Блок питания для компьютера, мощностью 350Вт, форм-фактор АТХ

Дипломная работа.

Киевский политехнический институт (КПИ)

Радиотехнический факультет

Киев 2005

Вступ.

Сучаснi ринково економiчнi вiдносини вимагають якiсну i надiйну продукцiю, а також швидке та якiсне надання послуг. Низька вартiсть обумовлюють конкурентоспроможнiсть товару та послуг. Реалiзувати це не можливо без автоматизацii усiх сфер дiяльностi суспiльства. Унiверсальним iнструментом для автоматизацii в наш час став персональний комптАЩютер(ПК). Якщо проаналiзувати, то можна побачити що комптАЩютер на сучасному етапi застосовуiться майже всюди: в медицинi для точноi дiагностики з малим вiдсотком помилки, в виробництвi для швидкого проектування, аналiзу, моделюванню i безпосередньо при виготовленнi(верстати з ЧПК) деталi, в сiльському господарствi, в дослiдницьких цiлях, в масових електронних платежах, в сферi розваг(iгровi автомати). Варто вiдмiтити що сучасний комптАЩютер уявляi собою складний радiоелектронний засiб, в якому реалiзованi всi досягнення науки в сферi технологiй i iнженерii. Намагання збiльшити швидкодiю цього засобу змушуi розробникiв зменшувати рiвнi сигналiв, застосовувати технологii яки i чутливими до зовнiшнього впливу, що дуже сильно позначаiться на надiйнiй роботi приладу. Це в свою чергу обумовлюi жорстку вимогу до джерела живлення, до його стабiльностi.

В разi нестабiльностi напруги живлення комптАЩютеру найчастiше це приводить до таких наслiдкiв як:

- виходу за ладу головноi плати;

- виходу з ладу ОЗП;

- механiчного руйнування жорсткого диску (накопичувача);

- зрив при запису CD/CD-RW;

- раптове перезавантаження операцiйноi системи;

Таке нестабiльне функцiювання приладу, коли вiн i ключовим елементом в системi приводить до падiння загальноi результативностi системи.

Такий стан працi персональних комптАЩютерiв в Украiнi i дуже поширеним. Причиною - i використання не якiсних джерел живлення. Високоякiснi джерела живлення для ПК мають велику вартiсть, тому враховуючи споживацький рiвень в Украiну ввозяться в дуже незначноi кiлькостi.

Пiсля проведених мною дослiджень, було зтАЩясовано що в Украiнi можливе виробництво високоякiсного джерела живлення для ПК, за цiною яка буде доступна середньому споживачу. Тому метою дипломноi роботи i розробка БЖ форм фактору АТХ який в повнiй мiрi вiдповiдаi вимогам яки висуваi стандарт створений корпорацiiю INTEL, маi високi показники надiйностi i малу собiвартiсть порiвняно з його аналогами.

1 Розробка технiчного завдання.

1.1 Найменування та область застосування.

1.1.1 Найменування: Блок живлення комптАЩютеру форм фактору АТХ(12V).

1.1.2 Область застосування: системнi модулi типу IBM PC-XT/AT.

1.2 Мета та призначення розробки.

1.2.1 Метою розробки i створення комптАЩютерного блоку живлення форм фактору АТХ(12V).

1.2.2 Призначення розробки тАУ створення функцiонально закiнченого пристрою який забезпечуi стабiльнiсть вихiдноi напруги при змiнi в широких межах вхiдноi напруги, вхiдного струму i робочоi температури.

1.2.3 Розробка призначена для крупно серiйного виробництва.

1.3 Джерело розробки.

1.3.1 Джерелом розробки i схема електрична принципова блоку живлення комптАЩютеру який сумiсний з головною платою виготовленою згiдно специфiкацii ATX версii 2.03.

1.4 Технiчнi вимоги.

1.4.1 Склад виробу та вимоги до конструктивного оформлення.

1.4.1.1 Вирiб маi в своiму складi наступнi частини:

- плата фiльтрацii вхiдноi напруги;

- плата перетворення напруги.

1.4.1.2 Габаритнi розмiри БЖ повиннi бути, мм:

- довжина: 150;

- ширина : 140;

- висота : 86.

1.4.1.3 Маса блоку повинна бути не бiльше 2 кг.

1.4.1.4 Конструктивне виконання повинне забезпечувати можливiсть крiплення блоку в системних модулях типу IBM PC-XT/AT.

1.4.1.5 Конструкцiя БЖ повинна забезпечувати, можливiсть ремонту.

1.4.1.6 Електрична мiцнiсть iзоляцii БЖ мiж струмоведучими колами, а також мiж струмоведучими колами i корпусом в нормальних клiматичних умовах експлуатацii повинна забезпечувати вiдсутнiсть пробоiв.

