Разработка выходного каскада импульсного БП

Зміст

Вступ

1.Загальна частина

1.1  Блоки живлення та  їх призначення 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

Розробив

 

Перевірів

 

 

 

Н. Контр.

 

Затвердив

 

 

Літ.

Акрушів

 

1.2 Характеристики блоків  живлення

2. Спеціальна частина

2.1 Згладжуючі фільтри

2.2 Випрямлячі 

2.3 Імпульсні стабілізатори

3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунок згладжую  чого фільтра

4. Експлуатаційна частина

4.1 Основні правила експлуатації  блока живлення

4.2 Монтаж та підключення  блоку живлення

4.3 Основні експлутаційно технічні характеристики

4.4 Деякі рекомендації  роботи з блоком живлення 

5. Охорона праці

5.1 Загальні вимоги до  робочого місця оператора ЕОМ

5.2 Техніка безпеки при  роботі з ПК 

Висновки

Література

 

 

 

 

 

ВЗмн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

 

ступ

     Якими були блоки живлення перших комп'ютерів, історія замовчує, однак можна з упевненістю сказати, що вони представляли собою цілі підстанції, адже щоб прогодувати лампового монстра розміром із будівля, потрібно море енергії .Для отримання необхідних напруг використовувалися величезні трансформатори з сердечником зі сталевих пластин та мідних оболонок.  Ці пристрої були простими і надійними, але мали один недолік: щоб отримати вихідну напругу 12 вольт і потужність 300 ватт, потрібний трансформатор 10-15 кілограмів вагою. Для лінії 3.3 В доведеться додати трансформатор вагою ще в 5 кг. З плином часу комп'ютери та їх енергоспоживання постійно зменшувалися . Найімовірніше , перший якісний стрибок в комп’ютерному БП - будові стався під час появи першого повністю напівпровідникового комп’ютера  TRADIC (TRAnsiter Digital Computer) компанії BELLLABS в 1995 році, який містив у собі близько  800 транзисторів і 10000 діодів,споживаючи при цьому менше 100 ватт енергії .Цей комп'ютер називали «Літаючим TRADIC-ом», так як він встановлювався на стратегічні бомбардувальники ВПС США Б-52. Природно, що вага пристрою для літака повинні були зменшити максимально . Першіуніфіковані блоки живлення з'явилися разом з першим комп'ютером IBM-PC на основі процесора 8086 в 1976 році .Дані БП мали зовсім різний зовнішній вигляд ,кожен виробник робив корпус блоків по своєму ,залежно від конструкції кузова комп’ютера.

     Ідея імпульсного блоку живлення полягає в тому, що ми перетворимо струм не в тому вигляді, в якому він надходить з мережі (у звичайному трансформаторі первинна обмотка розрахована на мережеве змінну напругу), а спершу випрямляємо його, перетворимо за допомогою генератора в високочастотні прямокутні імпульси і після цього подаємо на трансформатори. Чим вище частота імпульсів, тим нижче вимоги до габаритів сердечника, який може бути виконаний вже не із сталі, а з феромагнітних сплавів. Напруга на первинній обмотці трансформатора використовується для зворотного зв'язку з генератором імпульсів, завдяки чому блок живлення може підтримувати стабільну вихідну напругу. Імпульсні блоки живлення володіють порівняно маленькою вагою і габаритами, високим ККД, можуть видавати велику пікову потужність, але в їхніх перевагах криються їх недоліки: вони не можуть працювати без навантаження і не мають гальванічної розв'язки з мережею, через що в разі виходу силових елементів з ладу на компоненти ПК надійде дуже висока напругу  й вони згорять.

     Схемотехніка тих, перших блоків живлення була дуже близька до сучасної .Крім стандартних молексів , вони мали розбиту на дві частини колодку, призначену для підключення БП до материнської плати .У той час (втім, «той час» тривало аж до початку виробництва БП стандарту ATX в 1995-1996 роках).

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

 

     Трохи пізніше, з виходом 286 процесора і платформи АТ (Advanced Technology) в 1984 році і її модифікації Baby AT - в 1995, з'явилася нова модифікація блоків живлення з відповідною назвою .Дана модифікація комп’ютерних живильників залишилася незмінною дуже довго,аж до впровадження блоків живлення нового стандарту ATX .

