Schéma měkkého zapínání napájení zesilovačů. Plynulé zapnutí zdroje umzch, nejjednodušší obvody. Schéma měkkého startu SMPS

Tento obvod omezuje proud procházející napájecími vodiči na 5A po dobu asi 1,5 sekundy. Poté se časové relé sepne a odběr proudu již nebude omezován. Jedná se o velmi užitečné zařízení, protože pokud máte velký transformátor nebo elektrolytické kondenzátory významné kapacity, pak v okamžiku zapnutí budou na krátkou dobu fungovat jako zkrat.

Výkonový zpožďovací obvod je implementován na dočasném zahrnutí několika výkonových rezistorů do obvodu, čímž se minimalizuje velký zapínací proud.

Relé se používá pro 24 voltů, s kontakty odolávajícími 0 ampérům a více. Doba zpoždění závisí na celkové kapacitě C2 a C3 a také na rychlosti jejich nabíjení, určené kondenzátorem C1, který funguje jako předřadný odpor. Softstartér bude perfektně fungovat i v tandemu s elektromotory.

Při zapnutí napájení zesilovačů, laboratorních a jiných zdrojů dochází v síti k rušení způsobenému náběhovými proudy transformátorů, nabíjecími proudy elektrolytických kondenzátorů a startem samotných napájených zařízení. Navenek se toto rušení projevuje jako „blikání“ světla, cvakání a jiskření v zásuvkách a elektricky se jedná o úbytek síťového napětí, což může vést k poruše a nestabilnímu provozu jiných zařízení napájených ze stejné sítě. . Navíc tyto zapínací proudy způsobují spálení kontaktů spínačů, zásuvek. Dalším negativním vlivem rozběhového proudu je, že usměrňovací diody s takovým rozběhem pracují s proudovým přetížením a mohou selhat. Například náběhový nabíjecí proud 10000uF 50V kondenzátoru může dosáhnout 10 nebo více ampér. Pokud diodový můstek není dimenzován na takový proud, mohou takové provozní podmínky můstek poškodit. Zvláště silné startovací proudy jsou patrné při výkonu nad 50-100W. Pro takové zdroje nabízíme softstartér.

Po připojení k síti se napájení spustí přes odpor R4 omezující proud. Po nějaké době, nutné pro jeho spuštění, nabití kondenzátorů a spuštění zátěže, je odpor odpojen kontakty relé a napájení je uvedeno na plný výkon. Doba zapnutí je určena kapacitou kondenzátoru C2. Prvky C1D1C2D2 jsou beztransformátorovým napájecím zdrojem pro řídicí obvod relé. Zenerova dioda D2 hraje čistě ochrannou roli a při dobrém řídicím obvodu může chybět. Relé BS-115C-12V použité v obvodu může být nahrazeno jakýmkoli jiným relé s kontaktním proudem alespoň 10A, s výběrem zenerových diod, kondenzátoru C1 a volbou tranzistoru VT1 pro napětí větší než je činnost relé Napětí. Zenerova dioda D3 zajišťuje hysterezi mezi zapnutím a vypnutím napětí relé. Jinými slovy, relé se zapne náhle, nikoli plynule.

Kondenzátor C1 určuje spínací proud relé. V případě nedostatečného proudu je třeba zvýšit kapacitu kondenzátoru (0,47 ... 1 μF 400 ... 630 V). Pro ochranné účely je vhodné kondenzátor omotat elektrickou páskou nebo na něj nasadit teplem smrštitelný bužírek. Pojistky jsou zvoleny pro dvojnásobek jmenovitého proudu zdroje. Například pro 100W zdroj by měly být pojistky 2*(220/100)=5A. V případě potřeby lze obvod doplnit síťovým symetrickým / nesymetrickým filtrem, zapojeným za pojistkami. Připojení k tělu uvedené na schématu lze považovat pouze za společný vodič pro připojení testeru. V žádném případě by neměl být připojen k šasi zařízení, vyveden na společné vodiče síťových filtrů atp.

Vytvoření dobrého napájecího zdroje pro výkonový zesilovač (VLF) nebo jiné elektronické zařízení je velmi důležitý úkol. Kvalita a stabilita celého zařízení závisí na tom, jaký bude zdroj energie.

V této publikaci budu hovořit o výrobě jednoduchého transformátorového zdroje pro můj domácí nízkofrekvenční výkonový zesilovač "Phoenix P-400".

Takovýto nekomplikovaný napájecí zdroj lze použít k napájení různých obvodů nízkofrekvenčních zesilovačů.

Úvodní slovo

Pro budoucí napájecí jednotku (PSU) k zesilovači jsem již měl toroidní jádro s vinutým primárním vinutím ~ 220V, takže úkol vybrat "pulzní PSU nebo na základě síťového transformátoru" nebyl.

Spínané zdroje mají malé rozměry a hmotnost, vysoký výstupní výkon a vysokou účinnost. Zdroj na bázi síťového transformátoru je těžký, snadno se vyrábí a nastavuje a také se nemusí potýkat s nebezpečným napětím při nastavování obvodu, což je důležité zejména pro začátečníky, jako jsem já.

toroidní transformátor

Toroidní transformátory mají ve srovnání s transformátory na pancéřových jádrech vyrobených z desek ve tvaru Ш několik výhod:

• menší objem a hmotnost;
• vyšší účinnost;
• nejlepší chlazení pro vinutí.

Primární vinutí již obsahovalo cca 800 závitů drátu PELSHO 0,8 mm, bylo naplněno parafínem a izolováno vrstvou tenké PTFE pásky.

Změřením přibližných rozměrů železa transformátoru můžete vypočítat jeho celkový výkon, takže můžete zjistit, zda je jádro vhodné pro získání požadovaného výkonu nebo ne.

Rýže. 1. Rozměry železného jádra pro toroidní transformátor.

• Celkový výkon (W) \u003d Plocha okna (cm 2) * Plocha průřezu (cm 2)
• Plocha okna = 3,14 * (d/2) 2
• Plocha průřezu \u003d h * ((D-d) / 2)

Spočítejme si například transformátor o rozměrech železa: D=14cm, d=5cm, v=5cm.

