Наши партнеры ArtmMisto
У статті пропонується інформація про схемних рішеннях, рекомендації по ремонту, заміні деталей-аналогів блоку живлення ATX-350WP4. На жаль, точного виробника автору встановити не вдалося, мабуть, це збірка блоку досить близька до оригіналу імовірно Delux ATX-350WP4 (Shenzhen Delux Industry Co., Ltd), зовнішній вигляд блоку показаний на фото.
Загальні відомості. Блок живлення, реалізованих в форматі ATX12V 2.0, адаптований під вітчизняного споживача, тому в ньому відсутні вимикач харчування і перемикач виду змінної мережі. Вихідні роз'єми включають:
• роз'єм для підключення до системної плати основний 24-контактний роз'єм живлення;
• 4-контактний роз'єм +12 V (Р4 connector);
• роз'єми живлення знімних носіїв;
• харчування жорсткого диска Serial ATA. Передбачається, що основний роз'єм живлення
може бути легко трансформовані в 20-контактний шляхом відкидання 4-контактної групи, що робить його сумісним з материнськими платами старих форматів. Наявність 24-контактного роз'єму дозволяє забезпечити максимальну потужність роз'єму з використанням стандартних терміналів в 373.2 Вт [1].
Експлуатаційна інформація про джерело живлення ATX-350WP4 приведена в табл.
ХарактеристикаПараметр
Призначення Внутрішній блок живлення для ПК Формат ATX12V 2.0 Максимальна потужність 350 Вт Вхідна мережу -, В / А 230/4 Частота змінного струму, Гц 50 Вихідні напруги, В +3,3; +5; +12; -12; - 5; + 5_SB Розміри, см 15,0x8,6x14,0
Структурна схема. Набір елементів структурної схеми джерела живлення ATX-350WP4 характерний для блоків живлення імпульсного типу [2]. До них відносяться дволанковий загороджувальний фільтр мережевих перешкод, низькочастотний високовольтний випрямляч з фільтром, основний і допоміжний імпульсні перетворювачі, високочастотні випрямлячі, монітор вихідних напруг, елементи захисту і охолодження. Особливістю джерела живлення такого типу є наявність напруги мережі живлення на вхідному роз'ємі блоку живлення, при цьому ряд елементів блоку знаходяться під напругою, присутня напруга на деяких його виходах, зокрема, на виходах + 5V_SB. Структурна схема джерела показана на рис.1.
Робота джерела живлення. Випрямлена мережеве напруга величиною близько 300 В є живильним для основного і допоміжного перетворювачів. Крім того, з вихідного випрямляча допоміжного перетворювача подається напруга живлення на мікросхему управління основним перетворювачем. У вимкненому стані (сигнал PS_On має високий рівень) джерела живлення основний перетворювач знаходиться в «сплячому» режимі, в цьому випадку напруга на його виходах вимірювальними приладами не реєструються. У той же час, допоміжний перетворювач виробляє напруга живлення основного перетворювача і вихідна напруга + 5B_SB. Це джерело живлення відіграє роль джерела живлення чергового режиму.
Включення основного перетворювача в роботу відбувається за принципом дистанційного включення, відповідно до якого сигнал Ps_On стає рівним нульового потенціалу (низький рівень напруги) при включенні комп'ютера. За цим сигналом монітором вихідних напруг видається сигнал дозволу на формування керуючих імпульсів ШІМ-контролера основного перетворювача максимальної тривалості. Основний перетворювач виходить з «сплячого» режиму. З високочастотних випрямлячів через відповідні згладжують фільтри на вихід блоку харчування надходять напруги ± 12 В, ± 5 В і +3,3 В.
Із затримкою в 0,1 ... 0,5 с щодо появи сигналу PS_On, але достатньою для закінчення перехідних процесів в основному перетворювачі і формування живлячої напруги +3,3 В. +5 В, +12 В на виході блоку живлення, монітором вихідних напруг формується сигнал RG. (Харчування в нормі). Сигнал PG є інформаційним, що свідчить про нормальну роботу блоку живлення. Він видається на материнську плату для початкової установки і запуску процесора. Таким чином, сигнал Ps_On управляє включенням блоку живлення, а сигнал PG відповідає за запуск материнської плати, обидва сигналу входять до складу 24-контактного роз'єму.