     Блоки нового покоління були розроблені як заміна застарілого стандарту AT в 1995 році, тим не менш, остаточне витіснення AT відбулося лише в кінці 90-х.Багато виробників довго не припиняли виробництво плат AT/ATX , які можна було підключити як до старих ,так і до нових блоків живлення.

Хоча принципи роботи залишилися колишніми, нові блоки живлення отримали багато додаткових функцій і відмінностей від морально застарілих AT. Одним з основних змін нових блоків була практично повністю змінена система запуску та управління .На відміну від попереднього покоління, де запуск живильника і включення комп'ютера здійснювалося простим замиканням контактів ланцюга 220.

Материнська плата стандарту ATX постійно знаходиться під напругою і «чекає»  натиснення підключеної до неї кнопки POWER. При спрацьовуванні даної кнопки на материнській платі запускається спеціальний генератор, що подає сигнал на лінію PS-ON блоку живлення. При цьому в блоці живлення проводиться внутрішній тест, в ході якого відбувається перевірка всіх вихідних напруг, і в разі його успішного проходження виробляється сигнал POWER-OK. При надходженні даного сигналу на материнську плату відбувається запуск процесора і слідом всієї системи. У блоки стандарту ATX також було додано напругу живлення 3.3 вольта, потреба в якому з'явилася через Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

 

постійно зростаючі апетити CPU.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

 

Так як домашні комп'ютери набували все більшого поширення, проблема шуму охолоджуючих систем комп'ютера стала актуальна як ніколи.Тому багато великих виробників почали встановлювати в свої блоки живлення спеціальні блоки ,які регулювали частоту обертання вентилятора залежно від температури всередині блоку .Таким чином, в спокійному режимі роботи, при низькому завантаженню процесора знижувалася температура активних елементів в блоці і вентилятор починав крутитися повільніше, комп'ютер працював тихо.

Назва технології Power Factor Correction можна перекласти як «Корекція фактора потужності». Дана система покликана знизити споживану блоком живлення реактивну потужність. Що таке фактор потужності? Цей термін позначає відношення активної (корисної) потужності до повної (отриманої). Під повною потужністю у даному випадку розуміється сума активної та реактивної потужностей .У процеси роботи імпульсний блок живлення споживає потужність короткими імпульсами ,при цьому приблизна третина потужності ніяк не використовується ,тим не менш ,створюючи навантаження на мережу .Таким чином, фактор потужності складає приблизно 0.7, при ідеальному рівному одиниці. PFC став активно використовуватися виробниками на початку 2000-х років, коли з виходом процесорів Intel Pentium і стрімким розвитком графічних чипів потужність середньостатистичної домашньої системи перевалила далеко за 300 ват.

Найдешевший і найпоширеніший метод  корекції називається пасивним PFC. Це просто послідовно підключений до БП дросель, який сприяє деякого згладжування імпульсів, втім, особливо великого ефекту від застосування такого PFC немає - при використанні дроселя фактор потужності виростає досить незначно: на 0.04-0.07 одиниць.

Активна версія PFC являє собою досить складний вузол живильника. Активна корекція добре стабілізує напругу, що покращує кінцеві характеристики блоку. При використанні Active PFC форма струму практично повністю відповідає звичайній резистивної навантаженні. При цьому коефіцієнт потужності блоку може доходити до 0.99. Однак ця цифра сильно залежить від поточного навантаження живильника .При мінімальному навантаженні ефект застосовування активної корекції практично сходить нанівець ,стаючи порівняним з блоком,що має звичайний пасивний PFC. Варто відзначити, що покупка блоку живлення з сЗмн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 

 

 

истемою Active PFC може спричинити за собою заміну ДБЖ. Справа втому, що багато блоки, що мають в своєму складі Active PFC, погано працюють з дешевими джерелами безперебійного живлення. Це пов'язано з формою струму на виході ДБЖ.

