Schema. Alimentazione del computer Collegamento dell'alimentatore a 200w

Ecco una descrizione completa dello schema elettrico di uno degli alimentatori switching da 200 watt (PS6220C, prodotto a Taiwan).

La tensione di rete alternata viene fornita tramite l'interruttore di rete PWR SW tramite il fusibile di rete F101 4A, filtri antirumore formati dagli elementi C101, R101, L101, C104, C103, C102 e induttanze L102, L103 a:

• connettore di uscita a tre pin, a cui è possibile agganciare il cavo di alimentazione del display;
• connettore a due pin JP1, la cui controparte si trova sulla scheda.

Dal connettore JP1 viene fornita la tensione di rete AC a:

• circuito di rettifica del ponte VR1 tramite il termistore THR1;
• l'avvolgimento primario del trasformatore di avviamento T1.

All'uscita del raddrizzatore VR1 vengono attivate le capacità di livellamento del filtro C1, C2. Il termistore THR limita la corrente di spunto iniziale di carica di questi condensatori. Il SW switch 115V/230V permette di alimentare l'UPS sia dalla rete 220-240V che dalla rete 110/127V.

I resistori ad alta resistenza R1, R2, i condensatori shunt C1, C2 sono balun (equalizzano le tensioni su C1 e C2) e garantiscono anche la scarica di questi condensatori dopo lo spegnimento dell'UPS dalla rete. Il risultato del funzionamento dei circuiti di ingresso è la comparsa sul bus della tensione raddrizzata della rete di tensione continua Uep, pari a +310 V, con alcune ondulazioni. Questo UPS utilizza un circuito di avviamento con eccitazione forzata (esterna), che è implementato su un apposito trasformatore di avviamento T1, sul cui avvolgimento secondario, dopo aver collegato l'UPS alla rete, compare una tensione alternata con la frequenza del rete di approvvigionamento. Questa tensione viene rettificata dai diodi D25, D26, che formano con l'avvolgimento secondario T1 un circuito di raddrizzamento a onda intera con un punto medio. C30 è la capacità di livellamento del filtro, su cui viene generata una tensione costante, che viene utilizzata per alimentare il chip di controllo U4.

Il circuito integrato TL494 è tradizionalmente utilizzato come chip di controllo in questo UPS.

La tensione di alimentazione dal condensatore C30 è applicata al morsetto 12 U4. Di conseguenza, la tensione di uscita della sorgente di riferimento interna Uref = -5 V appare al pin 14 di U4, il generatore di tensione a dente di sega interno del microcircuito si avvia e le tensioni di controllo appaiono ai pin 8 e 11, che sono sequenze di impulsi rettangolari con bordi iniziali negativi, spostati l'uno rispetto all'altro per mezzo periodo. Gli elementi C29, R50, collegati ai pin 5 e 6 del chip U4, determinano la frequenza della tensione a dente di sega generata dal generatore di chip interno.

Lo stadio di abbinamento in questo UPS è realizzato secondo un circuito senza transistor con controllo separato. La tensione di alimentazione dal condensatore C30 viene fornita ai punti medi degli avvolgimenti primari dei trasformatori di controllo T2, T3. I transistor di uscita dell'IC U4 svolgono le funzioni dei transistor dello stadio di adattamento e sono collegati secondo il circuito OE. Gli emettitori di entrambi i transistor (pin 9 e 10 del microcircuito) sono collegati al "corpo". I carichi del collettore di questi transistor sono i semi-avvolgimenti primari dei trasformatori di controllo T2, T3, collegati ai terminali 8, 11 del microcircuito U4 (collettori aperti dei transistor di uscita). Le altre metà degli avvolgimenti primari T2, T3 con diodi D22, D23 ad essi collegati formano i circuiti di smagnetizzazione dei nuclei di questi trasformatori.

I trasformatori T2, T3 controllano i potenti transistor dell'inverter a semiponte.

La commutazione dei transistor di uscita del microcircuito provoca la comparsa di EMF di controllo a impulsi sugli avvolgimenti secondari dei trasformatori di controllo T2, T3. Sotto l'influenza di questi transistor di potenza EMF Q1, Q2 si aprono alternativamente con pause regolabili ("zone morte"). Pertanto, una corrente alternata scorre attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi di potenza T5 sotto forma di impulsi di corrente a dente di sega. Ciò è dovuto al fatto che l'avvolgimento primario T5 è compreso nella diagonale del ponte elettrico, un braccio del quale è formato dai transistor Q1, Q2 e l'altro dai condensatori C1, C2. Pertanto, quando uno qualsiasi dei transistor Q1, Q2 viene aperto, l'avvolgimento primario T5 è collegato a uno dei condensatori C1 o C2, che fa fluire la corrente attraverso di esso per tutto il tempo in cui il transistor è aperto.

I diodi smorzatori D1, D2 restituiscono l'energia immagazzinata nell'induttanza di dispersione dell'avvolgimento primario T5 durante lo stato chiuso dei transistor Q1, Q2 alla sorgente (recupero).

Il condensatore C3, collegato in serie con l'avvolgimento primario T5, elimina la componente continua della corrente attraverso l'avvolgimento primario T5, eliminando così le polarizzazioni indesiderate del suo nucleo.

I resistori R3, R4 e R5, R6 formano i divisori di base per i transistor di potenza Q1, Q2, rispettivamente, e forniscono la modalità di commutazione ottimale in termini di perdite di potenza dinamiche su questi transistor.

Il flusso di corrente alternata attraverso l'avvolgimento primario T5 provoca la presenza di EMF a impulsi rettangolari alternati sugli avvolgimenti secondari di questo trasformatore.

Il trasformatore di potenza T5 ha tre avvolgimenti secondari, ognuno dei quali ha un cavo dal punto medio.

L'avvolgimento IV fornisce una tensione di uscita di +5 V. Il gruppo diodi SD2 (semiponte) forma con l'avvolgimento IV un circuito di rettifica a onda intera con un punto medio (il punto medio dell'avvolgimento IV è collegato a terra).

Il gruppo diodi SD2 sono diodi con una barriera Schottky, che raggiunge la velocità richiesta e aumenta l'efficienza del raddrizzatore.

L'avvolgimento III insieme all'avvolgimento IV fornisce una tensione di uscita di +12 V insieme al gruppo diodi (semiponte) SD1. Questo insieme forma con l'avvolgimento III un circuito di rettifica a onda intera con un punto medio. Tuttavia, il punto centrale dell'avvolgimento III non è collegato a terra, ma collegato al bus della tensione di uscita +5 V. Ciò consentirà di utilizzare diodi Schottky nel canale di uscita +12 V, poiché la tensione inversa applicata ai diodi raddrizzatori durante questo collegamento viene ridotta a un livello accettabile per i diodi Schottky.

Gli elementi L1, C6, C7 formano un filtro di livellamento nel canale +12 V.

I resistori R9, R12 sono progettati per accelerare la scarica dei condensatori di uscita dei bus +5 V e +12 V dopo lo spegnimento dell'UPS dalla rete.

L'avvolgimento II con cinque prese fornisce tensioni di uscita negative -5 V e -12 V.

Due diodi discreti D3, D4 formano un semiponte di rettifica a onda intera nel canale di uscita -12 V e i diodi D5, D6 - nel canale -5 V.

Gli elementi L3, C14 e L2, C12 formano filtri di livellamento per questi canali.

L'avvolgimento II, così come l'avvolgimento III, è deviato da un rilassante circuito RC R13, C13.

Il punto centrale dell'avvolgimento II è a terra.

La stabilizzazione delle tensioni di uscita viene eseguita in diversi modi in diversi canali.

Le tensioni di uscita negative -5 V e -12 V sono stabilizzate mediante stabilizzatori lineari integrati a tre terminali U4 (tipo 7905) e U2 (tipo 7912).

Per fare ciò, le tensioni di uscita dei raddrizzatori dai condensatori C14, C15 vengono fornite agli ingressi di questi stabilizzatori. Sui condensatori di uscita C16, C17 si ottengono tensioni di uscita stabilizzate di -12 V e -5 V.

I diodi D7, D9 forniscono la scarica dei condensatori di uscita C16, C17 attraverso i resistori R14, R15 dopo lo spegnimento dell'UPS dalla rete. In caso contrario, questi condensatori verrebbero scaricati attraverso il circuito stabilizzatore, il che è indesiderabile.

Attraverso i resistori R14, R15, vengono scaricati anche i condensatori C14, C15.

I diodi D5, D10 svolgono una funzione protettiva in caso di guasto dei diodi raddrizzatori.

Se almeno uno di questi diodi (D3, D4, D5 o D6) risulta essere "rotto", in assenza di diodi D5, D10, all'ingresso dello stabilizzatore integrale U1 verrebbe applicata una tensione impulsiva positiva ( o U2), e attraverso i condensatori elettrolitici C14 o C15 fluirebbe una corrente alternata, che porterebbe al loro guasto.

La presenza di diodi D5, D10 in questo caso elimina la possibilità di una tale situazione, perché la corrente scorre attraverso di loro.

Ad esempio, se il diodo D3 è "rotto", la parte positiva del periodo in cui D3 deve essere chiuso, la corrente si chiuderà nel circuito: to-e D3 - L3 D7-D5- "case".

La stabilizzazione della tensione di uscita +5 V viene eseguita con il metodo PWM. A tale scopo, al bus della tensione di uscita +5 V è collegato un divisore resistivo di misura R51, R52. Un segnale proporzionale al livello di tensione di uscita nel canale +5 V viene prelevato dal resistore R51 e inviato all'ingresso invertente dell'amplificatore di errore DA3 (pin 1 del chip di controllo). L'ingresso diretto di questo amplificatore (pin 2) è alimentato con un livello di tensione di riferimento, prelevato dal resistore R48, che è incluso nel divisore VR1, R49, R48, che è collegato all'uscita della sorgente di riferimento interna dell'U4 microcircuito Uref = +5 V. Quando il livello di tensione sul bus + 5 V sotto l'influenza di vari fattori destabilizzanti, si verifica un cambiamento nell'entità del disadattamento (errore) tra i livelli di tensione di riferimento e controllati agli ingressi del amplificatore di errore DA3. Di conseguenza, l'ampiezza (durata) degli impulsi di controllo ai pin 8 e 11 del chip U4 cambia in modo tale da riportare la tensione di uscita di +5 V deviata al valore nominale (quando la tensione sui +5 V bus diminuisce, la larghezza degli impulsi di controllo aumenta e quando questa tensione aumenta - diminuisce).

La tensione di uscita +12 V in questo UPS non è stabilizzata.

Il livello di tensione di uscita in questo UPS è regolato solo per i canali +5 V e +12 V. Questa regolazione viene eseguita modificando il livello di tensione di riferimento all'ingresso diretto dell'amplificatore di errore DA3 utilizzando il resistore trimmer VR1.

Quando si cambia la posizione dello slider VR1 durante la configurazione dell'UPS, il livello di tensione sul bus +5 V cambierà entro certi limiti, e quindi sul bus +12 V, perché la tensione dal bus +5 V viene fornita al punto medio dell'avvolgimento III.

La protezione combinata di questo UPS include:

• un circuito limitatore per controllare l'ampiezza degli impulsi di controllo;
• un circuito di controllo della sovratensione in uscita incompleto (solo sul bus +5 V).

Diamo un'occhiata a ciascuno di questi schemi.

Il circuito di controllo limitatore utilizza un trasformatore di corrente T4 come sensore, il cui avvolgimento primario è collegato in serie con l'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi di potenza T5.

Il resistore R42 è il carico dell'avvolgimento secondario T4 e i diodi D20, D21 formano un circuito a onda intera per rettificare la tensione di impulso alternata prelevata dal carico R42.

I resistori R59, R51 formano un divisore. Parte della tensione è livellata dal condensatore C25. Il livello di tensione su questo condensatore dipende proporzionalmente dall'ampiezza degli impulsi di controllo alle basi dei transistor di potenza Q1, Q2. Questo livello viene alimentato attraverso il resistore R44 all'ingresso invertente dell'amplificatore di errore DA4 (pin 15 del chip U4). L'ingresso diretto di questo amplificatore (pin 16) è collegato a terra. I diodi D20, D21 sono collegati in modo che il condensatore C25, quando la corrente scorre attraverso questi diodi, sia caricato a una tensione negativa (rispetto al filo comune).

Nel normale funzionamento, quando l'ampiezza degli impulsi di controllo non supera i limiti consentiti, il potenziale del pin 15 è positivo, a causa del collegamento di questo pin tramite il resistore R45 con il bus Uref. Se l'ampiezza dell'impulso di controllo viene aumentata eccessivamente per qualsiasi motivo, la tensione negativa ai capi del condensatore C25 aumenta e il potenziale dell'uscita 15 diventa negativo. Ciò porta alla comparsa della tensione di uscita dell'amplificatore di errore DA4, che in precedenza era pari a 0 V. Un ulteriore aumento dell'ampiezza degli impulsi di controllo porta al fatto che il controllo di commutazione del comparatore PWM DA2 viene trasferito al amplificatore DA4, e il successivo aumento della larghezza degli impulsi di controllo non si verifica più (modalità ristretta), come l'ampiezza di questi impulsi cessa di dipendere dal livello del segnale di retroazione all'ingresso diretto dell'amplificatore di errore DA3.

Il circuito di protezione contro il cortocircuito nei carichi può essere suddiviso condizionatamente in protezione dei canali per la generazione di tensioni positive e protezione dei canali per la generazione di tensioni negative, che sono implementate nei circuiti approssimativamente allo stesso modo.

Il sensore del circuito di protezione da cortocircuito nei carichi dei canali per la generazione di tensioni positive (+5 V e +12 V) è un divisore resistivo a diodo D11, R17, collegato tra i bus di uscita di questi canali. Il livello di tensione all'anodo del diodo D11 è un segnale controllato. Nel normale funzionamento, quando le tensioni sui bus di uscita dei canali +5 V e +12 V hanno valori nominali, il potenziale anodico del diodo D11 è di circa +5,8 V, perché attraverso il divisore-sensore, la corrente fluisce dal bus +12 V al bus +5 V lungo il circuito: bus +12 V - R17-D11 - bus +5 V.

Il segnale controllato dall'anodo D11 viene inviato al divisore resistivo R18, R19. Parte di questa tensione viene prelevata dal resistore R19 e alimentata all'ingresso diretto del comparatore 1 del chip U3 del tipo LM339N. Il livello di tensione di riferimento è fornito all'ingresso invertente di questo comparatore dal resistore R27 del divisore R26, R27 collegato all'uscita della sorgente di riferimento Uref=+5 V del chip di controllo U4. Il livello di riferimento è scelto in modo tale che, durante il normale funzionamento, il potenziale dell'ingresso diretto del comparatore 1 superi il potenziale dell'ingresso inverso. Quindi il transistor di uscita del comparatore 1 viene chiuso e il circuito UPS funziona normalmente in modalità PWM.

In caso di cortocircuito nel carico del canale +12 V, ad esempio, il potenziale anodico del diodo D11 diventa pari a 0 V, quindi il potenziale dell'ingresso invertente del comparatore 1 diverrà superiore al potenziale di l'ingresso diretto e il transistor di uscita del comparatore si accenderanno. Ciò provocherà la chiusura del transistor Q4, che normalmente è aperto dalla corrente di base che scorre nel circuito: Upom bus - R39 - R36 b-e Q4 - "body".

L'accensione del transistor di uscita del comparatore 1 collega il resistore R39 al "corpo", e quindi il transistor Q4 è chiuso passivamente con polarizzazione zero. La chiusura del transistore Q4 comporta la carica del condensatore C22, che funge da ponte di ritardo di protezione. Il ritardo è necessario per quei motivi per cui nel processo di ingresso in modalità dell'UPS, le tensioni di uscita sui bus +5 V e +12 V non compaiono immediatamente, ma quando i condensatori di uscita ad alta capacità si caricano. La tensione di riferimento dalla sorgente Uref, invece, compare quasi immediatamente dopo il collegamento dell'UPS alla rete. Pertanto, nella modalità di avvio, il comparatore 1 commuta, il suo transistor di uscita si apre e, se non ci fosse il condensatore di ritardo C22, ciò comporterebbe l'operazione di protezione immediatamente all'accensione dell'UPS. Tuttavia, C22 è incluso nel circuito e l'operazione di protezione avviene solo dopo che la tensione su di esso raggiunge il livello determinato dai valori dei resistori R37, R58 del divisore collegato al bus Upom e che è la base per il transistor Q5. Quando ciò accade, il transistor Q5 si accende e il resistore R30 è collegato attraverso la piccola resistenza interna di questo transistor al "caso". Pertanto, appare un percorso affinché la corrente di base del transistor Q6 fluisca attraverso il circuito: Uref - e-b Q6 - R30 - e-Q5 "case".

Il transistor Q6 si apre con questa corrente fino a saturazione, per cui la tensione Uref = 5 V, che è alimentata dall'emettitore del transistor Q6, viene applicata attraverso la sua bassa resistenza interna al pin 4 del chip di controllo U4. Ciò, come mostrato in precedenza, porta all'arresto del percorso digitale del microcircuito, alla perdita degli impulsi di controllo dell'uscita e alla terminazione della commutazione dei transistor di potenza Q1, Q2, ad es. allo spegnimento di sicurezza. Un cortocircuito nel carico del canale +5 V farà sì che il potenziale anodico del diodo D11 sia solo di circa +0,8 V. Pertanto, il transistor di uscita del comparatore (1) sarà aperto e si verificherà un arresto di protezione.

Allo stesso modo, la protezione da cortocircuito è integrata nei carichi dei canali per la generazione di tensioni negative (-5 V e -12 V) sul comparatore 2 del microcircuito U3. Gli elementi D12, R20 formano un divisore-sensore resistivo a diodo collegato tra i bus di uscita dei canali per la generazione di tensioni negative. Il segnale controllato è il potenziale del catodo del diodo D12. Con un cortocircuito nel carico del canale -5 V o -12 V, il potenziale del catodo D12 aumenta (da -5,8 a 0 V con un cortocircuito nel carico del canale -12 V e fino a -0,8 V con un cortocircuito circuito nel carico del canale -5 V) . In uno qualsiasi di questi casi si apre il transistore di uscita normalmente chiuso del comparatore 2, che fa funzionare la protezione secondo il meccanismo di cui sopra. In questo caso, il livello di riferimento dal resistore R27 viene alimentato all'ingresso diretto del comparatore 2 e il potenziale dell'ingresso invertente è determinato dai valori dei resistori R22, R21. Questi resistori formano un partitore bipolare alimentato (il resistore R22 è collegato al bus Uref = +5 V e il resistore R21 è collegato al catodo del diodo D12, il cui potenziale nel normale funzionamento dell'UPS, come già notato, è -5,8 V ). Pertanto, il potenziale dell'ingresso invertente del comparatore 2 durante il normale funzionamento viene mantenuto inferiore al potenziale dell'ingresso diretto e il transistore di uscita del comparatore verrà chiuso.

La protezione contro le sovratensioni in uscita sul bus +5 V è implementata sugli elementi ZD1, D19, R38, C23. Il diodo zener ZD1 (con una tensione di rottura di 5,1 V) è collegato al bus della tensione di uscita di +5 V. Pertanto, finché la tensione su questo bus non supera i +5,1 V, il diodo zener è chiuso e il transistor Anche il Q5 è chiuso. Se la tensione sul bus +5 V aumenta al di sopra di +5,1 V, il diodo zener "sfonda" e una corrente di sblocco scorre nella base del transistor Q5, che porta all'apertura del transistor Q6 e alla comparsa di un tensione Uref = +5 V al pin 4 del chip di controllo U4, quelli. allo spegnimento di sicurezza. Il resistore R38 è un reattore per il diodo zener ZD1. Il condensatore C23 impedisce l'intervento della protezione durante picchi di tensione casuali a breve termine sul bus +5 V (ad esempio, a causa della creazione di tensione dopo una brusca diminuzione della corrente di carico). Il diodo D19 si sta disaccoppiando.

Il circuito di generazione del segnale PG in questo UPS è a doppia funzione ed è assemblato sui comparatori (3) e (4) del microcircuito U3 e del transistor Q3.

Il circuito si basa sul principio del controllo della presenza di una tensione alternata a bassa frequenza sull'avvolgimento secondario del trasformatore di avviamento T1, che agisce su questo avvolgimento solo se è presente una tensione di alimentazione sull'avvolgimento primario T1, ad es. mentre l'UPS è collegato alla rete.

Quasi immediatamente dopo l'accensione dell'UPS, sul condensatore C30 compare la tensione ausiliaria Upom, che alimenta il chip di controllo U4 e il chip ausiliario U3. Inoltre, la tensione alternata dall'avvolgimento secondario del trasformatore di avviamento T1 attraverso il diodo D13 e il resistore limitatore di corrente R23 carica il condensatore C19. Il partitore resistivo R24, R25 è alimentato con tensione da C19. Con il resistore R25, parte di questa tensione viene applicata all'ingresso diretto del comparatore 3, che porta alla chiusura del suo transistor di uscita. Apparendo subito dopo, la tensione di uscita della sorgente di riferimento interna del microcircuito U4 Uref = +5 V alimenta il divisore R26, R27. Pertanto, il livello di riferimento dal resistore R27 viene fornito all'ingresso invertente del comparatore 3. Tuttavia, questo livello viene scelto inferiore al livello all'ingresso diretto, e quindi il transistore di uscita del comparatore 3 rimane nello stato chiuso. Pertanto, il processo di carica della capacità di mantenimento C20 inizia lungo la catena: Upom - R39 - R30 - C20 - "case".

La tensione che cresce man mano che il condensatore C20 si carica viene applicata all'ingresso inverso 4 del microcircuito U3. L'ingresso diretto di questo comparatore è alimentato con tensione dal resistore R32 del divisore R31, R32 collegato al bus Upom. Finché la tensione sul condensatore di carica C20 non supera la tensione sul resistore R32, il transistore di uscita del comparatore 4 è chiuso. Pertanto, la corrente di apertura fluisce nella base del transistor Q3 attraverso il circuito: Upom - R33 - R34 - b-e Q3 - "case".

Il transistor Q3 è aperto alla saturazione e il segnale PG prelevato dal suo collettore è passivo basso e impedisce l'avvio del processore. Durante questo periodo, durante il quale il livello di tensione sul condensatore C20 raggiunge il livello sul resistore R32, l'UPS riesce ad entrare in modo affidabile nella modalità di funzionamento nominale, ad es. tutte le sue tensioni di uscita appaiono per intero.

Non appena la tensione a C20 supera la tensione prelevata da R32, il comparatore 4 si accenderà e il suo transistor di uscita si accenderà. Ciò causerà la chiusura del transistor Q3 e il segnale PG, prelevato dal suo carico di collettore R35, diventa attivo (livello H) e consente l'avvio del processore.

Quando l'UPS viene spento dalla rete, la tensione alternata scompare sul secondario del trasformatore di avviamento T1. Pertanto, la tensione ai capi del condensatore C19 diminuisce rapidamente a causa della bassa capacità di quest'ultimo (1 microfarad).

Non appena la caduta di tensione sul resistore R25 diventa inferiore a quella sul resistore R27, il comparatore 3 commuta e il suo transistor di uscita si accende. Ciò comporterà un arresto protettivo delle tensioni di uscita del chip di controllo U4, perché. il transistor Q4 si apre. Inoltre, attraverso il transistor di uscita aperto del comparatore 3, inizierà il processo di scarica accelerata del condensatore C20 lungo il circuito: (+) C20 - R61 - D14 - k-e del transistor di uscita del comparatore 3 - "caso" . Non appena il livello di tensione su C20 diventa inferiore al livello di tensione su R32, il comparatore 4 commuta e il suo transistor di uscita si spegne. Ciò farà sì che Q3 si apra e il segnale PG diventi inattivo prima che le tensioni del bus di uscita dell'UPS inizino a diminuire in modo inaccettabile. Ciò inizializzerà il segnale di ripristino del sistema del computer e ripristinerà l'intera parte digitale del computer.

Entrambi i comparatori 3 e 4 del circuito di generazione del segnale PG sono coperti da una retroazione positiva rispettivamente con resistori R28 e R60, che ne velocizza la commutazione.

Una transizione graduale alla modalità in questo UPS è tradizionalmente fornita utilizzando la catena di formatura C24, R41, collegata al pin 4 del chip di controllo U4. La tensione residua al pin 4, che determina la durata massima possibile degli impulsi di uscita, è impostata dal divisore R49, R41.

Il motore del ventilatore è alimentato dalla tensione del condensatore C14 nel canale di generazione della tensione -12 V attraverso un filtro a L di disaccoppiamento aggiuntivo R16, C15.