Меню

Транзисторный согласующий каскад с общим управлением вариант 2

Схемотехника блоков питания персональных компьютеров. Часть 2.

Высокочастотный преобразователь (инвертор)

Силовые ключи инвертора

В первой части нашего рассказа о схемотехнике блоков питания персональных компьютеров мы познакомились со схемой входного сетевого выпрямителя и фильтра. Давайте продолжим изучение компьютерного блока питания. Здесь мы разберёмся в том, как работает высокочастотный преобразователь – инвертор.

Постоянное напряжение 310 вольт, снимаемое с сетевого выпрямителя, подаётся на высокочастотный преобразователь. Высокочастотный преобразователь — это двухтактный инвертор, выполненный по схеме полумоста. Преобразователь работает на частоте в десятки килогерц и нагружен на высокочастотный силовой трансформатор.

Частота преобразования выбирается порядка 18 – 50 КГц, что подразумевает маленькие размеры силового трансформатора и небольшие величины ёмкостей конденсаторов фильтров. Один из плюсов импульсного блока питания является высокий КПД, достигающий 80% и экономичность, поскольку блок потребляет энергию только в то время, когда один из транзисторов преобразователя открыт. Когда он закрыт, энергию на нагрузку отдаёт конденсатор фильтра вторичной цепи.

Управление полумостовым инвертором осуществляется ШИМ-контроллером (Узел управления). Об узле управления блоком питания будет рассказано в следующей части.

Итак, высокочастотный преобразователь работает следующим образом: на него приходит постоянное напряжение 310 вольт с сетевого выпрямителя и конденсаторов фильтра. Одновременно в базовые цепи мощных транзисторов подаются прямоугольные импульсы положительной полярности и с частотой следования допустим 20 кГц. С этой частотой транзисторы как ключевые элементы открываются и закрываются.

Ключевые транзисторы полумостового инвертора

На первичной обмотке трансформатора Т2 присутствует импульсное высокое напряжение с той же частотой 20 кГц. Трансформатор, естественно, понижающий и на его вторичных обмотках, которых несколько, формируются все необходимые для работы компьютера питающие напряжения, после этого все напряжения выпрямляются, фильтруются и подаются на системную плату.

Мощные ключевые транзисторы инвертора являются своеобразными «мускулами» блока питания. Именно через ключевые транзисторы инвертора «прокачивается» вся мощность, которая потребляется компьютером. Ключевые транзисторы устанавливаются на радиатор для принудительного охлаждения во время работы, а сам радиатор обдувается вентилятором.

В качестве ключевых транзисторов инвертора могут применяться как биполярные, так и полевые MOSFET транзисторы. Обычно же используются биполярные транзисторы.

Взглянем на схему. На ней изображена часть схемы ИБП марки GT-150W.

Схема высокочастотного преобразователя - инвертора

Биполярные транзисторы VT1 и VT2 поочерёдно открываются с частотой в десятки килогерц. Трансформатор T2 — импульсный силовой трансформатор. Он же обеспечивает гальваническую развязку от электросети. Импульсный силовой трансформатор заметно выделяется на фоне других трансформаторов, установленных на печатной плате. Найти его не сложно.

Импульсный силовой трансформатор

Со вторичных обмоток трансформатора T2 снимается пониженное переменное напряжение. На схеме показаны элементы одного из выходных выпрямителей +12 вольт (VD6, VD7, L1, C5). Электролитические конденсаторы C6, C7 — это конденсаторы сетевого фильтра и выпрямителя, речь о котором шла в первой части.

Трансформатор T1 — согласующий. Он является промежуточным звеном между микросхемой ШИМ-контроллера и мощными ключевыми транзисторами VT1, VT2. Габариты его заметно меньше, чем у трансформатора T2. Диоды VD4 и VD5 предохраняют мощные транзисторы от напряжения обратной полярности. У мощных полевых транзисторов эти диоды, как правило, уже встроены, поэтому на печатной плате диоды VD4, VD5 можно и не обнаружить. Так же защитные диоды встраивают в некоторые мощные биполярные транзисторы. Всё зависит от марки транзистора.

Схема запуска.

Узел управления инвертора питается выходным напряжением блока, но в момент включения все напряжения отсутствуют. Начальный запуск может осуществляться разными способами. Рассмотрим более подробно схему запуска инвертора, которая «заводит» мощный каскад инвертора.

После включения блока питания на базы транзисторов VT1, VT2 подаётся напряжение через делитель, выполненный на резисторах R3 — R6. При этом транзисторы «приоткрываются». При этом ещё начинается заряд конденсатора C4. Ток заряда конденсатора C4 проходя через часть вторичной обмотки (II) трансформатора T1 наводит в ней (обмотке II) и обмотке III напряжение. Это напряжение открывает один из транзисторов (VT1 или VT2). Какой именно из транзисторов откроется зависит от характеристик элементов каскада.