• Plocha okna \u003d 3,14 * (5 cm / 2) * (5 cm / 2) \u003d 19,625 cm 2
• Plocha řezu \u003d 5 cm * ((14 cm-5 cm) / 2) \u003d 22,5 cm 2
• Celkový výkon = 19,625 * 22,5 = 441 wattů.

Celkový výkon transformátoru, který jsem použil, se ukázal být jednoznačně menší, než jsem očekával – někde kolem 250 wattů.

Volba napětí pro sekundární vinutí

Při znalosti požadovaného napětí na výstupu usměrňovače za elektrolytickými kondenzátory je možné přibližně vypočítat požadované napětí na výstupu sekundárního vinutí transformátoru.

Číselná hodnota stejnosměrného napětí za diodovým můstkem a vyhlazovacími kondenzátory vzroste asi 1,3 až 1,4 krát ve srovnání se střídavým napětím přiváděným na vstup takového usměrňovače.

V mém případě pro napájení UMZCH potřebujete bipolární konstantní napětí - 35 voltů na každém rameni. V souladu s tím musí být na každém sekundárním vinutí přítomno střídavé napětí: 35 voltů / 1,4 \u003d ~ 25 voltů.

Na stejném principu jsem provedl přibližný výpočet hodnot napětí pro ostatní sekundární vinutí transformátoru.

Výpočet počtu závitů a vinutí

Pro napájení zbývajících elektronických součástek zesilovače bylo rozhodnuto navinout několik samostatných sekundárních vinutí. Pro navíjení cívek měděným smaltovaným drátem byl vyroben dřevěný člunek. Může být také vyroben ze sklolaminátu nebo plastu.

Rýže. 2. Shuttle pro vinutí toroidního transformátoru.

Vinutí bylo provedeno měděným smaltovaným drátem, který byl k dispozici:

• pro 4 výkonová vinutí UMZCH - drát o průměru 1,5 mm;
• pro ostatní vinutí - 0,6 mm.

Počet závitů pro sekundární vinutí jsem zvolil experimentálně, protože jsem neznal přesný počet závitů v primárním vinutí.

Podstata metody:

1. Navíjíme 20 závitů libovolného drátu;
2. Primární vinutí transformátoru připojíme k síti ~ 220V a změříme napětí na vinutí 20 závitů;
3. Potřebné napětí vydělíme napětím získaným z 20 závitů - zjistíme, kolikrát je potřeba 20 závitů pro vinutí.

Například: potřebujeme 25V a z 20 závitů dostaneme 5V, 25V / 5V = 5 - potřebujeme navinout 20 závitů 5krát, to znamená 100 závitů.

Výpočet délky potřebného drátu byl proveden následovně: Navinul jsem 20 závitů drátu, udělal na něj značku fixem, odmotal a změřil jeho délku. Potřebný počet závitů jsem vydělil 20, výslednou hodnotu vynásobil délkou 20 závitů drátu - dostal jsem přibližně potřebnou délku drátu pro navinutí. Přidáním 1-2 metrů zásob k celkové délce můžete drát navinout na raketoplán a bezpečně jej odříznout.

Například: potřebujete 100 závitů drátu, délka 20 závitů byla 1,3 metru, zjistíme, kolikrát je třeba navinout 1,3 metru, abyste získali 100 závitů - 100/20=5, zjistíme celková délka drátu (5 kusů po 1,3m) - 1,3*5=6,5m. Přidáme 1,5m pro pažbu a dostaneme délku - 8m.

Pro každé následující vinutí by se mělo měření opakovat, protože s každým novým vinutím se délka drátu potřebná na otáčku zvětší.

Pro navíjení každého páru vinutí 25 voltů byly na raketoplán položeny dva dráty najednou (pro 2 vinutí). Po navinutí je konec prvního vinutí spojen se začátkem druhého - dostali jsme dvě sekundární vinutí pro bipolární usměrňovač s připojením uprostřed.

Po navinutí každého z páru sekundárních vinutí pro napájení obvodů UMZCH byly tyto izolovány tenkou fluoroplastovou páskou.

Bylo tak navinuto 6 sekundárních vinutí: čtyři pro napájení UMZCH a další dvě pro napájení zbytku elektroniky.

Schéma usměrňovačů a stabilizátorů napětí

Níže je schéma napájecího zdroje pro můj domácí zesilovač.

Rýže. 2. Schéma napájecího zdroje pro domácí basový koncový zesilovač.

Pro napájení obvodů nízkofrekvenčního výkonového zesilovače jsou použity dva bipolární usměrňovače - A1.1 a A1.2. Zbývající elektronické součástky zesilovače budou napájeny stabilizátory napětí A2.1 a A2.2.

Rezistory R1 a R2 jsou potřebné k vybíjení elektrolytických kondenzátorů, když jsou napájecí vedení odpojena od obvodů výkonového zesilovače.

V mém UMZCH jsou 4 zesilovací kanály, lze je zapínat a vypínat ve dvojicích pomocí spínačů, které spínají napájecí vedení šátku UMZCH pomocí elektromagnetických relé.

Rezistory R1 a R2 mohou být z obvodu vyloučeny, pokud je napájení trvale připojeno k deskám UMZCH, v takovém případě budou elektrolytické kapacity vybíjeny obvodem UMZCH.

Diody KD213 jsou dimenzovány na maximální propustný proud 10A, v mém případě to stačí. Diodový můstek D5 je navržen pro proud minimálně 2-3A, byl sestaven ze 4 diod. C5 a C6 jsou kapacity, z nichž každá se skládá ze dvou 10 000 mikrofaradových kondenzátorů při 63V.

Rýže. 3. Schématická schémata stabilizátorů stejnosměrného napětí na mikroobvodech L7805, L7812, LM317.

Rozluštění jmen na obrázku:

• STAB - regulátor napětí bez nastavení, proud ne více než 1A;
• STAB+REG - nastavitelný regulátor napětí, proud ne více než 1A;
• STAB+POW - nastavitelný stabilizátor napětí, proud cca 2-3A.

Při použití mikroobvodů LM317, 7805 a 7812 lze výstupní napětí stabilizátoru vypočítat pomocí zjednodušeného vzorce:

Uout = Vxx * (1 + R2/R1)

Vxx pro čipy má následující význam:

• LM317 - 1,25;
• 7805 - 5;
• 7812 - 12.

