Схемотехніка блоків живлення персональних комп'ютерів. Частина 2.

Високочастотний перетворювач (інвертор)

У першій частині нашої розповіді про схемотехнике блоків живлення персональних комп'ютерів ми познайомилися зі схемою вхідного мережевого випрямляча і фільтра. Давайте продовжимо вивчення комп'ютерного блоку живлення. Тут ми розберемося в тому, як працює високочастотний перетворювач – інвертор.Постійна напруга 310 вольт, що знімається з мережевого випрямляча, подається на високочастотний перетворювач. Високочастотний перетворювач – це двотактний інвертор, виконаний за схемою напівмоста. Перетворювач працює на частоті в десятки кілогерц і навантажений на високочастотний силовий трансформатор.Частота перетворення вибирається близько 18 – 50 КГц, що має на увазі маленькі розміри силового трансформатора і невеликі величини ємностей конденсаторів фільтрів. Один з плюсів імпульсного блоку живлення є високий ККД, що досягає 80% і економічність, оскільки блок споживає енергію тільки в той час, коли один з транзисторів перетворювача відкритий. Коли він закритий, енергію на навантаження віддає конденсатор фільтра вторинному ланцюзі.Управління полумостовим інвертором здійснюється ШІМ-контролером (Вузол управління). Про вузлі управління блоком живлення буде розказано в наступній частині.Отже, високочастотний перетворювач працює наступним чином: на нього приходить постійна напруга 310 вольт з мережевого випрямляча і конденсаторів фільтра. Одночасно в базові ланцюга потужних транзисторів подаються прямокутні імпульси позитивної полярності і з частотою проходження допустимо 20 кГц. З цією частотою транзистори як ключові елементи відкриваються і закриваються.

На первинній обмотці трансформатора Т2 присутній імпульсна висока напруга з тією ж частотою 20 кГц. Трансформатор, природно, знижує і на його вторинних обмотках, яких кілька, формуються всі необхідні для роботи комп'ютера живлять напруги, після цього все напруги випрямляються, фільтруються і подаються на системну плату.Потужні ключові транзистори інвертора є своєрідними "мускулами" блоку живлення. Саме через ключові транзистори інвертора "прокачується" вся потужність, яка споживається комп'ютером. Ключові транзистори встановлюються на радіатор для примусового охолодження під час роботи, а сам радіатор обдувається вентилятором.В якості ключових транзисторів інвертора можуть застосовуватися як біполярні, так і польові MOSFET транзистори. Зазвичай же використовуються біполярні транзистори.Погляньмо на схему. На ній зображена частина схеми ДБЖ марки GT-150W.

Біполярні транзистори VT1 ​​і VT2 по черзі відкриваються з частотою в десятки кілогерц. Трансформатор T2 – імпульсний силовий трансформатор. Він же забезпечує гальванічну розв'язку від електромережі. Імпульсний силовий трансформатор помітно виділяється на тлі інших трансформаторів, встановлених на друкованій платі. Знайти його нескладно.

З вторинних обмоток трансформатора T2 знімається знижений змінну напругу. На схемі показані елементи одного з вихідних випрямлячів +12 вольт (VD6, VD7, L1, C5). Електролітичні конденсатори C6, C7 – це конденсатори мережевого фільтра і випрямляча, мова про який йшла в першій частині.Трансформатор T1 – узгоджувальний. Він є проміжною ланкою між мікросхемою ШІМ-контролера і потужними ключовими транзисторами VT1, VT2. Габарити його помітно менше, ніж у трансформатора T2. Діоди VD4 і VD5 оберігають потужні транзистори від напруги зворотної полярності. У потужних польових транзисторів ці діоди, як правило, вже вбудовані, тому на друкованій платі діоди VD4, VD5 можна і не виявити. Так само захисні діоди вбудовують в деякі потужні біполярні транзистори. Все залежить від марки транзистора.

Схема запуску.

Вузол управління інвертора живиться вихідним напругою блоку, але в момент включення все напруги відсутні. Початковий запуск може здійснюватися різними способами. Розглянемо більш докладно схему запуску інвертора, яка "заводить" потужний каскад інвертора.Після включення блоку живлення на бази транзисторів VT1, VT2 подається напруга через дільник, виконаний на резисторах R3 – R6. При цьому транзистори "відкриваються". При цьому ще починається заряд конденсатора C4. Струм заряду конденсатора C4 проходячи через частину вторинної обмотки (II) трансформатора T1 наводить в ній (обмотці II) і обмотці III напруга. Ця напруга відкриває один з транзисторів (VT1 або VT2). Який саме з транзисторів відкриється залежить від характеристик елементів каскаду.В результаті відкриття одного з ключових транзисторів у вторинній обмотці трансформатора T2 з'являється імпульс струму, який проходить через один з діодів (VD6 або VD7) і заряджає конденсатор C3. Напруги на C3 досить для живлення вузла управління в момент пуску інвертора. Далі в роботу включається вузол управління, який і починає керувати транзисторами VT1 ​​і VT2 в штатному режимі.Ось так хитромудро реалізована схема запуску інвертора.У потужному каскаді найбільш частою несправністю є вихід з ладу транзисторів, оскільки вони працюють в досить важкому тепловому режимі. Ну, і, звичайно, слабка ланка це електролітичні конденсатори, які з часом "висихають" і втрачають ємність. Також елктроліти виходять з ладу через перевищення робочої напруги.