1.4.1.7 Стiйкiсть до впливу температури та вологостi оточуючого середовища: вирiб повинен вiдповiдати клiматичному виконанню категорii УХЛ 4.2 ГОСТ15150-69.

1.4.1.8 Для антикорозiйного захисту поверхнi деталей застосувати гальванiчне покриття.

1.4.1.9 Корпус БЖ повинен мати перфорацiю, на деталях якi формують корпус не повинно бути задирок та пошкоджень(подряпин, вмтАЩятин, корозii).

1.4.1.10 Пiсля ремонтних робiт, вирiб повинен зберiгати показники яки вказанi в цьому документi.

1.4.1.11 Вирiб повинен експлуатуватися в примiщеннях 3 категорii(закрите примiщення з породною циркуляцiiю повiтря).

1.4.1.12 Вирiб по показникам завадостiйкостi та лiквiдацii завад яки впливають на роботу iнших виробiв повинен вiдповiдати ГОСТ 22505-83 i ГОСТ 23511-79.

1.4.2 Показники призначення.

Вимоги до мережi:

Мiнiмальне значення, ~В: 180;

Максимальне значення, ~В: 265;

Частота, Гц: 47 тАУ 63;

Вимоги до параметрiв вихiдних напруг i струму:

Загальнi вимоги:

Загальна вихiдна потужнiсть, Вт: 350;

Загальний ККД, %: 75;

Викид струму при вмиканнi не бiльше, А: 80;

Температурний дрейф рiвня вихiдних напруг для каналу +5В, при навантаженi всiх каналiв на 50%, : 0.02;

Температурний дрейф рiвня вихiдних напруг для всiх iнших каналiв, при навантаженi всiх каналiв на 50%, : 0.05;

При змiнi напруги мережi вiд 180В до 264 вихiднi напруги всiх каналiв змiнюються на В±0.5% при 50% навантаженнi всiх каналiв;

Затримка зтАЩявлення сигналу дозволу PG(Power Goodness) високого рiвня при вмиканнi, мл.сек.: 100 тАУ 200

1.4.3 Вимоги до надiйностi.

1.4.3.1 Вирiб по забезпеченню надiйностi повинен задовольняти вимогам ГОСТ 27.003-90.

1.4.3.2 Середня вiдпрацювання на вiдмову, год.:тАжтАж.не менше 27000;

1.4.3.3 Ймовiрнiсть безвiдмовноi роботи:тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж 0.75;

1.4.3.4 Середнiй час вiдновлення, год.:тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж 0.5;

1.4.3.5 Вирiб повинен витримувати вплив зовнiшнiх механiчних та клiматичних факторiв згiдно з ГОСТ 11478-88.

1.4.4 Вимоги до технологiчностi та метрологiчному забезпеченню розробки, виробництва i експлуатацii.

1.4.4.1 Параметри БЖ повиннi контролюватися за допомогою стандартних вимiрювальних приладiв обслуговуючим персоналом середнього рiвня квалiфiкацii.

1.4.4.2 Вимоги до технологiчностi повиннi вiдповiдати до

ГОСТ 14.201-83.

1.4.4.3 Конструкцiя виробу повинна забезпечувати можливiсть виконання монтажних робiт з дотриманням вимог технiчного завдання на встановлення та пайку комплектуючих виробiв.

1.4.4.4 Конструкцiя виробу в цiлому та окремих складних вузлiв повинна забезпечувати зборку при виготовленнi без створення i застосування спецiального обладнання.

1.4.4.5 Працезатрати при виготовленнi приладу, год.:тАжтАжтАж.тАжне бiльше 3.

1.4.4.6 Конструкцiя блоку повинна вiдповiдати вимогам ремонтопридатностi згiдно Р50-84-88.

1.4.5 Вимоги до рiвня унiфiкацii та стандартизацii.

1.4.5.1 В якостi комплектуючих одиниць та деталей (комунiкацiйнi вироби електронiки, деталi крiплення, деталi встановлення) повиннi використовуватись серiйнi вироби.

1.4.5.2 Монтажнi плати, панелi, вузли крiплення та установки повиннi бути унiфiкованi.

1.4.5.3 Коефiцiiнт унiфiкацii стандартних та запозичених деталей повинен бути не менше 0.1.

1.4.6 Вимоги до безпеки при обслуговуваннi по охоронi навколишнього середовища.

1.4.6.1 Конструкцiя БЖ повинна забезпечити безпеку персоналу при експлуатацii виробу. Загальнi вимоги до електричноi та механiчноi безпеки згiдно до ГОСТ 12.2.007.0-75.

1.4.6.2 За принципом захисту людини вiд ураження електричним струмом блок повинен бути виготовлений вiдповiдно до ГОСТ 12.2.007.0-75, клас захисту тАУ 1.