В результате открытия одного из ключевых транзисторов во вторичной обмотке трансформатора T2 появляется импульс тока, который проходит через один из диодов (VD6 или VD7) и заряжает конденсатор C3. Напряжения на C3 достаточно для питания узла управления в момент пуска инвертора. Далее в работу включается узел управления, который и начинает управлять транзисторами VT1 и VT2 в штатном режиме.

Вот так хитроумно реализована схема запуска инвертора.

В мощном каскаде наиболее частой неисправностью является выход из строя транзисторов, поскольку они работают в достаточно тяжёлом тепловом режиме. Ну, и, конечно, слабое звено это электролитические конденсаторы, которые со временем «высыхают» и теряют ёмкость. Также элктролиты выходят из строя из-за превышения рабочего напряжения.

Источник

МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

технический журнал для специалистов сервисных служб

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
  • Главная
  • О журнале
  • Архив
  • Контакты

Согласующий каскад системного блока питания

Системный блок питания это модуль персонального компьютера, который, без преувеличения, дает наибольшее количество отказов. Кроме того, его неисправность может спровоцировать отказ очень многих компонентов компьютера: системной платы, дисковых накопителей, оперативной памяти и т.п. Именно поэтому, от специалиста, осуществляющего ремонт системного блока питания, требуется высокая квалификация, профессиональная ответственность и наличие аналитических способностей, необходимых для прогнозирования возможного поведения блока питания после ремонта. Все эти черты настоящего профессионала вырабатываются практической работой по ремонту различных блоков питания и теоретической работой по изучению схемотехнических особенностей ремонтируемых изделий.

Согласование по мощности силового каскада и маломощной схемы управления, в системном блоке питания осуществляется с помощью согласующего каскада, который иногда называют управляющим каскадом. Кроме согласования по мощности, этим каскадом обеспечивается еще и гальваническая развязка между первичной частью схемы и вторичной частью, в которой находится управляющая микросхема.

Можно выделить два основных варианта схемотехники согласующего каскада:

согласующие каскады с транзисторными усилителями (в этом случае ток в первичной обмотке согласующего трансформатора создается внешними ключевыми транзисторами Q3/Q4, которые управляются микросхемой ШИМ-контроллера — рис.1);

Рис. 1

— согласующие каскады без транзисторов (в этом случае в качестве ключей, формирующих ток в первичной обмотке трансформатора, используются выходные транзисторы самой управляющей микросхемы ШИМ-контроллера – рис.2).

Рис. 2

Кроме того, согласующие каскады можно классифицировать еще и по способу управления силовыми транзисторами (Q1 и Q2) блока питания. По этому признаку согласующие каскады можно разделить на:

— каскады с общим управлением силовых транзисторов (в этом случае базы обоих транзисторов подключены к одному общему согласующему трансформатору, имеющему одну первичную обмотку и две вторичных обмотки – см. рис.2);

— каскады с раздельным управлением (в этом случае используется два согласующих трансформатора, каждый из которых формирует ток базы для одного силового транзистора – рис.3).

Рис. 3

Основным элементом согласующего каскада является трансформатор, выполняющий две основные функции:

усиление по току управляющих сигналов;

— обеспечение гальванической развязки между первичной и вторичной частью блока питания.

Транзисторный согласующий каскад с общим управлением (вариант 1)

Этот вариант согласующего каскада является наиболее популярным при проектировании системных блоков питания. Пример такого каскада представлен на рис.4. Рассмотрим основные принципы его функционирования.

Рис. 4

Ключевыми транзисторами усилителя являются Q3 и Q4, включаемые по схеме с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой этих транзисторов являются обмотки импульсного трансформатора DT. Эти обмотки имеют общую точку, в которую заводится питающее напряжение VCC, номиналом примерно +24В. Эти обмотки образуют первичную обмотку трансформатора. Величина тока первичной обмотки ограничивается резистором R19 на величине примерно 20 мА. Диод D8 является развязывающим диодом, который не позволяет импульсам из первичной обмотки трансформатора проникать на шину питания VCC и создавать не ней помехи. По отношению к питающему напряжению транзисторы Q3 и Q4 включены параллельно.

На базы транзисторов Q3 и Q4 подаются прямоугольные импульсы, которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на полпериода (см. рис.5). Эти импульсы формируются ШИМ-контроллером TL494 и под их воздействием транзисторы поочередно открываются, создавая токи в полуобмотках первичной обмотки.

