Силовая часть схемы и элементы управления в этом режиме блокируются полностью. Даже если причина КЗ будет устранена, источник питания самостоятельно не запустится. Повторный запуск потребует выключения питания и выдерживания определенной паузы для разряда конденсатора C8, подключенного между базой транзистора Q1 и общим проводом. В режиме ожидания питание микросхемы IC1 вновь возобновляется от автогенератора на транзисторе Q3. В микросхеме IC1 продолжают работать только генератор пилообразного напряжения и внутренний источник опорного напряжения, формирующий на выводе IC1/14 напряжение +5 В.
Каскад для защиты схемы от КЗ в цепях каналов с отрицательными выходными напряжениями собран на элементах D1, R2, R8, R9, D4 и Q4. Эти элементы образуют сумматор напряжений по каналам -5, -12, +5 В. Номиналы резистивных элементов подобраны так, чтобы в случае возникновения КЗ по одному из отрицательных номиналов, положительное напряжение на аноде диода D4 превысило бы уровень 1,2–1,3 В. Этого будет достаточно для открывания транзистора Q4. Следом за этим транзистором в состояние насыщения переходит и транзистор Q1. Через открытый транзистор Q1 и диод D3 положительный потенциал подается, как и в выше описанном случае, в базовую цепь транзистора Q4. С коллектора транзистора Q4 через диод D10 положительное напряжение поступает на вход IC1/4. Выходы этой микросхемы и работа силового каскада блокируются. После снижения уровня выходного напряжения канала +5 В оба транзистора Q1 и Q4 в цепи защиты находятся в открытом состоянии.
Маломощные стабилитроны ZD1 и ZD3 подключены катодами к выходам каналов напряжений +5 В и +3,3 В соответственно. Их аноды объединены и через резистор R3 подсоединены к общему проводу питания. Такое соединение кроме суммирования сигналов датчиков обеспечивает развязку между каналами. Через диод D5 аноды стабилитронов подсоединены также к базе транзистора Q4. Эти элементы являются датчиками уровней вторичных каналов положительных напряжений и используются для включения защитного механизма в случае превышения напряжениями этих цепей верхнего допустимого предела, установленного техническими характеристиками источника питания. Номинальный уровень фиксации неконтролируемого превышения напряжения в канале +5 В составляет +6,3 В, а для канала +3,3 В равен +4,2 В. Работа обеих защитных цепей строится по одному и тому же принципу. Он заключается в том, что при достижении выходным напряжением уровня защитной фиксации, напряжение в точке соединения анодов стабилитронов должно иметь значение 1,2–1,3 В, то есть достаточное для последовательного открывания диода D5 и транзистора Q4. Далее открывается Q4 и процесс включения защиты происходит по выше описанному алгоритму. Переключения элементов приводят к полной блокировке системы ШИМ регулирования. Для срабатывания схемы защиты при указанных предельных значениях напряжений использованы стабилитроны с напряжением стабилизации 5 и 3 В для каналов с выходным напряжением соответственно +5 и +3,3 В.
Каждый источник питания для персонального компьютера должен устанавливать сигнал оповещения вычислительной системы о завершении переходного процесса и достижения выходными вторичными напряжениями номинальных значений. Наименование этого сигнала в оригинальной транскрипции – POWERGOOD. В активном состоянии он имеет высокий логический уровень, который появляется на выходе каскада-формирователя с задержкой от 100 до 500 мс относительно вторичных напряжений. В схеме, приведенной на рис. 2.2, этот каскад построен на микросхеме IC2, состоящей из двух компараторов напряжения. Структурная схема микросхемы IC2 представлена на рис. 2.18.
Рис. 2.18. Структурная схема микросхемы LM393
Вывод питания IC2/8 подключен к источнику стабильного напряжения, сформированному на выводе IC1/14 микросхемы TL494. Опорное напряжение 2,5 В со средней точки делителя, образованного резисторами R23 и R24, поступает на входы IC2/2 (инвертирующий вход DA1) и IC2/5 (неинвертирующий вход DA2). Компараторы микросхемы IC2 включены последовательно. Выход компаратора DA2 IC2/7 подключен к неинвертирующему входу DA1 IC2/3 через интегрирующую цепочку, образованную элементами R35 и C23. Компаратор DA2 микросхемы IC2 отслеживает уровень сигнала PS-ON, поступающий на его вход IC2/6 через резистор R43. Пока сигнал PS-ON будет иметь высокий уровень, поданный от IC3 через резистор R22, напряжение на выходе IC2/7 будет низкого логического уровня. Этот уровень через буферный элемент на компараторе DA1 транслируется на его выход – IC2/1. При переключении сигнала PS-ON в состояние низкого логического уровня, выход компаратора DA2 IC2/7 изменит свое состояние, на нем появится уровень, близкий к +5 В, что соответствует высокому логическому уровню. Выходным током компаратора начинается заряд конденсатора C23. Когда напряжение на нем повысится до уровня, превышающего +2,5 В, напряжение на выходе компаратора DA1 IC2/1 также достигнет высокого логического уровня. Таким образом, для выработки сигнала POWRGOOD должно выполниться несколько условий:
1. Должен включиться автогенератор на Q3, должны исправно работать его вторичные цепи и формирователь стабильного напряжения в IC1.
