Uref. Поэтому Q4 откроется до насыщения, а сигнал PG станет L-уровня, предупреждая цифровую часть системного блока о предстоящем исчезновении питающих напряжений.

Таким образом, в данной схеме датчиком состояния блока (включен/выключен) является наличие или отсутствие трансформированного сетевого напряжения (через трансформатор Т1), а схема является двухфункциональной.

В блоке питания KYP-150W применена схема выработки сигнала PG с применением двух компараторов микросхемы LM339N (рис. 52).

В данной схеме датчиком состояния блока является уровень вспомогательного напряжения питания Upom микросхемы TL494.

Схема работает следующим образом. При включении ИБП в сеть срабатывает схема пуска, в результате чего на шине Upon появляется напряжение, которым запитывается управляющая микросхема TL494. Как только Upom достигнет уровня порядка +7В, микросхема запускается и на выводе 14 ее появляется выходное напряжение внутреннего опорного источника Uref=+5В. Выходные напряжения блока еще отсутствуют. Микросхема IC2 (LM339N) запитывается напряжением Uref по выводу 3.

Когда Upom достигнет уровня около +12В, "пробивается" стабилитрон ZD1, и на резисторе R34 появляется падение напряжения, которое увеличивается с ростом Upom. Когда падение на R34 достигнет уровня опорного напряжения на резисторе R48 делителя R51, R48 в цепи Uref, компаратор 2 микросхемы IC2 установится в состояние Н-уровня по выходу (выходной транзистор его закроется). Поэтому окажется заперт диод D22. Начинается заряд задерживающей емкости С15 по цепи: Uref - R49 - С15 -" корпус"

Этот процесс вносит задержку "опрокидывания" компаратора 1 микросхемы IC2 и появления разрешающего сигнала PG Н-уровня. За это время успевает произойти процесс "мягкого" запуска, и выходные напряжения блока появляются в полном объеме, т.е. блок надежно выходит в номинальный режим. Как только напряжение на С15 достигнет опорного уровня на резисторе R48, "опрокинется" компаратор 1. Его выходной транзистор откроется, и поэтому транзистор Q7 окажется заперт нулевым смещением. Сигнал PG, снимаемый с коллекторной нагрузки Q7, станет Н-уровня, что позволит запуститься процессору системного модуля.

При выключении блока из сети первым начинает исчезать напряжение Upom, т.к. накопительные конденсаторы, поддерживающие напряжение на шине Upom, имеют небольшую емкость. Как только падение напряжения на резисторе R34 станет ниже опорного уровня на резисторе R48, компаратор 2 микросхемы IC2 переключится. Выходной транзистор его откроется, и через него и диод D22 быстро разрядится емкость задержки С15. Разряд происходит почти мгновенно, т.к. в цепи протекания тока разряда отсутствует ограничительное сопротивление. Сразу вслед за этим переключится и компаратор 1 микросхемы IC2. ПОС через диод D21, охватывающая компаратор 1, обуславливает наличие гистерезиса на переходной характеристике компаратора. Выходной

шина Upom=+27V

шина Uref=+5V -1 »

R48 4,7k

C15 2,2 50V

Рис. 52. Схема образования сигнала PG в ИБП KYP-150W (TUV ESSEN FAR EAST CORP.).

шина Uвых=+5V

1

1n4148 I-

C23 ! 4,7 50V

R50 15k

01

R49

15k

R51 0k

P.G.

Q7

2SC945

Рис. 53. Схема образования сигнала PG в ИБП GT-150W.

транзистор компаратора закроется и током базы, протекающим по цепи: Uref - R50 - б-э Q7 - "корпус", откроется транзистор Q7. Сигнал PG станет L-уровня, предупреждая предстоящее исчезновение выходных напряжений блока. Таким образом, данная схема является двухфункциональной.

В ИБП GT-150W используется схема выработки сигнала PG, реализующая только функцию задержки при включении (рис. 53).

После включения ИВП и срабатывания схемы пуска на выходных шинах блока начинают появляться напряжения. Конденсатор С23 начинает заряжаться по цепи: шина +5В - С23 - R50 - б-э Q7 - "корпус".

Этим током открывается до насыщения транзистор Q7, с коллектора которого снимается сигнал PG. Поэтому сигнал PG будет L-уровня почти все время зарядки С23. Как только напряжение на шине +5В перестанет увеличиваться, достигнув номинального уровня, ток зарядки С23 перестает протекать. Поэтому Q7 закроется, и сигнал PG станет сигналом Н-уровня.

Диод D16 необходим для быстрой и надежной разрядки С23 после выключения ИБП.

Таким образом схемы образования сигнала PG можно классифицировать по физическому принципу, заложенному в основу их построения: • схемы, построенные на основе контроля выходного напряжения внутреннего усилителя ошибки по напряжению DA3 управляющей микросхемы или (что то же самое) контролирующие

уровень сигнала обратной связи с шины выходного напряжения +5В;

•схемы, построенные на основе контроля уровня и наличия переменного напряжения сети на входе блока;

•схемы, построенные на основе контроля уровня вспомогательного напряжения питания управляющей микросхемы Upom.

