Напівмостовий високочастотний перетворювач

У джерелах живлення системних модулів високочастотний перетворювач виконаний за схемою двотактного перетворювача напруги напівмостового типу, принципова схема якого наведена на Малюнку. Активними елементами схеми є транзисторні ключі Q1, Q2 з зворотньо включеними діодами Dl, D2. За допомогою конденсаторів CI, C2 на схемі зображені ємності переходів колектор-емітер транзисторів, діодів монтажу, трансформатора Т1 і ін., а з конденсаторів С4, С5 утворений дільник напруги первинного джерела Епит. Елементи D3, D4, Lф, Сф утворять вихідний випрямляч. Форма напруг у колекторі Q2 (емітері Q1) визначається процесами нагромадження енергії в первинній обмотці трансформатора Т1, індуктивності розсіювання Ls і заряду (розряду) конденсаторів CI, C2. Якщо відкрито транзистор Q1, відбувається розряд конденсатора С1 через відкритий перехід колектор емітер транзистора Q1 і заряд конденсатора З2, що спричиняє викид напруги в колекторі Q2 разом з дією індуктивності Ls. У випадку відкритого транзистора Q2 відбувається розряд конденсатора С2 і заряд С1, при цьому в емітері Q1 є викид напруги, обумовлений зарядом цього конденсатора. На часових діаграмах (Малюнок 1.5) спостерігається наростання струму заряду конденсаторів С1 (С2), яке пояснюється наростанням струму намагнічування Т1. Конденсатори С4, С5 у цій схемі є реактивними еквівалентами транзисторів мостової схеми й замикають ланцюг протікання струму через первинну обмотку Т1.1.

Часові діаграми напруг і струмів

Малюнок 23 - Часові діаграми роботи

Транзисторні ключі Ql, Q2 протифазно відкриваються й закриваються сигналами U1 і U2 (див. Малюнок. 1.5), момент часу t0-t2 відповідає відкритому стану транзистора Q1. При цьому первинна обмотка трансформатора Т1.1 виявляється підключеною до виходу ємнісного дільника напруги С4, С5, внаслідок цього напруга на замкнених транзисторах не перевищує значення Епит/2.

Малюнок 21 - Принципова схема двотактного напівмостового перетворювача напруги

 

Двотактним схемам властиве явище «наскрізних струмів», причиною якого є інерційність переходу транзистора із включеного стану у виключене через часу розходження надлишкових неосновних носіїв. Способом боротьби з наскрізними струмами є створення фіксованої затримки відкриваючого сигналу по відношенню до закриваючого.

 

Допоміжний перетворювач

Допоміжний перетворювач є конструктивною особливістю джерел живлення формату АТХ. Даний перетворювач формує напругу +5B SB в виключеному стані системного модуля. Пристрій являє собою блокінг-генератор, що функціонує в автоколивальному режимі протягом усього часу замкнутого стану мережного вимикача блоку живлення.

Спрощена схема автоколивального блокінг-генератора для перетворювача наведена на Малюнок 21. Основними елементами блокінг-генератора є транзистор Q і трансформатор Т1. Ланцюг позитивного зворотного зв'язку утворено

вторинною обмоткою трансформатора, конденсатором С и резистором R, що обмежує струм бази. Резистор R$ створює контур розряду конденсатора на етапі закритого стану транзистора. Діод D виключає проходження в навантаження RH імпульсу напруги негативної полярності, що виникає при запиранні транзистора. Коло, що складається з діода D1, резистора R1 і конденсатора С1, виконує функцію захисту транзистора від перенапруги в колекторному ланцюзі.

Малюнок 22 - Принципова схема автоколивального блокінг-генератора

 

Малюнок 24 - Схема допоміжного перетворювача

 

Схема типового перетворювача автогенераторного типу показана на Малюнок 23. В всіх схемах перетворювачів ключовий транзистор працює в режимі з комутаційними перевантаженнями по струму колектора, тому в автогенераторі використовується потужний транзистор. Для збільшення тривалості «паузи» ключового транзистора в автоколивальному режимі використовується додаткове джерело негативного зміщення. Обмеження викидів керуючого сигналу здійснюється стабілітроном ZD2, включеного у коло бази ключового транзистора Q3. У колі демпфірування припустиме

використання RC-Ланцюга, включеного в колекторне коло транзистора, у деяких випадках демпфіруючий RC-Ланцюг встановлюється і в ланцюзі бази ключа.

 

Вихідний випрямляч

 

Вихідні випрямлячі джерела живлення розрізняють за значенням напруги вихідного каналу. Вони виконані за двотактною схемою й, як ми вже відзначали, є на Uвих= +12 В, +5 В, -12 В и -5 В. Внаслідок високої частоти роботи перетворювача пояснюється використання спеціальних елементів, що допускають роботу при підвищених частотах і температурах. Так, у якості випрямних використовуються діоди Шотки, які мають мале спадання напруги в прямому напрямку (0,2...0,3 В для кремнієвих діодів), і конденсатори з малими втратами, що допускають роботу при високих

температурах. Схема вихідного випрямляча типового джерела живлення формату АТХ представлена на Малюнок 24. Випрямляч кожного каналу виконаний по двухнапівперіодній схемі випрямлення, що має менший коефіцієнтом пульсацій у порівнянні з однонапівперіодною. Фільтрацію вихідної напруги вихідних напруг здійснюють індуктивними (LI, L3, L4) і ємнісними фільтрами (С19, С20, С21, С22 і С25). Включення послідовних RC-Ланцюжків R9, С10 і R10, С11 паралельно обмоткам трансформаторів дозволяє зменшити інтенсивність перешкод створюваних джерелом.

Можливість значного підвищення напруги на виході випрямляча при відключеному навантаженню усувається резисторами R31, R32, R33, R34. Випрямляч +3,3 В джерел живлення формату АТХ може бути виконаний за схемою найпростішого послідовного компенсаційного стабілізатора напруги, як наприклад в PM-230W.

 

Малюнок25 - Схема вихідного випрямляча типового джерела живлення формату АТХ