniedz spriegumu uz rezistora R32, komparatora 4 izejas tranzistors ir aizvērts. Tāpēc atvēršanas strāva ieplūst tranzistora Q3 pamatnē caur ķēdi: Upom - R33 - R34 - 6-e Q3 - "case".
Tranzistors Q3 ir atvērts piesātinājumam, un PG signālam, kas ņemts no tā kolektora, ir pasīvs zems līmenis un atspējo procesoru. Šajā laikā, kura laikā sprieguma līmenis uz kondensatora C20 sasniedz līmeni uz rezistora R32, komutācijas barošanas avotam izdodas droši ieiet nominālajā darba režīmā, t.i. visi tā izejas spriegumi parādās pilnībā.
Tiklīdz spriegums uz C20 pārsniedz spriegumu, kas ņemts no R32, 4. salīdzinājums pārslēgsies, tā izejas tranzistors atvērsies.
Tas izraisīs tranzistora Q3 aizvēršanos, un PG signāls, kas ņemts no kolektora slodzes R35, kļūst aktīvs (H līmenis) un ļauj procesoram startēt.
Izslēdzot pārslēgšanas barošanas avotu no tīkla uz starta transformatora T1 sekundārā tinuma, maiņspriegums pazūd. Tāpēc spriegums pāri kondensatoram C19 strauji samazinās, jo tā kapacitāte ir zema (1 mikrofarads). Tiklīdz sprieguma kritums rezistorā R25 kļūst mazāks nekā rezistorā R27, 3. salīdzināšanas ierīce pārslēgsies un tā izejas tranzistors ieslēgsies. Tas nozīmēs vadības mikroshēmas U4 izejas spriegumu aizsargājošu izslēgšanu, jo. atveras tranzistors Q4. Turklāt, izmantojot komparatora 3 atvērto izejas tranzistoru, sāksies kondensatora C20 paātrinātas izlādes process caur ķēdi: (+) C20 - R61 - D14 - brīvdiena salīdzinājuma tranzistors 3 - "case".
Tiklīdz sprieguma līmenis pie C20 kļūst mazāks par sprieguma līmeni pie R32, komparators 4 pārslēgsies un tā izejas tranzistors izslēgsies. Tas izraisīs Q3 atvēršanos un PG signāla neaktīvo pazemināšanos, pirms UPS izejas kopnes spriegums sāks nepieņemami kristies. Tas inicializēs datora sistēmas atiestatīšanas signālu un atiestatīs visu datora digitālo daļu.
Abi PG signāla ģenerēšanas ķēdes komparatori 3 un 4 ir pārklāti ar pozitīvu atgriezenisko saiti ar attiecīgi rezistoriem R28 un R60, kas paātrina to pārslēgšanu.
Vienmērīga pāreja uz režīmu šajā UPS tradicionāli tiek nodrošināta, izmantojot veidojošo ķēdi C24, R41, kas savienota ar U4 vadības mikroshēmas 4. tapu. Atlikušais spriegums 4. tapā, kas nosaka maksimālo iespējamo izejas impulsu ilgumu, tiek iestatīts ar dalītāju R49, R41.
Ventilatora motoru darbina spriegums no kondensatora C14 -12V sprieguma ģenerēšanas kanālā, izmantojot papildu atsaistes L veida filtru R16, C15.
Ievads.
1. Tehniskais apraksts.
1.1 ATX formāta barošanas avota darbības principa apraksts.
1.2 ATX formāta barošanas avota blokshēmas apraksts.
1.3 Elektriskās ķēdes shēmas apraksts.
1.4 Tipiski darbības traucējumi un to likvidēšana.
1.5 Specifikācijas.
2. Tehnoloģiskā daļa.
2.1. Iespiedshēmas plates ražošanas tehnoloģija.
2.2 SMD elementu montāžas tehnoloģija.
3. Droši darba apstākļi.
3.1 Droši darba apstākļi mehāniskās montāžas darbu laikā.
3.2 Darba drošība elektrisko darbu laikā.
3.3. Darba drošība regulēšanas darbu laikā.
4. Secinājums.
A. Blokshēma.
B. Elektriskās ķēdes shēma.
B. Montāžas rasējums.
D. Elementu saraksts.
Ievads.
