Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема блока питания для компьютера

Схема блока питания для компьютера

Достаточно часто при ремонте или переделке компьютерного блока питания ATX в зарядное устройство или лабораторный источник требуется схема этого блока. Учитывая, что моделей таких источников великое множество, мы решили собрать в одном месте коллекцию этой тематики.

В ней вы найдете типовые схемы блоков питания для компьютеров, как современных АТХ типа, так и уже заметно устаревших АТ. Понятное дело, что каждый день появляются все более новые и актуальные варианты, поэтому постараемся оперативно пополнять сборник схем более новыми вариантами. Кстати, Вы, можете нам в этом помочь.


Блок питания персонального компьютера — используется для электроснабжения всех компонентов и комплектующих системного блока. Стандартный АТХ блок питания должен обеспечивать следующие напряжения: +5, -5 В; +12, -12 В; +3,3 В; Практически любой стандартный блок питания имеет мощный вентилятор находящийся с низу. На задней панели имеется гнездо для подключения сетевого кабеля и кнопка выключения блока питания, но на дешевых китайских модификациях она может и отсутствовать. С противоположной стороны выходит огромная кипа проводов с разъемами для подключения материнской платы и всех остальных компонентов системного блока. Установка блока питания в корпус как правило достаточно проста. Установка компьютерного блока питания в корпус системного блока Для этого засовываете его в верхнюю часть системного блока, и затем фиксируете тремя или четырьмя винтами к тыловой панели системного блока. Есть конструкции корпуса системника при которых блок питания размещается в нижней части. В общем если что, надеюсь сориентируетесь

Случаи поломок компьютерных блоков питания совсем не редкость. Причинами возникновения неисправностей могут послужить: Выбросы напряжения в сети переменного тока; Низкое качество изготовления, особенно это касается дешевых китайских блоков питания; Неудачные схемотехнические решения; Использование низкокачественных компонентов при изготовлении; Перегрев радиокомпонентов из-за загрязнения блока питания, или остановки вентилятора.

Чаще всего при поломке компьютерного блока питания, в системнике отсутствуют признаки жизни, не горит светодиодная индикация, нет звуковых сигналов, не крутятся вентиляторы. В других случаях неисправности не запускается материнская плата. При этом крутятся вентиляторы, светится индикация, подают признаки жизни приводы и жесткий диск, но на дисплее монитора ничего нет, только темный экран.

Приступая к поиску неисправности рекомендуется ознакомится со схемой компьютерного БП.

Проблемы и дефекты могут быть абсолютно разные — от полной не работоспособности до постоянных или временных сбоев. Как только вы приступите к ремонту убедитесь, что все контакты и радио компоненты визуально в порядке, силовые шнуры не повреждены, предохранитель и выключатель исправен, коротких замыканий на землю нет. Конечно, блоки питания современной аппаратуры хоть и имеют общие принципы работы, но схемотехнически отличаются достаточно сильно. Постарайтесь найти схему на компьютерный источник, это ускорит ремонт.

Сердцем любой схемы компьютерного БП, формата ATX, является полумостовой преобразователь. Его работа и принцип действия основывается на применении двухтактного режима. Стабилизация выходных параметров устройства осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов.

В импульсных источниках часто используется известная микросхема ШИМ-контроллера TL494, которая обладает рядом положительных характеристик:

Принцип работы типового компьютерного БП можно увидеть в структурной схеме ниже:

Преобразователь напряжения выполняет преобразование этой велечины из переменной в постоянную. Он выполнен в виде диодного моста, преобразующего напряжение, и емкости, сглаживающей колебания. Кроме этих компонентов могут присутствовать еще дополнительные элементы: термисторы и фильтр. Генератор импульсов генерирует импульсы с заданной частотой, которые запитывают обмотку трансформатора. ОН выполняет основную работу в компьютерном БП, это преобразование тока до нужных значений и гальваническая развязка схемы. Далее переменное напряжение, с обмоток трансформатора, следует на еще один преобразователь, состоящий из полупроводниковых диодов, выравнивающих напряжение, и фильтра. Последний отсекает пульсации и состоит из группы дросселя и конденсаторов.