2. На вход сигнала PS-ON должен быть подан низкий уровень.
3. Вторичное напряжение +5 В должно успеть нарасти до номинального уровня.
Таким образом, мы обсудили основные схемы источника питания (см. рис. 2.2) и принципы построения источника питания ATX форм-фактора. Но прежде, чем перейти к рассмотрению возможных неисправностей этого источника питания, следует уделить внимание методам проведения работ по их выявлению и устранению. Практическое применение положений следующего раздела позволит производить ремонтные работы с максимальной безопасностью и эффективностью.
2.5. Проведение работ с блоками питания конструктива ATX
Структурное построение бестрансформаторных источников питания имеет ряд особенностей, отличающих их от преобразователей первичной энергии сети переменного тока, содержащих низкочастотный трансформатор на входе. Главное отличие заключается в том, что силовая часть бестрансформаторного преобразователя не имеет гальванической развязки с первичной питающей сетью. Питание силовых каскадов осуществляется выпрямленным напряжением сети. Некоторые каскады, такие, например, как автогенераторные схемы, рассчитаны на работу именно при питании сетевым напряжением 220 В и не функционируют при пониженном. Максимальное напряжение на силовых элементах схемы превышает действующее значение напряжения первичной сети практически в полтора раза. Пренебрежение мерами безопасности при работе с такими высокими напряжениями может привести к поражению электротоком. Неправильное подключение к источнику питания стационарных измерительных приборов при работе с ним может вызвать дальнейшее его повреждение. Избежать этого, а также сохранить в исправном состоянии измерительные приборы, можно, если воспользоваться советами, предложенными в этой главе.
При рассмотрении методики подключения измерительных приборов к БП будет использоваться схема, представленная на рис. 2.2. Общий подход к проведению ремонтных и диагностических операций сохраняется для всех схем, представленных в настоящей книге.
На рис. 2.19 показана упрощенная схема разводки промышленной сети потребителям переменного напряжения 220 В, принятая в нашей стране.
Рис. 2.19. Схема разводки первичной электрической сети
Для снижения потерь и уменьшения токовой нагрузки на энергосеть передача электроэнергии производится линиями электропередач высокого напряжения. Для его преобразования в промежуточных распределительных подстанциях установлены трехфазные трансформаторы VT. Подача электропитания с напряжением 220 В к конечным потребителям осуществляется с выходов обмоток этих трансформаторов. Вторичные обмотки состоят из проводов: трех фазных и одного нулевого, заземленного в месте установки трансформатора. Напряжение между фазными проводами составляет 380 В, напряжение между нулевым проводом и произвольной фазой – 220 В. Для большинства потребителей электросеть подводится одним фазным и нулевым проводами. Необходимое соблюдение баланса нагрузки по всем фазам достигается равномерной разводкой фазного напряжения от разных вторичных обмоток трансформатора VT по потребителям с примерно одинаковой потребляемой мощностью.
На рис. 2.19 для простоты показана только одна условная розетка, отражающая схему подключения конкретного потребителя. Розетка имеет два полюса для соединения с питающим напряжением и два контакта для подключения к контуру защитного заземления (зануления). Один полюс розетки подключен к фазному проводу вторичной обмотки трансформатора VT, второй полюс, объединенный с контактами защитного заземления, соединяется с нулевым проводом. К выводу нулевого провода производится подключение корпусов всех измерительных приборов с питанием от сети переменного тока. В отечественной сети переменного тока к розеткам напряжения 220 В отдельный провод заземления, который не имел бы соединения ни с одним из ее полюсов, не подключается. Это обстоятельство следует обязательно учитывать при проведении измерений в блоке питания с использованием стационарных приборов.