Рис. 5

На эмиттерах транзисторов Q3 и Q4 поддерживается положительное постоянное напряжение, величиной примерно +1.6В. Это напряжение создается цепочкой, состоящей из диодов D10, D11 и электролитического конденсатора C13. Данное напряжение обеспечивает активное запирание транзисторов Q3 и Q4. Дело в том, что при запирании транзистора, на его базу подается напряжение, близкое к нулю. На самом же деле, величина напряжения, соответствующего запиранию транзистора, составляет около 0.6В (это обусловлено наличием падения напряжения на внутреннем выходном транзисторе ШИМ-контроллера), в результате чего закрывание транзистора не может происходить быстро. Напряжение же на эмиттере, равное +1.6В, во время действия запирающего импульса будет создавать на переходе база-эмиттер отрицательное смещение величиной около 1В, что позволит закрыть транзистор. Кроме того, быстрое запирание транзисторов из-за наличия постоянного смещения на их эмиттерах, позволяет формировать крутые фронты импульсов на их коллекторах.

Читайте также:  Плюсы и минусы COUGAR STX650 650W

Диоды D7 и D9 являются демпферными диодами, обеспечивающими гашение колебательных процессов, возникающих в первичной обмотке импульсного трансформатора во время переключения Q3 и Q4. Этими диодами осуществляется ограничение всплесков напряжения на коллекторах транзисторов, что предотвращает отказ транзисторов.

Транзисторный согласующий каскад с общим управлением (вариант 2)

Другой вариант согласующего каскада с общим управлением представлен на рис.6. Первой особенностью этого каскада является то, что внутренние выходные транзисторы ШИМ-контроллера включены по схеме эмиттерного повторителя – а это является крайне редким схемотехническим решением.

Рис. 6

В этом случае, управляющие импульсы снимаются с конт.9 и конт.10 микросхемы, на которых формируются прямоугольные импульсы, сдвинутые друг относительно друга на полпериода. Эти импульсы далее прикладываются к базам транзисторов Q3 и Q4 через резистивные делители R15/R14 и R17/R16. Базовые цепи C13/R18 и C12/R12 являются форсирующими и способствуют ускорению процесса переключения транзисторов.

Второй особенностью схемы является то, что первичная обмотка согласующего трансформатора не имеет общей точки, к которой прикладывается питающее напряжение – обмотка включена между коллекторами транзисторов Q3 и Q4.

Открывание транзистора Q3 приводит к тому, что через первичную обмотку трансформатора DT протекает ток по цепи: VCC – R11 – конт.2 – конт.1 – Q3 – земля.

Открывание транзистора Q4 приводит к тому, что через первичную обмотку трансформатора DT протекает ток по цепи: VCC – R10 – конт.1 – конт.2 – Q4 – земля.

Транзисторы Q3 и Q4 переключаются поочередно, в результате чего в первичной обмотке трансформатора формируется переменный ток без постоянной составляющей, что улучшает режим работы трансформатора, т.к. отсутствует подмагничивание сердечника. Это уменьшает габариты трансформатора, т.к. в его сердечнике создается переменный магнитный поток.

Согласующий каскад без транзисторов

Данный вариант схемотехники представлен на рис.7. В этой схеме импульсный согласующий трансформатор имеет первичную обмотку со средней точкой. А вот коммутация тока в этой обмотке осуществляется напрямую внутренними выходными транзисторами ШИМ-контроллера, т.е. промежуточных усилительных транзисторов в этой схеме нет. Выходные транзисторы ШИМ-контроллера, как обычно, включаются по схеме с общим эмиттером.

Рис. 7

Этот вариант схемотехники характеризуется минимальным количеством внешних компонентов, а, следовательно, простотой и наименьшей стоимостью.

Согласующий каскад с раздельным управлением

Данный вариант согласующего каскада представлен на рис.8. В этой схеме имеется два импульсных согласующих трансформатора: DT1 и DT2. Также необходимо отметить, что в представленной схеме отсутствуют внешние усилительные транзисторы, и управление трансформаторами осуществляется внутренними выходными транзисторами ШИМ-контроллера. Первичные полуобмотки трансформаторов DT1 и DT2 являются нагрузкой коллекторов выходных транзисторов микросхемы. Питающее напряжение прикладывается к средним точкам первичной обмотки трансформаторов.

Рис. 8

Вторая полуобмотка трансформаторов совместно с диодами D9 и D10 предназначена для размагничивания сердечника трансформатора, и представляют собой схему рекуперации.

Данный согласующий каскад, по сути, представляет собой два независимых однотактных прямоходовых преобразователя. При этом оба импульсных трансформатора DT1 и DT2 работают с постоянной составляющей тока первичной обмотки, т.е. с вынужденным подмагничиванием. Если не предусмотреть специальных мер по размагничиванию сердечников, то за несколько тактов работы они войдут в магнитное насыщение, что приведет к значительному уменьшению индуктивности первичных обмоток и выходу из строя транзисторов микросхемы ШИМ-контроллера. Для предотвращения этого и предусмотрены диоды D9/D10.

Рассмотрим процессы, протекающие в преобразователе, выполненном на трансформаторе DT1. Когда открывается внутренний транзистор ШИМ–контролера – транзистор VT1, через него и через первичную обмотку трансформатора DT1 протекает ток по цепи: VCC – конт.2 (DT1) – конт.1 (DT1) – к-э VT1 – земля. В результате, на всех обмотках трансформатора возникает ЭДС. В обмотке конт.2-конт.3 ЭДС наводится ЭДС такой полярности, при которой диод D10 оказывается в закрытом состоянии, т.е. на конт.3 наводится «+». Когда транзистор VT1 закрывается, ЭДС во всех обмотках трансформатора DT1 меняет свой знак на противоположный, т.е. меняется знак и ЭДС «нижней» полуобмотки (конт.2 – конт.3). В результате смены полярности диод D10 открывается и через него течет ток, который размагничивает сердечник трансформатора DT1. Этот ток течет по цепи: конт.2 (DT1) – VCC – C9 – земля – D10 – конт.3 (DT1). Этот ток линейно уменьшается, т.е. сердечник размагничивается. На этом этапе осуществляется возврат (рекуперация) избыточной энергии, запасенной в трансформаторе DT1 во время открытого состояния транзистора VT1. Током рекуперации осуществляется подзарядка конденсатора C9.

Согласующий каскад с раздельным управлением является более сложным в реализации и имеет большую стоимость, в результате чего его применение – это достаточно редкое явление в современных системных блоках питания. Для соблюдения симметричности работы силовых транзисторов Q1 и Q2, трансформаторы DT1и DT2 должны иметь практически одинаковые характеристики, что, на самом деле, достаточно сложно реализовать при массовом производстве – это получается слишком дорого. Кроме того, необходимо обратить внимание на то, что трансформаторы DT1 и DT2 работают с недоиспользованием по индукции, а также с постоянной составляющей тока в первичной обмотке. Перемагничивание сердечников происходит по частному циклу, охватывающему только положительные значения индукции. Магнитные потоки в сердечниках трансформаторов из-за этого получаются пульсирующими и содержат постоянную составляющую, что приводит к повышению массы и габаритов трансформаторов.

Все согласующие каскады предназначены для формирования на вторичных обмотках согласующего трансформатора прямоугольных импульсов ЭДС. Этими импульсами осуществляется переключение силовых транзисторов инвертора – Q1и Q2. Транзисторы Q1 и Q2 должны переключаться поочередно, поэтому в сердечнике трансформатора необходимо создавать переменный магнитный поток, в результате чего на вторичных обмотках трансформатора будут формироваться противоположные по знаку импульсы ЭДС. Принцип работы каскада на примере схемы, представленной на рис. 7.

В момент открывания внутреннего транзистора VT1, напряжение VCC оказывается приложенным к обмотке (конт.2 – конт.1) трансформатора, и через эту обмотку начинает протекать ток, нарастающий на начальном этапе по линейному закону. В результате, во всех обмотках трансформатора появляется ЭДС. Так как вторичные обмотки наматываются по-разному, знаки ЭДС в них оказываются противоположными (рис.9).

Рис. 9

В результате, силовой транзистор Q1 открывается, а транзистор Q2 – закрывается. Через определенный момент времени транзистор VT1 ШИИМ-контроллера резко закрывается. Ток через обмотку трансформатора (конт.2 – конт.1) прекращается, в результате чего, ЭДС во всех обмотках, в том числе и вторичных, исчезает. Силовой транзистор Q1 закрывается.

Далее длится «мертвая зона», когда оба выходных транзистора VT1 и VT2 закрыты. Во время «мертвой зоны», в результате, оказываются закрытыми и силовые транзисторы Q1 и Q2. Наличие «мертвой зоны» защищает транзисторы Q1и Q2 от такого явления, как «пробой по стойке», когда оба транзистора оказываются открытыми из-за наличия переходных процессов (т.е. когда один транзистор еще не успел закрыться, а второй уже открылся). Кроме того, регулировкой ширины «мертвой зоны» осуществляется регулировка величины выходных напряжений блока питания.