Так как многие параметры такого БП на выходе «плавают» из-за нестабильного напряжения и температуры. Но если осуществлять оперативное управление этими параметрами, например с помощью контроллера с функцией стабилизатора, то показанная выше структурная схема будет вполне пригодной для использования в компьютерной техники. Такая упрощенная схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции показана на следующем рисунке.

ШИМ-контроллер, например UC3843 , он в данном случае и регулирует амплитуду изменения сигналов следующих через фильтр низких частот, смотри видео урок чуть ниже:

Что такое драйвер для led-светильников, как подобрать и проверить это устройство?

Светодиоды экономичны и долговечны. Но люстра или фонарь часто перестают гореть, хотя все элементы целы. Чтобы восстановить работоспособность различных устройств, необходим ремонт драйвера светодиодного светильника. В большинстве случаев он и является основной причиной неисправности.

Ремонт драйвера (LED) лампы

Иногда источник света отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти из-за его неправильной эксплуатации или по вине производителя (так часто бывает с китайской низкокачественной продукцией).

Самый простой драйвер для светодиодной лампы 220 В часто выполняют на обычных элементах (диодах, резисторах и т. д.). В этой схеме один или несколько светодиодов сразу выходят из строя при пробое конденсатора или одного из диодов моста. Поэтому сначала проверяют эти радиодетали.

Вместо светодиодов временно подключают обычную лампочку на 15-20 ватт (например, от холодильника). Если все детали кроме светодиода целы, она слабо горит.

Второй вариант представляет собой выпрямитель с делителем напряжения, импульсным стабилизатором на микросхеме и разделительным трансформатором. При неисправности люстры проверяют последовательно все элементы. Схема может отличаться от приведенной, но алгоритм поиска такой же.

  1. Сначала проверяют, поступает ли на светодиодные матрицы напряжение. Если оно есть, ищут неисправные LED детали и меняют их. Если с напряжением все в порядке, проверяют диоды моста и входные конденсаторы.
  2. Если они тоже целы, измеряют напряжение питания микросхемы (4-я ножка). При его отличии от 15-17 В этот элемент скорее всего неисправен, его следует заменить.
  3. Если микросхема целая и на ее 5 и 6-й ножках есть импульсы (проверяют осциллографом), то «виноваты» трансформатор и его цепи – конденсатор или диоды, подключенные к нему.

Замена электролитических конденсаторов в драйвере для светодиодных светильников.

Многие люди приобретают длинные цепочки светодиодов, укрепленных на гибких подложках. Это LED ленты.

Есть два варианта таких источников:

  • только LED приборы без дополнительных деталей;
  • изделия с подпаянными к каждому элементу или цепочкам из 4-6 светодиодов резисторами, которые рассчитаны так, чтобы при напряжении 12-36 В и номинальном токе осветительные элементы не сгорали.
Читайте так же:
Трассоискатель своими руками схемы

В обоих случаях часто применяют драйвера, которые уже были рассмотрены выше. Но иногда питание второго варианта LED лент осуществляется с помощью модуля, представляющего собой трансформаторный блок питания.

При ремонте драйвера светодиодного светильника 36 ватт, если ни один светодиод или цепочка не горят, сначала проверяют трансформатор на обрыв. Затем диоды и конденсатор выпрямителя. Детали R1 и C1 в такой схеме портятся очень редко.

Ремонт драйвера светодиодного светильника LED

Вышла из строя LED-лампа? Легче всего купить новую. Но если поломается вторая?

Каждый раз покупать светодиодную лампу – это недешевое удовольствие.

Ремонтом вы можете заняться самостоятельно или же обратиться за помощью к профессионалам. предлагает услуги по восстановлению работоспособности светодиодного оборудования, в том числе мы выполним ремонт драйверов LED светильников.

LED driver ремонт: конструкция светодиодных источников освещения

Изделие состоит из герметичного сверхпрочного корпуса, платы с диодами, драйвера, радиатора охлаждения и цоколя. Корпус может быть выполнен в любом виде: современный рынок предлагает широкое разнообразие вариаций исполнения светодиодных ламп. Что касается светодиодов, то они могут быть размещены как одной плате, так и на нескольких. Радиатор охлаждения в некоторых моделях отсутствует, если конструкция открыта. Если же конструкция закрытого типа и радиатор охлаждения отсутствует, то такие изделия лучше не приобретать. Поскольку лампа может просто перегреться и выйти из строя.