Barošanas avots ir ne tikai viena no svarīgākajām datora sastāvdaļām, bet, diemžēl, vismazāk pamanīta. Datoru pircēji pavada daudzas stundas, apspriežot procesoru biežumu, atmiņas moduļu ietilpību, cieto disku izmēru un ātrumu, video adapteru veiktspēju, monitora ekrāna izmēru utt., taču viņi reti (vai nekad) piemin jaudu. piegādes. Kad sistēma ir salikta no lētākajām sastāvdaļām, kuram elementam ražotājs pievērš vismazāko uzmanību? Tieši tā, barošanas avots. Daudziem tā ir tikai neaprakstāma pelēka metāla kastīte, kas atrodas datora iekšpusē un pārklāta ar putekļu kārtu. Dažreiz lietotāji joprojām domā par barošanas avotu, interesējoties tikai par jaudu vatos (neskatoties uz to, ka nav praktisku metožu šīs jaudas pārbaudei) un aizmirstot izceļ, proti: vai strāvas padeve ir stabila vai ir atšķirīgs spriegums, troksnis, tapas un pārtraukumi.
Strāvas padeve ir ārkārtīgi svarīga, jo tā nodrošina strāvu visiem sistēmas komponentiem. Turklāt tā ir arī viena no neuzticamākajām datoru ierīcēm, jo saskaņā ar statistiku visbiežāk sabojājas barošanas avoti. Tas ir saistīts ne tikai ar to, ka daudzi ražotāji uzstāda lētākos barošanas blokus, kādus var atrast. Bojāts barošanas avots var ne tikai traucēt sistēmas stabilai darbībai, bet arī fiziski sabojāt tās sastāvdaļas ar nestabilu elektrisko spriegumu.
1. Tehniskais apraksts.
1.1. ATX barošanas avota darbības principa apraksti.
Kad strāvas avotam tiek pievadīts spriegums no elektrotīkla, tas izlīdzina maiņstrāvas spriegumu, pēc tam pārvērš tiešo spriegumu impulsa spriegumā. Sakarā ar to, ka barošanas blokam ir impulsu transformators, ir kļuvis daudz vieglāk kontrolēt izejas spriegumus. Pēc impulsa spriegums iztaisnots, tiek iegūts pastāvīgs spriegums. Pastāvīgs spriegums tiek piegādāts patērētājiem, t.i., atmiņas moduļiem, mātesplatei, procesoram, cietajam diskam, CD ROM, disketēm utt.
Barošanas avotu galvenais mērķis ir no elektrotīkla nākošās elektroenerģijas pārveidošana maiņstrāva enerģijā, kas piemērota datora mezglu barošanai. Barošanas bloks pārveido maiņstrāvas tīkla spriegumu 220 V., 50 Hz (120 V, 60 Hz) līdzspriegumos +5 un 12 V. Parasti spriegumu +3 izmanto, lai darbinātu digitālās shēmas (sistēmplati, adaptera kartes un disks).
Galvenā informācija. ATX barošanas bloks sastāv no šādiem elementiem:
Tīkla sprieguma taisngriezis;
Shēmas elementi pārveidotāja palaišanai, stabilizēšanai un aizsardzībai;
P.G. signāla kondicionētājs;
Impulsu sprieguma taisngrieži.
Barošanas bloks funkcionāli satur P.G. palīgsignāla veidošanas ķēdes elementus, tālvadības pults PS ON ķēdi, tajā ietilpst papildu pašoscilators ar +5V SB izejas taisngriezi, papildus +3,3V taisngriezis, kā arī citi elementi, kas raksturīgi ATX barošanas avots. 1.2 Blokshēmas apraksts.
Lai izprastu sistēmas moduļa barošanas avota darbību un uzbūvi, ir dota ATX formāta avota blokshēma un izskaidrota tā darbība.
