Устройства импульсного электропитания для альтернативных энергоисточников

Наиболее распространенный тип варисторов, применяемых в источниках питания, — 07D241.

Первый варистор Z1 постоянно подключен параллельно входным клеммам источника питания. Он рассчитан на срабатывание при напряжении, превышающем значение 260 В, когда его сопротивление снижается настолько, что увеличенный ток выжигает предохранитель F1.

Варистор Z2 установлен между средней точкой конденсаторов С5 и С6 сетевого фильтра и корпусом источника питания. Этот элемент выполняет защитные функции при попадании потенциала на корпус прибора.

Напряжение на Z2 в нормальных рабочих условиях не превышает 170 В или, если быть точным, 155 В при первичном питании от 220 В и 162 В при питании от 115 В. Попадание фазного напряжения на корпус вызовет увеличение напряжения на Z2, его сопротивление уменьшится, и предохранитель F1 сгорит.

Принцип работы

Общий принцип функционирования источника питания заключается в следующем.

После подачи на вход источника переменного напряжения питания, выпрямления его диодным мостом на диодах D11-D14 и фильтрации на сглаживающем фильтре, образованном дросселем Т и конденсаторами С5, С6, постоянное напряжение с номинальным значением 310 В поступает на каскад усилителя мощности, основными активными элементами которого являются транзисторы Q9, Q10, и на каскад однотактного высокочастотного преобразователя; последний выполнен на транзисторе Q3.

Если выпрямленное питающее напряжение превышает 180 В х 1,41 = 254 В (уровень нижней границы питающего напряжения), происходит самовозбуждение преобразователя на Q3.

В состав каскада этого автогенератора входит трансформатор Тб, ко вторичной обмотке которого подключены выпрямители на диодах D8 и D9, с выхода которых снимается напряжение для питания ШИМ-формирователя и стабилизатора канала питания схемы компьютера в дежурном режиме (+5 VSB).

Один вывод вторичной обмотки трансформатора Тб подсоединен к общему проводу вторичного питания. Выпрямители ШИМ-канала и стабилизатора напряжения питания в дежурном режиме подключены к двум включенным последовательно полуобмоткам трансформатора Тб.

Выпрямитель ШИМ-формирователя образован диодом D9. Фильтрация напряжения с выхода выпрямителя осуществляется конденсатором С24. Выпрямитель и фильтр канала дежурного режима (+5 VSB) образован диодом D8 и конденсатором С14 соответственно.

При поступлении питания ШИМ-преобразователь запускается и начинает формировать импульсные сигналы для возбуждения усилителя мощности.

Усилитель мощности выполнен на транзисторах Q9 и Q10 по полумостовой схеме.

Для нормальной работы усилителя мощности необходимо, чтобы транзисторы открывались по очереди и в разные промежутки времени.

Включение транзисторов в полумостовой схеме требует, чтобы была исключена возможность их одновременного открывания и протекания сквозного тока, так как это выведет их из строя.

Обеспечение корректной работы транзисторов силового каскада выполняется логикой формирования управляющих последовательностей ШИМ-регулятора.

С вторичных обмоток трансформатора ТЗ импульсные напряжения поступают во вторичные цепи, где происходят их выпрямление и фильтрация. Полученные напряжения затем стабилизируются и используются для питания.

К каналам вторичных напряжений подключены датчики, выполняющие функции измерительных цепей по выявлению короткого замыкания в нагрузке, неконтролируемого повышения напряжений по каналам и контролю текущего уровня основных вторичных напряжений. Сигналы этих датчиков воздействуют на ШИМ-преобразователь, определяя род его работы в каждый момент времени.

Устройство всех основных узлов импульсного источника: автогенераторный вспомогательный источник на транзисторе Q3, ШИМ-регулятор и относящиеся к нему цепи, усилитель мощности, каналы вторичных напряжений, цепи защиты источника питания.

Набор этих узлов является типовым для блоков питания АТХ формфактора. Их построение у разных фирм-производителей может отличаться в деталях, но основные принципы остаются неизменными. Ниже приводится информация, которая может служить практической базой для изучения и работы с аналогичными ИИП.

Большой плюс ИИП в том, что он стабильно работает при изменении сетевого напряжения в широких пределах. От такого источника питания мощностью от 400 Вт и выше можно получить полезный ток нагрузки 15–17 А и выше, а в импульсном (кратковременном режиме повышенной нагрузки) — до 30 А. Такие ИИП выполнены на микросхемах 2003, AT2005Z, SG6105, КА3511, LPG-899, DR-B2002, IW1688; содержат меньшее количество дискретных элементов на плате, имеют меньшую стоимость, чем построенные на основе популярного ШИМ микросхемы TL494.

2.4. Методы стабилизации напряжения в ИИП