Принцип роботи імпульсного блоку живлення Частина 1

Один з найважливіших блоків персонального комп'ютера - це, звичайно, імпульсний блок живлення. Для більш зручного вивчення роботи блоку є сенс розглядати кожен його вузол окремо, особливо, якщо врахувати, що всі вузли імпульсних блоків живлення різних фірм практично однакові і виконують одні і ті ж функції.

Всі блоки живлення розраховані на підключення до однофазної мережі змінного струму 110/230 вольт та частотою 50 - 60 герц. Імпортні блоки на частоту 60 герц прекрасно працюють і в вітчизняних мережах. Основний принцип роботи імпульсних блоків живлення полягає в випрямленні напруги з подальшим перетворенням його в змінну високочастотну напругу прямокутної форми, яке знижується трансформатором до потрібних значень, випрямляється і фільтрується. Таким чином, основну частину схеми будь-якого комп'ютерного блоку живлення, можна розділити на кілька вузлів, які виробляють певні електричні перетворення. Перерахуємо ці вузли:

• Мережевий випрямляч. Випрямляє змінну напругу електромережі (110/230 вольт).• Високочастотний перетворювач (Інвертор). Перетворює постійну напругу, отримане від випрямляча в високочастотну напругу прямокутної форми. До високочастотного перетворювача віднесемо і силовий понижуючий імпульсний трансформатор. Він знижує високочастотне змінне напругу від перетворювача до напружень, необхідних для живлення електронних вузлів комп'ютера. • Вузол управління. Є "мозком" блоку живлення. Відповідає за генерацію імпульсів управління потужним інвертором, а також контролює правильну роботу блоку живлення (стабілізація вихідних напруг, захист від короткого замикання на виході і ін.).• Проміжний каскад посилення. Служить для посилення сигналів від мікросхеми ШІМ-контролера і подачі їх на вихідні випрямлячі. За допомогою випрямляча відбувається випрямлення - перетворення змінного нізковольного напруги в постійне. Тут же відбувається стабілізація і фільтрація випрямленої напруги. Це основні частини блоку живлення комп'ютера. Їх можна знайти в будь-якому імпульсному блоці живлення, починаючи від найпростішого зарядника для стільникового телефону і закінчуючи потужними зварювальними інверторами. Відмінності полягають лише в елементній базі і схемотехнической реалізації пристрою. Досить спрощено структуру і взаємозв'язок електронних вузлів комп'ютерного блоку живлення (формат AT) можна зобразити таким чином  потужні ключові транзистори інвертора (високочастотного перетворювача) Про всіх цих частинах схеми буде розказано в подальшому. Розглянемо принципову схему імпульсного блоку живлення по окремих вузлах. Почнемо з мережевого випрямляча і фільтра.

Мережевий фільтр і випрямляч.

Звідси, власне, і починається блок живлення. З мережевого шнура та вилки. Вилка використовується, природно, по «євростандарту» з третім заземлюючим контактом.

Рис.1

Слід звернути увагу, що багато недобросовісних виробників з метою економії не ставлять конденсатор С2 і варістор R3, а іноді і дросель фільтра L1. Тобто посадочні місця є, і друковані доріжки теж, а деталей немає. Ну, ось прям як тут.

Під час ремонту бажано довести фільтр до потрібної кондиції. Резистори R1, R4, R5 виконують функцію розрядників для конденсаторів фільтра після того як блок відключений від мережі. Термістор R2 обмежує амплітуду струму заряду конденсаторів С4 і С5, а варістор R3 захищає блок живлення від кидків напруги в мережі. Варто особливо розповісти про вимикачі S1 ( "230/115"). При замиканні даного вимикача, блок живлення здатний працювати від мережі з напругою 110 ... 127 вольт. В результаті випрямляч працює за схемою з подвоєнням напруги і на його виході напруга вдвічі більше мережевого. Якщо необхідно, щоб блок живлення працював від мережі 220 ... 230 вольт, то вимикач S1 розмикають. В такому випадку випрямляч працює за класичною схемою діодний міст. При такій схемі включення подвоєння напруги не відбувається, та це й не потрібно, так як блок працює від мережі 220 вольт.В деяких блоках живлення вимикач S1 відсутній. В інших же його розташовують на тильній стінці корпусу і позначають попереджуючим написом. Неважко здогадатися, що якщо замкнути S1 і включити блок живлення в мережу 220 вольт, то це скінчиться плачевно. За рахунок подвоєння напруги на виході воно досягне величини близько 500 вольт, що призведе до виходу з ладу елементів схеми інвертора. Тому варто уважніше ставитися до вимикача S1. Якщо передбачається використання блоку живлення тільки спільно з мережею 220 вольт, то його можна взагалі випаять зі схеми.Взагалі всі комп'ютери надходять в нашу торгову мережу вже адаптованими на рідні 220 вольт. Вимикач S1 або відсутній, або переключен на роботу в мережі 220 вольт. Але якщо є можливість і бажання то краще перевірити. Вихідна напруга, що подається на наступний каскад становить близько 300 вольт. Можна підвищити надійність блоку живлення невеликою модернізацією. Досить підключити варистори паралельно резисторам R4 і R5. Варистори варто підібрати на класифікаційне напруга 180 … 220 вольт. Таке рішення зможе вберегти блок живлення при випадковому замиканні вимикача S1 ​​і включенні блоку в мережу 220 вольт. Додаткові варистори обмежать напруга, а запобіжник FU1 перегорить. При цьому після нескладного ремонту блок живлення можна повернути в стрій. Конденсатори С1, С3 і двохобмотувальний дросель на ферритовом осерді L1 утворюють фільтр здатний захистити комп'ютер від перешкод, які можуть проникнути через мережу і одночасно цей фільтр захищає мережу від перешкод, створюваних комп'ютером.