После окончания «мертвой зоны» открывается транзистор VT2, и напряжение питания прикладывается к второй полуобмотке трансформатора DT (конт.2 – конт.3). Теперь через эту обмотку начинает протекать нарастающий ток и во всех обмотках трансформатора появляется ЭДС. Однако знак ЭДС будет уже противоположным, по отношению к первому такту (рис.10).

Рис. 10

В результате, положительная ЭДС прикладывается к базе транзистора Q2, а отрицательная ЭДС – к базе транзистора Q1. Таким образом, на этом этапе оказывается открытым Q2. Через заданный период времени, VT2 закрывается, ЭДС становится равной 0 и Q2 закрывается. Далее опять формируется «мертвая зона», после чего процессы повторяются.

Таким образом, переменный магнитный поток, создается за счет поочередной коммутации полуобмоток первичной части согласующего трансформатора. Эти полуобмотки должны иметь одинаковое количество витков, должны наматываться в разных направлениях и должны иметь общую точку, в которую подается питающее напряжение.

Читайте также:  Источники питания лабораторные Mastech

Неисправности согласующего каскада

Отказы в работе согласующего каскада в практике ремонта блоков питания достаточно редкое явление. Это обусловлено тем, что и величина питающего напряжения и токи каскада являются достаточно слабыми. Но, тем не менее, отказы иногда случаются, и здесь можно отметить следующие моменты:

1) Наиболее частой проблемой согласующих каскадов современных блоков питания является выход из строя электролитического конденсатора, создающего положительное смещение на эмиттерах транзисторов каскада (конденсатор С13 на рис.4). Отказ этого конденсатора зачастую легко выявить визуально – он оказывается «вспухшим». Кроме того, при запуске блока питания можно проверить наличие соответствующего напряжения на этом конденсаторе. В случае отсутствия необходимо напряжения рекомендуется просто заменить конденсатор на заведомо исправный. Снижение этого постоянного напряжения, из-за утечки конденсатора, будет приводить к тому, что форма импульсов на коллекторах транзисторов Q3 и Q4 будет искажаться – фронт будет затягиваться. Здесь стоит отметить, что именно поэтому выход из строя этого конденсатора может явиться причиной выхода из строя силовых транзисторов инвертора (Q1 и Q2).

2) Выход из строя внешних транзисторов каскада (Q3 и Q4) можно выявить их «прозвонкой» с помощью тестера или путем анализа импульсных сигналов на базах и коллекторах с помощью осциллографа.

3) Выход из строя выходных транзисторов ШИМ-контроллера случается чаще всего в тех случаях, когда выходной каскад выполнен по бестранзисторной схеме. Проверка этих транзисторов также может быть осуществлена тестером или осциллографом (по наличию выходных импульсов).

Диагностику согласующего каскада очень удобно осуществлять осциллографом либо при включении блока питания, либо при запуске ШИМ-контроллера от внешнего лабораторного источника питания. В момент, когда ШИМ-контроллер запускается, на его выходе (конт.8 и конт.11) формируются прямоугольные импульсы, которые далее подаются на базу транзисторов Q3 и Q4. Наличие управляющих импульсов на базе приводит к переключению транзисторов и появлению на их коллекторе импульсов, измененных по форме (см. на рис.5). Удобным в такой диагностике является то, что сигналы на двух этих транзисторах должна быть практически одинаковыми. Сильное расхождение в форме сигналов может говорить о неисправности одного из транзисторов или элементов его «обвязки».

В заключении хочется еще раз отметить всю важность корректной работы согласующего каскада для правильного функционирования силовых транзисторов блока питания. Поэтому во всех случаях, когда осуществляется ремонт силовой части блока питания, необходимо убедиться в исправности согласующего каскада.

