Меню

Блок питания с дежурным источником

РЕМОНТ БП ПК — ДЕЖУРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

РЕМОНТ БП ПК - ДЕЖУРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Остановившийся кулер блока питания

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

какие конденсаторы нужно менять в схеме

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

Кондеры в дежурке БП

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

Источник



Источник дежурного напряжения питания — БП стандарта АТХ

Как известно, одним из отличий блоков питания (далее БП) стандарта АТХ от БП стандарта АТ является наличие в их составе источника дежурного напряжения питания. Напряжение «+5VSB», вырабатываемое этим источником через контакт 9 двадцатиконтактного разъема, т.н. Main ATX Power Connector, поступает на материнскую плату и используется для питания схемы управления БП. Схема управления осуществляет формирование сигнала «PS-ON» (контакт 14 Main ATX Power Connector), все выходные напряжения БП (+/-5 V; +/-12 V; +3.3 V) выключаются при установке лог. «1» на входе «PS-ON» БП.

Источник дежурного напряжения питания чаще всего выполняется в виде однотактного импульсного преобразователя по схеме блокинг-генератора. На рис.1 представлена схема источника дежурного напряжения питания БП «MaxUs» PM-230W Ver.2.01 фирмы «KEY MOUSE ELECTRONICS CO., LTD».

В данной схеме преобразователь работает на частоте, определяемой в основном параметрами трансформатора Т3 и номиналами элементов в базовой цепи ключевого транзистора Q5 — емкостью конденсатора С28 и сопротивлением резистора начального смещения R48 [1]. Положительная обратная связь на базу транзистора Q5 поступает с вспомогательной обмотки трансформатора Т2 через элементы С28 и R51. Отрицательное напряжение с этой же обмотки после выпрямителя на элементах D29 и С27, в случае если оно превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1 (в данном случае 16 В) также подается на базу Q5, запрещая работу преобразователя. Таким способом выполняется контроль за уровнем выходного напряжения. Напряжение питания с сетевого выпрямителя на преобразователь поступает через токоограничительный резистор R45, который при его выходе из строя можно заменить предохранителем на ток 500 мА, либо исключить совсем. В схеме на рис.1 резистор R56 номиналом 0.5 Ом, включенный в эмиттер транзистора Q5 является датчиком тока, при превышении тока транзистора Q5 выше допустимого напряжение с него через резистор R54 поступает на базу транзистора Q9 типа 2SC945 (Uкбо=60 В; Iк=0.1 А; Pк=0.25 Вт; fгр=250 МГц; h21эmin=200; корпус TO-92; n-p-n) открывая его, и тем самым запрещая работу Q5. Подобным образом осуществляется дополнительная защита Q5 и первичной обмотки Т3. Цепочка R47C29 служит для защиты транзистора Q5 от выбросов напряжения. В качестве ключевого транзистора Q5 в указанной модели БП применяются транзисторы KSC5027-R (Uкбо=1100 В; Iк=3 А; Pк=50 Вт; fгр=15 МГц; h21эmin=15; корпус TO-220; n-p-n) фирмы «FAIRCHILD».

Читайте также:  Универсальный AC85 265V к DC5V 10A 50 Вт переключатель питания драйвер адаптер трансформатор LED полосы света COD

Выходное напряжение источника «+5 VSB» формируется при помощи интегрального стабилизатора U2 типа PJ7805 (аналог LM7805 фирмы «NATIONAL SEMICONDUCTOR»). Напряжение величиной 10 В на вход стабилизатора U2 поступает с одной из вторичных обмоток трансформатора Т3, после выпрямления диодом D31 типа FR154 (Iпр=1.5 А; Uобр=400 В; tвост=250 нс; Fast Recovery Diode, т.н. быстро восстанавливающийся диод;) и фильтрации конденсатором C31. Выпрямленное напряжение с другой вторичной обмотки Т3 используется для питания микросхемы KA7500B фирмы «FAIRCHILD» (аналог TL494 фирмы «TEXAS INSTRUMENTS») в дежурном режиме работы БП. Его величина составляет 21 В.