Ремонт драйверов светодиодов: как выглядит процедура?

В первую очередь, следует проверить конденсаторы. Об их неисправности указывает мигание ламп или полное затухание. Самое слабое место схемы – ограничитель сопротивления, у которых уничтожается графитовый слой.

Отдельного внимания заслуживают драйверы с резисторным делителем. У таких механизмов сначала нужно проверить номинал сопротивления. Также может оборваться провод в рампе или поломаться диодный мост.

Если говорить про ремонт LED драйвера импульсного типа, то он выглядит сложнее. Если из строя вышел один светодиод, его можно закоротить. Но это не всегда поможет, поскольку в наших электросетях скачки напряжения не редкость. Надежность просто уменьшится, и ее уже может не хватить.

Ремонт драйвера светодиодного светильника – это трудоемкий процесс, который требует специальной подготовки и наличия инструментов. С подобной задачей справятся только опытные и квалифицированные электрики. В штате работают именно такие специалисты, которым по силам выполнить ремонт драйверов LED светильников любого типа и сложности.

sxemy-podnial.net

Предлагаю вашему вниманию схемы драйверов светодиодных светильников, которые мне пришлось недавно ремонтировать. Начну с простой (фото 1, справа) и схема на рисунке 1.


Светодиодные светильники. Фото 1.


Драйвер светодиодного светильника на CL1502. Рис. 1.

В схеме этого драйвера установлена микросхема CL1502. Микросхем с подобными функциями выпущено уже много, и не только в корпусе с 8 ножками. На эту микросхему в интернете есть много технических данных, к примеру в [1]. Собран драйвер по «классической» схеме. Неисправность была в выгорании пары светодиодов. Первый раз просто закоротил их, так как находился вдали от «цивилизации». Тоже сделал и во второй раз. И когда сгорела третья пара, я понял, что жить этому светильнику осталось мало. Простым закорачиванием пар светодиодов, так просто не обойдёшься. Требовалось что-то по-кардинальные. Ранее я изучал схемотехнику и работу подобных микросхем, с целью укоротить светодиодную лампу, в корпусе трубчатой стеклянной люминисцентной 36 Ватт, с длины 120 сантиметров в 90, так как был в наличии такой светильник, установленный над рабочим столом. И всё удалось и работает. А здесь. Насколько я понял работу подобных светильников, с применением таких драйверов, то ничего плохого не должно происходить после закорачивания хотя бы всех светодиодов, кроме последней пары. Ведь всё в них решает датчик тока, в данной схеме это резисторы R3 и R4. Напряжение выделенное этими резисторами, попадая через выводы 7 и 8 микросхемы CL1502 к компаратору выключения силового ключа работают отлично. Но что-то всё же жжёт светодиоды. Но что? Моё предположение — их жжёт сам драйвер! Светодиоды применённые в этом светильнике, похожи на 2835SMDLED (0,5 Вт одного светодиода). И если это действительно они, то заявленная мощность светильника вполне оправдана. Но у меня, сильные подозрения, что в светильнике стоят 3528SMDLED, которые имеют параметры, чуть ли не на порядок ниже. Но понять мне это очень трудно, так как на SMD светодиодах нет обозначений. Что сделал я? Я убрал с платы резистор R4. При этом уменьшился ток через светодиоды и… светодиоды перестали сгорать. Что интересно, в строительном вагончике, в котором стояли три светильника одного типа, последовательно пришлось ремонтировать все три. И везде пришлось снять по одному резистору. И да, везде упал световой поток, хотя глазом это и трудно определить, но если сравнивать, то заметно.

В другом вагончике, было два светильника с внешними размерами 595х595 мм.. И они тоже «горели». В этих светильниках ячейки состояли из четырёх светодиодов в параллели и было таких 28 ячеек. Так как и там была подобная схема (поднять не удалось), то просто выпаял по одному резистору.

В итоге, можно сделать вывод, что ремонт можно выполнять, по подобной методике, то есть уменьшать ток через светодиоды, так как лучше, пусть светят темнее, чем совсем погаснут. Хотя конечно, правильнее поменять все светодиоды на 2835SMDLED, но это при их наличии.


Драйвер светодиодного светильника на B77CI. Рис. 2.

