Александр Куличков - Импульсные блоки питания для IBM PC
Особенность данной схемы состоит в том, что при включении источника питания происходит формирование сигнала «питание в норме» с задержкой относительно вторичных напряжений, а при отключении блока питания от сети этот служебный сигнал снимается до спада уровней вторичных напряжений.
Для работы узла формирования сигнала «питание в норме» используются только вторичные напряжения источника питания. Питание компараторов микросхемы LM339 осуществляется от стабилизированного напряжения канала +5 В. Этим же напряжением устанавливаются опорные уровни на входах компаратора. К одному из выводов вторичной обмотки канала +5 В подключен однополупериодный выпрямитель положительного напряжения на диоде D1. Выпрямитель нагружен на RC фильтр (элементы R1, C1) и резистивный делитель на R2 и R3. Керамический конденсатор C1 имеет относительно небольшую емкость (несколько тысяч пикофарад) по сравнению с фильтрующими конденсаторами, установленными на выходе канала +5 В. Заряд C1 происходит очень быстро и достигает уровня, равного амплитуде действующих на вторичной обмотке импульсов, то есть ~10 В. Когда напряжение на выводе LM339/3 возрастет до минимального уровня питания компараторов, на входе LM339/9 начнет действовать потенциал, превышающий значение напряжения на LM339/8. Напряжение на выходе компаратора DA1/14 будет иметь высокий уровень, его абсолютное значение будет определяться степенью заряда выходных конденсаторов канала +5 В. С некоторой задержкой относительно вывода 9 напряжение нарастает на входе 10, а уровень напряжения на LM339/11 зависит от времени заряда конденсатора C5. Заряд происходит через резистор R9. Емкость конденсатора C5 может составлять несколько микрофарад, а сопротивление резистора R9 примерно 50 кОм. Между выводами 9 и 11 включен резистор R7 достаточно большого номинала, благодаря которому обеспечивается развязка, а также разнесение по времени нарастания напряжений на них. В начальный момент работы схемы, когда заряд на конденсаторе C5 полностью отсутствует и ток, протекающий через него, максимален, напряжение на выводе LM339/11 определяется соотношением сопротивлений резисторов R7 и R8. Сопротивление R8 во много раз меньше, чем у резистора R7, поэтому потенциал в точке их соединения близок к уровню общего провода. Цепь заряда конденсатора C4 также имеет меньшую постоянную времени, чем цепь заряда конденсатора C5, поэтому более высокий уровень напряжения первоначально появляется на входе LM339/10. Выходное напряжение компаратора DA2 практически сразу после включения источника имеет на выходе низкий уровень. Через сопротивления резисторов R8 и R9 заряжается конденсатор C5. Когда напряжение на нем превысит потенциал на конденсаторе C4, произойдет переключение DA2 и на его выходе скачком появится высокий уровень напряжения.
Конденсаторы цепи фильтрации импульсного напряжения канала +5 В имеют достаточно большую емкость, чтобы сохранять заряд после отключения источника питания от сети. В цепи выпрямителя на диоде D1 установлен конденсатор небольшой емкости, уровень напряжения на котором быстро изменяется при флуктуациях напряжения на вторичной обмотке трансформатора T. В результате исчезновения импульсов напряжения на вторичной обмотке конденсатор C1 быстро разрядится. В точке соединения резисторов R2 и R3 уровень также упадет раньше, чем это произойдет на входе LM339/8. Уровень на выходе компаратора DA1 изменится от высокого к низкому. Выходной транзистор компаратора DA1 будет открыт, и через него начнется разряд конденсатора C5. Постоянная времени разряда этого конденсатора зависит от его собственной емкости и величины сопротивления резистора R8. Однако она значительно меньше, чем постоянная времени разряда конденсатора C4. Спад напряжения на C5 произойдет быстрее, чем на C4. На выходе компаратора DA2 высокий уровень также изменится на низкий. Сброс активного уровня на шине «питание в норме» информирует вычислительную систему о необходимости завершения рабочего цикла и остановки.3.5. Проведение работ с блоками питания компьютеров класса AT/XT
В главе 2 настоящей книги достаточно подробно рассмотрены основные способы подключения оборудования и методика подачи питающих напряжений на импульсные блоки питания. Цель наших рекомендаций заключается в том, чтобы максимально обезопасить процесс проведения измерений и диагностики. Общие положения и рекомендации по методике работ с импульсными бестрансформаторными источниками питания универсальны и применимы для узлов, описанию которых посвящена глава 3. Диаграммы напряжений для каскадов ШИМ преобразователя, промежуточного усилителя, а также полумостового усилителя мощности приведены в соответствующих разделах главы 2. Материал раздела 2.5 является базовым, поэтому перед чтением нижеследующего описания следует ознакомиться с положениями этого раздела. В главе 2 содержится перечень контрольно-диагностического оборудования для проведения проверок работоспособности различных узлов. Безусловно, каждое изделие имеет свои особенности тестирования, кроме того, организация рабочего места для работы требует индивидуального подхода. Материал данного раздела посвящен конкретным особенностям работы с импульсными источниками питания, построенными на основе принципиальной схемы, соответствующей рис. 3.2. Все предварительные проверки функционирования отдельных узлов импульсного преобразователя должны производиться только от внешних источников питания, указанных в описании. Применение иных источников питания и особенно подключение преобразователя непосредственно к сети переменного тока может привести к дальнейшему повреждению тестируемого прибора.
3.5.1. Проверка каскада ШИМ преобразователя
Если в процессе функционирования источника питания отмечены отклонения от его нормального режима работы или произошел полный его отказ, проверку работоспособности преобразователя следует производить поэтапно, последовательно включая узлы схемы. Последовательная проверка необходима как для локализации неисправности, так и для обеспечения максимальной безопасности. Для облегчения собственной работы по проверке функционирования каскадов формирования ШИМ последовательностей следует предварительно выяснить следующие ключевые моменты:
• какой способ подачи питания на ШИМ преобразователь применяется в данном изделии;
• какая схема защиты используется; при этом необходимо определить цепи микросхемы TL494, к которым подключаются каскады защиты.
Правильная идентификация типа схемы позволит правильно подключить внешние источники питания и измерительные приборы.
На начальном этапе целесообразно проконтролировать корректность процесса генерации импульсных последовательностей на выходах микросхемы IC1 и формирования сигналов внешнего возбуждения промежуточным усилителем на транзисторах Q3 и Q4. Для проверки работоспособности этих узлов достаточно двух источников стабилизированных положительных напряжений, а также осциллографа. При подключении оборудования электропитания все приборы должны быть обесточены. Схема подключения стабилизированных источников питания к узлу ШИМ преобразователя для проверки его функционирования приведена на рис. 3.24.
Рис. 3.24. Схема подключения стабилизированных источников к ШИМ преобразователю
Позиционные обозначения элементов соответствуют их обозначению на принципиальной схеме, представленной на рис. 3.2. На схеме показано, что диод D4 исключен из цепи, в которой он установлен. Это сделать необходимо, иначе во время проверки в отсутствие вторичных напряжений будет происходить срабатывание защиты и возникнет блокировка выходных каскадов микросхемы TL494. Остальные элементы преобразователя не окажут влияния на ход проверки. Отключение системы защиты необходимо произвести при работе с любым преобразователем. Предварительно следует определить тип схемы защиты, элементы, входящие в ее состав, чтобы при отключении не внести изменений в работу каскада ШИМ преобразователя.
Напряжение питания, подаваемое от внешнего стабилизированного источника 1 должно составлять +25 В. Уровень напряжения на источнике 2 должен быть равен +5 В. Оба внешних источника питания должны включаться одновременно. После включения источника 1 напряжение будет подано на микросхему IC1 и промежуточный усилитель на транзисторах Q3 и Q4. После подачи питания микросхема IC1 должна перейти в режим автоматической генерации импульсных последовательностей на своих выходах IC1/8 и IC1/11. Измерение параметров сигналов и контроль режимов работы элементов следует проводить относительно общего провода вторичной цепи (отрицательный полюс внешнего источника). Прохождение импульсных сигналов в данном режиме питания схемы преобразователя можно проверить через согласующий трансформатор T3, также их можно найти в базовых цепях силовых транзисторов усилителя мощности. Характеристики импульсов в базовой цепи транзистора Q5 измеряются относительно эмиттера Q5. Точно так же все измерения в базовой цепи Q6 производятся относительно эмиттера Q6. Источник питания 2 имитирует работу выходных цепей вторичного канала +5 В. Изменением в небольших пределах напряжения этого источника проверяется функция слежения ШИМ преобразователя за уровнем вторичного канала. При понижении уровня напряжения источника 2 положительные импульсы на коллекторах транзисторов Q3 и Q4 должны расширяться. При повышении напряжения источника выше номинального значения длительность положительных импульсов сокращается.