ATX formāta barošanas avotā barošanas spriegumu caur ārējo ķēdes pārtraucēju, kas atrodas sistēmas bloka korpusā, piegādā pārsprieguma filtrs un zemfrekvences taisngriezis. Turklāt rektificētais spriegums, kas ir aptuveni 300 V, tiek pārveidots par impulsu pārveidotāju ar pustilta pārveidotāju. Izolāciju starp primāro tīklu un patērētājiem veic impulsa transformators. Sekundārie tinumi impulsu transformators, kas savienots ar augstfrekvences taisngriežiem ±12 V. un ±5 V. un atbilstošiem izlīdzināšanas filtriem.
Signāls Power Good (barošanas padeve ir normāls), kas tiek pievadīts sistēmas platei 0,1 ... 0,5 s pēc +5 V barošanas sprieguma parādīšanās, veic procesora sākotnējo uzstādīšanu. Barošanas avota barošanas daļas atteici novērš aizsardzības un bloķēšanas bloks. Ja nav avārijas darbības režīmu, šīs ķēdes veido signālus, kas ļauj darboties PWM kontrollerim, kas kontrolē pustilta pārveidotāju, izmantojot saskaņošanas posmu. Ārkārtas darbības režīmos Power Good signāls tiek atiestatīts.
Pārveidotāja taustiņu atvērtā stāvokļa ilgums nosaka izejas avotu sprieguma vērtību. Izejas spriegumu uzturēšanu nemainīgā vērtībā kontrolierī nodrošina atgriezeniskās saites vadības sistēma, savukārt kā kļūda tiek izmantota izejas sprieguma novirze no +5 V avota.
Ievades filtrs.
Traucējumu intensitāte būtiski ir atkarīga no barošanas bloka tranzistoru un diožu ātruma, kā arī no vadu un elementu garuma un instalācijas kapacitātes. Traucējumu klātbūtne nelabvēlīgi ietekmē paša barošanas avota darbību, kas izpaužas kā avota stabilizācijas raksturlielumu pasliktināšanās.
Analizējot shēmas impulsu avoti barošanas avots, ir ierasts atšķirt kopējā režīma un diferenciālos traucējumu komponentus. Kopējā režīma spriegumu mēra attiecībā pret ierīces korpusu ar katru no avota barošanas sliežu poliem. Diferenciālā komponente, kas mēra starp barošanas kopņu poliem (primārais, slodze), tiek definēta arī kā kopējā režīma trokšņa komponentu atšķirība starp attiecīgās ķēdes kopnēm. Labākais līdzeklis traucējumu līmeņa samazināšana tiek uzskatīta par to novēršanu rašanās vietās, tāpēc filtra ieslēgšanas vieta ir stingri noteikta - barošanas avota ieejā. Izstrādājot barošanas avota filtru, lielākā uzmanība tiek pievērsta kopējā režīma un diferenciālo traucējumu novēršanai tīklā.
Zemfrekvences taisngriezis, izlīdzināšana
Tiek veikta barošanas avota pārveidotāja barošana pastāvīgs spriegums, ko ražo zemfrekvences taisngriezis. Zemfrekvences taisngrieža ķēde ir samontēta atbilstoši tilta ķēdei un nodrošina nepieciešamo rektificētā sprieguma kvalitāti. Sekojošo rektificēto sprieguma pulsāciju izlīdzināšanu veic filtrs. Strāvas padeves iespēja no elektrotīkla ar spriegumu 115 V. tiek realizēta, ieviešot barošanas sprieguma slēdža taisngriežu ķēdes. Slēdža slēgtais stāvoklis atbilst zemam tīkla spriegumam (~ 115 V.). Šajā gadījumā taisngriezis darbojas saskaņā ar sprieguma dubultošanas shēmu. Viena no taisngrieža funkcijām ir ierobežot zemfrekvences filtra ieejas kondensatora uzlādes strāvu, ko veido elementi, kas ir daļa no barošanas avota taisngrieža ierīces. To izmantošanas nepieciešamība ir saistīta ar to, ka pārveidotāja sākuma režīms ir tuvu režīmam īssavienojums. Kondensatoru uzlādes strāva šajā gadījumā var sasniegt 10-100 ampērus. Šeit pastāv divas briesmas, no kurām viena ir zemas caurlaidības filtra diožu atteice, bet otrā ir nolietošanās. elektrolītiskie kondensatori, kad caur tiem iet lielas uzlādes strāvas.