Основний перетворювач використовує імпульсний режим, управління перетворювачем здійснюється від ШІМ-контролера. Тривалість відкритого стану ключів перетворювача визначає величину напруги вихідних джерел, яке може бути стабілізовано в межах допустимого навантаження.
Стан блоку живлення контролюється монітором вихідних напруг. У разі перевантаження або недозавантаження, монітором формують сигнали, які забороняють функціонування ШІМ-контролера основного перетворювача, переводячи його в сплячий режим.
Аналогічна ситуація виникає в умовах аварійної експлуатації блоку харчування, пов'язаної з короткими замиканнями в навантаженні, контроль яких здійснюється спеціальною схемою контролю. Для полегшення теплових режимів в блоці живлення використано примусове охолодження, засноване на принципі створення негативного тиску (викиду теплого повітря).
Принципова схема джерела живлення показана на рис.2.
Мережевий фільтр і низькочастотний випрямляч використовують елементи захисту від мережевих перешкод, пройшовши які мережеве напруга випрямляється схемою випрямлення мостового типу. Захист вихідної напруги від перешкод в мережі змінного струму здійснюється за допомогою пари ланок загороджувального фільтра. Перша ланка виконано на окремій платі, елементами якої є Сх1, FL1, друга ланка складають елементи основної плати джерела живлення СХ, CY1, CY2, FL1. Елементи Т, THR1 захищають джерело живлення від струмів короткого замикання в навантаженні і сплесків напруги у вхідному мережі.
Мостовий випрямляч виконаний на діодах В1-В4. Конденсатори С1, С2 утворюють фільтр низькочастотної мережі. Резистори R2, R3 - елементи ланцюга розряду конденсаторів С1, С2 при виключенні живлення. Варистори V3, V4 обмежують випрямлена напруга при кидках напруги вище прийнятих меж.
Допоміжний перетворювач підключений безпосередньо до виходу мережевого випрямляча і схематично представляє автоколебательний блокінг-генератор. Активними елементами бло-кінг-генератора є транзистор Q1 п-канальні-ний польовий транзистор (MOSFET) і трансформатор Т1. Початковий струм затвора транзистора Q1 створюється резистором R11R12. У момент подачі живлення починає розвиватися блокинг-процес, і через робочу обмотку трансформатора Т1 починає протікати струм. Магнітний потік, створюваний цим струмом, наводить ЕРС в обмотці позитивного зворотного зв'язку. При цьому через діод D5, підключений до цієї обмотці, заряджається конденсатор С7, і відбувається намагнічування трансформатора. Струм намагнічування і зарядний струм конденсатора С7 призводять до зменшення струму затвора Q1 і його подальшого замикання. Демпфірування викиду в ланцюзі стоку здійснюється елементами R19, С8, D6, надійне замикання транзистора Q1 здійснюється біполярним транзистором Q4.
Основний перетворювач блоку живлення виконаний по двохтактній полумостовій схемою (рис.3). Силова частина перетворювача транзисторная - Q2, Q3, назад включені діоди D1, D2 забезпечують захист транзисторів перетворювача від «наскрізних струмів». Друга половина моста утворена конденсаторами С1, С2, що створюють дільник випрямленої напруги. У діагональ цього моста включені первинні обмотки трансформаторів Т2 і ТЗ, перший з них випрямний, а другий функціонує в схемі управління та захисту від «надмірних» струмів в перетворювачі. Для виключення можливості несиметричного подмагничивания трансформатора ТЗ, що може мати місце при перехідних процесах в перетворювачі, застосовується розділовий конденсатор СЗ. Режим роботи транзисторів задається елементами R5, R8, R7, R9.
Керуючі імпульси на транзистори перетворювача надходять через узгоджувальний трансформатор Т2. Однак запуск перетворювача відбувається в автоколивальних режимі, при відкритому транзисторі 03 струм по колу:
+ U (В1 ... В4) -> Q3 (к-е) -> Т2 - T3 -> СЗ -> С2 -> -U (BL..B4).
У разі відкритого транзистора Q2 струм по колу:
+ U (B1 ... B4) -> С1 -> С3 -> Т3 -> Т2 -> Q2 (к-е) -> -U (B1 ... B4).
Через перехідні конденсатори С5, С6 і обмежувальні резистори R5, R7 в базу ключових транзисторів надходять сигнали, режекторний ланцюг R4C4 запобігає проникненню імпульсних перешкод в змінну електричну мережу. Діод D3 і резистор R6 утворюють ланцюг розряду конденсатора С5, a D4 і R10 -ланцюг розряду Зб.