Можливі несправності мережевого випрямляча і фільтра.
Характерні несправності випрямляча, це вихід з ладу одного з діодів "моста" (рідко), хоча бувають випадки, коли вигорає весь діодний міст, або витік електролітичних конденсаторів (набагато частіше). Зовні це характеризується здуттям корпусу і витоком електроліту. Патьоки дуже добре помітні. При пробої хоча б одного з діодів випрямного моста, як правило, перегорає запобіжник FU1. При ремонті ланцюгів мережевого випрямляча і фільтра майте на увазі те, що ці ланцюги перебувають під високою напругою, небезпечним для життя! Дотримуйтесь техніку електробезпеки і не забувайте примусово розряджати високовольної електролітичні конденсатори фільтра перед проведенням робіт!

Високочастотний перетворювач (інвертор)
У першій частині нашої розповіді про схемотехнике блоків живлення персональних комп'ютерів ми познайомилися зі схемою вхідного мережевого випрямляча і фільтра. Давайте продовжимо вивчення комп'ютерного блоку живлення. Тут ми розберемося в тому, як працює високочастотний перетворювач - інвертор. Постійна напруга 310 вольт, що знімається з мережевого випрямляча, подається на високочастотний перетворювач. Високочастотний перетворювач - це двотактний інвертор, виконаний за схемою напівмоста. Перетворювач працює на частоті в десятки кілогерц і навантажений на високочастотний силовий трансформатор.Частота перетворення вибирається близько 18 - 50 КГц, що має на увазі маленькі розміри силового трансформатора і невеликі величини ємностей конденсаторів фільтрів. Один з плюсів імпульсного блоку живлення є високий ККД, що досягає 80% і економічність, оскільки блок споживає енергію тільки в той час, коли один з транзисторів перетворювача відкритий. Коли він закритий, енергію на навантаження віддає конденсатор фільтра вторинному ланцюзі. Управління полумостовим інвертором здійснюється ШІМ-контролером (Вузол управління). Про вузлі управління блоком живлення буде розказано в наступній частині. Отже, високочастотний перетворювач працює наступним чином: на нього приходить постійна напруга 310 вольт з мережевого випрямляча і конденсаторів фільтра. Одночасно в базові ланцюга потужних транзисторів подаються прямокутні імпульси позитивної полярності і з частотою проходження допустимо 20 кГц. З цією частотою транзистори як ключові елементи відкриваються і закриваються. На первинній обмотці трансформатора Т2 присутня імпульсна висока напруга з тією ж частотою 20 кГц. Трансформатор знижує напругуі на його вторинних обмотках, яких кілька, формуються всі необхідні для роботи комп'ютера напруги, після цього все напруги випрямляються, фільтруються і подаються на системну плату. Потужні ключові транзистори інвертора є своєрідними "мускулами" блоку живлення. Саме через ключові транзистори інвертора "прокачується" вся потужність, яка споживається комп'ютером. Ключові транзистори встановлюються на радіатор для примусового охолодження під час роботи, а сам радіатор обдувається вентилятором. В якості ключових транзисторів інвертора можуть застосовуватися як біполярні, так і польові MOSFET транзистори. Зазвичай же використовуються біполярні транзистори. Погляньмо на схему. На ній зображена частина схеми ДБЖ марки GT-150W.

Рис.2

Біполярні транзистори VT1 і VT2 по черзі відкриваються з частотою в десятки кілогерц. Трансформатор T2 - імпульсний силовий трансформатор. Він же забезпечує гальванічну розв'язку від електромережі. Імпульсний силовий трансформатор помітно виділяється на тлі інших трансформаторів, встановлених на друкованій платі. Знайти його нескладно.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.