Příklad výpočtu pro LM317: R1=240R, R2=1200R, Uout = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Design

Zde je návod, jak bylo plánováno použití napětí z napájecího zdroje:

• +36V, -36V - výkonové zesilovače na TDA7250
• 12V - elektronické ovladače hlasitosti, stereo procesory, indikátory výstupního výkonu, obvody tepelné regulace, ventilátory, podsvícení;
• 5V - indikátory teploty, mikrokontrolér, digitální ovládací panel.

Čipy regulátoru napětí a tranzistory byly namontovány na malých chladičích, které jsem odstranil z nefunkčních počítačových zdrojů. Pouzdra byla připevněna k radiátorům pomocí izolačních těsnění.

Deska plošných spojů byla vyrobena ze dvou částí, z nichž každá obsahuje bipolární usměrňovač pro obvod UMZCH a potřebnou sadu regulátorů napětí.

Rýže. 4. Jedna polovina desky napájecího zdroje.

Rýže. 5. Druhá polovina desky napájecího zdroje.

Rýže. 6. Hotové komponenty zdroje pro domácí zesilovač.

Později při ladění jsem došel k závěru, že mnohem pohodlnější bude udělat stabilizátory napětí na samostatných deskách. Přesto možnost „vše na jedné desce“ také není špatná a svým způsobem pohodlná.

Povrchovou montáží lze sestavit také usměrňovač pro UMZCH (schéma na obrázku 2) a obvody stabilizátoru (obrázek 3) v požadovaném množství - na samostatné desky s plošnými spoji.

Zapojení elektronických součástek usměrňovače je na obrázku 7.

Rýže. 7. Schéma zapojení pro montáž bipolárního usměrňovače -36V + 36V pomocí povrchové montáže.

Připojení musí být provedeno pomocí silných izolovaných měděných vodičů.

Diodový můstek s kondenzátory 1000pF lze umístit samostatně na chladič. Montáž výkonných diod (tabletů) KD213 na jeden společný radiátor je nutné provést pomocí izolačních tepelných podložek (thermoresin nebo slída), protože jeden z vývodů diody má kontakt s kovovým obložením!

Pro filtrační obvod (elektrolytické kondenzátory 10000 μF, odpory a keramické kondenzátory 0,1-0,33 μF) můžete rychle sestavit malý panel - desku s plošnými spoji (obrázek 8).

Rýže. 8. Příklad panelu se štěrbinami ze sklolaminátu pro montáž vyhlazovacích filtrů usměrňovače.

K výrobě takového panelu potřebujete obdélníkový kus skelného vlákna. Domácí řezačkou (obrázek 9), vyrobenou z pilového listu na kov, nařežeme měděnou fólii po celé délce, poté jeden z výsledných dílů rozřízneme kolmo na polovinu.

Rýže. 9. Domácí řezačka z pilového kotouče, vyrobená na brusce.

Poté obkreslíme a vyvrtáme otvory pro díly a spojovací prvky, měděný povrch očistíme tenkým brusným papírem a pocínujeme tavidlem a pájkou. Díly zapájíme a připojíme k obvodu.

Závěr

Zde je takový nekomplikovaný napájecí zdroj pro budoucí domácí audiofrekvenční zesilovač. Zbývá jej doplnit okruhem měkkého startu a pohotovostním režimem.

UPD: Jurij Glušněv poslal plošný spoj pro sestavení dvou stabilizátorů s napětím + 22V a + 12V. Obsahuje dva obvody STAB + POW (obr. 3) na mikroobvodech LM317, 7812 a tranzistorech TIP42.

Rýže. 10. Plošný spoj stabilizátorů napětí pro + 22V a + 12V.

Stáhnout - (63 KB).

Další deska plošných spojů navržená pro obvod regulovatelného regulátoru napětí STAB + REG založený na LM317:

Rýže. 11. Deska s plošnými spoji pro regulovatelný regulátor napětí na bázi čipu LM317.

Toto jednoduché zařízení zlepšuje spolehlivost vašeho rádia a snižuje rušení sítě, když jej zapnete.

Jakýkoli rádiový zdroj obsahuje usměrňovací diody a vysokokapacitní kondenzátory. V počátečním okamžiku zapnutí síťového napájení dojde ke skoku pulzního proudu - při nabíjení kapacit filtrů. Amplituda proudového impulsu závisí na hodnotě kapacity a napětí na výstupu usměrňovače. Takže při napětí 45 V a kapacitě 10 000 mikrofaradů může být nabíjecí proud takového kondenzátoru 12 A. V tomto případě diody transformátoru a usměrňovače krátce pracují v režimu zkratu.

Pro eliminaci rizika selhání těchto prvků snížením náběhového proudu v době prvotního zapnutí je schéma na Obr. schéma 1.7. Umožňuje také zesvětlit režimy a další prvky v zesilovači po dobu trvání přechodových jevů.

Rýže. 1.7

V počátečním okamžiku, kdy je připojeno napájení, se kondenzátory C2 a C3 nabijí přes odpory R2 a R3 - omezují proud na hodnotu, která je bezpečná pro části usměrňovače.

Po 1 ... 2 sekundách, po nabití kondenzátoru C1 a zvýšení napětí na relé K1 na hodnotu, při které bude pracovat a přepojí omezovací odpory R2, R3 svými kontakty K1.1 a K1.2.

V zařízení lze použít libovolné relé s odezvovým napětím nižším, než působí na výstupu usměrňovače, a rezistor R1 je zvolen tak, aby na něm "přebytečné" napětí kleslo. Kontakty relé musí být dimenzovány na maximální proud v napájecích obvodech zesilovače. V obvodu je použito relé RES47 RF4.500.407-00 (RF4.500.407-07 nebo jiné) se jmenovitým provozním napětím 27 V (odpor vinutí 650 Ohm; proud spínaný kontakty může být až 3 A). Ve skutečnosti je relé již aktivováno při 16 ... 17 V a odpor R1 je vybrán s hodnotou 1 kOhm, zatímco napětí na relé bude 19 ... 20 V.

Kondenzátor C1 typ K50-29-25V nebo K50-35-25V. Rezistory R1 typ MLT-2, R2 a R3 typ C5-35V-10 (PEV-10) nebo podobné. Hodnota rezistorů R2, R3 závisí na zatěžovacím proudu a jejich odpor lze výrazně snížit.