Схема второго драйвера, изображённого на рисунке 2, я «поднял» со светильника, который нашёл в металлоломе, с механическими поломками корпуса. На рисунке 3 схема четырёх плат светодиодов по 9 Вт каждая. Хотел снять светодиоды для запчастей. И даже, не сразу заметил невзрачную коробочку с драйвером. Схема оказалась почти «монстром».


Фонарь светодиодного светильника. Рис. 3.


Внешний вид платы драйвера на B77CI. Фото 2.

Наличие двух микросхем, двух мощных полевых транзисторов, двух дросселей и двух электролитических конденсаторов 220 мк х 100 В включенных параллельно, указывало на то, что разработчики поработали на славу. Так же присутствует довольно хорошая схема фильтров (смотрите фото 2). Микросхема DX3360T — это, по всей видимости, стабилизатор напряжения, и возможно, с корректором мощности. Я в интернете нашёл только невзрачную картинку, без описания. А на микросхему B77CI не нашёл ни чего, и названия выводов на схеме ставил, по интуиции. В работе этот драйвер не видел. Но предполагаю хорошую работу. Но если, придётся уменьшать ток через светодиоды, то нужно или убрать с платы один-два резистора Rs4..Rs6, или менять на другие, расчётные.

Читайте так же:
Станок для балета для дома

И ещё. Совсем не понятно, как в подобных светильниках организован отвод тепла от светодиодов. Ведь они запаиваются на платки из фольгированного стеклотекстолита, шириной в 5 мм. и толщиной примерно в 1 мм.? Думаю, что почти ни как. Всё ширпотреб.

Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Структурная схема симистора

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

ВАХ симистора

Обозначение:

  • А – закрытое состояние.
  • В – открытое состояние.
  • UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
  • URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
  • IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
  • IRRM (IОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
  • IН (IУД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

  • относительно невысокая стоимость приборов;
  • длительный срок эксплуатации;
  • отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

  • Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.
  • Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
  • Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

  • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
  • бытовое компрессорное оборудования;
  • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
  • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

  1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
  2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

  1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
  2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
  3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
  4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
  5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Читайте так же:
Отвертка тестер напряжения как пользоваться

Схема простого тестера для симисторов

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

  • Резистор R1 – 51 Ом.
  • Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
  • Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
  • Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

  1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
  2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
  3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
  4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
  5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

  • Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
  • Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

  1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
  2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
  3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
  4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

  • Выполняем пункты 1-4.
  • Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
  • Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
  • Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
  • Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
  • Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
  • Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

Проверка работоспособности шим-контроллера.

Как нам уже известно из первых уроков, любой микроконтроллер умеет хорошо работать с цифровыми сигналами. Он легко справляется с арифметическими операциями над цифровыми данными, принимает и передаёт цифровые сигналы по линиям связи. А что значит «цифровые» в данном случае?

В самом первом уроке мы зажигали и гасили светодиод с помощью Ардуино. Для того, чтобы зажечь светодиод, мы подавали на его анод высокий уровень сигнала. А чтобы погасить — низкий уровень. Получается, для управления мы использовали только два уровня напряжения: высокий и низкий. Светодиод либо будет гореть, либо не будет. Третьего — не дано. Оперируя только двумя состояниями означает, что мы работаем с цифровым сигналом.

Но что делать, если нам нужно зажечь этот самый светодиод только на половину яркости? Или запустить двигатель, на 30% его мощности? Для решения этой задачи используют подход, называемый широтно-импульсной модуляцией сигнала. О том, что такое ШИМ и как это работает, мы узнаем на сегодняшнем уроке.

Широтно-импульсная модуляция — ШИМ

Разберем понятие ШИМ на примере управления скоростью вращения двигателя постоянного тока. Поставим своей целью запустить мотор на 50% от его максимальной скорости. Пусть наш двигатель идеальный и чтобы достичь заданной скорости, нам нужно в единицу времени передавать на мотор в два раза меньше мощности. Как это сделать, не меняя источник питания?

Проведем мысленный эксперимент (а кто-то может и натуральный — ничего сложного). Возьмём мотор постоянного тока с массивным маховиком, закрепленным на валу (таким маховиком может служить колесо). Подадим питание от аккумулятора и мотор начнет набирать обороты. Через какое-то время, мотор достигнет номинальной мощности, а его ротор максимальной скорости вращения. Отключим питание, и мотор постепенно начнет замедляться вплоть до полной остановки.