1.4.6.3 Мiри захисту вiд ураження електричним струмом повиннi вiдповiдати ГОСТ 12.2.007.0-75.

1.4.6.4 Загальнi вимоги по забезпеченню пожежноi безпеки в примiщеннях згiдно до ГОСТ 12.1.004-85.

1.4.6.5 Конструкцiя приладу повинна виключати можливiсть невiрного приiднання його струмоведучих частин.

1.4.6.6 В якостi основного джерела живлення повинна виступати промислова мережа змiнного струму частотою 50 Гц та напругою 220В, в якостi альтернативного джерела живлення тАУ джерело безперебiйного живлення, з часом автономноi роботи не менше 20 хв.

1.4.6.7 Штекери та рознiмач електричних кiл повиннi мати надписи, якi вiдповiдають iх призначенню.

1.4.6.8 Конструкцiя приладу повинна виключати можливiсть попадання в корпус стороннiх речей.

1.4.6.9 В документацii по експлуатацii та вимогам по технiки безпеки повиннi бути дотриманi правила технiчноi експлуатацii електромонтажу користувачем, та правила безпеки при експлуатацii.

1.4.7 Естетичнi та ергономiчнi вимоги.

1.4.7.1 Вирiб по своiм ергономiчним показникам повинен забезпечувати зручнiсть при монтажi i експлуатуваннi.

1.4.8 Вимоги до патентноi чистоти.

1.4.8.1 Патентна чистота повинна бути забезпечена.

1.4.9 Вимоги до складових частин виробу: сировини, вихiдним та експлуатацiйним матерiалам.

1.4.9.1 Покупнi вироби i матерiали застосовуються без обмежень.

1.4.10 Умови експлуатацii(використання), вимоги до технiчного обслуговування та ремонту.

1.4.10.1 Вирiб повинен бути виготовлений для клiматичного виконання УХЛ4.2. згiдно ГОСТ 15150-69.

Значення температури повiтря при експлуатуваннi, С0:

Робочi:

верхнi значення +35;

нижнi значення +10;

середнi значення +20.

Граничнi:

верхнi значення +45;

нижнi значення +10.

Вiдносна вологiсть:

Середнi значення в найбiльш теплий та вологiй перiод та тривалiсть дii.

65% при 20 С0 тривалiсть дii 12 мiсяцiв;

Верхнi значення 85% при 25 С0.

Атмосферний тиск:

атмосферний тиск 84.0тАж106.7 кПа. (630 тАУ 800 мм рт.ст.)

1.4.11 Вимоги до маркування та упаковки.

1.4.11.1 Маркування виробу повинно вiдповiдати вимогам

ГОСТ 21552-84.

1.4.11.2 Маркування на корпусi виконати методом тиснення. Якiсть виконаного маркування повинна забезпечувати чiтке зображення на весь термiн служби виробу.

1.4.11.3 В змiстi маркування виробу повинно бути:

найменування пiдприiмства виробника або товарний знак;

повне товарне найменування згiдно ГОСТ 21552-84;

порядковий номер виробу i складових частин;

пояснюючи та попереджальнi надписи;

дата виготовлення.

1.4.11.4 Упаковка повинна бути виконана у виглядi картонноi коробки.

1.4.11.5 На тарi повиннi бути нанесенi значки манiпуляцiй: ВлБерегти вiд сиростiВ», ВлДотримуватись iнтервалу температурВ».

1.4.11.6 Упаковка повинна забезпечити цiлiснiсть виробу при роботах по завантаженню тАУ розвантаженню, транспортуванню, зберiганню та потрiбнiй захист при зовнiшнiх впливах.

1.4.11.7 Кожен вирiб в упаковцi повинен фiксуватися в транспортнiй тарi.

1.4.11.8 Якщо вирiб буде експортуватись всi надписи виконуються на домовленiй мовi, яка оговорюiться в договорi.

1.4.12 Вимоги до транспортування та зберiгання.

1.4.12.1 Упакованi вироби транспортуються виключно в закритому транспортi.

1.4.12.2 Вимоги до виду транспорту не предтАЩявляються.

1.4.12.3 Умовами для зберiгання виробу в тарi повиннi вiдповiдати наступним вимогам:

температура оточуючого середовища В±50С0;

вiдносна вологiсть повiтря при +35С0 98%;

середнi мiсячне значення в найбiльш теплий i вологiй перiод та тривалiсть його впливу 80% при 27 С0 12 мiсяцiв.

Тип примiщення: закрите або iнше примiщення з природною вентиляцiiю без застосування штучного регулювання клiматичних умов, де коливання температури i вологостi повiтря значно менше, нiж на вiдкритому повiтрi.

1.4.12.4 Розмiщення i крiплення упакованих виробiв в транспортних засобах повинно забезпечити iх стiйке положення, виключити можливiсть ударiв.