Встречается еще один вариант подобного БП — «Turbo — Power» PM-230W этой же фирмы «KEY MOUSE ELECTRONICS CO., LTD», его схема имеет следующие отличия: могут отсутствовать элементы Q9, R54, R56, J17; сопротивление резистора R51 — 100 Ом/0.125 Вт; сопротивление R50 — 1 кОм; установлен резистор R49 — 51 Ом/0.125 Вт; трансформатор Т3 — 22.10201003; транзистор Q5 — 2SC3150 (Uкбо=900 В; Iк=3 А; Pк=40 Вт; fгр=15 МГц; h21эmin=10; корпус TO-220АВ; n-p-n) фирмы «SANYO».

К сожалению, cледует отметить, что в целях максимального уменьшения себестоимости БП (это относится к обеим упоминавшимся выше моделям БП, но в большей мере — к модели «Turbo — Power» PM-230W), а также в связи с тем, что описываемые БП выполнены в корпусах размерами меньше стандартных, фирма устанавливает в источнике дежурного напряжения малогабаритные элементы работающие на пределе (а скорее всего и с превышением) своих электрических характеристик. В результате, после непродолжительного времени работы эти элементы выходят из строя. В частности в ремонт поступило достаточно большое количество БП «Turbo — Power», в которых вышли из строя резисторы R49, R51, R52, конденсатор С27, диоды D29 и D30, стабилитрон ZD1. Кроме того, от постоянного нагрева, «подгорает» участок платы БП, на котором выполнен источник. При ремонте БП с такой неисправностью рекомендуется заменять резисторы R49, R51, R52 (а по возможности и все остальные) на резисторы мощностью 0.5 Вт например, МЛТ-0.5. Кроме указанных на схеме можно применять резисторы следующих номиналов: R49 — 51 или 62 Ома; R52 — 620 или 680 ом. Стабилитрон TZX16В фирмы «VISHAY»- (Uст=15.7:16.5 В; Rст=45 Ом (при Iст=5 мА); Pмакс=500 мВт) можно заменить на два включенных последовательно стабилитрона Д814А, Д814Б, или одним — типа КС515А, диоды D29 и D30 — 1N4148А (Iпр=150 мА; Uобр=100 В; tвост=4 нс; импульсный диод) на КД522А. Электролитический конденсатор С27 следует выбирать из температурной группы 105°С. Транзистор Q9 можно, например, заменить на транзисторы КТ3102, КТ315 и др. На месте Q5 также был практически опробован транзистор BUT11AF (Uкбо=850 В; Iк=5 А; Pк=30 Вт; fгр=10 МГц; h21эmin=25; изолированный корпус TO-220; n-p-n) фирмы «PHILIPS», возможно также применение 2SC5353 (Uкбо=900 В; Iк=3 А; Pк=25 Вт; h21эmin=10; корпус TO-220АВ; n-p-n) фирмы «TOSHIBA».

Еще одной характерной неисправностью БП «Turbo — Power» PM-230W можно считать выход из строя электролитических конденсаторов С31 (220 мкФ_16 В) и реже С32 (220 мкФ_10 В). Судя по всему, их выход из строя обусловлен тяжелым температурным режимом работы, поскольку конденсаторы расположены очень близко от радиатора, на котором установлены выпрямительные диоды цепей +5 и +12 В, полевой транзистор схемы формирования напряжения +3.3 В, а также интегральный стабилизатор PJ7805. При замене С31, С32 рекомендуется использовать конденсаторы LOW E.S.R. (Equivalent Series Resistance — эквивалентное последовательное сопротивление) из температурной группы 105°С.

Все вышеуказанные замены были проверены на практике, при ремонте БП «Turbo — Power» PM-230W, как впрочем, и некоторых других БП, схемы которых весьма похожи и отличаются лишь позиционными обозначениями элементов и некоторыми вариациями их номиналов.

Все вышесказанное имеет смысл лишь в случае исправности импульсного трансформатора Т3. Если же трансформатор поврежден, то можно попытаться его восстановить, аккуратно разобрав и перемотав поврежденную (чаще всего первичную) обмотку. Но данная процедура достаточно сложна и требует некоторого опыта. Поэтому другим, зачастую более доступным вариантом ремонта БП с вышедшим из строя импульсным трансформатором является отказ от импульсного преобразователя напряжения и применение понижающего трансформатора на напряжение 9:12 В, ток понижающей обмотки следует выбирать исходя из того, что согласно новой спецификации стандарта АТХ версии 2.01 ток потребления по цепи +5VSB может достигать 720 мА. Главным параметром при выборе будут являться его габариты, поскольку трансформатор необходимо установить в корпусе БП.