Следующий опыт. Снова включим мотор, и когда его скорость достигнет половины от максимальной — выключим. Заметив, что скорость падает — снова включим. И так далее. Включая и выключая питание мотора, мы заставим ротор вращаться со скоростью, близкой к половине от максимальной!

Разумеется, в силу человеческой медлительности, мотор будет удерживать заданную скорость с некоторой погрешностью. Другими словами, скорость будет «плавать» вокруг заданного значения. Чтобы минимизировать эти отклонения, нам потребуется увеличить частоту переключений. Тут уже не обойтись без автоматики.

А как заставить мотор вращаться медленнее или быстрее? Количество переданной мотору энергии будет зависеть от отношения времени когда мотор включен — tвкл к времени когда он выключен — tвыкл.

ШИМ диаграмма

Так, для передачи мотору 50% мощности, tвкл будет равно tвыкл. Такой случай как раз изображен на графике. Чтобы мотор вращался еще медленнее, скажем с мощностью 25% от номинальной, придется время включения мотора уменьшить до этих самых 25% от общего периода управления T.

ШИМ диаграмма

Таким образом, имея возможность менять ширину импульсов, мы можем достаточно точно управлять скоростью вращения мотора.

Собственно, рассмотренный способ управления мощностью и называется широтно-импульсной модуляцией сигнала, а сокращённо — ШИМ. Теперь рассмотрим параметры которые характеризуют ШИМ сигнал и которые следует учитывать при написании программ для микроконтроллеров.

Коэффициент заполнения (duty cycle)

Начнем с самого главного параметра — коэффициента заполнения D (он же duty cycle). Этот коэффициент равен отношению периода ШИМ сигнала к ширине импульса:

Пример ШИМ сигнала для разных значений D:

Широтно-импульсная модуляция

Чем больше D, тем больше мощности мы передаем управляемому устройству, например, двигателю. Так, при D = 1 двигатель работает на 100% мощности, при D = 0,5 — наполовину мощности, при D = 0 — двигатель полностью отключен.

Читайте так же:
Съемник шаровых опор своими руками ваз 2107

Кстати, кроме коэффициента заполнения для характеризации ШИМ применяют и другой параметр — скважность S. Эти два параметра связаны выражением:

Скважность, как и коэффициент заполнения — величина безразмерная. В отличие от D, она может принимать значения от 1 до бесконечности. Но чаще всего, особенно в англоязычных источниках, используют именно D.

Частота ШИМ

Частота ШИМ определяет период импульса — T (см картинку выше). Требования к этой частоте диктуются несколькими факторами, в зависимости от типа управляемого устройства.

В случае управления светодиодами одним из главных факторов становится видимость мерцания. Чем выше частота, тем менее заметно мерцание излучаемого света. Высокая частота также помогает снизить влияние температурных скачков, которые светодиоды не любят. На практике для светодиодов достаточно иметь частоту ШИМ в пределах 100-300 Гц.

С моторами постоянного тока дела обстоят немного иначе. С одной стороны, чем больше частота, тем более плавно и менее шумно работает мотор. С другой — на высоких частотах падает крутящий момент. Нужен баланс. Более подробно о моторах мы поговорим в одной из будущих статей, а пока рекомендуем для большинства DIY задач использовать частоту ШИМ 2кГц.

Плюс, общая проблема для всех случаев управления силовой нагрузкой — потери в цепях силовой коммутации (в транзисторах, и не только), которые увеличиваются с ростом частоты ШИМ. Чем больше частота, тем большее время транзисторы находятся в переходных состояниях, активно выделяя тепло и снижая эффективность системы.

Разрешение ШИМ

Ещё один важный параметр — разрешение ШИМ сигнала. Этот параметр показывает, с какой точностью мы можем менять коэффициент заполнения. Чем больше разрешение, тем плавнее будет меняться мощность на управляемом устройстве.

Например, у платы Ардуино с базовыми настройками, разрешение ШИМ — 256. То есть мы можем изменять сигнал от 0 до 255 — не густо, но для большинства DIY задач хватает.


Проверка на материнской плате

Итак, при включении питания платы, срабатывает защита. В первую очередь, необходимо проверить мультиметром сопротивление плеч стабилизатора.