•схемы, построенные на основе контроля наличия импульсного переменного высокочастотного напряжения на вторичной стороне силового импульсного трансформатора.

Рассмотрим один из вариантов реализации схемы последнего типа, которая используется, например, в схеме ИБП HPR-200 (рис. 54). В основу построения этой схемы заложена идея контроля за наличием переменного импульсного напряжения на вторичной обмотке силового импульсного трансформатора Т1. Схема работает следующим образом.

При включении ИБП в сеть сглаживающие конденсаторы шины выходного напряжения +5В С4, С5 большой емкости (2х3300мкф) полностью раз-

1

R5* 2,0k

T1

C1 150п

R6*

3,01k

~~3300,0

16

шина ивых=+5\\

16V

A

12

IC1

1/2 LM339N

R9 39k

14

0 Й"1

13

Рис. 54. Схема образования сигнала PG в ИБП HPR-200 (HIGH POWER ELECTRONIC Co., Ltd).

a

BR1

R26

k

C3 4,7

50V

ряжены. Разряжены также конденсаторы C1, C2, СЗ. Импульсное переменное напряжение, которое появляется на вторичной обмотке 3-5 силового импульсного трансформатора Т1, начинает заряжать конденсаторы С4, С5. К отводу 5 вторичной обмотки подключен однополупериодный выпрямитель D1. C1 - сглаживающая емкость фильтра. R1 (10 Ом) - токоограничивающий резистор. Конденсатор C1 малой емкости (150нф) заряжается до уровня около +10В практически сразу (первым импульсом).

Как только уровень потенциала шины +5В превысит минимально допустимый уровень питающего для микросхемы IC1 напряжения (+2В), микросхема начнет функционировать. Напряжение с конденсатора C1 подается на резистивный делитель R2, R3. Часть этого напряжения снимается с R3 и подается на неинвертирующий вход компаратора А (вывод 9 микросхемы IC1), а также на делитель R4, R6, C2. Поэтому параллельно с ростом потенциала шины +5В происходит заряд

конденсатора C2 по цепи: (+)C1 - R2 - R4 - C2 -"корпус" - (-)C1.

К моменту, когда потенциал шины +5В достигает минимального уровня питания микросхемы IC1 (+2В), этот конденсатор окажется заряженным. Поэтому компараторы микросхемы устанавливаются в следующее состояние:

компаратор А - выходной транзистор закрыт, т. к. потенциал неинвертирующего входа выше потенциала на инвертирующем входе;

компаратор В - выходной транзистор открыт, т. к. потенциал неинвертирующего входа ниже потенциала на инвертирующем входе.

Такое распределение потенциалов обусловлено номиналами резисторов, подключенных ко входам компараторов.

Сигнал PG, снимаемый с коллекторной нагрузки R11 выходного транзистора компаратора В, равен 0В и запрещает запуск процессора. Тем временем идет процесс подзаряда накопительных конденсаторов С4, С5 и потенциал шины +5В растет. Поэтому протекает ток заряда конденсатора СЗ по цепи: шина +5В - R9 - R8 - СЗ - "корпус".

Напряжение на конденсаторе СЗ, а значит, и на неинвертирующем входе компаратора В, растет. Это возрастание происходит до тех пор, пока потенциал неинвертирующего входа компаратора В не начнет превышать потенциал его инвертирующего входа. Как только это произойдет, компаратор В переключится, выходной транзистор его закроется. Напряжение на шине +5В достигает к этому моменту номинального уровня. Поэтому сигнал PG становится сигналом высокого уровня и разрешает запуск процессора. Таким образом, емкость конденсатора СЗ обуславливает задержку при включении.

При выключении ИБП из сети исчезает переменное импульсное напряжение на вторичной обмотке 3-5 Т1. Поэтому конденсатор С1 малой емкости быстро разряжается, и напряжение на не-инвертирующем входе компаратора А быстро уменьшается до 0В. Напряжение на инвертирующем входе этого компаратора падает намного медленнее за счет заряда на конденсаторе С2. Поэтому потенциал инвертирующего входа становится выше потенциала неинверти-рующего входа, и компаратор А переключается. Выходной транзистор его открывается. Поэтому потенциал неинвертирующего входа компаратора В становится равен 0В. Потенциал инвертирующего входа компаратора В еще положителен за счет заряда на конденсаторе С2. Поэтому компаратор В переключается, выходной транзистор его открывается и сигнал PG становится сигналом низкого уровня, инициализируя сигнал системного сброса RESET, прежде чем уменьшится ниже допустимого уровня питающее логические микросхемы напряжение +5 В.

Компараторы А и В охвачены положительными обратными связями с помощью резисторов R7 и R10 соответственно, что ускоряет их переключение.

R10 100k

P.G.

3

шина ивых=+12У

шина ивых=+5У *-»-

C31 100,0 16V

P.G.

2SC945

Рис. 55. Схема образования сигнала PG в ИБП SP-200W.

Прецизионный резистивный делитель R5, R6 задает опорный уровень напряжения на инвертирующих входах компараторов А и В в номинальном режиме работы.

Конденсатор С2 необходим для поддержания этого опорного уровня после выключения ИБП из сети.

В заключение этого раздела приведем еще один вариант реализации схемы образования сигнала PG (рис. 55).

Схема является однофункциональной, т.е. реализует только задержку появления разрешающего сигнала PG при включении ИВП в сеть.

В этой схеме контролируемым сигналом является уровень напряжения на выходной шине канала +12В. В основу построения схемы заложена схема двухкаскадного УПТ на транзисторах Q10, Q11, охваченная положительной обратной связью с помощью резистора R55. Задержка опрокидывания этой схемы обусловлена наличием конденсатора С31 сравнительно большой емкости в базовой цепи транзистора Q10 УПТ. После включения ИБП в сеть, пока идет процесс выхода на режим, с выходной шины канала +12В протекает ток

зарядки конденсатора С31 по цепи: шина +12В -R40 - С31 - "корпус".

Напряжение на конденсаторе С31 плавно возрастает. Пока это напряжение не достигает порогового уровня опрокидывания схемы на транзисторах Q10, Q11, эта схема находится в состоянии, при котором транзистор Q10 закрыт, а транзистор Q11 открыт током базы, который протекает с выходной шины канала +5В под воздействием растущего напряжения на конденсаторах этой шины: шина +5В - R41 - б-э Q11 - "корпус".

Поэтому сиигнал PG, снимаемый с коллектора Q11 равен 0В, и запрещает запуск процессора. Тем временем растущее напряжение на конденсаторе С31 прикладывается к базовому делителю R43, R44 транзистора Q10. К моменту достижения выходными напряжениями ИБП номинальных уровней напряжение на С31 достигнет уровня, достаточного для возникновения лавинообразного процесса взаимного изменения состояний транзисторов Q10, Q11 (благодаря наличию ПОС). В результате транзистор Q10 окажется открыт до насыщения, а транзистор Q11 закрыт. Поэтому сигнал PG станет сигналом высокого уровня и запуск процессора будет разрешен. Диод D20 служит для быстрой разрядки конденсатора С31 после выключения ИБП из сети. При этом С31 разряжается через диод D20 и разрядный резистор выходной шины канала +5В ( на схеме не показан). Кроме того в процессе работы ИБП этот диод ограничивает уровень напряжения на конденсаторе С31. Уровень ограничения составляет около +5,8В.

Кроме вышеприведенных схем выработки сигнала PG могут применяться и другие принципы построения схем, и задействоваться разное число компараторов микросхемы LM339N - от одного до четырех.

ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ОДНОГО ИЗ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

Подводя итог всему сказанному, для полноты картины приведем в качества примера полное описание принципиальной схемы для одного из 200-ваттных блоков питания (производство Тайвань PS6220C) (рис. 56).

Переменное напряжение сети подается через сетевой выключатель PWR SW через сетевой предохранитель F101 4А, помехоподавляющие фильтры, образованные элементами С101, R101,

L101, С104, С103, С102 и дроссели L102, L103 на:

•выходной трехконтактный разъем, к которому может подстыковываться кабель питания дисплея;

•двухконтактный разъем JP1, ответная часть которого находится на плате.

С разъема JP1 переменное напряжение сети поступает на:

•мостовую схему выпрямления BR1 через терморезистор THR1;

•первичную обмотку пускового трансформатора T1.

На выходе выпрямителя BR1 включены сглаживающие емкости фильтра C1, C2. Терморезистор THR ограничивает начальный бросок зарядного тока этих конденсаторов. Переключатель 115V/230V SW обеспечивает возможность пита-

ния ИБП как от сети 220-240В, так и от сети 110/127В.

Высокооомные резисторы R1, R2, шунтирующие конденсаторы C1, C2 являются симметрирующими (выравнивают напряжения на C1 и C2), а также обеспечивают разрядку этих конденсаторов после выключения ИБП из сети. Результатом работы входных цепей является появление на шине выпрямленного напряжения сети постоянного напряжения Uep, равного +310В, с некоторыми пульсациями. В данном ИБП используется схема запуска с принудительным (внешним) возбуждением, которая реализована на специальном пусковом трансформаторе Т1, на вторичной обмотке которого после включения ИБП в сеть появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Это напряжение выпрямляется диодами D25, D26, которые образуют со вторичной обмоткой Т1 двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. С30 - сглаживающая емкость фильтра, на которой образуется постоянное напряжение, используемое для питания управляющей микросхемы и4.