1.4.12.5 В примiщеннi для зберiгання виробу не повинно бути агресивних домiшок(парiв, луг, кислот i т. iн.) яки викликають корозiю.

1.4.12.6 Вiдстань мiж стiнами, полом складу i виробом повинно бути не менше 100мм, а мiж обiгрiваючими пристроями не менше 0.5м.

1.5 Економiчнi показники.

1.5.1 Очiкуваний рiчний випуск до штук.

1.6 Стадii та етапи розробки.

1.6.1 Технiчна пропозицiя.

1.6.2Ескiзний проект.

1.6.3Технiчний проект.

1.7 Порядок контролю та приймання.

1.7.1 Вирiб повинен бути перевiрений i прийнятий вiддiлом технiчного контролю пiдприiмства виробника.

1.7.2 Для приймання предтАЩявляються наступнi документи:

технiчне завдання;

комплект конструкторськоi документацii;

вiдомiсть покупних виробiв;

програма i методика проведення випробувань;

експлуатацiйнi документи;

методика перевiрки.

1.7.3 В разi не вiдповiдностi основних параметрiв блоку, його вiдправляють в ремонт. Пiсля ремонту проводять повторну перевiрку i налагоджування блоку.

1.7.4 Всi перевiрки за винятком оговорених, проводити в клiматичних умовах якi оговоренi в ТЗ.

2. Аналiз ТЗ.

Блок живлення(БЖ) для системних модулiв IBM PC XT/AT призначений для перетворення вхiдноi змiнноi напруги мережi в вихiднi постiйнi напруги, яки забезпечують роботу всiх iнших вузлiв i блокiв комптАЩютеру.

БЖ для комптАЩютерiв будуються за безтрансформаторною схемою пiд iднання до мережi i являi собою iмпульснi БЖ, яки характеризуються великим значенням ККД(бiльше 70%), незначною вагою та невеликими габаритами.

Маючи стiльки переваг, iмпульсний БЖ i джерелом iмпульсних завад i це предтАЩявляi до його схеми великi вимоги до електромагнiтноi сумiсностi з рештою схемою комптАЩютеру, а також з iншими побутовими електронними приладами. Окрiм цього в без трансформаторних РЖБЖ немаi гальванiчноi розвтАЩязки частини схеми з мережею, що вимагаi спецiальних мiр при його ремонтi.

Велика частина елементiв РЖБЖ працюi зi струмом високоi частоти(~60кГц), це приводить до нагрiвання елементiв, тому i важливим забезпечення теплового режиму РЕЗ. До елементiв яки нагрiваються вiдносяться: iмпульснi силовi транзистори в силовому каскадi, iмпульсний силовий трансформатор, iмпульснi(високочастотнi) силовi дiоди в вихiдних колах, iнтегральнi стабiлiзатори напруги, дросель груповоi стабiлiзацii.

Враховуючи вище вказанi особливостi РЖБЖ комптАЩютеру, а також вимоги ТЗ, треба прийняти рiшення по забезпеченню всiх норм.

Для забезпечення електромагнiтноi сумiсностi електрична схема РЖБЖ завжди розмiщуiться в металiчному кожуху який служить електромагнiтним екраном. Таке оформлення i однiiю з мiр по зниженню рiвня утворення завад яки носять характер випромiнювання. РЖнша завада яка i небезпечною як для роботи комптАЩютеру так i для iнших електричних приладiв являi собою кондуктивна завада. Джерелом кондуктивноi завади може бути як зовнiшнiй прилад так i сам РЖБЖ. Зовнiшнiм джерелом за звичай i апаратура дуговоi та контактноi зварки, приводи електродвигунiв, медична апаратура i тк.iн. В РЖБЖ джерелом кондуктивноi завади i режим роботи силових транзисторiв iнвертора, випрямляючих та комутуючих дiодiв. Для боротьби з кондуктивною завадою треба застосувати завада лiквiдуючи фiльтри, та iншi схемнi засоби боротьби.

Для забезпечення теплового режиму РЕЗ, елементи яки сильно нагрiваються необхiдно обладнати радiаторами, а елементи для яких неможливо застосування радiаторiв необхiдно застосувати примусове охолодження.

В якостi примусового охолодження в системах забезпечення теплового режиму (СЗТР) в радiо конструюваннi широко застосовуiться вентилятори. Найбiльш ефективною системою охолодження при застосуваннi вентиляторiв i система примусового охолодження повiтрям шляхом продувки.

Застосування вентиляторiв маi своi переваги i недолiки. До переваг можна вiднести можливiсть зменшити розмiри радiаторiв, а також штучно пiдтримувати температуру в корпусi на заданому рiвнi. До недолiкiв шумовий фон який створю вентилятор при роботi. Тому i дуже важливою проблема зниження рiвня шуму.

