зуются во многих схемах ИБП в качестве датчика схемы токовой защиты.

Характерной особенностью трансформатора тока в отличие от трансформатора напряжения является то, что вторичная обмотка его должна быть обязательно замкнута на нагрузку, сопротивление которой не превышает определенного значения. Разомкнутое состояние вторичной обмотки является аварийным режимом. Поясним это подробнее.

Т.к. ток первичной обмотки не изменяется при разрыве цепи вторичной обмотки, в отличие от трансформатора напряжения, то переменный магнитный поток в сердечнике имеет очень большую амплитуду из-за того, что отсутствует встречный компенсирующий магнитный поток, порождаемый током вторичной обмотки. Скорость изменения магнитного потока при смене полярности тока, протекающего через первичную обмотку, также очень велика. Поэтому будет очень велика ЭДС, наводимая этим потоком на разомкнутой вторичной обмотке. Величина этой ЭДС такова, что может привести к пробою изоляции. Для безопасности работы в случае повреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками, вторичная обмотка должна быть обязательно заземлена.

Кроме того, большая амплитуда переменного магнитного потока в сердечнике приводит к значительному возрастанию потерь на его перемаг-ничивание. Поэтому трансформатор начинает сильно перегреваться.

В схеме ИБП PS-6220C, например, функцию нагрузки вторичной обмотки трансформатора тока Т4 выполняет резистор R42 (470 Ом) (см. рис.56).

Трансформатор тока в рассматриваемом классе ИБП в основном имеет две конструктивные реализации. В одном варианте он представляет собой трансформатор на Ш-образном ферритовом сердечнике, на среднем керне которого расположен каркас с намотанной на него вторичной обмоткой. Первичная обмотка расположена поверх вторичной и представляет из себя один виток монтажного провода в пластмассовой изоляции (рис.76,а,б).

В другом варианте вторичная обмотка наматывается на кольцевой ферритовый сердечник, а первичной обмоткой является вывод конденсатора, который включен последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора (рис. 76,в). Однако встречаются и другие варианты конструктивного исполнения трансформатора тока.

Дроссели выходных фильтров (кроме дросселя групповой стабилизации) представляют собой катушки индуктивности с однорядной намоткой из медного провода большого сечения на незамкнутом ферритовом сердечнике цилиндрической формы (ферритовые стержни). Большое сечение провода объясняется значительной величиной выходных токов ИБП, а незамкнутая форма сердечника - работой дросселя с большим током

Рис. 76. Встречающиеся на практике конструкции трансформатора тока на Ш-образном (а) и на кольцевом (б,в) сердечнике.

подмагничивания. Замкнутая форма сердечника в этом случае привела бы к вхождению его в магнитное насыщение и потере дросселем фильтрующих свойств.

Неисправности индуктивных элементов можно подразделить на:

•обрыв в обмотке;

•межвитковое замыкание;

•межобмоточное замыкание (только для трансформаторов),

•замыкание (пробой) обмотки на сердечник;

•потеря сердечником магнитных свойств (из-за перегрева, механических повреждений и т.д.).

Выход из строя выходных дросселей фильтров в ИБП явление крайне редкое из-за их высокой надежности.

Выход из строя трансформаторов часто можно определить при внешнем осмотре по потемнению отдельных участков наружной изоляции, появлению пузырьков воздуха под изоляцией, вспениванию и выделению из под изоляции пропиточного компаунда.

Целостность обмоток на "обрыв", а также наличие межобмоточного замыкания и замыкания какой-либо из обмоток на сердечник легко проверяются с помощью омической "прозвонки".

Остальные из перечисленных выше неисправностей поддаются обнаружению крайне сложно, так как омическое сопротивление обмоток трансформатора очень мало (единицы и даже доли Ом!).

Если есть подозрение на межвитковое замыкание или на потерю сердечником магнитных свойств, то трансформатор нуждается в замене на аналогичный.

ДИОДЫ

Диоды, применяемые в рассматриваемом классе ИБП, можно условно подразделить на:

•силовые выпрямительные низкочастотные (диоды входного сетевого моста и схемы пуска);

•силовые выпрямительные высокочастотные вторичной стороны;

•высоковольтные высокочастотные (рекупера-ционные диоды транзисторного инвертора);

•низковольтные высокочастотные (применяемые в согласующем каскаде и сигнальных цепях защиты, а также схеме образования сигнала PG).