При протіканні струму через первинну обмотку ТЗ відбувається процес накопичення енергії трансформатором, передача цієї енергії у вторинні кола джерела живлення і заряд конденсаторів С1, С2. Сталий режим роботи перетворювача почнеться після того, як сумарне напруга на конденсаторах С1, С2 досягне величини +310 В. При цьому на мікросхемі U3 (вив. 12) з'явиться харчування від джерела, виконаного на елементах D9, R20, С15, С16.
Управління перетворювачем здійснюється каскадом, виконаним на транзисторах Q5, Q6 (рис.3). Навантаженням каскаду є симетричні полуобмоткі трансформатора Т2, в точку з'єднання яких надходить напругу живлення +16 В через елементи D9, R23. Режим роботи транзисторів Q5 і Q6 задається резисторами R33, R32 відповідно. Управління каскадом здійснюється імпульсами мікросхеми ШІМ-формувача U3, які надходять з висновків 8 і 11 на бази транзисторів каскаду. Під впливом імпульсів, що управляють один з транзисторів, наприклад Q5, відкривається, а другий, Q6 відповідно, закривається. Надійне замикання транзистора здійснюється ланцюжком D15D16C17. Так, при протіканні струму через відкритий транзистор Q5 по ланцюгу:
+ 16В -> D9 -> R23 -> Т2 -> Q5 (к-е) -> D15, D16 -> корпус.
В емітер цього транзистора формується падіння напруги +1,6 В. Цій величини досить для замикання транзистора Q6. Наявність конденсатора С17 сприяє підтримці замикаючого потенціалу під час «паузи».
Діоди D13, D14 призначені для розсіювання магнітної енергії, накопиченої полуобмоткі трансформатора Т2.
ШІМ-контролер виконаний на мікросхемі AZ7500BP (BCD Semiconductor), що працює в двотактному режимі [3]. Елементами времязадающей ланцюга генератора є конденсатор С28 і резистор R45. Резистор R47 і конденсатор С29 утворюють ланцюг корекції підсилювача помилки 1 (рис.4).
Для реалізації двотактного режиму роботи перетворювача вхід управління вихідними каскадами (вив. 13) з'єднаний з джерелом еталонного напруги (вив. 14). З висновків 8 і 11 мікросхеми імпульси надходять в базові ланцюга транзисторів Q5, Q6 каскаду управління. Напруга +16 В підводиться на висновок харчування мікросхеми (вив. 12) від випрямляча допоміжного перетворювача.
Режим «повільного пуску» реалізований за допомогою підсилювача помилки 2, на неінвертуючий вхід якого (вив. 16 U3) надходить напруга живлення +16 В через дільник R33R34R36R37C21, а на інвертується вхід (вив. 15) надходить напруга від джерела опорного (вив. 14 ) з інтегруючого конденсатора С20 і резистора R39.
На неінвертуючий вхід підсилювача помилки 1 (вив. 1 U3) через суматор R42R43R48 надходить сума напруг +12 В і +3,3 В. На протилежний вхід підсилювача (вив. 2 U3) через дільник R40R49 подається напруга від еталонного джерела мікросхеми (вив. 14 U3). Резистор R47 і конденсатор С29 - елементи частотної корекції підсилювача.
Ланцюги стабілізації і захисту. Загальна тривалість вихідних імпульсів ШІМ-контролера (вив. 8, 11 U3) в сталому режимі визначається сигналами зворотного зв'язку і пилкоподібною напругою, що задає. Інтервал часу, протягом якого «пила» перевищує напругу зворотного зв'язку, визначає тривалість вихідного імпульсу. Розглянемо процес їх формування.
З виходу підсилювача помилки 1 (вив. 3 U3) інформація про відхилення вихідних напруг від номінального значення в вигляді повільно змінюється напруги надходить на формувач ШІМ. Далі з виходу підсилювача помилки 1 напруга надходить на один з входів широт-но-імпульсного модулятора (ШІМ). На його другий вхід надходить пилкоподібна напруга амплітудою +3,2 В. Очевидно, що при відхиленні вихідних напруги від номінальних значень, наприклад, в бік зменшення буде відбуватися зменшення напруги зворотного зв'язку при тій величині пилкоподібної напруги, що надходить на вив. 1, що призводить до збільшення тривалості циклів вихідних імпульсів. При цьому в трансформаторі Т1 накопичується більше електромагнітної енергії, що віддається в навантаження, внаслідок чого вихідна напруга підвищується до номінального значення.
В аварійному режимі функціонування збільшується падіння напруги на резисторі R46. При цьому збільшується напруга на виводі 4 мікросхеми U3, а це, в свою чергу, призводить до спрацьовування компаратора «пауза» і подальшого зменшення тривалості вихідних імпульсів і, відповідно, до обмеження протікання струму через транзистори перетворювача, запобігаючи тим самим вихід Q1, Q2 з ладу.
У джерелі також є ланцюга захисту від короткого замикання в каналах вихідної напруги. Датчик короткого замикання по каналах -12 В і -5 В утворений елементами R73, D29, середня точка яких з'єднана з базою транзистора Q10 через резистор R72. Сюди ж через резистор R71 надходить напругу від джерела +5 В. Отже, наявність короткого замикання в каналах -12 В (або -5 В) призведе до відмикання транзистора Q10 і перевантаження по висновку 6 монітора напруг U4, а це, в свою чергу, припинить роботу перетворювача з виведення 4 перетворювача U3.
Управління, контроль і захист джерела живлення. Практично всім комп'ютерам крім високоякісного виконання його функцій потрібно легке і швидке включення / вимикання. Завдання включення / вимикання джерела живлення вирішується шляхом реалізації в сучасних комп'ютерах принципу дистанційного включення / вимикання. При натисканні кнопки «I / O», розташованої на передній панелі корпусу комп'ютера, процессорной платою формується сигнал PS_On. Для включення джерела живлення сигнал PS_On повинен мати низький потенціал, тобто нульовий, при виключенні - високий потенціал.
У джерелі живлення завдання управління, контролю і захисту реалізовані на мікросхемі U4 монітора вихідних напруг джерела живлення LP7510 [4, 5]. При надходженні нульового потенціалу (сигнал PS_On) на висновок 4 мікросхеми, на виводі 3 також формується нульовий потенціал з затримкою на 2,3 мс. Цей сигнал є запускає для джерела живлення. Якщо ж сигнал PS_On високого рівня або ж ланцюг надходження його розірвана, то на виводі 3 мікросхеми встановлюється також високий рівень [5].
Крім того, мікросхема U4 здійснює контроль основних вихідних напруг джерела живлення. Так, вихідні напруги джерел живлення 3,3 В і 5 В не повинні виходити за встановлені межі 2,2 В <3,3 <3,9 В і 3,5 В <5 В <6,1 В. У разі їх виходу за ці межі більш ніж на 146 мкс на виході 3 мікросхеми U4 встановлюється високий рівень напруги, і джерело живлення вимикається по входу 4 мікросхеми U3. Для джерела живлення +12 В, що підлягає контролю за висновку 7, існує тільки контроль над його перевищенням. Напруга живлення цього джерела не повинно перевищувати більше ніж 14,4 В. В перерахованих аварійних режимах основний перетворювач переходить в сплячий режим шляхом встановлення на виводі 3 мікросхеми U4 напруги високого рівня. Таким способом здійснюється контроль і захист блоку живлення від пониження і підвищення напруги на виходах його основних джерел (рис.5).
У всех випадка високого уровня напруги на віводі 3, напряжение на віводі 8 в нормі, PG має низьких рівень (нульовий). У разі, коли вся напряжение живлення в нормі, на віводі 4 встановлюється низька рівень сигналу PSOn, а такоже на Виведення 1 присутности напряжение, что НЕ перевіщує 1,15 В, на віводі 8 з'являється сигнал високого уровня з затримки на 300 мс.
Схема терморегулювання призначила для ПІДТРИМКИ температурного режиму Всередині корпусу блоку живлення. Схема складається з вентилятора и термістора THR2, Які підключені до каналу +12 В. Підтримка постійної температури Всередині корпусу досягається регулюванням швідкості Обертаном вентилятора.
Випрямлячі імпульсного напруги Використовують Типову двухполуперіоднім схему віпрямлення з СЕРЕДНЯ точкою, что Забезпечує необхідній коефіцієнт пульсацій.
Випрямляч джерела живлення +5 V_SB Виконання на діоді D12. Дволанкового фільтр віхідного напруги складається з конденсатора С15, дроселя L3 и конденсатора С19. Резистор R36 -нагрузочній. Стабілізація цієї напруги здійснюється мікросхемамі U1, U2.
Джерело живлення +5 В Виконання на діоднім збірці D32. Дволанкового фільтр віхідного напруги Утворення обмотки L6.2 багатообмотувальніх дроселя, дроселя L10, конденсаторами С39, С40. Резистор R69 - навантажувально.
Аналогічно Виконання джерело живлення +12 В. ЙОГО Випрямляч реалізованій на діоднім збірці D31. Дволанкового фільтр віхідного напруги Утворення обмотки L6.3 багатообмотувальніх дроселя, дроселя L9, конденсатора С38. Навантаження джерела живлення - схема терморегулювання.
Випрямляч напруги +3,3 В - діодний збірка D30. У схемі використаний стабілізатор паралельного типу з регулюючим транзистором Q9 і параметричної стабілізаторі U5. На керуючий вхід U5 напруга надходить з дільника R63R58. Резистор R67 - навантаження дільника.
Для зниження рівня перешкод, випромінюваних імпульсними випрямлячами в електричну мережу, паралельно вторинних обмоток трансформатора Т1 включені резистивної-ємнісні фільтри на елементах R20, R21, СЮ, С11.
Джерела живлення негативних напруг -12 В, -5 В формуються аналогічно. Так для джерела - 12 В випрямляч виконаний на діодах D24, D25, D26, згладжує фільтр L6.4L5C42, резистор R74 - навантажувальний.
Напруга -5 В формується за допомогою діодів D27, 28. Фільтри цих джерел -L6.1L4C41. Резистор R75 - навантажувальний.
типові несправності
Перегорання мережевого запобіжника Т або вихідні напруги відсутні. В цьому випадку необхідно перевірити справність елементів загороджувального фільтра і мережевого випрямляча (В1-В4, THR1, С1, С2, V3, V4, R2, R3), а також перевірити справність транзисторів Q2, Q3. Найбільш часто в разі вибору неправильної мережі змінного струму вигорають ва-Рісторі V3, V4.
Перевіряється також справність елементів допоміжного перетворювача, транзисторів Q1.Q4.
Якщо несправність не виявляється і вихід і ладу розглянутих раніше елементів не підтвердився, то перевіряється наявність напруги 310 В на послідовно з'єднаних конденсаторах С1, C2. При його відсутності перевіряється справність елементів мережевого випрямляча.
Напруга + 5 \ / _ ЗВ вище або нижче норми. Перевірити справність ланцюга стабілізації U1, U2, несправний елемент замінюється. В якості елемента заміни U2 можна використовувати TL431, КА431.
Вихідні напруги живлення вище або нижче норми. Перевіряємо справність ланцюга зворотного зв'язку - мікросхеми U3, елементів обв'язки мікросхеми U3: конденсаторів С21, С22, С16. У разі справності перерахованих вище елементів замінити U3. Як аналогів U3 можна використовувати мікросхеми TL494, КА7500В, МВ3759.
Відсутня сигнал PG Слід перевірити наявність сигналу Ps_On, наявність живлячої напруги +12 В, +5 В, +3,3 В, +5 B_SB. У разі їх наявності замінити мікросхему U4. Як аналог LP7510 можна використовувати TPS3510.
Відсутня дистанційне включення джерела живлення. Перевірити наявність на контакті PS-ON потенціалу корпусу (нуля), справність мікросхеми U4 і елементів її обв'язки. У разі справності елементів обв'язки замінити U4.
Відсутність обертання вентилятора. Переконатися в працездатності вентилятора, перевірити елементи ланцюга його включення: наявність +12 В, справність терморезистора THR2.
Д. Кучеров, Журнал Радіоаматор, №3, 5 2011р
література
1. Мюллер С. Модернізація і ремонт ПК / пер. з англ. - М .: ТОВ «І.Д. Вільямс », 2007.
2. Кучеров Д.П. Сучасні джерела живлення ПК і периферії. Повне керівництво (+ CD) / Д.П. Кучеров, А.А. Купріянов. - СПб .: Наука і Техніка, 2007.
3. даташіте AZ7500BP
4. даташіте LP7510
5. даташіте TPS3510
