Александр Куличков - Импульсные блоки питания для IBM PC

2. Для проверки работы стабилизатора следует установить различные нагрузки по каналам +5 и +3,3 В. Для этого надо подключить к выходу канала +5 В резистивную нагрузку с номиналом «1,5 Ом и общей мощностью 20 Вт. К выходу канала +3,3 В присоединить резистивную нагрузку 3 Ом мощностью 4 Вт. В таком режиме разбаланса нагрузок энергии по каналу +5 В поступает больше, чем по цепи +3,3 В. При нормальной работе стабилизатора напряжение в точке соединения ZIC1 и резистора R54 поддерживается постоянным на уровне «2,72,8 В. Напряжение же на эмиттере транзистора Q11 изменяется в некоторых пределах. При повышении выходного напряжения канала +3,3 В транзистор Q11 открывается. Происходит замыкание положительной обкладки конденсатора C34 через резистор R55 и открытый транзистор Q11 на конденсатор C28, напряжение на правой по схеме обкладке которого имеет отрицательный уровень.

3. Следует проконтролировать работу этого каскада и проверить уровень напряжения на выходе ZIC1. Если реальная логика работы стабилизатора отличается от описанной или уровень напряжения на ZIC1 превышает указанное значение, требуется замена Q11 или маломощного стабилизатора.

При коротком замыкании по основным каналам вторичного напряжения не происходит блокировки ШИМ преобразователя.

Возможная причина: неисправность транзистора Q4 или элементов в его базовой цепи.

Алгоритм поиска неисправности:

1. Режим длительной блокировки работы микросхемы IC1 устанавливается либо при отсутствии низкого уровня сигнала PS-ON, либо при срабатывании пары транзисторов Q4 и Q1. В первом случае микросхема блокируется только в течение периода, когда транзистор Q2 находится в состоянии насыщения. Работа ШИМ преобразователя возобновляется, когда транзистор Q2 установлен в состояние отсечки. Во втором случае блокирующее напряжение через открытый транзистор Q1 подается на вывод IC1/4. Проводящее состояние транзистора Q1 поддерживается открытым транзистором Q4, подключенным к базовой цепи Q1. Включение транзистора Q4 может происходить от сигналов, поданных в его базовую цепь через диоды D4 и D5. После переключения Q1 к базовой цепи Q4 подключается положительное напряжение, поступающее через Q1, D3, R11. Это напряжение удерживает как Q4, так и Q1 в проводящем состоянии. Если транзистор Q4 неисправен, то защита не будет блокировать работу IC1 при КЗ по отрицательным каналам вторичных напряжений. При возникновении КЗ по каналу +5 В блокировка будет возникать только в течение промежутка времени, когда КЗ действует. Источник питания будет возобновлять свою работу автоматически после устранения КЗ.

2. Чтобы выяснить причину кратковременной блокировки блока питания его необходимо подключить к сети и искусственно создать КЗ по каналу -5 В. Проследить подачу положительного напряжения через D4 на базу Q4. Если открывающее положительное напряжение на базу транзистора поступает, а он не переходит в проводящее состояние, то Q4 неисправен и требуется его замена.

Глава 3 Импульсные источники питания персональных компьютеров типа АТ/ХТ

Совершенствование персональных компьютеров и используемых в них источников электропитания происходило постепенно и параллельно. Появление новых функциональных возможностей у вычислительных средств немедленно отражалось на моделях источников питания. Компьютеры ATX форм-фактора имеют возможность установки дежурного режима для дистанционного включения и отключения вычислительного средства. В этом режиме компьютер практически не потребляет энергии от первичной сети. Обеспечение электропитания вычислительного средства в этом случае осуществляет вспомогательный, относительно маломощный источник, включенный в состав импульсного блока питания. Эта особенность работы блока питания компьютеров ATX конструктива рассмотрена в предыдущей главе достаточно подробно. В более ранних модификациях блоков питания для ПК не было этого дополнительного канала питания. Кроме того, их структурное и схемотехническое построение имело некоторые существенные особенности по сравнению с более поздними моделями источников питания. В источниках для ATX конструктива значительные изменения были внесены в построение силового каскада импульсного преобразователя и систему питания схемы управления. В данной главе будут рассмотрены основные принципы функционирования импульсных блоков питания для компьютеров типа AT/XT. У различных фирм-производителей отдельные узлы данных источников подвергались схемотехническим модификациям. При описании базовой схемы будут проанализированы подходы построения этих узлов и даны фрагменты принципиальных схем отдельных каскадов.