Выпрямительные низкочастотные диоды для входного выпрямительного моста выбираются при замене по следующим основным параметрам:

•постоянному обратному напряжению иобр. (не менее 400В);

•среднему прямому току 1пр. (не менее 2-4А в зависимости от мощности блока);

•импульсному прямому току 1и.пр. (не менее 70-100A).

Для силовых выпрямительных высокочастотных диодов, кроме того, важным параметром служит время восстановления обратного сопротивления диода т.вос, которое определяет длительность режима "сквозных токов" в схеме выпрямления. Это увеличивает коммутационные потери не только в диодах выпрямителя, но и в транзисторах инвертора. При этом элементы источника оказываются в режиме короткого замыкания, что создает условия для коммутационных выбросов на фронтах переключения, ведущих к отказу источника. Время т.вос. должно быть в три-четыре раза меньше времени выключения транзистора и соответствовать хвос=0,3-0,5мкс. Вторым важным параметром этих диодов является прямое падение напряжений ипр от значения которого зависит КПД выпрямителя. Это напряжение должно быть по возможности меньшим.

Сравнительно меньшее значение ипр, получается у диодов с барьером Шоттки. У данного типа диодов ипр. составляет 0,4-0,6В при токах до 100А, а время восстановления не более 0,1 мкс. Недостатком диода является большой обратный ток и малое допустимое обратное напряжение

(20-40В).

Для остальных диодов определяющим параметром является .вос.

Обращаем Ваше внимание на то, что мощные выпрямительные диоды в каналах выработки +5В и +12В стоят на радиаторах, т.е. для обеспечения температурного режима работы этих диодов надо обеспечить хороший теплоотвод!

Характерной ошибкой ремонтников при замене вышедших из строя зарубежных диодов является незнание одной характерной особенности. Исторически сложилось так, что у диодов, выпускаемых отечественной промышленностью метка ,как правило, наносится со стороны анода. Зарубежные диоды, как правило, имеют метку у катода. Поэтому ремонтник, извлекая неисправный диод из платы, устанавливает на его место диод отечественного производства, стараясь при этом сохранить расположение метки. В результате диод оказывается запаян "наоборот", что приводит к выводу ИБП из строя. Однако необходимо отметить, что и для зарубежных, и для отечественных диодов расположение меток может быть и противоположным. Поэтому настоятельно рекомендуем Вам перед установкой диода на плату разобраться в расположении выводов с помощью омметра, не доверяясь справочникам, в которых иногда встречаются досадные ошибки! Кроме того, авторы на практике столкнулись со случаями, когда ошибки при маркировке диодов были допущены на заводе-изготовителе.

Практически встречающиеся неисправности диодов можно разделить на:

•обрыв;

•короткое замыкание (пробой);

•уменьшение обратного сопротивления (утечка);

•увеличение прямого сопротивления.

Все эти неисправности легко обнаруживаются при помощи омметра после выпаивания диода из схемы.

Обращаем Ваше внимание на то, что иногда утечка диода проявляется только под напряжением!

Большие сложности возникают при выходе из строя стабилитронов и тиристоров в ИБП, которые обычно являются пороговыми и исполнительными элементами различных защитных схем. Определение их типов и параметров часто бывает затруднено из-за отсутствия справочной информации и принципиальных схем на ИБП. Произвольный подбор этих элементов чреват выходом из строя элементов ИБП, которые еще не "сгорели". Поэтому при таких сложных случаях необходимо "снять" принципиальную схему с печатной платы ИБП и тщательно проанализировать принцип ее работы, после чего попробовать подобрать элемент со сходными параметрами, либо попытаться достать аналогичный зарубежный элемент.

ТРАНЗИСТОРЫ

Транзисторы, применяемые в рассматриваемом классе ИБП, можно условно подразделить на:

•силовые высокочастотные (большой мощности);

•сигнальные высокочастотные (малой мощности).

Силовые высокочастотные транзисторы применяются в качестве ключей полумостового инвертора и рассчитаны на работу со значительными токами и напряжениями. Сигнальные транзисторы используются во всех остальных функциональных узлах схемы ИБП.