Для этих целей также может быть использован тестер радиодеталей. Если одно из них показывает короткое замыкание, то есть, измеренное сопротивление составляет меньше 1 Ома, значит, пробит один из ключевых полевых транзисторов.

Выявление пробитого транзистора в случае, если стабилизатор однофазный, не составляет труда – неисправный прибор при проверке мультиметром показывает короткое замыкание. Если схема стабилизатора многофазная, а именно так питается процессор, имеет место параллельное включение транзисторов. В этом случае, определить поврежденный прибор можно двумя путями:

  1. произвести демонтаж транзистора и проверить мультиметром сопротивление между его выводами на предмет пробоя;
  2. не выпаивая транзисторы, замерить и сравнить сопротивление между затвором и истоком в каждой из фаз преобразователя. Поврежденный участок определяется по более низкому значению сопротивления.

Второй способ работает не во всех случаях. Если пробитый элемент определить не удалось, придется все же выпаять транзистор.

Далее производится замена поврежденного транзистора, а также, установка на место всех выпаянных в процессе диагностики радиоэлементов. После этого можно попытаться запустить плату.

Первое включение после ремонта лучше выполнить, сняв процессор и выставив соответствующие перемычки. Если первый запуск был успешным, можно проводить тест с нагрузкой, контролируя температуру мосфетов.

Неисправности ШИМ контроллера могут проявляться так же, как и пробой мосфетов, то есть уходом блока питания в защиту. При этом проверка самих транзисторов на пробой результата не дает.

Кроме этого, следствием нарушения функций ШИМ контроллера может быть отсутствие выходного напряжения или его несоответствие номинальной величине. Для проверки ШИМ контроллера следует вначале изучить его даташит. Наличие высокочастотного напряжения в импульсном режиме, при отсутствии осциллографа, можно определить, используя тестер кварцев на микроконтроллере.

Тестирование ШИМ контроллера

Для тестирования контроллера будем использовать набор ячеек литиевых батарей с номинальным напряжением 80 В, которые применяются для данного электрического велосипеда. Контроллер временно подключен к аккумулятору и мотору, который прикреплен к велосипеду, чтобы приводить в движение заднее колесо. Поворачивая потенциометр по часовой стрелке, двигатель должен начать вращаться постепенно и увеличивать скорость, пропорциональную вращению ручки.

Чтобы проверить регулятор скорости на реальной нагрузке, надо смонтировать все на своем месте. Посмотреть как он держит нагрузку, вес, долгое время работы и воздействие атмосферной влажности (лучше покрыть плату лаком).

Признаки неисправности, их устранение

Перейдем к рассмотрению конкретных признаков неисправностей ШИМ контроллера.

Остановка сразу после запуска

Импульсный модулятор запускается, но сразу останавливается. Возможные причины: разрыв цепи обратной связи; блок питания перегружен по току; неисправны фильтровые конденсаторы на выходе.

Поиск проблемы: осмотр платы, поиск видимых внешних повреждений; измерение мультиметром напряжения питания микросхемы, напряжения на ключах (на затворах и на выходе), на выходных емкостях. В режиме омметра мультиметром надо измерить нагрузку стабилизатора, сравнить с типовым значением для аналогичных схем.

Импульсный модулятор не стартует

Возможные причины: наличие запрещающего сигнала на соответствующем входе. Информацию следует искать в даташите соответствующей микросхемы. Неисправность может быть в цепи питания ШИМ контроллера, возможно внутренне повреждение в самой микросхеме.

Шаги по определению неисправности: наружный осмотр платы, визуальный поиск механических и электрических повреждений. Для проверки мультиметром делают замер напряжений на ножках микросхемы и проверку их соответствия с данными в даташит, в случае необходимости, надо заменить ШИМ контроллер.

Проблемы с напряжением

Выходное напряжение существенно отличается от номинальной величины. Это может происходить по следующим причинам: разрыв или изменение сопротивления в цепи обратной связи; неисправность внутри контроллера.

Назначение выводов:

  • GND
    (Ground) — земля, общий провод;
  • VCC
    (Input Voltage) — напряжение питания;
  • FB
    (Feedback) — вход обратной связи для контроля напряжения;
  • OUT
    (Output) — выход для подключения для подключения к затвору ключевого MOSFET транзистора;
  • SEN
    (Current sense input pin) — датчик тока. Вход для подключения для подключения к стоку ключевого транзистора;
  • RI
    (Internal Oscillator frequency setting pin) — вход для подключения внешнего частотозадающего резистора. Вместо него на некоторых моделях микросхем присутствует вход
    CT
    или
    BNO
    ;
  • CT
    (Internal Oscillator frequency setting pin) — вход для подключения внешнего частотозадающего конденсатора;
  • BNO
    (Brownout Protection Pin) — вход для контроля минимального напряжения питания. Если на этом входе напряжение меньше порога — микросхема отключает подачу импульсов на выход OUT;
Читайте так же:
Сварка вертикальных швов инвертором для начинающих

При подаче питания на вход VCC

контроллера поступает напряжение через резистор с диодного моста. Микросхема запускает процесс генерации импульсов. Дальнейшая подача питания происходит выпрямлением напряжения с нижней левой обмотки импульсного трансформатора.

Частота генерации микросхемы фиксированная. Она задается величиной резистора на входе RI

или конденсатора на входе
CT
.

Стабилизация напряжения устройства осуществляется за счет сравнения величины тока, протекающего через ключевой MOSFET-транзистор и напряжения обратной связи. Ток оценивается по величине падения напряжения на резисторе в цепи стока транзистора, который подключается к выводу SEN

. Напряжение обратной связи снимается с регулируемого стабилитрона TL431, проходит через оптопару и подается на вывод
FB
микросхемы. От значений напряжений на входах
SEN
и
FB
зависит величина скважности импульсов на выходе
OUT
.

Большинство из рассматриваемых здесь микросхем снабжены несколькими различными системами защиты, предотвращающими выход из строя при непредвиденных ситуациях:

  • OVP
    (Over Voltage Protection) — защита от превышения напряжения питания. При увеличении напряжения питания на входе
    VCC
    выше порогового значения (UOVP микросхема прекращает генерацию ШИМ-импульсов на выходе OUT).
  • UVLO
    (Under Voltage Lockout) — триггер Шмитта, разрешающий работу контроллера при достижении напряжения питания на входе VCC значения UVLO on и запрещающей работу при падении напряжения до значения UVLO off. Значения этих напряжений указаны в заводской документации.
  • OLP
    (Over Load Protection) — защита от перегрузки по току.
  • Некоторые микросхемы имеют вход BNO
    (Brownout Protection Pin) — вход защиты от пониженного напряжения питания и импульсных помех на нем. Если напряжение на этом выводе ниже порогового микросхема прекращает генерацию ШИМ-импульсов на выходе
    OUT
    ).

Существует группа ШИМ-контроллеров, включаемых по упрощенной

схеме. Напряжение обратной связи у них снимается с обмотки импульсного трансформатора, питающей микросхему. При таком включении стабильность выходного напряжения ниже, зато количество деталей блока питания намного меньше.

Таблица маркировки ШИМ-контроллеров в корпусе SOT23-6 (обычная маркировка).

Схемы БП

Внимание! Эта тема предназначена для выкладывания полезной информации: схемы (желательно проверенные), ссылки на материалы в интернете, содержащие информацию по схемотехнике блоков питания. Для поиска схем предназначена соответствующая тема — Розыск схем БП. Нарушителей буду наказывать. Если у вас есть другие ссылки на схемы БП, просьба кидать их мне в личку, ICQ, на почту, в скайп — добавлю в это сообщение. Highlander. Здесь находится наша копилочка схем блоков питания.

Внимание! Эта тема предназначена для выкладывания полезной информации: схемы (желательно проверенные), ссылки на материалы в интернете, содержащие информацию по схемотехнике блоков питания. Для поиска схем предназначена соответствующая тема — Розыск схем БП. Нарушителей буду наказывать. Если у вас есть другие ссылки на схемы БП, просьба кидать их мне в личку, ICQ, на почту, в скайп — добавлю в это сообщение. Highlander.

FSP145-60SP Основной ШИМ КА3511, дежурка КА1Н0165R, 3.3В — МС.

HIPER HPU-4K580 Основной ШИМ TL3842, дежурка на полевике, APFC NCP1653.

IP-P350AJ2-0 IP-P350AJ2-0 вар.2 Основной ШИМ UC3843, дежурка ICE2A0565Z, супервизор WT7510.