Тема мого курсового проекту є «Розробка вихідного каскаду імпульсного блока живлення»

 

 

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1. Блоки живлення та їх призначення

Блок живлення(БЖ) — вторинне джерело живлення, призначене для забезпечення живлення електроприладу електричною енергією, при відповідності вимогам її параметрів: напруги, струму, і т. д. шляхом перетворення енергії інших джерел живлення. Найчастіше,  перетворює змінну напругу величиною 220 В і частотою 50 Гц в задану постійну напругу.

Для прикладу розглянемо імпульсний блок живлення ПК. Комп'ютерний блок живлення — блок живлення (вторинне джерело живлення), призначене для забезпечення вузлів комп'ютера електричною енергією постійного струму. У його завдання входить перетворення мережевої напруги до заданих значень напруги живлення, її стабілізація і захист від незначних завад з боку електричних мереж живлення. Також, будучи забезпечений вентилятором, він бере участь в охолоджуванні системного блоку.

Треба завжди приділяли серйозну увагу вибору блоку живлення для своєї комп’ютерної системи, так як блок живлення - це, свого роду, фундамент будь-якого ПК. Витративши більше коштів на даний компонент, можна отримати більш надійну, стабільну систему. Блок живлення настільки важливий тому, що він забезпечує роботу всіх інших компонентів ПК. Комп'ютерним майстрам відомо, що блок живлення виходить з ладу частіше будь-якої іншої деталі. Нестабільно функціонуючи блоки живлення можуть привести не тільки до нестабільної роботи інших комплектуючих, але й до виходу їх з ладу через те, що на виходах будуть видаватися невідповідні специфікаціям напруги. Саме через величезну важливість блоку живлення слід осмислити роль і обмеження блоку живлення, а також можливі проблеми, їх причини та шляхи усунення.

Основна функція блоку живлення полягає в тому, щоб перетворювати електричну енергію живлення мережі ту форму, яку використовують компоненти.

Блок живлення вЗмн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

 стандартному настільному персональному комп’ютері(ПК) розроблений таким чином, щоб перетворити будь-яку змінну напругу 127 В/50 Гц або 240 В/50 Гц в постійний струм напругою +3,3 В, +5 В і + 12 В. Деякі блоки мають тумблер перемикання вхідної напруги (127/240 В), інші блоки її визначають автоматично.

З технічної точки зору блок живлення в більшості ПК описується як блок перетворення постійної напруги (імпульсне джерело живлення - блок живлення(switching power supply unit - PSU)), який визначається наступним чином:

Під постійною напругою мається на увазі те, що блок живлення виводить одну і ту ж напругу живлення до внутрішніх компонентів ПК, незалежно від напруги вхідного змінного струму або потужності (у ватах) самого блоку живлення.

Перетворення відноситься  до конструкції та електричної схеми, реалізованої в більшості БП. У  порівнянні з іншими типами блоків живлення, дана схема забезпечує ефективне  і недороге джерело живлення і  виробляє мінімальний нагрів. Також  вона покликана забезпечити компактний розмір і низьку вартість.

2. Характеристики блоків живлення

Існує кілька параметрів, які визначають вхідну та вихідну потужність, а також робочі характеристики блоків живлення. Ці параметри є загальними для більшості блоків живлення.

Завантаження блоку живлення .У комп'ютерних блоках живлення  застосовується імпульсний стабілізатор напруги. Такий тип  дизайну блоку живлення  припускає  використання потужних транзисторів, які перетворять змінний струм з мережі в постійний струм  низької напруги, що використовується для компонентів ПК. Блоки живлення імпульсного типу набагато компактніше, легше і ефективніше блоку живлення лінійного типу .В блоках живлення лінійного типу для забезпечення різних вихідних напруг застосовуються великі трансформатори. Трансформаторний блок живлення неефективний, як мінімум, з трьох причин:

- вихідна напруга трансформаторного блок живлення знаходиться в лінійній залежності від вхідної напруги (звідси назва - лінійний блок живлення), тому будь-які коливання напруги в мережі можуть привести до проблем на виході;

- високий рівень потужності, необхідний в комп'ютерному блоці живлення, приводить до необхідності використання товстих дротів в трансформаторі;

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис