25, Sep, 2024
7 Views
Comments Off on Системные блоки питания ATX
0 0

Системные блоки питания ATX

Written by

13 предыдущих номерах журнала “Сервисный центр” мы ознакомили Вас с построением блоков питания стандарта АТ. В этой статье мы поговорим о построении системных блоков питания для IBM совместимых компьютеров стандарта АТХ.
Внешним видом блок питания стандарта АТХ ничем не отличается от своих предшественников и имеет габариты 140x150x86 мм. Появился двадцати контактны it разъем (см. рис.2.) для подключения к системной плате типа Molex 39-29-9202. Разводка разъема является стандартной, в табл. 1 приведена разводка вторичных напряжений и служебных сигналов. Периферийные устройства и вентилятор подключаются через большие четырехконтакные разъемы Molex 8981-04Р (см. рис. 1), маленькие четырехконтактные разъемы предназначены для подключения устройств чтения гибких магнитных дисков.

Дополнительно к основному разъему может использоваться шестиконтактный разъем Molex 39-30-1060 (см. рис. 3) для вспомогательных функций. таких как:
– проверка работоспособности и управления вентилятора:
– выключенье вентилятора при нахождении всей системы в спящем режиме:
– управление скоростью вращения вентилятора-
В табл. 2 приведено назначение выводов этою разъема.

FanM – Это импульсный сигнал, с помощью которого система следит за вращением ротора вентилятора и определяет его скорость.
FanC – Скорость вентилятора и его выключение управляются переменным напряжением на этом выводе. Уровень напряжения колеблется в пределах от 1В (вентилятор выключен) до 10,5 В (вентилятор вращается с максимальной скоростью).
3.3V – По этому вывод}’ осуществляется подача и контроль за напряжением +3.3 В.
1394V – Используется для управления подачи питания для устройств совместимых со стандартом IEEE-1394 (Fire Wire).
1394R – “Земля” для интерфейса стандарта IEEE-1394 (FireWire).

Блок схема источника питания стандарта АТХ практически ничем не отличается от блока питания стандарта А’!’ за исключением двух новых модулей – автогенераторного вспомогательного источника питания и блока стабилизации выходного напряжения 3.3 В (см. рис. 4). Полный состав включает в себя:
– входные цепи;
– сетевой двухполупериодный выпрямитель (диодный мост);
– схема автоматического определения номинала сети;
– автогенераторный вспомогательный источник;
– блок формирования дежурного напряжения

+5VStb;
– силовой каскад:
– вторичные выпрямители:
– управляющая микросхема:
– согласующий каскад и усилители ошибок по напряжению и току:
– согласующий каскад силового каскада:
– схема формирования сигнала PG:
– схемы защиты и стабилизации.
Входные цепи
Входные цепи выполняют функцию фильтрации входного напряжения от высокочастотных импульсных помех из сети и, наоборот, из блока питания в сеть. Фильтр осуществляет гашение симметричных и несимметричных помех. На входе ставится терморезистор с отрицательным ТКС, при нагревании сопротивление его быстро уменьшается, а в холодном состоянии оно равно нескольким Омам, тем самим в начальный момент работы он ограничивает бросок зарядного тока для емкостных делителей напряжения, этим предотвращается пробой диодов выпрямительного моста во время включения блока питания в сеть.
Сетевой выпрямитель


Сетевой выпрямитель включает в себя диодный мост, емкостные делители напряжения и схему автоматического определения номинала сети. В большинстве блоков питания схема автоматического определения сети отсутствует, взамен ей ставят обычный механический переключатель, который находится, как правило, со стороны разъема сетевого кабеля. Если схема автоматического определения номинала сети присутствует, то она выполняет функцию управления формированием постоянного напряжения +310 В, независимо от того в какую питающую сеть включен блок питания – 110 или 220 В. При любом варианте включения па вход силового каскада с емкостных делителей должно поступать постоянное положительное напряжение +310В. Функцию механического переключателя выполняет двунаправленный симистор. Для управления переключением симистора используется специальная пороговая схема, результатом работы схемы является сформированный управляющий сигнал переключения симистора.

Автогенераторный вспомогательный источник
Основные функции блока – это формирование первоначального напряжения для запитывания согласующего каскада и запуска блока питания в целом, а также формирование напряжения запитывание цепей персонального компьютера в дежурном режиме работы.
Этот блок выполнен по схеме однотактного высокочастотного преобразователя с самовозбуждением. В состав каскада входят высокочастотный трансформатор и транзистор. Со вторичных обмоток этого трансформатора снимаются два напряжения: одно для питания управляющей микросхемы и согласующего каскада, а второе напряжение подается на стабилизатор напряжения для выходного канала +5VStb. В выпрямителях вторичных напряжений для этого трансформатора используется схема включения диодов обратноходовая. т. е. вся накопленная энергия в трансформаторе отдается в нагрузку через выпрямительные диоды во время закрытого состояния силового транзистора. Сам каскад однетактного высоко частотного преобразователя запускается при наличии напряжения на выходе сетевого выпрямителя амплитудой приблизительно 250 В. В базу силового транзистора через резисторы подается напряжение начального смещения, через переход коллектор-эмитер силового транзистора и первичную обмотку силового трансформатора начинает протекать ток. Наводится ЭДС самоиндукции во всех обмотках трансформатора, в базовой обмотке трансформзтора наводится импульс положительной полярности, который открывает транзистор до насыщения. Далее полярность на выводах обмоток меняется, транзистор начинается закрывается, а сердечник трансформатора перемагничивается.
Частота переключения транзистора зависит от значения сопротивления резистора, емкости конденсатора и индуктивных характеристик трансформатора.

Блок формирования дежурного напряжения +5VStb
Напряжение +5VStb подается на системную плату персонального компьютера. Этим напряжением запитываются контроллеры и микросхемы компьютера в дежурном режиме работы, когда компьютер “выключен”. Включается компьютер по перепаду входного сигнала от кнопки POWER”, которая находится на передней панели корпуса компьютера. Дальше формируется сигнал PS-ON, который подается на блок питания, и но которому разрешается работа микросхемы ШИМ. Напряжение +5VStb формируется с вторичной обмотки автогенераторного вспомогательного источника. Нужно заметить, что выпрямительный диод включен по обратноходовой схеме. Таким образом, накопленная энергия трансформатора отдастся в нагрузку при закрытом силовом транзисторе. Выпрямленное напряжение далее подается на стабилизатор тА7805. а с него – непосредственно на разт»ем блока питания. Напряжение дежурного режима присутствует даже тогда когда компьютер находится в нерабочем состоянии, т. е. выключен. Поэтому все манипуляции с оборудованием (замена, удаление), которые связаны непосредственно с компьютером, нужно делать при полностью отключенном питании, т. с. сетевая вилка должна быть удалена из сетевой розетки.
Силовой каскад
Схема силового каскада построена по двухтактной схеме, силовые транзисторы которого включены по полумостовой схеме с принудительным возбуждением. Базы транзисторов полностью изолированы сп выпрямленного сетевого напряжения +310 V. Транзисторы силового каскада управляют протеканием тока в первичной обмотке силового трансформатора, который также относится к силовому каскаду. Токи в первичной обмотке трансформатора протекают во встречном направлении друг относительно друга. Сами ключевые транзисторы управляются микросхемой Т1494 через согласующий трансформатор. Частота переключения транзисторов определяется также микросхемой и. как правило, выбирается около 60 кГц. Приблизительный подсчет частоты можно сделать но формуле <=1/ (C*R) *R. Резистор •’ конденсатор подключаются к 5 ножке микросхемы.

Вторичные выпрямители
Основная функция возлагаемая на вторичные выпрямители – это формирование основных выходных напряжений +-12В. +-5В, +З.ЗВ ЭДС со вторичных обмоток силового трансформатора выпрямляется, сглаживается, стабилизируется и подается в нагрузку. Количество вторичных обмоток, как правило, соответствует количеств}’ выходных напряжений, но может быть и меньше. В этом случае выходное напряжение – 5 В формируется из напряжения – 12 В с помощью интегрального стабилизатора LM 7905. Напряжение +3,3 В формируется практически во всех схемах с помощью параметрического стабилизатора, в состав которого входят диод, транзистор, управляемый стабилизатор и элементы, которые задают режим его работы. Тип применяемого стабилизатора -TL431. режим его работы задается внешним резистивным делителем. Выходное напряжение стабилизатора может быть в пределах от 2.5 до 36 В.


На рис. 5 представлена одна из схем формирования выходного напряжения 3,3 В из выходного напряжения +12 В. В состав схемы входит мощный полевой транзистор и микросхема ШИМ КА3842 В для управления транзистором. Назначение выводов микросхемы приведено в табл. 3. а в одном из последующих номеров журнала мы подробно рассмотрим работу этой микросхемы.


В атом каскаде предусмотрены схемы стабилизации выходного напряжения 3.3 В, а также схема защиты для этого канала по перенапряжению.
В цепях вторичных выпрямителей формируется напряжение питания для управляющей микросхемы if согласующего каскада в рабоче.х. режиме.
Управляющая микросхема
В импульсных блоках питания для управления мощными транзисторами силового каскада используется универсальная микросхема с обратной связью по току и напряжению TL 494. Она содержит:
– генератор пилообразного тока;
– источник опорного напряжения номиналом +5В;
– усилитель ошибки по напряжению:
– усилитель ошибки по току:
– схему защиты появления отпирающего импульса одновременно на двух силовых ключах
В блоках питания стандарта АТХ управляющая микросхема запитывается напряжением со вторичной обмотки блока формирования напряжения дежурного режима.

Схема формирования сигнала PG
. v Сигнал PG наряду с выходными напряжениями является стандартным вы-ходным сигналом. При отсутствии этого сигнала или при его кратковременном пропадании системный блок запускаться не будет. Этот сигнал формируется при условии присутствия всех четырех сигналов основных выходных шин. причем напряжения на этих шинах должны быть близкими к номинальным. Схемы формирования сигнала PG могут быть двухфункциональными и одно функциональными. Од-нофункционалъные реализуют функцию задержки запуска процессора при включении блока питания. Двухфункциональные кроме вышеупомянутой функции еще реализуют функцию упреждения пропадания сетевого напряжения.
Схемы защиты и стабилизации
Все блоки питания снабжены схемами защиты. Назначение схем защиты – ограничение потребляемого ст сети тока для предотвращения выжигания, в первую очередь, силовых ключей инвертора и последующих цепей. Защитные схемы в сильноточных и слаботочных каналах выполняются раздельно. Срабатывание любой из схем приводит к тому, что пропадают все выходные напряжения. Схема защиты включает в себя:
– схему ограничения по току:
– схему защиты от короткого замыкания;
– схему защиты от выходного перенапряжения.
Результатом срабатывания схем защиты является высокий потенциал на ножках 4 или 3. В этом случае микросхема будет заблокирована, на ее выходах управляющие импульсы исчезнут. Следовательно. транзисторы инвертора перестанут переключатся, выходные напряжения в данной си туации будут стремится к нулю.

Сервисный центр 

Article Tags:
Article Categories:
Hardware · Wiki

Comments are closed.