IW-ISP300A3-1 Основной ШИМ SG6105, дежурка на полевике 2N60, 3.3В — МС.

IW-P300A2_0_R1.2 Основной ШИМ SG6105, дежурка на полевике 2N60, 3.3В — МС.

FA-5_2 v3.2 230W LP-8 Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027, 3.3В — КПС.

FA-5_2 v3.2 250W Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027, 3.3В — КПС.

Microlab_400W Основной ШИМ КА7500, дежурка на К SC5027, супервизор LM339, 3.3В — МС.

JNC_ATX Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027, супервизор LM339, 3.3В — МС.

LC-250ATX Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027-R, супервизор LM339, 3.3В — МС.

LC-B250ATX Основной ШИМ 2003, дежурка на полевике 2N60, 3.3В — МС.

LC-B250ATX ver. 2.9 Основной ШИМ 2003, дежурка на полевике 2N60, 3.3В — МС.

SY-300ATX Основной ШИМ и супервизор AT2005, дежурка на К SC5027, 3.3В — МС.

LC-A400ATX Основной ШИМ и супервизор DR0183, дежурка на полевике, 3.3В — МС.

КME PM-230 Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027, супервизор LM339, 3.3В — КПС.

ATX-230 Основной ШИМ UC3843, дежурка на К3067, супервизор — TP5510, 3.3В — КПС.

200XA, 250XA (CG-07, CG-11) Основной ШИМ TL494, дежурка на К SC5027, супервизор LM393.

300X (CG-13) Основной ШИМ KA7500, дежурка на полевике 2N60, супервизор — дискретный, 3.3В — КПС.

CG-D31-2 Основной ШИМ SG6105, дежурка на биполярнике, 3.3В — КПС.

Colors iT 330U Основной ШИМ SG6105, дежурка на TDA865, 3.3В — КПС.

Colors iT 330U Основной ШИМ SG6105, дежурка на M605, 3.3В — КПС.

Colors iT 340U Основной ШИМ SG6105, дежурка на ШИМ + полевик, 3.3В — МС.

Colors iT 350T Основной ШИМ 3842, супервизор- LM339, дежурка на M605, 3.3В — МС.

Colors iT 350U Основной ШИМ SG6105, дежурка на 5H0165R, 3.3В — МС.

Colors iT 400U Основной ШИМ SG6105, дежурка на 5H0165R, 3.3В — МС.

Colors iT 400PT Основной ШИМ 3842, супервизор- LM339, дежурка на M605, 3.3В — МС.

Colors iT 500T Основной ШИМ SG6105, дежурка на 5H0165R, 3.3В — МС.

Colors iT 600PT Основной ШИМ 3843, супервизор- WT7525, дежурка на 3B0365, 3.3В — МС.

DPS-260-2A Основной ШИМ ML4824-1, дежурка — TOP200, супервизор LM339+LM358.

DPS200PB-59 Основной ШИМ TL494, дежурка (она же супервизор) — LM339

HPC-360-302 Основной ШИМ SG6105, PFC UC3818, дежурка — полевик 2N60, супервизор LM339.

Пользователем yoxel предоставлена информация по моделям HPC-360:
HPC-360-102 — без модуля PFC
HPC-360-202 — passive PFC
HPC-360-302 — active PFC
В файле CBREPO1.pdf (размер 5.02 Мб), приведена различная информация по Chieftec HPC-360-202 DF, он же Sirtec, он же High Power, он же Enlight EN-8361734A1.

HPC-420-302 Основной ШИМ SG6105, PFC UC3818, дежурка — полевик 2N60, супервизор LM339.

ST-200HRK Основной ШИМ UTC51494(TL494), дежурка — биполярный 2SC4020 без оптопары, супервизор LM339, 3,3В — UC3843 + полевик.

LPJ2-18 300W Основной ШИМ LPG-899, дежурка — полевик 2N60, 3.3В — МС

LPK2-30 (LPQ2) Основной ШИМ SG6105, дежурка — КSC5027, 3.3В — МС

Green Tech MAV-300W Основной ШИМ TL494, дежурка — 2N60, супервизор — WT7510, 3.3В — КПС

SHIDO_ATX-250 Основной ШИМ TL494, дежурка — биполярный, супервизор — LM339, 3.3В — отдельная обмотка трансформатора

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector