Задание 4.1 Изучение конструкции и принципа работы блока питания.

Импульсный блок питания компьютера (ATX)

A — входной выпрямитель. Ниже виден входной фильтр

B — входные сглаживающие конденсаторы. Правее виден радиатор высоковольтных транзисторов

C — импульсный трансформатор. Правее виден радиатор низковольтных ключей

D — дроссель групповой стабилизации (ГДС)

E — конденсаторы выходного фильтра

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредствомотрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящего от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, бытовой электроники почти исключительно импульсные. В большинство современных БП встроены цепи защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе.

Структурная схема импульсного блока питания состоит из двух функциональных узлов:

- сетевого выпрямителя (СВ)

- преобразователя напряжения (ПН).

И - регулируемый инвертор; ВПр - вспомогательный преобразователь для " +5VSB"; УИ - усилители импульсов базового тока силовых ключей инвертора; СТ - линейный стабилизатор " +5 VSB".

Преобразователь напряжения (ПН) включает в себя:

- конвертор (К);

- устройство управления (УУ).

Конвертор, в свою очередь, состоит из:

- инвертора (И), преобразующего постоянное выходное напряжение СВ в переменное прямоугольной формы;

- силового трансформатора ТV1, работающего ни повышенной частоте (~60 кГц) и обеспечивающего гальваническую развязку сети с нагрузкой;

- выпрямителя и высокочастотного LC фильтра (ВФ).

Устройство управления выполняет следующие функции:

- обеспечивает мощные транзисторы инвертора импульсами возбуждения изменяемой длительности, реализуя, таким образом, принцип широтно-импульсного регулирования и стабилизации выходного напряжения Uн.

- выполняет функции плавного включения и аварийного отключения блока питания.

Согласование маломощных выходных сигналов логических элементов с входами силовых транзисторов выполняется усилителями импульсов (УИ) через трансформатор ТV2, который обеспечивает гальваническую развязку.

Схема вспомогательного преобразователя (ВПр) обеспечивает напряжениями питания усилители импульсов, узлы схемы управления и линейный стабилизатор " +5 VSB".

После запуска инвертора устройство управления получает питание от вспомогательного выпрямителя (ВВ).

Сетевой выпрямитель СВ выполняет функции выпрямления напряжения сети и сглаживания пульсации; обеспечивает режим плавной зарядки конденсаторов фильтра путем последовательного включения терморезистора TH1 ограничивающего пусковой ток заряда конденсаторов до допустимого значения при включении источника; обеспечивает бесперебойность подачи энергии в нагрузку при кратковременных (до 300 мсек) провалах напряжения сети ниже допустимого уровня и уменьшает уровень помех за счет применения помехоподавляющих фильтров.

Цепи защиты и контроля. Защита источников питания проявляется в критических режимах работы, а также в тех случаях, когда действие обратной связи может привести к предельным режимам работы элементов схемы, предупреждая тем самым выход из строя силовых и дорогостоящих элементов схемы. В результате действия цепей защиты снимаются выходные управляющие сигналы с ШИМ - контроллера, транзисторы преобразователя находятся в выключенном состоянии, выходное вторичное напряжение отсутствует.

Следует различать такие цепи защиты: • от короткого замыкания в нагрузке;

• от чрезмерного тока в транзисторах полумостового преобразователя;

• защиту от превышения напряжения.

Первые два типа защиты близки по действию и связаны с предупреждением отдачи преобразователем большой мощности в нагрузку. Действуют они при перегрузках источника питания или же неисправностях в преобразователе. Защита от превышения напряжения может возникать при перепадах входного напряжения и в некоторых других случаях.

Посмотреть фильмы: «Блок питания компьютера», «Обзор блоков питания».