Во всех схемах рассматриваемого класса ИБП в качестве силовых ключей используются исключительно биполярные транзисторы обратного типа проводимости (n-p-n). Основные параметры наиболее часто применяемых силовых транзисторов приведены в таблице Приложения 2.

В качестве сигнальных используются транзисторы как прямого (р-п-р), так и обратного типа проводимости. Основные параметры наиболее часто применяемых сигнальных транзисторов приведены в таблице Приложения 3.

Внимание. При замене сигнальных транзисторов следует учитывать не только цифровое обозначение транзисторов, но и буквенные обозначения, которые нанесены на корпус. Транзисторы с разными буквенными обозначениями имеют различные параметры (прежде всего -коэффициент усиления по току)!

Практически встречающиеся неисправности транзисторов можно разделить на:

•обрыв одного или обоих переходов;

•короткое замыкание (пробой) по одному или обоим переходам;

•уменьшение обратного сопротивления (утечка) одного или обоих переходов;

•пробой по участку коллектор-эмиттер при цело-

стности переходов коллектор-база и эмиттер-база.

Все эти неисправности легко обнаруживаются при помощи омметра после выпаивания транзи-

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

стора из схемы (см. главу 13.4), т.к. каждый из переходов транзистора аналогичен диоду.

Таблица 6.

Схема защиты от перегрева

Пусковая цепь

Источник опорного напряжения

Усилитель

Схема защиты от перегрузки

Схема защиты от вторичного пробоя

ошибки

LM7805: 7В£ Uвх £ 25В; ивых=5В± 0,2В. LM7812: 14,5В <. ивх £ 30В; ивых=12В ± 0,5В.

D

D

D

без С2

OUT

COMM

Рис. 77. Интегральные линейные регуляторы напряжения LM7805, LM7812.

D1

а)

и-?-f

ивх

- 0--*-►

C1

-&

IC1 LM7805 13

I O

G

C2

0,1

C3

0,1 C4

ивых

1

*-а-

D1

б)

и-1-►

ивх

C1

-1-I

2

-он

IC1 LM7905

IO

G

C2

0,1

3

C3

0,1 C4

ивых

Рис. 79. Типовые схемы включения трехвыводных интегральных стабилизаторов положительного (а) и отрицательного (б) напряжений.

В рассматриваемом классе ИБП используются, в основном, для стабилизации отрицательных выходных напряжений трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения типа 7905, 7912 или 7805, 7812.

Структурная схема трехвыводных интегральных стабилизаторов 7805 (К142ЕН5А) и 7812 (К142ЕН8Б) приведена на рис. 77.

Основные параметры этих стабилизаторов напряжения приведены в табл. 6.

Рис. 78. Выход ИМС 7805 на режим стабилизации при подаче входного напряжения.

Эти микросхемы содержат встроенную защиту от перегрузки по току и тепловую защиту от максимально допустимой температуры кристалла (175°С), что существенно повышает надежность микросхем. Типовая схема включения этих стабилизаторов приведена на рис. 79. Конденсатор С1 - обычный фильтрующий конденсатор, который должен иметь емкость 1000мкф на 1 А тока нагрузки. Конденсатор С4 используется для сглаживания переходных процессов при внезапных повышениях Rн потребляемого тока и должен иметь емкость примерно 100мкф на 1A тока нагрузки.

Входной конденсатор С2 устраняет генерацию при скачкообразном включении входного напряжения (ивх), которая возникает в стабилизаторе из-за влияния монтажных емкости и индуктивности соединительных проводов, образующих паразитный колебательный контур (рис. 78), Выходной конденсатор С3 служит для защиты от переходных помеховых импульсов. Обычно С2 и.С3 имеют емкость от 0,1 до 1 мкф и должны монтироваться как можно ближе к корпусу стабилизатора. Амплитуда высокочастотных колебаний может превышать максимально допустимое входное напряжение, что приводит к пробою микросхемы, поэтому наличие и исправность С2 является обязательным условием для работы схемы.

Иногда между входом и выходом интегрального стабилизатора включается диод (рис. 79). В его отсутствии после выключения из сети ИБП конденсатор, стоящий на выходе стабилизатора разрядится через стабилизатор, что может привести к выходу его из строя.

Минимальное входное напряжение интегрального стабилизатора должно превышать выходное на 2,5В, т.е. для стабилизатора с фиксированным

ивх

N

0