Александр Куличков - Импульсные блоки питания для IBM PC
1. Должен включиться автогенератор на Q3, должны исправно работать его вторичные цепи и формирователь стабильного напряжения в IC1.
2. На вход сигнала PS-ON должен быть подан низкий уровень.
3. Вторичное напряжение +5 В должно успеть нарасти до номинального уровня.
Таким образом, мы обсудили основные схемы источника питания (см. рис. 2.2) и принципы построения источника питания ATX форм-фактора. Но прежде, чем перейти к рассмотрению возможных неисправностей этого источника питания, следует уделить внимание методам проведения работ по их выявлению и устранению. Практическое применение положений следующего раздела позволит производить ремонтные работы с максимальной безопасностью и эффективностью.2.5. Проведение работ с блоками питания конструктива ATX
Структурное построение бестрансформаторных источников питания имеет ряд особенностей, отличающих их от преобразователей первичной энергии сети переменного тока, содержащих низкочастотный трансформатор на входе. Главное отличие заключается в том, что силовая часть бестрансформаторного преобразователя не имеет гальванической развязки с первичной питающей сетью. Питание силовых каскадов осуществляется выпрямленным напряжением сети. Некоторые каскады, такие, например, как автогенераторные схемы, рассчитаны на работу именно при питании сетевым напряжением 220 В и не функционируют при пониженном. Максимальное напряжение на силовых элементах схемы превышает действующее значение напряжения первичной сети практически в полтора раза. Пренебрежение мерами безопасности при работе с такими высокими напряжениями может привести к поражению электротоком. Неправильное подключение к источнику питания стационарных измерительных приборов при работе с ним может вызвать дальнейшее его повреждение. Избежать этого, а также сохранить в исправном состоянии измерительные приборы, можно, если воспользоваться советами, предложенными в этой главе.
При рассмотрении методики подключения измерительных приборов к БП будет использоваться схема, представленная на рис. 2.2. Общий подход к проведению ремонтных и диагностических операций сохраняется для всех схем, представленных в настоящей книге.
На рис. 2.19 показана упрощенная схема разводки промышленной сети потребителям переменного напряжения 220 В, принятая в нашей стране.
Рис. 2.19. Схема разводки первичной электрической сети
Для снижения потерь и уменьшения токовой нагрузки на энергосеть передача электроэнергии производится линиями электропередач высокого напряжения. Для его преобразования в промежуточных распределительных подстанциях установлены трехфазные трансформаторы VT. Подача электропитания с напряжением 220 В к конечным потребителям осуществляется с выходов обмоток этих трансформаторов. Вторичные обмотки состоят из проводов: трех фазных и одного нулевого, заземленного в месте установки трансформатора. Напряжение между фазными проводами составляет 380 В, напряжение между нулевым проводом и произвольной фазой – 220 В. Для большинства потребителей электросеть подводится одним фазным и нулевым проводами. Необходимое соблюдение баланса нагрузки по всем фазам достигается равномерной разводкой фазного напряжения от разных вторичных обмоток трансформатора VT по потребителям с примерно одинаковой потребляемой мощностью.
На рис. 2.19 для простоты показана только одна условная розетка, отражающая схему подключения конкретного потребителя. Розетка имеет два полюса для соединения с питающим напряжением и два контакта для подключения к контуру защитного заземления (зануления). Один полюс розетки подключен к фазному проводу вторичной обмотки трансформатора VT, второй полюс, объединенный с контактами защитного заземления, соединяется с нулевым проводом. К выводу нулевого провода производится подключение корпусов всех измерительных приборов с питанием от сети переменного тока. В отечественной сети переменного тока к розеткам напряжения 220 В отдельный провод заземления, который не имел бы соединения ни с одним из ее полюсов, не подключается. Это обстоятельство следует обязательно учитывать при проведении измерений в блоке питания с использованием стационарных приборов.
Согласно требованиям техники безопасности, металлический корпус стационарного измерительного прибора должен иметь надежное соединение с контуром защитного заземления. Часто в качестве такого прибора используется осциллограф, один из электродов его измерительного щупа подключен к корпусу. Большинство осциллограмм напряжений силового каскада снимаются относительно отрицательного электрода конденсатора C6 (рис. 2.2). Рассмотрим, что происходит при подключении осциллографа к силовому каскаду импульсного источника питания. Источник и осциллограф подключены через обычные розетки, разводка которых соответствует, приведенной на рис. 2.20. На рисунке показан способ подключения электродов осциллографа с заземленным корпусом к силовому каскаду БП.
Рис. 2.20. Схема подключения осциллографа к силовому каскаду импульсного источника питанияКонкретная схема сетевого фильтра источника питания в данном случае не имеет значения и показана условно. Обозначения элементов блока питания соответствуют их позиционному обозначению на рис. 2.2. Подключение источника питания к розетке выполняется трехпроводным шнуром. Два проводника шнура соединяют потенциальные полюса розетки и выводы входного сетевого фильтра источника. Корпус блока питания заведен на третий провод и через него подключен к контактам заземления розетки.
Рассмотрим подключение осциллографа к источнику питания, когда его первичная цепь включена в соответствии с указанной фазировкой розетки. Если предполагается измерить режим работы силовых элементов импульсного преобразователя, «общий» провод измерительного щупа соединяется с отрицательной обкладкой конденсатора C6. Все предварительные электрические соединения осуществляются до подачи напряжения питания. Если «общий» провод щупа подключен, то при подаче электропитания на источник происходит очень быстрое выгорание диода D11 выпрямительного моста предохранителя (на схеме не показан) и, возможно, части индуктивных элементов входного фильтра. Дополнительные повреждения могут возникнуть на печатных проводниках и токоограничивающих терморезисторах. Такой эффект возникает из-за того, что при указанном подключении происходит замыкание потенциальных проводников входного переменного напряжения через дроссель фильтра L1 – диод D11. В течение отрицательной полуволны входного напряжения диод D11 открывается. Сопротивления прямо смещенного диода D11, предохранителя и дросселя L1 достаточно малы, следовательно, ток, протекающий через эти элементы, достигнет большой величины. Выгорает диодная структура, затем предохранитель. Повреждение провода дроссельной катушки будет зависеть от того насколько быстро до выгорания предохранителя успеет возрасти ток. Фазировка подключения блока питания к сети может быть обратной. В этом случае процесс будет развиваться по аналогичной схеме, только повреждены будут диод D12 и дроссель L2.
В этом случае никаких измерений параметров силового каскада произвести не удастся! Если общий проводник осциллографа будет подключаться к другой точке силового каскада, это будет эквивалентно ее подсоединению к нулевому проводу первичной сети. Повреждения элементов схемы и печатного монтажа в каждом конкретном случае будут определяться с помощью протекания токов и попадания переменного напряжения на каскады, рассчитанные на работу от источника постоянного напряжения определенного уровня.
Можно сделать вывод – для проверки рабочих параметров элементов бестрансформаторного источника питания подключать приборы по схеме рис. 2.20 нельзя. Это может привести к выходу из строя элементной базы, а также к поражению электротоком персонала, производящего проверку.
Самым простым и действенным способом использования заземленного прибора для работы с первичной цепью источника питания является применение дополнительного развязывающего трансформатора. Обмотки трансформатора должны обеспечивать гальваническую развязку с питающей сетью. Любое использование автотрансформатора для этих целей недопустимо. Первичная обмотка дополнительного трансформатора подключается к питающей сети. Вторичная обмотка соединяется с входной цепью блока питания. Схема подключения к первичной сети переменного тока импульсного источника питания через дополнительный развязывающий трансформатор VT показана на рис. 2.21.
Рис. 2.21. Схема подключения импульсного источника питания через развязывающий трансформаторНапряжение вторичной обмотки трансформатора развязки должно быть равно номинальному напряжению первичной сети, то есть 220 В. Мощность трансформатора сетевой развязки должна подбираться на основе анализа режимов, в которых предполагается его использование. Если нужно производить подключение первичной цепи источника с диагностикой на холостом ходу вторичных цепей, то достаточно будет трансформатора с вторичной мощностью около 50 Вт. Если же необходима проверка блока в реальных нагрузочных режимах, следует подбирать трансформатор на максимальную мощность источника питания с учетом КПД импульсного преобразователя и КПД трансформатора развязки.
В основном же применение трансформатора развязки необходимо при проведении первичной диагностики цепей сетевого фильтра, выпрямителя и силового каскада. Подключать трансформатор можно также во время контрольного прогона преобразователя на холостом ходу (без вторичных нагрузок) после замены неисправных элементов. Как правило, рабочее тестирование с полной нагрузкой возможно непосредственно в реальной системе, так как не всегда есть возможность создать нагрузочный эквивалент, распределенный по вторичным каналам.