Источник



Согласующий трансформатор блока питания компьютера

интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные

  • ELWO
  • 2SHEMI
  • БЛОГ
  • СХЕМЫ
    • РАЗНЫЕ
    • ТЕОРИЯ
    • ВИДЕО
    • LED
    • МЕДТЕХНИКА
    • ЗАМЕРЫ
    • ТЕХНОЛОГИИ
    • СПРАВКА
    • РЕМОНТ
    • ТЕЛЕФОНЫ
    • ПК
    • НАЧИНАЮЩИМ
    • АКБ И ЗУ
    • ОХРАНА
    • АУДИО
    • АВТО
    • БП
    • РАДИО
    • МД
    • ПЕРЕДАТЧИКИ
    • МИКРОСХЕМЫ
  • ФОРУМ
    • ВОПРОС-ОТВЕТ
    • АКУСТИКА
    • АВТОМАТИКА
    • АВТОЭЛЕКТРОНИКА
    • БЛОКИ ПИТАНИЯ
    • ВИДЕОТЕХНИКА
    • ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ
    • ЗАРЯДНЫЕ
    • ЭНЕРГИЯ
    • ИЗМЕРЕНИЯ
    • КОМПЬЮТЕРЫ
    • МЕДИЦИНА
    • МИКРОСХЕМЫ
    • МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ
    • ОХРАННЫЕ
    • ПЕСОЧНИЦА
    • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
    • ПЕРЕДАТЧИКИ
    • РАДИОБАЗАР
    • ПРИЁМНИКИ
    • ПРОГРАММЫ
    • РАЗНЫЕ ТЕМЫ
    • РЕМОНТ
    • СВЕТОДИОД
    • СООБЩЕСТВА
    • СОТОВЫЕ
    • СПРАВОЧНАЯ
    • ТЕХНОЛОГИИ
    • УСИЛИТЕЛИ

Схема содержит малое количество компонентов и хорошо себя зарекомендовала. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания ATX.
На входе стоит NTC термистор (Negative Temperature Coefficient) – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef. Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.
Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А.
Конденсаторы на входе берутся из расчета 1мкф на 1 Вт. В данном случае конденсаторы «тянут» нагрузку в 200Вт.
Гасящее сопротивление в цепи питания драйвера мощностью 2Вт. Предпочтение отдано отечественным резисторам типа МЛТ-2.
Драйвер IR2151 – управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600V. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс «D», (IR2153D), то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct.
Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR (International Rectifier). Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр.

Внимание!
При монтаже полевых транзисторов на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.
Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Цоколевка как правило, соответствует приведенной на схеме. В схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В).
Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки.
Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует злоупотреблять и устанавливать емкость более 10000 мкф.

Практика показала, что в работе полевые транзисторы не сильно нагреваются. Для них достаточно пассивного охлаждения. Полевые транзисторы фирмы IR очень устойчивы к тепловому разрушению и работают вплоть до температуры 150˚С. Но это не означает, что их следует эксплуатировать в таком критическом режиме.
Для таких случаев потребуется организация активного охлаждения, (установить вентилятор).

Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки,правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением.
Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании.
Схема не имеет защиты от К.З. в нагрузке, но в целом практичное и простое схематичное решение для повторения.

Так же можно добавить суда схему защиты от КЗ

Ну а регулятор мощности каждый решает для себя сам какой ему суда поставить,
кому то нравятся транзисторные кому то на мосфетах.
Не плохо зарекомендовал себя здесь Шим регулятор на N555.

Источник

Тема: Импульсные трансформаторы из ATX блоков питания

Опции темы

Импульсные трансформаторы из ATX блоков питания

Собсвенно из-за наличия огромного количества таких устройств в мире появилась идея сделать из него блок питания для сабвуфера.
Схема готовая, из нескольких сгоревших блоков можно спокойно сделать один.
Ну плюс купить диоды и кондесаторы. Решено — сделано.
Но проявилась проблема — после проварки трансфоматора в воде для его разборки, феррит теряет свои свойства.
Сначала я проварил — разобрал, перемотал вторичку. И получил сильный нагрев транзисторов и почти синус на первичной обмотке.
При замере индуктивности первички она оказалась вместо 6мГн — около 1мГн.
При дальнейших испытаниях с проваркой в воде трансформаторов от АТХ БП результаты были аналогичными.
Просто варим его минут 10 — сушим замеряем индуктивность и она получается от 0.5 мГн до 2 мГн.

Для пробы сварил трансформатор БП от монитора — индуктивность первички не поменялась.

Кто нибудь сталкивался с подобным? Просто в сети полно информации как мастера разбирают трансформаторы проваркой их
в воде, масле, микроволновке, строительным феном и перематывают,
но вот дальше работают ли они у них — информации нет.

Инетересно, что за феррит такой ставят в эти дешевые БП .

Завсегдатай Аватар для Станислафф Регистрация 18.10.2007 Адрес Тольятти Возраст 43 Сообщений 1.502

Re: Импульсные трансформаторы из ATX блоков питания

Ага, дроссели всякие тоже в них порой превращаются в «катушку с воздушным сердечником» (а потом бац — канал 3,3 В ну никак работать не хочет).

Феррит без маркировки, так что — только гадать.