Для примусового охолодження застосовування звичайного вентилятори з двигуном колекторного типу i неможливим, тому що вiн, по перше, i джерелом електромагнiтних завад, а по друге, вимагаi систематичного ремонту, повтАЩязаного з механiчним спрацюванням щiточок. Тому треба застосовувати вентильнi двигуни виконанi в без колекторному варiантi.

Важливим моментом при конструюваннi друкованоi плати БЖ, з погляду забезпечення теплового режиму i оптимальне розмiщення елементiв виходячи з обмежень якi накладаi схемотехнiка РЖБЖ. Тому при трасуваннi плати i конструюваннi кожуху РЖБЖ елементи яки вiддають велику кiлькiсть потужностi у виглядi тепла треба розмiщувати вздовж потоку повiтря.

Для забезпечення конструктивних мiр технiчноi безпеки, треба застосувати три штирковий стандартний вхiд (виделка) для подачi напруги мережi за допомогою три провiдникового шнуру з три контактною розеткою на РЖБЖ i двох штирковоi виделки на концi, яку вмикають до мережi (виделка маi третiй контакт який дозволяi здiйснити захисне занулення). На отвори пiд установку вентилятора встановити захиснi сiтки, яки запобiгали попаданню стороннiх речей в середину РЖБЖ. Для захисту провiдникiв вiд ушкодження iзоляцii треба застосувати захисне пластикове кiльце.

Для забезпечення високого рiвня надiйностi, якостi, мiнiмальноi собiвартостi та ремонтопридатностi треба застосувати нову елементну базу та матерiали яки широко представленi на ринку Украiни.

3 Опис схеми електричноi принциповоi.

Розроблювальний РЖБЖ побудований на мiкросхемi TL494. Схема технiчнi варiанти побудови РЖБЖ на основi керуючою мiкросхеми TL494 вiдрiзняються незначно. В усiх таких РЖБЖ незмiнними залишаються:

спосiб побудови силового каскаду(двохтактна полу мостова схема);

керуюча мiкросхема з деякими навiсними елементами;

узгоджувальний каскад з розвтАЩязуючим i керуючим трансформатором;

спосiб отримання вихiдних напруг i iх стабiлiзацiя.

Важливим i i та обставина, що у всiх таких РЖБЖ незмiною залишаiться i загальна архiтектура побудови всiii схеми РЖБЖ в цiлому. Цей базовий принцип полягаi у тому, що на первиннiй гальванiчне не розвтАЩязаноi вiд мережi сторонi, розмiщуiться тiльки силовий каскад(потужна полу мостова схема iнвертору), а уся iнша частина схеми, в тому числi i керуюча мiкросхема TL494, знаходяться на вториннiй сторонi, яка гальванiчне розвтАЩязана вiд мережi. Границя розвтАЩязки проходить крiзь розвтАЩязуючи трансформатори:

керуючий;

силовий iмпульсний.

3.1 Вхiднi кола.

Ця частина схеми практично не вiдрiзняiться для всiх рiзновидiв РЖБЖ i включаi в себе наступнi основнi елементи:

вхiдний стандартний трьохштирковий розмикач;

плавкий запобiжник;

обмежуючий терморезистор;

вхiдний завадалiквiдуючий фiльтр;

схему випрямлення напруги мережi;

згладжуючий iмнiсний фiльтр.

Змiнна напруга мережi подаiться через вимикач мережi крiзь запобiжник (номiналу 5А), терморезистор(TR) з негативним температурним коефiцiiнтом опору (ТКО) i завадалiквiдуючий фiльтр на мостову схему випрямляча. Випрямлена напруга мережi згладжуiться конденсаторами С5, С6. На шинi випрямленоi напруги зтАЩявляiться постiйна напруга +310В вiдносно загального проводу первинноi сторони.

Терморезистор призначений для обмеження стрибка зарядного струму крiзь конденсатори в момент вмикання РЖБЖ. В холодному станi опор TR складаi декiлька Ом, струм крiзь дiодний мiст обмежуiться на безпечному для iх рiвня. В результатi протiкання струму крiзь TR вiн нагрiваiться i його опiр складаi долi ома що в подальшому не впливаi на роботу РЖБЖ.

Мережевий плавкий запобiжник призначений для захисту мережi вiд перевантажень при можливих КЗ в первинному колi РЖБЖ, i не захищаi схему самого РЖБЖ вiд внутрiшнiх перевантажень i КЗ.

Вхiдний завадалiквiдуючий фiльтр маi властивiсть лiквiдацii завад в двох напрямках, тобто запобiгаi прониканню високочастотних iмпульсних завад з мережi в РЖБЖ, i навпаки тАУ з РЖБЖ в мережу.

Паралельно конденсаторам С5, С6 включенi високоомнi опори R2, R3 номiналом 200 кОм, крiзь яки С5, С6 розряджаються при вимиканнi РЖБЖ. Окрiм цього цi опори вирiвнюють напругу на С5, С6(для симетрii роботи схеми).

3.2 Силовий каскад.

Силовий каскад побудований по двохтактнiй полумостовiй схемi. Транзистори VT1, VT2 - ключевi силовi транзистори яки при роботi БЖ вiдмикаються по черзi. Керуюча напруга яка подаiться на бази цих транзисторiв побудована таким чином, що завжди була тАЬмертва зонатАЭ, коли обидва транзисторiв закритi. Цим попереджаються скрiзнi струми крiзь транзистори VT1, VT2.

Електрорушiйна сила (ЕРС) на вторинних обмотках керуючого трансформатору в перший момент пiсля вмикання ще вiдсутня. Тому, щоб низькоомний опiр обмоток не шунтував керуючи переходи база-емiтер силових ключей, доводиться вмикати розвтАЩязуючи дiоди VD5, VD6.

Дiоди VD7, VD8 призначенi для створення шляху протiкання струму рекуперацii(часткове повернення енергii яка була накопичена в iндуктивностi розсiювання трансформатора в джерело живлення), який замикаiться по колу: T1-C7-C6-VD8-T1 для дiода VD8 i T1-C7-C5-VD7-T1 для дiода VD7.

Коло з елементiв C10, R10 ввiмкнена паралельно первиннiй обмотцi iмпульсного силового трансформатору, демпфiруi паразитнi високочастотнi коливання, яки виникають в паразитному коливальному контурi, котрий складаiться з iндуктивностi розсiювання первинноi обмотки Т1 i мiжвiтковоi iмностi, в момент закривання транзисторiв VT1, VT2. При цьому C10 збiльшуi загальну iмнiсть паразитного кола, знижаi таким чином частоту паразитного коливального процесу. R9 знижаi добротнiсть цього контуру, що сприяi швидкому затуханню коливань.

Конденсатор C7, запобiгаi протiканню можливiй постiйнiй складовоi струму крiзь первинну обмотку iмпульсного високочастотного трансформатора. Тому i елементом який запобiгаi пiдмагнiчуванню осердя.

Конденсатори C8, C9 виконують функцiю форсуючих iмностей i прискорюють процес перемикання силового транзистору. Це вiдбуваiться наступним чином. При появi вiдчиняю чого iмпульсу на обмотцi розряджений конденсатор С8 забезпечуi подачу в базу VT1 вхiдного вiдпираю чого струму з крутим фронтом, який перевищуi його встановлене значення. Тому початковий iмпульс крiзь С8, забезпечуi прискорене вiдпирання VT1. Коли С8 зарядиться до рiвня ЕРС, яка дii на обмотцi керуючого трансформатору, струм крiзь нього перестане протiкати, i в подальшому базовий струм VT1 замкнеться крiзь VD5, R4, R8. При зниканнi ЕРС на обмотцi керуючого трансформатора напруга з конденсатора С8 прикладаiться до емiтерного переходу транзистора VT1 в зачиняючей полярностi i, форсовано зачиняi останнiй, надiйно пiдтримуi його в зачиненому станi до кiнця тАЬмертвоi зонитАЭ. Аналогiчно для конденсатора С9.

3.3 Вихiднi кола.

Спосiб отримання вихiдних напруг однаковий майже в усiх каналах. Цей спосiб полягаi в випрямленнi та згладжуваннi iмпульсних ЕРС з вторинних обмоток iмпульсного силового трансформатору. При цьому випрямлення в всiх двохтактних схемах здiйснюiться по двохполуперiоднiй схемi з середньою точкою. Цим забезпечуiться симетричний режим перемагнiчування осердя iмпульсного трансформатора, так як крiзь вториннi обмотки протiкаi тiльки змiнний струм i, вiдповiдно, вiдсутнi примушене пiдмагнiчування осердя, яке неминуче в однополуперiодних схемах випрямлення, де струм протiкаi крiзь вторинну обмотку трансформатора тiльки в одному напрямку.

Так як всi канали реалiзованi приблизно однаково, достатньо буде розглянути i описати роботу одного каналу(+12В).

Коли крiзь первинну обмотку 1-2 силового трансформатораТ1 протiкаi лiнiйно наростаючий струм на вториннiй обмотцi 3-4 дii ЕРС постiйного рiвня. Полярнiсть ЕРС така що на виводi 3 присутнiй позитивний потенцiал ЕРС вiдносно корпусу. На виводi 4 цей потенцiал буде негативний. Тому протiкаi лiнiйно наростаючий струм по колу: 3 T1-верхнiй дiод в дiодной збiрцi VD9 тАУ обмотка W1 дроселю груповоi стабiлiзацii L5 тАУ дросель L6 тАУ конденсатор С12 тАУ корпус 7 Т1.

Нижнiй дiод збiрки на цьому iнтервалi зачинений негативною напругою на анодi, i струм крiзь нього не протiкаi.

Окрiм пiдзарядки конденсатора С12 вiдбуваiться передача енергii на вихiд каналу (пiдтримуiться струм навантаження). На цьому же iнтервалi часу в осердi дроселiв L5 i L6, накопичуiться магнiтна енергiя.

Далi струм крiзь первину обмотку силового трансформатору припиняiться як результат закривання силового транзистору. ЕРС на вторинних обмотках зникаi. Триваi тАЬмертва зонатАЭ. На цьому iнтервалi енергiя, збережена в дроселях L5, L6 передаiться в конденсатор С12 i в навантаження.

Цей струм лiнiйно спадаючий в часi. Далi вiдкриваiться другiй силовий транзистор i крiзь первинну обмотку Т1 починаi протiкати лiнiйно наростаючий струм зворотного напрямку. Тому полярнiсть ЕРС на вторинних обмотках буде зворотною: на виводi 4 позитивний на виводi 3 негативний вiдносно корпусу. Тому на цьому iнтервалi провiдником буде нижнiй дiод в дiоднiй збiрцi VD9, а верхнiй ii дiод буде закритим. Струм крiзь обмотку W1, L5 i L6 знову буде лiнiйно наростаючим i пiдзарядить конденсатор С12, а також буде пiдтримувати струм у навантаженнi. Резистор R12 призначений для швидкого розрядження конденсатору C12 i iнших допомiжних iмностей пiсля вимикання РЖБЖ для приведення всiii схеми БЖ в первинний стан.

Реалiзацiя каналу в +3.3В дещо вiдрiзняiться вiд реалiзацii iнших каналiв. Для отримання напруги в +3.3В використана обмотка на 5В, напруга з якоi перетворюiться на мiкросхемi TL431C з навiсними елементами: R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, VD14, C17, C18, VT3.

3.4 Стабiлiзацiя вихiдних напруг РЖБЖ.

Схема стабiлiзацii вихiдних напруг в РЖБЖ уявляi собою замкнуту петлю автоматичного регулювання. Ця петля включаi в себе:

схему керування;

узгоджувальний предпiдсилюючий каскад;

керуючий трансформатор;

силовий каскад;

силовий iмпульсний трансформатор;

випрямляючий блок;

дросель мiжканального звтАЩязку;

блок фiльтрiв;

дiльник напруги зворотного звтАЩязку;

дiльник опорноi напруги.

В складi схеми керування i наступнi функцiональнi вузли:

- пiдсилювач сигналу раз узгодження з колом корекцii;

- ШРЖМ тАУ компаратор;

- генератор пилкоподiбноi напруги;

- джерело опорноi стабiлiзованоi напруги.

В процесi роботи пiдсилювач сигналу разузгодження порiвнюi вхiдний сигнал дiльника напруги з опорною напругою дiльника Пiдсилений сигнал разузгодження поступаi на широтно-iмпульсний модулятор який керуi прикiнцевим каскадом пiдсилювача потужностi, який, в свою чергу, подаi модульований керуючий сигнал на силовий каскад перетворювача через керуючий трансформатор Т2. Живлення силового трансформатору здiйснюiться по без трансформаторнiй схемi. Змiнна напруга мережi випрямляiться сiтьовим випрямлячем i подаiться на силовий каскад, де згладжуiться конденсаторами iмнiсноi стоiки. Частина вихiдноi напруги стабiлiзатора порiвнюiться с постiйною опорною напругою i потiм здiйснюiться пiдсилення отриманоi рiзницi(сигналу разузгодження) з введенням вiдповiдноi компенсацii. Широтно тАУ iмпульсний модулятор перетворюi аналоговий сигнал керування в широтно тАУ модульований сигнал з змiнним коефiцiiнтом заповнення iмпульсу.

Схема модулятора здiйснюi порiвняння сигналу, який поступаi з виходу пiдсилювача сигналу разузгодження з пилкоподiбною напругою, яку отримують з спецiального генератора.

Динамiка процесу стабiлiзацii наступна.

Хай пiд дiiю будь якого дестабiлiзуючого фактору вихiдна напруга в каналi +5В зменшилась. Тодi зменшиться рiвень сигналу зворотного звтАЩязку на неiнвертуючий вхiд пiдсилювача помилки. Вiдповiдно, вихiдна напруга пiдсилювача зменшиться. Тому збiльшиться ширина вихiдних iмпульсiв мiкросхеми на виводах 8 i 11. Тобто збiльшиться час вiдкритого стану за перiод силових ключових транзисторiв iнвертора. Вiдповiдно, бiльше нiж ранiше, частину перiоду в осердi трансформатора буде iснувати наростаючий магнiтний потiк, а значить, довше, чим ранiше, на вторинних обмотках цього трансформатору будуть дiяти наведенi цим потоком ЕРС. Тому збiльшуiться постiйна складова, яка видiляiться згладжуючим фiльтром з iмпульсноi послiдовностi пiсля випрямлення, тобто вихiдна напруга каналу +5В збiльшиться, повертаючись до номiнального значення.

При збiльшеннi вихiдноi напруги +5В процес будуть зворотнiм.

Стабiлiзацiя вихiдних напруг iнших каналiв здiйснюiться шляхом груповоi стабiлiзацii. Для цього в схему блоку вмикаiться спецiальний елемент мiж канального звтАЩязку, в якостi якого зазвичай використовують багатообмоточний дросель.

При цьому змiна будь якоi вихiдноi напруги приводить завдяки електромагнiтного звтАЩязку мiж обмотками дроселя груповоi стабiлiзацii к вiдповiднiй змiнi вихiдноi напруги +5В с послiдуючим вмиканням механiзму ШРЖМ. Дросель груповоi стабiлiзацii уявляi собою птАЩять обмоток (по однiй обмотцi в кожному вихiдному каналi БЖ), намотаних на одне феритове осердя i яки ввiмкненi синфазно. В цьому випадку дросель в схемi виконуi двi функцii:

функцiю згладжування пульсацiй випрямленоi напруги тАУ при цьому кожна обмотка для свого каналу уявляi згладжу вальний дросель фiльтру i працюi як звичайний дросель;

функцiю мiж канального звтАЩязку при груповiй стабiлiзацii тАУ при цьому завдяки електромагнiтному звтАЩязку крiзь осердя дросель працюi як трансформатор, який передаi змiну величини змiни струмiв, яки протiкають крiзь обмотки каналiв +12В, -12В, -5В, +3.3В в обмотку +5В.

Така побудова гарантуi забезпечення стiйкоi роботи РЖБЖ, що i необхiдною умовою його нормального функцiювання.

3.5 Схема виробки сигналу PG (Power Good).

Наявнiсть сигналу PG i обовтАЩязковим для будь якого блоку живлення, який вiдповiдаi стандарту IBM.

Схема виробки сигналу PG маi двi функцii:

перша функцiя тАУ це затримка появи сигналу PG високого рiвня при вмиканнi РЖБЖ, який дозволяi запуск;

друга функцiя тАУ це функцiя упередженого переходу сигналу PG в неактивний низький рiвень, який забороняi роботу процесору при вимиканнi РЖБЖ, а також в випадках виникання рiзноманiтного роду аварiйних обставинах, перш нiж почне зменшуватись напруга яка живить цифрову частину системного модулю.

В якостi базового елементу при побудовi схеми використана мiкросхема типу LM393. Мiкросхема уявляi собою компаратор напруг.

Розрахунок на працездатнiсть схеми.

Робота iмпульсного джерела живлення дуже сильно залежить вiд того, на скiльки точно виконаний розрахунок трансформатору. Навiть невелике вiдхилення його параметрiв вiд оптимальних для конкретного джерела живлення може привести к зменшенню ККД i погiршенню характеристик. Враховуючи важливiсть цього елементу схеми розрахуiмо його параметри.

Розрахунок.

1. Визначимо потужнiсть яку використовуi трансформатор.

,

де - потужнiсть яку споживаi навантаження ().

2. Задамося габаритною потужнiстю, щоб пiдiбрати магнiтне осердя для трансформатору. Магнiтне осердя пiдбираiмо виходячи з умови що .

,

де - площа перетину магнiтного осердя;

- площа вiкна магнiтного осердя;

- мiнiмальна робоча частота();

- магнiтна iндукцiя в магнiтному осердi();

- коефiцiiнт заповнення вiкна дротом ();

Вибираiмо iз довiдника осердя М2000 НН.

3. Визначимо напругу на первиннiй обмотцi, яка для схеми з полумостовим iнвертором складаi 310В.

4. Визначимо кiлькiсть виткiв первинноi обмотки.

5. Знайдемо максимальний струм первинноi обмотки i дiаметр проводу.

6. Визначимо кiлькiсть виткiв вихiдноi обмотки i дiаметр проводу.

4.Розробка конструкцii приладу.

Для розробки моделей можливих конструкцiй БЖ треба обтАЩiктивно проаналiзувати всi вихiднi даннi, видiлити серед них найбiльш важливi яки мають найбiльший вплив на надiйнiсть та стабiльнiсть роботи блоку i виходячи з цих мiркувань розробити конструкцii якi в максима

Вместе с этим смотрят:

A history of the english language

About England

Accommodation in St.Petersburg

Acquaintance with geometry as one of the main goals of teaching mathematics to preschool children

Affixation in modern english