Блоки  питания (БП)  для IBM компьютеров стандарта АТХ.

Внешним видом блок питания стандарта АТХ ничем не отличается от своих предшественников       

Появился двадцатиконтактный 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 8981-04P (см. рис. 1), маленькие четырех­контактные разъемы предназначены для подклю­чения устройств чтения гибких магнитных дис­ков.

 

Таблица 1  Назначение сигналов разъема Molex 8981-04Р

 

Контакт

Цепь

Цвет проводника

1

+3,3. В

Коричневый

2

+3,3 В

Коричневый

3

Общий

Черный

4

+5 В

Красный

5

Общий

Черный

6

+5 В

Красный

7

Общий

Черный

8

Pwr Good

Оранжевый

9

5v_Stby

Фиолетовый

10

+12 В

Желтый

11

+3,3 В

Коричневый

12

-12В

Голубой

13

Общий

Черный

14

Pwr On

Серый

15

Общий

Черный

16

Общий

Черный

17

Общий

Черный

18

-5В

Белый

19

+5 В

Красный

20

+5 В

Красный

Необязательный сигнал.

Сигнал Pwr_On - это сигнал системной платы для управления питанием.

Сигнал 5v_Stby - всегда активен н подает на системную плату питание ограниченной мощности, далее если компьютер выключен.

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 выводу 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 (Fire Wire).

 

 

 

 

Рис.2. Внешний вид разъема питания Molex 39-29-9202

 

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;

-  выключение вентилятора при нахождении всей системы в спящем режиме;

-  управление скоростью вращения вентилятора.

В табл. 2 приведено назначение выводов этого разъема.

 

Таблица 2

 

Контакт

Сигнал

Цвет

1

FanM

Белый

2

FanC

Белый /Голубая линия

3

3.3V

Белый/Коричневая линия

4

Неиспользуется

 

5

1394V

Белый /Красная линия

6

1394R

Белый/Черная линия

 

Блок схема

Блок схема источника питания стандарта АТХ практически ничем не отличается от блока пита­ния стандарта AT 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.

Рис.4. Обобщенная структурная блок схема системного блока питания

 

 

блок питания - 110 или 220 В. При любом варианте включения на вход силового каскада с емкостных делителей должно поступать постоянное положительное напряжение +310В. Функцию меха­нического переключателя выполняет двунаправленный симистора. 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. С 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 однотактного высоко­частотного 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 трансформатора наводится импульс по­ложительной полярности, который открывает транзистор до насыщения. Далее полярность на выводах обмоток меняется, транзистор начинает­ закрываться, 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 по 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 отдается в нагрузку при закрытом силовом транзисторе. Выпрямленное напряжение далее подается на стабилизатор mА7805, а с него - непосредственно на разъем 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. е. 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 от 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 ТL 494 через согласующий трансформатор. Частота переключения транзисторов определяется также микросхемой и, как правило, выбирается около 60 кГц. Приблизительный подсчет частоты можно сделать по формуле f=l/ (C*R) *R. Резистор и конденсатор подключаются к 5 ножке микросхемы.

Вторичные выпрямители

Основная функция, возлагаемая на вторичные выпрямители - это формирование основных выходных напряжений +-12В, +-5В, +3,ЗВ ЭДС с вторичных обмоток силового трансформатора выпрямляется, сглаживается, стабилизируется и подается в нагрузку. Количество вторичных обмоток, как правило, соответствует количеству 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 -TL 431, 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. Техническая документация  в формате PDF на микросхему 3842, похожая микруха 3843, KA7500  и её отечественный аналог 1114еу3.

В этом 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 и согласующего каскада в рабочем режиме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 5

Управляющая микросхема

 

В импульсных блоках питания для управления мощными транзисторами силового каскада

используется универсальная микросхема с обратной связью по току и напряжению

TL 494  и  другой вариант TL 494Она 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 с вторичной обмотки блока формирования напряжения дежурного режима.

                          Схема формирования сигнала PG

Сигнал PG наряду с выходными напряжениями является стандартным выходным 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 однофункциональными. Однофункциональные 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 от 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 ситуации будут стремится к нулю.

В БП используется микросхема TL431 почитать про нее можно здесь.

Полная схема БП ATX лежит здесь.

 

ЯндексРеклама на ЯндексеПомощьПоказатьЗакрыть
Яндекс.Адреса