Источник

Реинкарнация компьютерных БП. Часть 1

Те, кто уже имел дело с силовыми трансформаторами компьютерных БП, знают, что первичная обмотка трансформатора содержит около 40 витков провода, разделенных, как правило, на 2 секции, наматываемых до и после вторичной обмотки. Таким образом достигается уменьшение паразитной емкости первичной обмотки и усиливается индуктивная связь между обмотками, что важно для ШИ-возможностей БП. Суммарное же количество витков вторичных полуобмоток — 7 (3+4). Таким образом, коэффициент трансформации штатного трансформатора приблизительно равен 5,7. Для полумостовой схемы преобразователя амплитуда прямоугольных импульсов будет равна половине питающего напряжения преобразователя, т.е. — 220Х1,4/2=154В (пренебрегая падением напряжения на К-Э-переходах транзисторных ключей).

Читайте также:  Купить блоки питания для факсов Panasonic Панасоник

Это значит, что действующее значение «переменки» на выходе трансформатора составит приблизительно 27В. Значение выходного напряжения первой части полуобмоток (первые 3 витка от средней точки) — 11,5В. Выпрямив полученные напряжения, получим «постоянку» с приблизительными значениями, соответственно, 38 и 16 Вольт. Габаритная мощность магнитопроводов трансформаторов современных и чуть менее современных компьютерных БП составит не менее 250Вт на частотах преобразования от 30кГц. Это значит, что при расчетных выходных напряжениях мы можем расчитывать на выходной ток от 6,5 Ампер. Впечатляет? Причем все ЭТО можно получить при простой схемотехнике и незначительных усилиях при конструировании, учитывая, разумеется, отсутствие такого сервиса, как стабилизация выходных напряжений, например. А во многих случаях стабилизация и не нужна. Взамен получаем мощность, приемлемый набор выходных напряжений, позволяющий использование возрожденного БП в широком диапазоне задач (от построения лабораторного БП до питания мощных усилителей) компактность, малый вес. А эти показатели перекрывают такой минус, как отсутствие стабилизации.

У трансформаторов компьютерных БП есть один большой плюс, помимо уже замеченных в этом тексте, — стандартный установочный профиль. Это обстоятельство делает задачу разработки универсальной схемы с применением тр-ов от разных БП очень простой, равно, как и разработку печатной платы для этой схемы. Это значит, изготовление БП с подобными трансформаторами можно поставить на поток, не взирая на габаритные и мощностные различия трансформаторов. Еще один плюс силовых трансформаторов компьютерных БП — высокая надежность, обусловленная применением качественных современных ферритов, эпоксдной пропиткой, избыточным сечением обмоточных проводов. Никто из тех, кому доводилось ремонтировать компьютерные БП, не сможет, пожалуй, припомнить гибель такого трансформатора. И еще — трансформатор можно легко экранировать полоской фольги, создав КЗ-виток вокруг самого трансформатора.

Задача проста. Схема должна быть максимально простой и повторяемой при использовании трансформаторов от разных БП. Для этой цели попробуем применить трансформатор в схеме двухтактного полумостового автогенераторного преобразователя, так полюбившегося производителями электронных трансформаторов (Рис 1а) с любым из узлов запуска (Рис 1б — рис 1г).

Проще схемы, пожалуй, не бывает.

До сборки схемы по рис 1а необходимо намотать коммутирующий (управляющий) трансформатор на ферритовом кольце размером 10Х6Х3мм (наружный диаметр Х внутренний диаметр Х высота) или другом, имеющим близкие габариты из материалов 1000/1500/2000/3000НН. Можно попробовать и другие размеры и марки феррита, но следует учесть, что размеры бОльшие, чем те, что указаны, могут значительно снизить частоту коммутации, а то и вовсе привести к неспособности трансформатора к насыщению. При этом габариты трансформатора должны обеспечивать определенную мощность для создания в его обмотках тока, достаточного для открывания транзисторов. Кроме того, габариты трансформатора должны обеспечить и достаточное пространство для размещения необходимого количества витков. «Базовые» обмотки могут содержать от 3 до 10 витков медного провода диаметром не менее 0,3мм в эмалевой или любой другой изоляции. Возможно использование одножильного монтажного провода с жилой указанного диаметра. Таким же проводом наматываем и обмотку связи — 1-10 витков.

Обмотка связи в виде 1-4 витков провода делается и на «компьютерном» трансформаторе. Практически в любом трансформаторе найдется зазор между имеющимися обмотками и боковыми частями магнитопровода для нескольких дополнительных витков провода казанного сечения.
Собираем макет электрической схемы преобразователя (рис 2, рис 3), подпаиваем к схеме выводы

«компьютерного» трансформатора; к выводам его вторичной обмотки подпаиваем нагрузочный резистор, обеспечивающий небольшую, до 10Вт, потребляемую мощность (но можно и без нагрузки); параллельно любой из вторичных обмоток подключаем осциллограф и через лампу накаливания мощностью 150-200Вт подключаем схему к сети. Увидев на дисплее осциллографа импульсы правильной прямоугольной формы

и не заметив свечения нити балластной лампы, понимаем, что преобразователь — работает. Выключаем, проверяем на нагрев радиатор, на котором закреплены транзисторы (MJE13007), трансформатор. Если все эти предметы не изменили своей температуры за несколько секунд проверочного включения относительно той, что была до включения, то — продолжаем эксперементировать.