Rýže. 1.8

Druhé schéma znázorněné na Obr. 1.8 provádí stejný úkol, ale umožňuje zmenšit velikost zařízení použitím menšího kondenzátoru C1 s časovým nastavením. Tranzistor VT1 sepne relé K1 se zpožděním po nabití kondenzátoru C1 (typ K53-1A). Obvod také umožňuje místo spínání sekundárních obvodů poskytovat stupňovité napájení primárního vinutí. V tomto případě můžete použít relé pouze s jednou skupinou kontaktů.

Hodnota odporu R1 (PEV-25) závisí na výkonu zátěže a je zvolena tak, aby napětí v sekundárním vinutí transformátoru bylo 70 procent jmenovité hodnoty se zapnutým odporem (47 ... 300 Ohm).

Nastavení obvodu spočívá v nastavení doby zpoždění sepnutí relé volbou hodnoty rezistoru R2 a také volbou R1.

Výše uvedená schémata lze použít při výrobě nového zesilovače nebo při modernizaci stávajících, včetně průmyslových.

Ve srovnání s podobnými zařízeními pro dvoustupňové napájení napájecím napětím, uváděnými v různých časopisech, jsou zde popisovaná nejjednodušší.

ČLÁNEK PŘIPRAVUJE NA ZÁKLADĚ KNIHY NAKLADATELSTVÍ A. V. GOLOVKOV a V. B LYUBITSKY "NAPÁJECÍ ZDROJE PRO SYSTÉMOVÉ MODULY TYPU IBM PC-XT/AT" "LAD i N"

SCHÉMA "POMALÝ START".

Když zapnete spínaný zdroj, výstupní filtrační kondenzátory ještě nejsou nabité. Tranzistorový měnič tedy ve skutečnosti pracuje na zátěži nakrátko. V tomto případě může okamžitý výkon na kolektorových přechodech vysoce výkonných tranzistorů několikanásobně překročit průměrný výkon odebíraný ze sítě. Je to proto, že zpětná vazba při spouštění způsobuje nadproud tranzistorů. Proto jsou potřebná opatření, která zajistí "hladký" ("měkký" nebo "pomalý") start měniče. U uvažovaných UPS je toho dosaženo plynulým prodloužením doby zapnutého stavu výkonných tranzistorů, bez ohledu na zpětnovazební signál, který „vyžaduje“ řídicí obvod po maximální možnou dobu trvání řídicího impulsu ihned po zapnutí UPS. na. Tito. faktor plnění impulsního napětí v okamžiku zapnutí je násilně velmi malý a poté se postupně zvyšuje na požadovanou hodnotu. "Pomalý start" umožňuje řídicímu čipu IC1 postupně prodlužovat dobu trvání impulsů na pinech 8 a 11, dokud PSU nedosáhne nominálního režimu. U všech UPS založených na řídicím IC typu TL494CN je obvod "pomalého startu" realizován pomocí RC obvodu připojeného k neinvertujícímu vstupu komparátoru "mrtvé zóny" DA1 (pin 4 mikroobvodu). Jako příklad zvažte činnost spouštěcího obvodu pomocí UPS LPS-02-150XT (obr. 41). "Pomalý start" se v tomto obvodu provádí díky RC řetězu C19, R20 připojenému na pin 4 řídicího čipu IC1.
Před zvažováním fungování schématu "soft start" je nutné představit koncept spouštěcího algoritmu UPS. Spouštěcí algoritmus se týká pořadí, ve kterém se v obvodu UPS objevují napětí. V souladu s fyzikou práce se vždy zpočátku objeví usměrněné síťové napětí Uep. Poté se v důsledku spouštěcího obvodu objeví napájecí napětí řídicího čipu Upom. Výsledkem přivedení napájení do mikroobvodu je výskyt výstupního napětí vnitřního stabilizovaného zdroje referenčního napětí Uref. Teprve poté se objeví výstupní napětí bloku. Sled výskytu těchto napětí nelze přerušit, tzn. Uref se například nemůže objevit před Upom atd.
Poznámka Věnujte prosím zvláštní pozornost skutečnosti, že proces počátečního spuštění UPS a proces „pomalého startu“ jsou různé procesy, které probíhají postupně v čase! Když je UPS připojena k síti, nejprve dojde k počátečnímu spuštění a teprve potom - "pomalému startu", který usnadňuje výkonovým tranzistorům jednotky vstup do nominálního režimu.
Jak již bylo uvedeno, konečným cílem procesu „pomalého startu“ je získat výstupní řídicí impulsy, jejichž šířka se postupně zvětšuje na kolících 8 a 11. Šířka výstupních impulsů je určena šířkou impulsů na výstupu logický prvek DD1 IC1 (viz obr. 13). Průběh procesu měkkého startu UPS v čase je znázorněn na Obr. 47.
Nechť je řídicí čip IC1 napájen napájecím napětím Upom v čase t0. V důsledku toho se spustí generátor pilového napětí DA6 a na kolíku 14 se objeví referenční napětí Uref. Pilové výstupní napětí generátoru je přiváděno na invertující vstupy komparátorů DA1 a DA2. Výstupní napětí chybového zesilovače DA3 je přivedeno na invertující vstup PWM komparátoru DA2. Protože výstupní napětí bloku (včetně + 5V) stále chybí, je zpětnovazební signál odebraný z děliče R19, R20 a přivedený na neinvertující vstup chybového zesilovače 0. Na invertující je přivedeno určité kladné napětí vstup tohoto zesilovače, převzatý z děliče SVR, R24, R22 v obvodu referenčního napětí sběrnice Uref, který je již k dispozici. Proto bude výstupní napětí chybového zesilovače DA3 v počátečním okamžiku rovno 0 a jak se výstupní kondenzátory filtrů nabíjejí, bude se zvyšovat. Výstupní napětí komparátoru PWM DA2 bude z tohoto důvodu představovat sled pulsů, který narůstá do šířky. Tento proces je znázorněn na časových diagramech 1 a 2 (obr. 47).

Obrázek 47. Časové diagramy vysvětlující proces hladkého (měkkého) startu UPS a znázorňující činnost řídicí jednotky HMCTL494 ve spouštěcím režimu: U3, U4, U5 - napětí na IC pinech 3, 4 a 5, v tomto pořadí.

Neinvertující vstup komparátoru mrtvé zóny DA1 je připojen na pin 4 IC1. Na tento výstup je připojen externí RC obvod C19, R20, který je napájen ze sběrnice referenčního napětí Uref. Proto, když se objeví Uref, je vše přiděleno v prvním okamžiku na rezistoru R20, protože kondenzátor C19 je zcela vybitý. Jak se C19 nabíjí, proud skrz něj a rezistor R20 klesá. Proto úbytek napětí na R20, který je aplikován na pin 4 1C 1, má tvar klesající exponenciály. V souladu s tím bude výstupní napětí komparátoru DA1 "mrtvé zóny" sledem zmenšujících se pulsů. Tento proces je znázorněn na časových diagramech 3 a 4 (obr. 47). Procesy změny zeměpisné šířky výstupních napětí komparátorů DA1 a DA2 jsou tedy vzájemně opačné.
Výstupní napětí komparátorů jsou na vstupu logického prvku DD1 (2-OR). Šířka impulsu na výstupu tohoto prvku je tedy určena nejširším ze vstupních impulsů.
Z časovacího diagramu 5 (obr. 47), který zobrazuje výstupní napětí DD1, je vidět, že do okamžiku ti šířka výstupních pulzů komparátoru DA1 přesahuje šířku výstupních pulzů PWM. srovnávač DA2. Přepínání tohoto komparátoru tedy neovlivňuje šířku výstupního impulsu DD1, a tedy výstupního impulsu IC1. Určujícím faktorem v intervalu to-t-i je výstupní napětí komparátoru DA1. Šířka výstupních impulsů IC1 se v tomto intervalu postupně zvětšuje, jak je patrné z časových diagramů 6 a 7 (obr. 47).
V okamžiku ti je výstupní impuls komparátoru DA1 porovnáván na šířku s výstupním impulsem PWM komparátoru DA2. V tomto okamžiku je řízení přeneseno z komparátoru DA1 na PWM komparátor DA2, protože. jeho výstupní impulsy začnou přesahovat šířku výstupních impulsů komparátoru DA1. Během doby t0-t mají výstupní kondenzátory filtrů čas se plynule nabít a jednotka má čas přejít do nominálního režimu.
Podstatou obvodového řešení problému "měkkého" startu tedy je, že při nabíjení kondenzátorů výstupních filtrů je PWM komparátor DA2 nahrazen komparátorem DA1, jehož činnost není závislá na zpětnovazebním signálu, ale je určeno speciálním tvarovacím RC obvodem C19.R20.
Z výše probíraného materiálu vyplývá, že před každým zapnutím UPS je nutné zcela vybít kondenzátor tvořícího RC obvodu (v tomto případě C19), jinak nebude možný „měkký“ start, který může vést k výpadku výkonových tranzistorů měniče. Proto je v každém obvodu UPS zajištěn speciální obvod pro rychlé vybití kondenzátoru formovacího obvodu, když je UPS odpojena od sítě nebo když je spuštěna proudová ochrana.

OBVODY PRO VÝROBU SIGNÁLU PG (POWER GOOD).

Signál PG spolu se čtyřmi výstupními napětími systémové jednotky je standardním výstupním parametrem UPS.
Přítomnost tohoto signálu je povinná pro každý blok, který vyhovuje standardu IBM (nejen bloky postavené na bázi čipu TL494). Počítače třídy XT však někdy tento signál nevyužívají.
UPS má širokou škálu schémat generování signálu PG. Obvykle lze celou řadu schémat rozdělit do dvou skupin: jedna nefunkční a dvě funkční.
Některé nefunkční obvody implementují pouze funkci zpoždění výskytu signálu PG úrovně H umožňující spuštění procesoru při zapnutí UPS.
Dvoufunkční obvody kromě výše uvedené funkce realizují i ​​funkci preventivního přechodu signálu PG na neaktivní nízkou úroveň, která zamezuje chod procesoru při vypnutém UPS, jakož i v případech různých druhů nouzových situací, než napětí +5V napájející digitální část systémového modulu začne klesat.
Většina obvodů generování signálu PG má dvojí funkci, ale jsou složitější než obvody prvního typu.

Obrázek 48. Funkční schéma integrovaného obvodu LM339 (pohled shora).

Obrázek 49. Schéma jednoho komparátoru IC LM339.

Obrázek 50. Diagram tvorby PG signálu v UPS GT-200W

Jako základní prvek při konstrukci těchto obvodů se hojně používá mikroobvod typu LM339N, což je quad napěťový komparátor (obr. 48).
Výstupní tranzistory každého komparátoru mají otevřený kolektor (obr. 49). Pin 12 LM339N je připojen k "pouzdru" a pin 3 je napájen unipolárním (od + 2V do + ZOV) napájením.
Díky vysoké citlivosti komparačních obvodů je zajištěna požadovaná rychlost.
Podívejme se podrobněji na několik charakteristických možností pro konstrukci obvodů pro generování PG signálu.
Obvod generování signálu PG použitý v GT-200W je znázorněn na Obr. 50.

Po připojení jednotky k síti se spustí startovací obvod a na sběrnici Uref se objeví referenční napětí +5,1V z vnitřního zdroje čipu TL494. Zatím není výstup +5V. Zpětnovazební dělič R25, R24 tedy ještě není napájen (potenciál výstupu 1 mikroobvodu je 0V). Dělič, který udává referenční úroveň na kolíku 2 mikroobvodu, je již napájen napětím Uref. Proto je výstupní napětí chybového zesilovače minimální (na pinu 3 je potenciál asi 0 V) ​​a tranzistor Q7, napájený kolektorem se stejným napětím Uref, je otevřený a nasycený proudem báze protékajícím obvodem. : Uref - R36 - e-6 Q7 - R31 - vnitřní obvody TL494 - "rámeček".
Potenciál neinvertujícího vstupu komparátoru 1 IC2 (LM339N) je 0 a od r. na jeho invertujícím vstupu je v obvodu Uref kladný potenciál z rezistoru R42 děliče R35, R42, samotný komparátor bude na výstupu ve stavu 0V (výstupní tranzistor komparátoru je otevřený a saturovaný). Proto má PG signál úroveň L a vyřadí procesor.
Dále se začne objevovat výstupní napětí +5 V, když se nabíjejí vysokokapacitní výstupní kondenzátory. Proto se výstupní napětí chybového zesilovače DA3 začne zvyšovat a tranzistor Q7 se uzavře. V důsledku toho se začne infikovat zádržná kapacita C16. Nabíjecí proud protéká obvodem: Uref -R36- C16- "pouzdro".
Jakmile napětí na C16 a na neinvertujícím vstupu komparátoru 1 (vývod 7 IC2) dosáhne referenční úrovně na jeho invertujícím vstupu (vývod 6 IC2), výstupní tranzistor komparátoru se vypne. PIC, který kryje komparátor 1 (rezistor R34), způsobuje přítomnost hystereze na přenosové charakteristice tohoto komparátoru. Tím je zajištěna spolehlivost provozu PG obvodu a vyloučena možnost "překlopení" komparátoru vlivem náhodného impulsního rušení (šumu). Do této doby se na sběrnici + 5V objeví plné jmenovité napětí a signál PG se stane signálem úrovně H.
Z výše uvedeného je vidět, že snímačem stavu bloku (zapnuto / vypnuto) v tomto obvodu je výstupní napětí chybového zesilovače DA3, odebrané z pinu 3 řídicího čipu IC1 (TL494), a obvod je jedno- funkční.
V UPS APPIS je implementováno složitější schéma generování signálu PG (obr. 51).

Obrázek 51. Schéma tvorby PG signálu v UPS Appis.

Tento obvod používá tři komparátory na IC2.
Funkce zpoždění zapnutí je implementována následovně.
Po připojení UPS k síti a spuštění startovacího okruhu se objeví referenční napětí Uref. Výstupní napětí jednotky ještě nejsou k dispozici. Proto IC2 a Q3 ještě nejsou napájeny. Tranzistor Q4, z jehož kolektoru je odebírán signál PG, je otevřený, protože. zapište jeho základního dělitele. Základní proud protéká obvodem: Uref-R34 - R35 -6-3Q4- "pouzdro".
Proto má PG úroveň L. Kromě toho je kondenzátor C21 nabíjen ze sběrnice Uref podél obvodu: Uref-R29-C21 - "tělo".
S příchodem blokových výstupních napětí ze sběrnice + 12V jsou čip IC2 a tranzistor Q3 napájeny přes oddělovací filtr R38, C24. Ze sběrnice + 5V je přes kolektor napájen plným napětím tranzistor Q4. V tomto případě probíhají následující procesy.
Počínaje okamžikem zapnutí jednotky přijímá invertující vstup řídicího komparátoru nevyhlazené, usměrněné dvoupůlvlnné obvodové napětí D5, D6 ze sekundárního vinutí 3-4-5 speciálního transformátoru T1. Toto pulzující napětí s amplitudou asi 15V je přivedeno na invertující vstup komparátoru 2 přes amplitudu omezující článek R24, ZD1 (11V zenerova dioda) a odporový dělič R25, R26. Protože amplituda impulzů po omezení a rozdělení stále zůstává větší než úroveň referenčního napětí na neinvertujícím vstupu komparátoru 2, pak s každým impulzem a téměř po celou dobu jeho působení je komparátor 2 převeden na stav 0V na výstupu (výstupní tranzistor komparátoru bude otevřený). Proto se během několika pulsů vybije zpožďovací kondenzátor C21 na téměř 0V. Proto se komparátor 1 přepne na výstupu do stavu 0V, od napětí na jeho neinvertujícím vstupu je určeno úrovní napětí na kondenzátoru C21. V důsledku toho je tranzistor Q3 uzamčen na nulové předpětí. Blokování Q3 vede k nabíjení druhého zpožďovacího kondenzátoru C23 po obvodu: + 12V - R38 - R32 - R33 - C23 - "pouzdro".
Jakmile napětí na kolektoru Q3, potažmo na invertujícím vstupu komparátoru 3, dosáhne prahové úrovně na jeho invertujícím vstupu (Uref=+5,1V), přepne se komparátor 3 na výstupu na 0V (výstupní tranzistor komparátoru otevře se komparátor). Proto bude základní dělič pro Q4 R35, R36 bez napájení a Q4 bude deaktivován.
Protože na kolejnici +5V je již plné napětí a Q4 je vypnutý, signál PG se změní na úroveň H.
Funkce dopředného vyhledávání vypnutí je implementována následovně.
Po vypnutí jednotky ze sítě okamžitě přestane proudit usměrněné napětí ze sekundárního vinutí 3-4-5 TL a usměrňovacích obvodů D5, D6. Proto komparátor 2 okamžitě sepne, jeho výstupní tranzistor se sepne. Dále se začne nabíjet z Uref přes zpožďovací kapacitu R29 C21. Tím se zabrání vypnutí obvodu v případě občasných krátkodobých výpadků napájení. Když se C21 nabije na poloviční napětí Uref, komparátor 1 se přepne. Jeho výstupní tranzistor se vypne. Poté se otevře tranzistor Q3 s proudem báze protékajícím obvodem: +726 - R38 - R31 -D21-6-9Q3- "pouzdro".
Kapacita druhého zpoždění C23 se rychle vybije přes Q3 a urychlovací diodu D20 podél obvodu: (+) C23 - D20 - k-e Q3 - "pouzdro" - (-) C23.
Potenciál invertujícího vstupu komparátoru 3 bude rychle klesat s rychlostí vybíjení C23. Proto se přepne komparátor 3, jeho výstupní tranzistor se sepne a základní dělič pro Q4 je napájen ze sběrnice Uref. Proto se Q4 otevře do saturace a signál PG se stane úrovní L, což varuje digitální část systémové jednotky před nadcházející ztrátou napájecího napětí.
V tomto obvodu je tedy snímačem stavu bloku (zapnuto/vypnuto) přítomnost nebo nepřítomnost transformovaného síťového napětí (přes transformátor T1) a obvod je dvoufunkční.
Zdroj KYP-150W využívá obvod generování signálu PG pomocí dvou komparátorů čipu LM339N (obr. 52).

Rýže. Obr. 52. Schéma tvorby signálu PG v UPS KYP-150W (TUV ESSEN FAR EAST CORP.).

V tomto schématu je snímačem stavu bloku úroveň pomocného napájecího napětí Upom čipu TL494.
Schéma funguje následovně. Po připojení UPS do sítě se aktivuje spouštěcí obvod, v důsledku čehož se na sběrnici Upon objeví napětí, které napájí řídicí čip TL494. Jakmile Upom dosáhne úrovně cca + 7V, mikroobvod se rozběhne a na jeho pinu 14 se objeví výstupní napětí vnitřního referenčního zdroje Uref = + 5V. Výstupní napětí jednotky ještě nejsou k dispozici. IC2 (LM339N) je napájen Uref na kolíku 3.
Když Upom dosáhne úrovně asi + 12V, zenerova dioda ZD1 "prorazí" a na rezistoru R34 se objeví úbytek napětí, který se zvyšuje s růstem Upom. Když pokles na R34 dosáhne úrovně referenčního napětí na rezistoru R48 děliče R51, R48 v obvodu Uref, komparátor 2 čipu IC2 se nastaví do výstupního stavu úrovně H (jeho výstupní tranzistor se uzavře ). Proto bude dioda D22 uzamčena. Nabíjení zpožďovací kapacity C15 začíná podél řetězce: Uref-R49- C15- "tělo"
Tento proces zavádí zpoždění pro komparátor 1 IC2, aby se "převrátil" a objevil se signál PG pro povolení úrovně H. Během této doby má čas nastat proces "měkkého" startu a výstupní napětí jednotky se objeví v plném rozsahu, tzn. jednotka spolehlivě přejde do jmenovitého režimu. Jakmile napětí na C15 dosáhne referenční úrovně na rezistoru R48, komparátor 1 se „sklopí.“ Jeho výstupní tranzistor se zapne, a proto bude tranzistor Q7 zablokován na nulové předpětí. Signál PG odebraný ze zátěže kolektoru Q7 bude na úrovni H, což umožní spuštění procesoru systémového modulu.
Po vypnutí jednotky ze sítě začne nejprve mizet napětí Upom, protože. akumulační kondenzátory, které udržují napětí na sběrnici Uporn, mají malou kapacitu. Jakmile pokles napětí na rezistoru R34 na rezistoru R48 pod referenční úroveň, komparátor 2 IC2 se přepne. Jeho výstupní tranzistor se otevře a přes něj a diodu D22 se rychle vybije zpožďovací kapacita C15. K vybití dochází téměř okamžitě, protože. v obvodu průtoku vybíjecího proudu není žádný omezující odpor. Ihned poté se přepne i komparátor 1 IC2. PIC přes diodu D21, pokrývající komparátor 1, způsobuje přítomnost hystereze v přechodové odezvě komparátoru. Výstupní tranzistor komparátoru se sepne a obvodem protéká proud báze: Uref - R50 - 6-e Q7 - "pouzdro", tranzistor Q7 se otevře. Signál PG se změní na úroveň L a varuje před nadcházející ztrátou výstupního napětí jednotky. Toto schéma je tedy dvoufunkční.
UPS GT-150W používá obvod generování signálu PG, který implementuje pouze funkci zpoždění zapnutí (obr. 53).

Obrázek 53. Diagram tvorby PG signálu v UPS GT-150W

Po zapnutí IVP a spuštění startovacího obvodu se na výstupních sběrnicích jednotky začnou objevovat napětí. Kondenzátor C23 se začne nabíjet podél obvodu: sběrnice +56 - C23 - R50 - 6-e Q7- "pouzdro".
Tento proud otevře tranzistor Q7 do saturace, z jehož kolektoru je odstraněn signál PG. Proto bude signál PG téměř po celou dobu nabíjení C23 na úrovni L. Jakmile se napětí na sběrnici + 5V přestane zvyšovat po dosažení jmenovité úrovně, přestane téci nabíjecí proud C23. Proto se Q7 uzavře a signál PG se stane signálem úrovně H.
Dioda D16 je potřebná pro rychlé a spolehlivé vybití C23 po vypnutí UPS.
Schémata generování signálu PG lze tedy klasifikovat podle fyzikálního principu, který je základem jejich konstrukce:
obvody postavené na bázi sledování výstupního napětí zesilovače vnitřní chyby napětí DA3 řídicího mikroobvodu nebo (což je totéž) řízení úrovně zpětnovazebního signálu ze sběrnice výstupního napětí +5V;
obvody postavené na základě řízení hladiny a přítomnosti střídavého síťového napětí na vstupu jednotky;
obvody postavené na bázi řízení úrovně pomocného napájecího napětí řídicího čipu Upom.
obvody postavené na bázi sledování přítomnosti pulzního střídavého vysokofrekvenčního napětí na sekundární straně výkonového pulzního transformátoru.
Zvažte jednu z možností realizace posledního typu obvodu, který se používá např. v obvodu UPS HPR-200 (obr. 54). Konstrukce tohoto obvodu je založena na myšlence řízení přítomnosti střídavého pulzního napětí na sekundárním vinutí výkonového pulzního transformátoru T1. Schéma funguje následovně.

Obrázek 54. Schéma generování signálu PG v UPS HPR-200 (HIGH POWER ELECTRONIC Co., Ltd)

Při připojení UPS do sítě se zcela vybijí vyhlazovací kondenzátory sběrnice výstupního napětí + 5V C4, C5 velké kapacity (2x33Omkf). Kondenzátory C1, C2, C3 jsou také vybité. Pulzní střídavé napětí, které se objeví na sekundárním vinutí 3-5 výkonového pulzního transformátoru T1, začne nabíjet kondenzátory C4, C5. Na odbočku 5 sekundárního vinutí je připojen půlvlnný usměrňovač D1. C1 - vyhlazovací kapacita filtru. R1 (10 Ohm) - odpor omezující proud. Kondenzátor C1 o malé kapacitě (150nF) se téměř okamžitě (s prvním impulsem) nabije na úroveň cca + 10V.
Jakmile úroveň potenciálu sběrnice +5V překročí minimální povolené napájecí napětí pro IC1 (+2V), mikroobvod začne fungovat. Napětí z kondenzátoru C1 je přiváděno do odporového děliče R2, R3. Část tohoto napětí je odstraněna z R3 a přivedena na neinvertující vstup komparátoru A (vývod 9 IC1) a také na dělič R4, R6, C2. Proto se paralelně s růstem potenciálu sběrnice + 5V nabíjí kondenzátor C2 podél obvodu: (+) C1 - R2 - R4 - C2 - "pouzdro" - (-) C1.
V době, kdy potenciál kolejnice +5V dosáhne minimálního napájení IC1 (+2V), bude tento kondenzátor nabit. Proto jsou komparátory mikroobvodu nastaveny do následujícího stavu:
komparátor A - výstupní tranzistor je uzavřen, protože potenciál neinvertujícího vstupu je vyšší než potenciál invertujícího vstupu;
komparátor B - výstupní tranzistor je otevřený, protože potenciál neinvertujícího vstupu je nižší než potenciál invertujícího vstupu.
Toto rozložení potenciálů je způsobeno hodnotami rezistorů připojených ke vstupům komparátorů.
Signál PG, odebraný z kolektorové zátěže R11 výstupního tranzistoru komparátoru B, je 0V a znemožňuje spuštění procesoru. Mezitím probíhá proces dobíjení akumulačních kondenzátorů C4, C5 a roste potenciál sběrnice + 5V. Proto nabíjecí proud kondenzátoru SZ protéká obvodem: sběrnice +56 - R9 - R8 - SZ - "pouzdro".
Napětí na kondenzátoru C3, a tedy na neinvertujícím vstupu komparátoru B, roste. K tomuto nárůstu dochází, dokud potenciál neinvertujícího vstupu komparátoru B nezačne převyšovat potenciál jeho invertujícího vstupu. Jakmile k tomu dojde, komparátor B sepne, jeho výstupní tranzistor se sepne. Napětí na sběrnici + 5V v tomto okamžiku dosáhne jmenovité úrovně. Proto se signál PG stává signálem vysoké úrovně a umožňuje spuštění procesoru. Kapacita kondenzátoru C3 tedy způsobuje zpoždění při zapnutí.
Při vypnutí spínaného zdroje ze sítě zmizí střídavé impulsní napětí na sekundárním vinutí 3-5 T1. Proto se malý kondenzátor C1 rychle vybije a napětí na neinvertujícím vstupu komparátoru A rychle klesne na 0V. Napětí na invertujícím vstupu tohoto komparátoru klesá mnohem pomaleji vlivem náboje na kondenzátoru C2. Proto je potenciál invertujícího vstupu vyšší než potenciál neinvertujícího vstupu a komparátor A se přepne. Jeho výstupní tranzistor se otevře. Proto se potenciál neinvertujícího vstupu komparátoru B stane 0V. Potenciál invertujícího vstupu komparátoru B je stále kladný díky náboji na kondenzátoru C2. Proto komparátor B sepne, jeho výstupní tranzistor se zapne a signál PG klesne na nízkou úroveň, čímž se inicializuje signál RESET dříve, než napájecí napětí logiky +5 V klesne pod přijatelnou úroveň.
Komparátory A a B mají kladnou zpětnou vazbu pomocí rezistorů R7 a R10, což urychluje jejich přepínání.
Přesný odporový dělič R5, R6 nastavuje referenční úroveň napětí na invertujících vstupech komparátorů A a B ve jmenovitém provozním režimu.
Kondenzátor C2 je nutný k udržení této referenční úrovně po odpojení UPS od sítě.
Na závěr této části uvádíme ještě jednu variantu implementace schématu generování PG signálu (obr. 55).

Obrázek 55. Schéma tvorby PG signálu v UPS SP-200W.

Schéma je jednofunkční, tzn. implementuje pouze zpoždění ve výskytu povolovacího signálu PG, když je TRS připojen k síti.
V tomto obvodu je řízeným signálem úroveň napětí na výstupní sběrnici kanálu +12V. Návrh obvodu je založen na dvoustupňovém UPT obvodu na tranzistorech Q10, Q11, krytých kladnou zpětnou vazbou pomocí rezistoru R55. Zpoždění převrácení tohoto obvodu je způsobeno přítomností relativně velkého kondenzátoru C31 v základním obvodu Q10 FET. Po zapnutí UPS v síti, zatímco probíhá proces vstupu do režimu, teče nabíjecí proud kondenzátoru C31 z výstupní sběrnice kanálu + 12V obvodem: sběrnice + 12V -R40-C31 - " pouzdro".
Napětí na kondenzátoru C31 se postupně zvyšuje. Dokud toto napětí nedosáhne vypínacího prahu obvodu na tranzistorech Q10, Q11, je tento obvod ve stavu, kdy je tranzistor Q10 uzavřen a tranzistor Q11 je otevřen proudem báze, který teče z výstupní sběrnice +5V kanálu pod vlivem rostoucího napětí na kondenzátorech této sběrnice: pneumatika +56 - R41 - 6. Q11 - "pouzdro".
Proto je signál PG odebraný z kolektoru Q11 0 V a znemožňuje spuštění procesoru. Mezitím je rostoucí napětí na kondenzátoru C31 aplikováno na dělič báze R43, R44 tranzistoru Q10. V době, kdy výstupní napětí UPS dosáhnou jmenovitých úrovní, dosáhne napětí na C31 úrovně dostatečné pro vznik lavinového procesu vzájemné změny stavů tranzistorů Q10, Q11 (v důsledku přítomnosti POS). V důsledku toho bude tranzistor Q10 otevřen do saturace a tranzistor Q11 bude uzavřen. Signál PG se proto stane signálem vysoké úrovně a bude umožněno spuštění procesoru. Dioda D20 slouží k rychlému vybití kondenzátoru C31 po vypnutí UPS ze sítě. V tomto případě je C31 vybíjen přes diodu D20 a vybíjecí rezistor výstupní sběrnice + 5V kanálu (nezobrazeno na schématu). Tato dioda navíc během provozu UPS omezuje úroveň napětí na kondenzátoru C31. Limitní úroveň je asi +5,8V.
Kromě výše uvedených schémat generování PG signálu lze použít i další principy pro konstrukci obvodů a použít různý počet komparátorů čipu LM339N - od jednoho do čtyř.