3.1. Основные технические характеристики

Источник питания подобного типа построен по схеме импульсного преобразователя напряжения с бестрансформаторным подключением к питающей сети. Он выполняет преобразование переменного сетевого напряжения в постоянные с различными заданными номиналами и допусками. Гальваническая развязка вторичных цепей питания и питающей сети обеспечивается импульсным трансформатором преобразователя напряжения.

Электропитание цепей системного блока персонального компьютера типа AT/XT осуществляется постоянными стабилизированными напряжениями с номинальными уровнями + 12, +5, -12 и -5 В. Последние модификации системных плат AT компьютеров содержат элементы, требующие для питания напряжений 2–3,6 В. Эти напряжения вырабатываются интегральными стабилизаторами, установленными непосредственно на системных платах, а не сетевыми импульсными преобразователями напряжения.

Отдельные позиции технических характеристик для блоков питания AT компьютеров соответствуют параметрам, приведенным в разделе 2.1, к которому можно обращаться за более подробной информацией по основным параметрам блоков питания персональных компьютеров. В настоящем же разделе будут приведены наиболее общие пользовательские характеристики.

Каждая фирма-производитель импульсных блоков питания выпускает серию преобразователей с различной мощностью вторичных цепей. Максимальная мощность указывается в полном наименовании источника. Например, в блоке питания марки LPS-02-200M (Level power supply) цифра 200 обозначает суммарную максимальную мощность вторичных цепей питания. Типовой ряд блоков питания, их характеристики и распределение токов нагрузки для каждого номинала выходного напряжения на примере модификаций изделий LPS-02 приведен в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Типовой ряд блоков питания

Номиналы и номенклатура вторичных постоянных напряжений стандартизованы. Значения выходных напряжений фиксированы и какие-либо ручные регулировки исключены. Из табл. 3.1 следует, что самыми нагруженными каналами вторичных напряжений являются выходы +5 и +12 В. Поэтому система стабилизации построена таким образом, чтобы слежение за выходными напряжениями вторичных цепей производилось по состоянию самых нагруженных каналов.

Существует зависимость распределения токовой нагрузки между вторичными напряжениями и допустимым уровнем их стабилизации. Так, например, к схеме блока питания предъявляются следующие требования: выходное напряжение +5 В должно меняться не более чем на 0,5 % при колебаниях нагрузки от 25 до 100 % по этому каналу и постоянной величине нагрузки по остальным каналам, поддерживаемой на уровне 25 % от максимальной. При нагрузке от 50 до 100 % всех вторичных каналов, кроме +5 В, величины их напряжений не должны изменяться более, чем на 0,1 %, при сохранении нагрузки по каналу +5 В на уровне 25 % от максимальной.

Параметры источников питания, общие для всех типов:

• номинальные значения входных переменных напряжений – 115 и 220 В;

• рабочий диапазон для первичных напряжений:

– для 115 В – 90-135 В;

– для 220 В – 180–265 В;

• диапазон частот первичного питающего напряжения – 47–63 Гц;

• максимальный уровень пульсаций по вторичным каналам, от номинального уровня напряжения – не более 0,1 %;

• общий КПД блока питания – не менее 75 %;

• сопротивление изоляции между входами первичной сети и общим проводом вторичных каналов – не менее 10 МОм;

• уровень сигнала «питание в норме» – ТТЛ (активный – высокий);

• задержка появления сигнала «питание в норме» – 100–500 мс;

• минимальное время сохранения уровней выходных напряжений после выключения – 20 мс;

• диапазон рабочих температур – 0-50 °C.

В состав блоков питания системных модулей компьютеров включены узлы для защиты силовых элементов схемы импульсного преобразователя от короткого замыкания по всем вторичным каналам и чрезмерного неконтролируемого повышения вторичного напряжения. Механизм срабатывания электронной защиты предусматривает блокировку функционирования схемы управления и импульсного преобразователя. После включения блокировки ее действие будет продолжаться до устранения причины короткого замыкания и повторного выключения/включения блока питания. Обязательным элементом защиты в блоке питания является предохранитель, установленный по одному из входных потенциальных проводников первичной сети.