Измеряем частоту преобразования и при необходимости подбираем ее значение с помощью подбора витков обмоток связи одного из трансформаторов и резистора R3 (рис 1а). При подборе частоты указанными манипуляциями следует учесть, что при увеличении витков обмотки связи трансформатора Tr2, частота преобразования будет снижаться, а ток через резистор R3 — возрастет. Увеличение числа витков обмотки связи на Tr1 так же будет способствовать снижению частоты, равно. как и уменьшение сопротивления резистора R3. Оптимальным следует считать режим преобразования с частотой равной или большей той частоты, при которой трансформатор эксплуатировался в исходном БП. Т.е. — от 30-35кГц. Преобразователь, собранный по схеме на рис 1а, работает уверенно и на более низких частотах. Правда, продолжительность испытаний не превышала получаса для каждого варианта (см таблицу 1), а мощность нагрузки не превышала 55Вт.

При указанных в таблице 1 изменениях номиналов деталей и обмоточных данных, нагрев транзисторов, установленных на радиаторе в макете (на рис 2, 3) не превышал 40 градусов при получасе работы. Нагрев существенно может быть снижен достижением оптимального количества витков обмоток связи обоих трансформаторов. Эта же мера снизит разогрев и резистора R3. Правильный подбор витков будет способствовать и общей стабильности схемы. При испытаниях умышленно было выбрано неверное соотношение витков. О хорошем и правильном — в продолжении.

А результаты испытания ЭТОЙ схемы с трансформатором из компьютерного БП показали следующее.
1. Действующие напряжения вторичных обмоток трансформаторов (а испытывались четыре различных трансформатора от разных БП) оказались несколько выше расчетных: 11,8 — 13,6В (пятивольтовая полуобмотка разных тран-в), 28-30,5В — (двенадцативольтовая полуобмотка).

2. Схема преобразователя нормально запускалась и работала при различных параметрах цепи ОС
Можно добавить также, что частота преобразования ЭТОЙ схемы растет с увеличением тока нагрузки, — характерно для подобных преобразователей.
О преобразователе, собранном по схеме на рис 1д.

Как видно, схема — все та же, но в качестве ключей применены мощные полевые транзисторы. Выбраны были IRFP460A, т.к. просто оказались в наличии именно эти транзисторы. Обмотки коммутирующего тр-ра, разумеется, намотаны уже несколько иначе, т.к. порог открывания полевых транзисторов — 5-12В. Затворные обмотки коммутирующего трансформатора и обмотка связи содержат одинаковое количество витков — по 20 — медного провода в диаметром 0,3 в эмали. Перед наматыванием провода в эмалевой изоляции, не лишним будет окунуть магнитопровод в клей («момент» или «БФ-2») для создания изоляционного слоя поверх проводящего, в общем-то, материала магнитопровода. Габариты кольца такие-же, как и у трансформатора из предыдущей схемы. Количество витков обмотки связи силового тр-ра так же придется увеличить (3-4 витка) для создания необходимого напряжения на обмотке связи тр-ра Tr1.

Фото макета на рис 4, 5.

Преимущества преобразователя, собранного по схеме на рис 1д перед прототипом на биполярных ключах. 1.Схема практически не дает разброса частоты при изменении нагрузки (в указанных пределах — см таблицу 2).

3. Резисторы обратной связи R3 практически не нагреваются, каких бы номиналов они ни применялись при испытании. Это обстоятельство позволяет применить в качестве R3 маломощные (от 0,25Вт) резисторы.

4. Практически отсутствует нагрев ключей. Это значит, что и площадь охлаждающих радиаторов может быть относительно небольшой, а устройство в целом — более компактным.
5. ЭТА схема по своим свойствам сопоставима со схемой на на полумостовом драйвере типа IR2151-IR2153, но имеет более высокий КПД за счет отсутствия цепей питания самого драйвера; схема меньше уязвима и менее требовательна к компоновке в отличии от схемы со специализированным драйвером.

Надеюсь, статья поможет многим переосмыслить собственные взгляды на старые компьютерные БП и сэкономить при создании таких несложных и нужных БП.

Источник

Adblock
detector