Мережевий плавкий запобіжник призначений для захисту мережі від перевантажень при можливих КЗ в первинному колі ІБЖ, і не захищає схему самого ІБЖ від внутрішніх перевантажень і КЗ.
Вхідний завадаліквідуючий фільтр має властивість ліквідації завад в двох напрямках, тобто запобігає прониканню високочастотних імпульсних завад з мережі в ІБЖ, і навпаки – з ІБЖ в мережу.
Паралельно конденсаторам С5, С6 включені високоомні опори R2, R3 номіналом 200 кОм, крізь яки С5, С6 розряджаються при вимиканні ІБЖ. Окрім цього ці опори вирівнюють напругу на С5, С6(для симетрії роботи схеми).
3.2 Силовий каскад.
Силовий каскад побудований по двохтактній полумостовій схемі. Транзистори VT1, VT2 - ключеві силові транзистори яки при роботі БЖ відмикаються по черзі. Керуюча напруга яка подається на бази цих транзисторів побудована таким чином, що завжди була “мертва зона”, коли обидва транзисторів закриті. Цим попереджаються скрізні струми крізь транзистори VT1, VT2.
Електрорушійна сила (ЕРС) на вторинних обмотках керуючого трансформатору в перший момент після вмикання ще відсутня. Тому, щоб низькоомний опір обмоток не шунтував керуючи переходи база-емітер силових ключей, доводиться вмикати розв’язуючи діоди VD5, VD6.
Діоди VD7, VD8 призначені для створення шляху протікання струму рекуперації(часткове повернення енергії яка була накопичена в індуктивності розсіювання трансформатора в джерело живлення), який замикається по колу: T1-C7-C6-VD8-T1 для діода VD8 і T1-C7-C5-VD7-T1 для діода VD7.
Коло з елементів C10, R10 ввімкнена паралельно первинній обмотці імпульсного силового трансформатору, демпфірує паразитні високочастотні коливання, яки виникають в паразитному коливальному контурі, котрий складається з індуктивності розсіювання первинної обмотки Т1 і міжвіткової ємності, в момент закривання транзисторів VT1, VT2. При цьому C10 збільшує загальну ємність паразитного кола, знижає таким чином частоту паразитного коливального процесу. R9 знижає добротність цього контуру, що сприяє швидкому затуханню коливань.
Конденсатор C7, запобігає протіканню можливій постійній складової струму крізь первинну обмотку імпульсного високочастотного трансформатора. Тому є елементом який запобігає підмагнічуванню осердя.
Конденсатори C8, C9 виконують функцію форсуючих ємностей і прискорюють процес перемикання силового транзистору. Це відбувається наступним чином. При появі відчиняю чого імпульсу на обмотці розряджений конденсатор С8 забезпечує подачу в базу VT1 вхідного відпираю чого струму з крутим фронтом, який перевищує його встановлене значення. Тому початковий імпульс крізь С8, забезпечує прискорене відпирання VT1. Коли С8 зарядиться до рівня ЕРС, яка діє на обмотці керуючого трансформатору, струм крізь нього перестане протікати, і в подальшому базовий струм VT1 замкнеться крізь VD5, R4, R8. При зниканні ЕРС на обмотці керуючого трансформатора напруга з конденсатора С8 прикладається до емітерного переходу транзистора VT1 в зачиняючей полярності і, форсовано зачиняє останній, надійно підтримує його в зачиненому стані до кінця “мертвої зони”. Аналогічно для конденсатора С9.
3.3 Вихідні кола.
Спосіб отримання вихідних напруг однаковий майже в усіх каналах. Цей спосіб полягає в випрямленні та згладжуванні імпульсних ЕРС з вторинних обмоток імпульсного силового трансформатору. При цьому випрямлення в всіх двохтактних схемах здійснюється по двохполуперіодній схемі з середньою точкою. Цим забезпечується симетричний режим перемагнічування осердя імпульсного трансформатора, так як крізь вторинні обмотки протікає тільки змінний струм і, відповідно, відсутнє примушене підмагнічування осердя, яке неминуче в однополуперіодних схемах випрямлення, де струм протікає крізь вторинну обмотку трансформатора тільки в одному напрямку.
Так як всі канали реалізовані приблизно однаково, достатньо буде розглянути і описати роботу одного каналу(+12В).
Коли крізь первинну обмотку 1-2 силового трансформатораТ1 протікає лінійно наростаючий струм на вторинній обмотці 3-4 діє ЕРС постійного рівня. Полярність ЕРС така що на виводі 3 присутній позитивний потенціал ЕРС відносно корпусу. На виводі 4 цей потенціал буде негативний. Тому протікає лінійно наростаючий струм по колу: 3 T1-верхній діод в діодной збірці VD9 – обмотка W1 дроселю групової стабілізації L5 – дросель L6 – конденсатор С12 – корпус 7 Т1.
Нижній діод збірки на цьому інтервалі зачинений негативною напругою на аноді, і струм крізь нього не протікає.
Окрім підзарядки конденсатора С12 відбувається передача енергії на вихід каналу (підтримується струм навантаження). На цьому же інтервалі часу в осерді дроселів L5 і L6, накопичується магнітна енергія.
Далі струм крізь первину обмотку силового трансформатору припиняється як результат закривання силового транзистору. ЕРС на вторинних обмотках зникає. Триває “мертва зона”. На цьому інтервалі енергія, збережена в дроселях L5, L6 передається в конденсатор С12 і в навантаження.
Цей струм лінійно спадаючий в часі. Далі відкривається другій силовий транзистор і крізь первинну обмотку Т1 починає протікати лінійно наростаючий струм зворотного напрямку. Тому полярність ЕРС на вторинних обмотках буде зворотною: на виводі 4 позитивний на виводі 3 негативний відносно корпусу. Тому на цьому інтервалі провідником буде нижній діод в діодній збірці VD9, а верхній її діод буде закритим. Струм крізь обмотку W1, L5 і L6 знову буде лінійно наростаючим і підзарядить конденсатор С12, а також буде підтримувати струм у навантаженні. Резистор R12 призначений для швидкого розрядження конденсатору C12 і інших допоміжних ємностей після вимикання ІБЖ для приведення всієї схеми БЖ в первинний стан.
Реалізація каналу в +3.3В дещо відрізняється від реалізації інших каналів. Для отримання напруги в +3.3В використана обмотка на 5В, напруга з якої перетворюється на мікросхемі TL431C з навісними елементами: R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, VD14, C17, C18, VT3.
3.4 Стабілізація вихідних напруг ІБЖ.
Схема стабілізації вихідних напруг в ІБЖ уявляє собою замкнуту петлю автоматичного регулювання. Ця петля включає в себе:
схему керування;
узгоджувальний предпідсилюючий каскад;
керуючий трансформатор;
силовий каскад;
силовий імпульсний трансформатор;
випрямляючий блок;
дросель міжканального зв’язку;
блок фільтрів;
дільник напруги зворотного зв’язку;
дільник опорної напруги.
В складі схеми керування є наступні функціональні вузли:
- підсилювач сигналу раз узгодження з колом корекції;
- ШІМ – компаратор;
- генератор пилкоподібної напруги;
- джерело опорної стабілізованої напруги.
В процесі роботи підсилювач сигналу разузгодження порівнює вхідний сигнал дільника напруги з опорною напругою дільника Підсилений сигнал разузгодження поступає на широтно-імпульсний модулятор який керує прикінцевим каскадом підсилювача потужності, який, в свою чергу, подає модульований керуючий сигнал на силовий каскад перетворювача через керуючий трансформатор Т2. Живлення силового трансформатору здійснюється по без трансформаторній схемі. Змінна напруга мережі випрямляється сітьовим випрямлячем і подається на силовий каскад, де згладжується конденсаторами ємнісної стоїки. Частина вихідної напруги стабілізатора порівнюється с постійною опорною напругою і потім здійснюється підсилення отриманої різниці(сигналу разузгодження) з введенням відповідної компенсації. Широтно – імпульсний модулятор перетворює аналоговий сигнал керування в широтно – модульований сигнал з змінним коефіцієнтом заповнення імпульсу.
Схема модулятора здійснює порівняння сигналу, який поступає з виходу підсилювача сигналу разузгодження з пилкоподібною напругою, яку отримують з спеціального генератора.
Динаміка процесу стабілізації наступна.
Хай під дією будь якого дестабілізуючого фактору вихідна напруга в каналі +5В зменшилась. Тоді зменшиться рівень сигналу зворотного зв’язку на неінвертуючий вхід підсилювача помилки. Відповідно, вихідна напруга підсилювача зменшиться. Тому збільшиться ширина вихідних імпульсів мікросхеми на виводах 8 і 11. Тобто збільшиться час відкритого стану за період силових ключових транзисторів інвертора. Відповідно, більше ніж раніше, частину періоду в осерді трансформатора буде існувати наростаючий магнітний потік, а значить, довше, чим раніше, на вторинних обмотках цього трансформатору будуть діяти наведені цим потоком ЕРС. Тому збільшується постійна складова, яка виділяється згладжуючим фільтром з імпульсної послідовності після випрямлення, тобто вихідна напруга каналу +5В збільшиться, повертаючись до номінального значення.
При збільшенні вихідної напруги +5В процес будуть зворотнім.
Стабілізація вихідних напруг інших каналів здійснюється шляхом групової стабілізації. Для цього в схему блоку вмикається спеціальний елемент між канального зв’язку, в якості якого зазвичай використовують багатообмоточний дросель.
При цьому зміна будь якої вихідної напруги приводить завдяки електромагнітного зв’язку між обмотками дроселя групової стабілізації к відповідній зміні вихідної напруги +5В с послідуючим вмиканням механізму ШІМ. Дросель групової стабілізації уявляє собою п’ять обмоток (по одній обмотці в кожному вихідному каналі БЖ), намотаних на одне феритове осердя і яки ввімкнені синфазно. В цьому випадку дросель в схемі виконує дві функції:
функцію згладжування пульсацій випрямленої напруги – при цьому кожна обмотка для свого каналу уявляє згладжу вальний дросель фільтру і працює як звичайний дросель;
функцію між канального зв’язку при груповій стабілізації – при цьому завдяки електромагнітному зв’язку крізь осердя дросель працює як трансформатор, який передає зміну величини зміни струмів, яки протікають крізь обмотки каналів +12В, -12В, -5В, +3.3В в обмотку +5В.
Така побудова гарантує забезпечення стійкої роботи ІБЖ, що є необхідною умовою його нормального функціювання.