Вариант с использованием в АТХ БП понижающего трансформатора не является чем-то особенным, например, один ранних БП этого стандарта СWT-250ATX фирмы «CHANNEL WELL TECNOLOGY CO., LTD» выполнен подобным образом (см.рис.2).

А на рис.3 приведена схема подключения понижающего трансформатора в схеме БП «MaxUs» и «Turbo — Power» PM-230W, красным цветом показаны вносимые в схему изменения.

Выводы первичной обмотки понижающего трансформатора удобнее всего подключить на плате БП в свободные отверстия, предназначенные для конденсатора сетевого фильтра Cx, поскольку в большинстве случаев этот конденсатор не устанавливается. В качестве диодного моста DB можно использовать практически любые выпрямительные диоды с Iпр_1 А и Uобр_50 В.

Родин А.В., Тюнин Н.А., Воронов М.А. Ремонт мониторов. М.: Солон, 1997. — 288 с., ил. — (Серия «Ремонт»; Вып. 12)

Кишков Дмитрий Владимирович
Инженер фирмы «MM-Company» (г.Омск)

Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации.

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.

Источник

Что такое дежурка и ШИМ? Самостоятельный ремонт блока питания компьютера.

Неисправные блоки питания при ремонте компьютеров, как правило просто заменяют новыми. Дело в том, что стоимость ремонта компьютерных блоков питания начального уровня сопоставима, а то и превосходит покупку нового, потому и нет особого резона заморачиваться. Но бывают и исключения.

К примеру, в свободной продаже попросту не найти блоки питания для корпусов формата mini-ITX. Я уже касался этой темы когда рассказывал про большие проблемы с маленькими mini-ITX и о самостоятельный ремонте импульсного блока питания компьютера .

Прошлый ремонт такого нестандартного блока питания CFI-S150X оказался довольно простым, достаточно было заменить неисправный варистор, который выбило в результате скачка напряжения. Он прекрасно показал себя в деле, защитив блок питания компьютера от выгорания. Если слово «варистор» вам не знакомо, оправляю вас к предыдущей статье , дабы не повторяться.

В этот раз мне в руки попался блок питания POWER MAN IP-AD160-2 (используется в корпусах Inwin) и тут всё оказалось гораздо сложнее, особенно для меня, как начинающего радиолюбителя. Взялся за данный ремонт на ради денег, а чтобы попрактиковаться и прокачать собственные навыки.

Опишу проблему. При подключении блока питания к сети (всегда подключаем неисправное устройство к сети через лампочку), дежурка +5VSB стабильно показывает 5.06V, то есть как и должно быть:

После запуска блок питания (замыкаем зелёный контакт PS-ON на общий чёрный провод) дежурка начинает «скакать» (0. 3.9V). На линиях 3.3V, 5V и 12V наблюдаются аналогичные пляски, но в других диапазонах. То есть блок питания пытается запуститься и тут же уходит в защиту, и так до бесконечности. Чтобы было немного понятнее что и где мы меряем, приведу картинку с распиновкой разъёма ATX:

Что такое дежурка и ШИМ?

В данном блоке питания используется микросхема ШИМ CM6903AG, супервизор WT7510, который следит за сигналом PS_ON и руководит включением/выключением БП, а дежурка построена на контроллере ICE3A1065LJ. Так как блок питания уже не первой свежести и в принципе работает, то подозрение пало на электролиты. Даже если они выглядят вполне нормальными (как в моём случае), это ещё ничего не значит.

В импульсных блоках питания не малую роль играет ещё такая характеристика конденсаторов, как ESR (Equivalent Series Resistance). Об этом расскажу отдельно, в одной из следующих статей, а также о новом тестере транзисторов и измерите ESR с Aliexpress.

Читайте также:  Аккумуляторный блок питания на 12 42В паяльник

ESR тестера у меня пока нет, потому на всякий случай заменил все электролиты основной платы на новые. Изменений никаких. Уже отчаявшись, решил посмотреть дополнительную плату, на которой собрана дежурка и заменить мелкие электролиты (они редко выходят из строя). Тут-то и выявилась причина неисправности — конденсатор на 100mF 25V, стоящий в цепи ШИМа на дополнительной плате.

Источник

Источник дежурного напряжения. Схемы. Принцип работы.

Материал из ROM.by.

Напряжение +5VSB, вырабатываемое этим источником, поступает на разъём блока питания для материнской платы (фиолетовый провод, 9-й контакт 20-ти контактного разъема ATX). Используется для питания материнской платы, USB (не всегда), а также для питания всей остальной начинки БП. Существуют различные способы реализации данного узла БП: на дискретных элементах или интегральных микросхемах.

РАССМОТРИМ РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ИСТОЧНИКОВ ДЕЖУРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ:

Содержание

Источник дежурного напряжения чаще всего выполняется в виде однотактного импульсного преобразователя по известной схеме блокинг-генератора. Основой данного способа реализации источника является усилитель с положительной обратной связью.

На рис. 1, в качестве примера, представлена схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W. Питается данный источник через токоограничительный резистор R45 от 310 вольт, прямо с диодного моста. Имеет свой, импульсный трансформатор Т3 с четырьмя обмотками:

  • две первичные: основная и вспомогательная обмотка (для обратной связи).
  • две вторичные: с первой снимается напряжение от 15 до 20 вольт для питания начинки БП, а со второй – напряжение для выхода +5VSB.

Напряжением первой вторичной обмотки запитывается ШИМ-контроллер TL494 (через резистор небольшого номинала – около 22Ω). Со второй запитана материнская плата, мышь, USB. После подачи на базу транзистора Q5 начального смещения при помощи резистора R48, благодаря цепочке положительной обратной связи на элементах R51 и C28, схема переходит в автоколебательный режим. В данной схеме частота работы преобразователя определяется, в основном, параметрами трансформатора T3, конденсатора C28 и резистора начального смещения R48. Для контроля уровня выходного напряжения есть цепь отрицательной обратной связи. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D29 и С27 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1(16V), оно подается на базу транзистора Q5, тем самым запрещая работу преобразователя. Резистор R56 номиналом 0.5Ω в эмиттерной цепи Q5 является датчиком тока. Если ток, протекающий через транзистор Q5, превышает допустимый, то напряжение, поступающее через резистор R54 на базу Q9, открывает его, тем самым закрывая Q5. Цепь R47, С29 служит для защиты Q5 от выбросов напряжения.

Изображение:PM-230W.jpg

Рис. 1 – схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W.

Выходное напряжение источника +5VSB формируется интегральным стабилизатором U2(PJ7805, LM7805). С одной из вторичных обмоток Т3 напряжение в 10V после выпрямителя на D31 и фильтра на С31 поступает на вход интегрального стабилизатора U2. Напряжение с другой вторичной обмотки Т3 после выпрямления D32 и фильтрации C13 питает ШИМ-контроллер (TL494).

Существует еще один вариант реализации данного источника, но уже на одном транзисторе. В качестве примера на рис. 2 представлена схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

Изображение:CodegenCG-11.jpg

Рис. 2 – схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

В данной схеме отсутствует второй транзистор и резистор датчика тока. Другие номиналы элементов: резистора начального смещения (R81), цепи обратной связи (R82, C15). Цепь отрицательной обратной связи работает так же, как в предыдущей схеме. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D6, С12 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD27(6V), оно подается на базу транзистора Q16, тем самым запрещая работу преобразователя. Выходные цепи реализованны так же, как и в предыдущей схеме.

На рисунке 3 представлена схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1. Отметим, что данная схема имеет весьма сильное сходство со схемой дежурного режима БП IW-P300A2-0, за исключением некоторых мелочей. Таким образом, все сказанное ниже будет в большенстве своем справедливо для обоих схем. Итак, мы имеем силовой ключ Q10 и каскад обратной связи собранный на Q9, U4, а так же использующий ресурсы ШИМ SG6105D (встоенный управляемый прецизионный шунт TL431).

Рис. 3 – схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1.

Принцип работы:

Резисторы R47 и R48 подают начальное смещение на Q10, запуская схему в автоколебательный режим работы. При этом, во избежании пробоя Q10, фиксируется максимальное напряжение на его затворе, при помощи стабилитрона D23(18В). Данная схема имеет отрицательную обратную связь по току. Максимальный ток через силовой транзистор Q10 ограничивают токовые резисторы R62 и R62A. Напряжение с этих резисторов через R60 подается на базу Q9 и по достижению максимального тока Q9 открывается, тем самым закрывая Q10 и останавливая дальнейший рост тока. Отрицательная обратная связь по напряжению реализована следующим образом: Во время работы напряжение, формируемое дополнительной обмоткой Т3, выпрямляется D22 и фильтруется С34. При увеличении выходного напряжения свыше 5В на 13 ножке U3 достигается напряжение срабатывания встроенной TL431(2,5В), формируемое делителем на элементах R58 и R59. Происходит шунтирование катода диода оптопары U4 на землю и через него начинает протикать ток по цепи +5VSB, диод U4, R56, TL431. Транзистор оптопары открывается, шунтируя напряжение обратной связи (сформированное на С34) на базу транзистора Q9. Транзистор открывается, закрывая Q10 и запрещая генерацию.

Следует отметить, что с целью максимально понизить себестоимость БП (это относится ко всем схемам БП, но в большей степени ко второй), фирмы-производители часто устанавливают в источнике дежурного напряжения малогабаритные компоненты, работающие на пределе, а зачастую – и с превышением своих электрических характеристик. В связи с этим, после непродолжительного времени работы эти элементы выходят из строя.

Источник дежурного напряжения также может быть реализован на различных микросхемах. Рассмотрим несколько примеров релизации:

Пример 1 — TOPSwitch

На рисунке 4 представлена схема дежурного источника питания, в основе которой лежит ИМС компании Power Integrations, Inc. – так называемый TOPSwitch. Это первое поколение данных ИМС.

Микросхема имеет на борту следующие узлы:

  • Высоковольтный N-канальный КМОП-транзистор с открытым стоком;
  • Драйвер управления этим транзистором;
  • ШИМ-контроллер с внутренним генератором на 100кГц;
  • Высоковольтная цепь начального смещения;
  • Усилитель ошибки/регулируемый шунт;
  • различные цепи защиты.

Рис. 4 – Схема источника дежурного напряжения БП Delta Electronics DPS-260-2A.

По сути, это преобразователь, имеющий собственные цепи запуска и линейную зависимость скважности выходных импульсов от входного тока обратной связи.

Напряжение на ножке CONTROL является питающим либо заданием с цепей обратной связи. Разделение сигнала обратной связи от цепей контроля питанием происходит с использованием внутренних цепей ИМС и внешнего конденсатора С51, стоящего непосредственно возле ИМС.

В начальный момент времени внутренний высоковольтный источник тока коммутируется между ножками CONTROL и DRAIN. Питая ИМС, он также через R51 заряжает внешний конденсатор C51. При достижении напряжения 5.7V на конденсаторе, источник тока отключается, активируя ШИМ и схему управления силовым ключем. ШИМ-контроллер запускается в работу с минимальной скважностью выходных импульсов. Происходит разряд С51. В процессе разряда происходит увеличение скважности выходных импульсов и, соответственно, выходного напряжения. С дополнительной обмотки Т2 приходит напряжение ООС (отрицательной обратной связи). Минуя выпрямитель и фильтр на элементах D50 и С50, оно подается на стабилитрон ZD3. ООС реализованна таким образом, что в момент, когда выходное напряжение превышает допустимое, напряжение ООС достигает напряжения пробоя ZD3 и происходит заряд С51 по цепи D50-ZD3-D10-C51. Впоследствии происходит снижение скважности и выходного напряжения на вторичных обмотках.

Пример 2 — ICE2A0565Z

На рисунке 5 изображена схема дежурного источника на базе ИМС ICE2A0565Z. ICE2A0565Z — это второе поколение ИМС серии CoolSET компании Infineon Technologies AG. Данная микросхема имеет следующие характеристики:

  • 650(В) силовой транзистор с открытым стоком
  • Частота преобразователя 100(кГц)
  • Скважность до 72%
  • Защита от перегрева с автоматическим перезапуском
  • Защита от перегрузки и обрыва обратной связи
  • Защита от превышения напряжения
  • Регулируемый режим мягкого запуска
  • Регулирование пиковых значений тока внешним резистором

Диапазон питания данной ИМС от 8,5 до 21(В). Питается микросхема параметрическим стабилизатором на элементах: R52, R60, C7, C32, ZD2 (14V). Когда напряжение питания (Vcc) достигает порога в 13,5(В), происходит запуск внутренней цепи смещения и узла управления питанием (далее УУП). После этого УУП генерирует напряжение 6,5(В) для питания внутренних цепей, а так же все необходимые опорные напряжения. Разрешение на запуск ШИМ дают несколько узлов ИМС:

  • Узел защиты
  • Узел мягкого запуска
  • Узел ограничения тока
  • Узел режима тока
Читайте также:  Блок питания HP 750W 12 Volt AC Common Slot Gold High Efficiency HE Hot Plug Power Supply 511778 001

Рис. 5 – Схема источника дежурного напряжения БП Power Man IP-P350AJ2-0.

Первые три, так или иначе являются схемами защиты, а последний является основным регулировочным узлом ИМС. К нему и подводятся сигналы обратной связи (ОС) по напряжению и току. Резистор R73 установленный на ножке Isense задает максимальный ток для силового ключа. Снимаемое с него напряжение является заданием для регулирования выходного напряжения, а также для узла токовой защиты.

ПРИНЦИП РЕГУЛИРОВАНИЯ.

Во время работы напряжение с резистора R73 является функцией тока, текущего через силовой транзистор. Данное напряжение поступает на схему гашения переднего фронта в течении 220 нс. Это делается для исключения влияния выбросов тока на точность регулирования. Далее из этого напряжения формируется пилообразное напряжение, амплитуда которого прямо пропорциональна величине входного напряжения с R73, и подается на неинвертирующий вход компаратора ШИМ. С входа FB(2 нога) на инвертирующий вход компаратора ШИМ подается сигнал обратной связи по напряжению. Далее, сравнивая оба этих напряжения, этим компаратором осуществляется принцип вертикального регулирования ШИМ. Обратная связь формируется U5(TL431) и PC3(817). Резистивным делителем R57, R70 формируется напряжение для управляющего контакта U5. При увеличении этого напряжения выше 2,5(В) происходит замыкание катода диода оптопары PC3 на землю. Через него начинает протекать ток по цепи: D17, R53, PC3. Транзистор оптопары открывается и через него начинает течь ток по цепи: Rfb(внутренний резистор подтяжки к Uпит(6,5В)), R74, PC3. Напряжение на второй ноге ИМС уменьшается, уменьшая тем самым скважность выходных импульсов и, соответственно, выходное напряжение. При понижении выходного напряжения величина напряжения ОС на второй ноге ИМС растет, тем самым, увеличивая скважность и стремясь поддержать выходное напряжение на заданном уровне. При увеличении нагрузки в выходной цепи происходит и соответствующее ей изменение тока в первичной цепи. Повышается величина напряжения, снимаемого с резистора R73. Это в свою очередь приводит к увеличению амплитуды пилы на компараторе ШИМ и увеличению скважности выходных импульсов.

ПОДРОБНЕЕ О ЗАЩИТАХ ИМС.

  • Токовая защита.

При превышении напряжения ОС по току величины равной Vcsth(1В) происходит незамедлительное отключение силового ключа.

  • Напряжение питания.

ИМС начинает работу при достижении порога в 13,5(В) и выключается при понижении менее чем до 8,5(В). При резком скачке напряжения питания (включение) до порога в 16,5(В) срабатывает защита от перенапряжения с последующим отключением работы ИМС.

  • Обратная связь.

При превышении сигнала ОС по напряжению уровня в 4,8(В) происходит закрытие схемы управления силового ключа и прекращение генерации. Обрыв ОС приводит к тем же последствиям в течение 5мкс.

Источник

Блок питания с дежурным источником

согласен, некоторая несостыковка в терминах присутствует, учту. надеюсь, что излагаю понятно.

Переходим к схемам с оптической обратной связью.
АДАПТЕР с оптронной обратной связью, весьма интересная схема.
Изображение
Нет смысла описывать тут все цепи, об этом можно почитать в предыдущих главах, остановимся на физике работы обратной связи. Схема реально срисована с USB адаптера, она поразила меня минимумом деталей и стабильностью выходного напряжения – просадка всего на 0,6В при увеличении нагрузки с 30 до 300мА, что для такой крошки не дурно!
Первое, что бросается в глаза это базовая цепь – конденсатор С2 уже 10нФ, а не 4,7нФ, а закрывающий транзистор выбран с коллекторным током 0.7А (это не 2SC945 с его 250мА). Базовая обмотка опирается не на землю, а на датчик тока R5. Разделительный резистор R4 дополнительно выполняет функцию ограничительного базового для Т1.
Схема работает достаточно интересно: на прямом ходе импульс отрицательной полярности с «холодного» конца через R4 подзакрывает T1, с небольшой задержкой импульс положительной полярности с этой же обмотки проходит через С2, R3 в коллектор Т1 и базу Т2. Т1 надёжно заперт к этому времени и не мешает росту базового импульса Т2. Транзистор Т2 открывается гораздо резче (что очень хорошо), и относительно плавно нарастающий ток через него даёт пилообразный импульс на датчике тока R5. К тому времени, когда он достигнет своего пика, ток через базовую обмотку почти прекратится и падения напряжения на R5 будет достаточно, чтобы открыть Т1, ведь базовая обмотка уже не «откачивает» потенциал с эмиттера Т2. Открываясь Т1 инициирует закрытие силового транзистора Т2 и трансформатор, потеряв подпитку, скачком меняет полярность на концах обмоток, выбрасывая накопленную энергию. Теперь на «холодном» конце базовой обмотки появляется положительный импульс, который через R4 резко открывает Т1, а тот так же резко закрывает Т2, следом на базу Т2 приходит ещё один закрывающий импульс по цепи С2, R3. Таким образом включение-выключение происходит с резкими фронтами, а закрывающие базовые импульсы обоих транзисторов заходят в отрицательную область напряжения, ускоряя этот процесс. В целом, КПД повышается и силовой транзистор греется гораздо меньше.
То, что базовая обмотка не заземлена, а опирается на токовый датчик R5 даёт дополнительную прибавку к базовому открывающему импульсу Т2, т.к. напряжение падения на этом резисторе складывается с потенциалом на базовой обмотке, что удачно компенсирует просадку напряжения при увеличении нагрузки. В АТХ дежурке токовый датчик R5 имеет сопротивление 0,5 – 2 Ом, поэтому прибавка будет ощущаться на значительно больших токах, если такую модификацию произвести.
Таким образом, с момента включения генератор проходит несколько стадий: сначала ограничение по току (пока заряжается выходная ёмкость трансформатор работает практически на КЗ, и транзистору приходится тяжело), потом «максимальный цикл», когда оптопара ещё не сработала, а выходной конденсатор частично зарядился и падения напряжения на датчике тока R5 уже недостаточно, чтобы через R4 открыть Т1, т.е. силовой транзистор работает с максимально-широким импульсом. Положительные импульсы с диода D5 заряжают С3 до 14-17В и когда, наконец, выходное напряжение начинает приближаться к напряжению стабилизации D10, он потихоньку начинает пропускать ток и оптопара плавно приоткрывается, пропуская сразу всё накопленное на С3 в базу Т1, который резко открываясь, шунтирует Т2 и генератор на мгновение останавливается. Выходное напряжение чуть падает, R2 вновь запускает генератор, но теперь на вторичке напряжение достаточное, чтобы стабилитрон сразу пробился, поэтому оптопара почти сразу «подхватывает» и фиксирует выходное напряжение на уровне: напряжение стабилизации D7 + 1,2В падение на фото-диоде оптопары. На самом деле, все три стадии генератор проходит за пару десятков миллисекунд, это просто я описал слишком подробно, ну вот нравится мне копаться в деталях, иначе не понять как это всё работает.
На выходное напряжение сильное влияние может оказывать температура стабилитрона и силового транзистора, поэтому для стабильности выходных характеристик требуется принудительное охлаждение или хотя бы замена стабилитрона на TL431.
В установившемся режиме генерации, импульс тока с D5 (пик) складывается на коллекторе оптопаты с импульсом от датчика тока R5 (пила) и вся эта “музыка» через R4 и оптопару попадает на базу Т1 в виде двугорбой пилы, первый пик – от ограничителя напряжения, второй пик от ограничителя тока. Хочу от себя добавить, что если ёмкость С3 уменьшить со 100нФ до 4,7нФ, то открывающий импульс на базе Т2 станет ещё тоньше, что положительно скажется на КПД при малых нагрузках.
Если решите выходной стабилитрон D10 заменить на TL431, то сделать это можно по этой схеме,
Изображение
Схема правда очень простая и имеет минимальную просадку выходного напряжения из всех рассмотренных USB адаптеров со схожей схемотехникой. Снаббера в коллекторе Т2 тут даже на плате предусмотрено небыло. Завтра продолжение.

Последний раз редактировалось lomnik Чт июн 09, 2016 14:34:53, всего редактировалось 9 раз(а).

Источник