Примеры реализации импульсных блоков питания

Рис. 1. Принципиальная схема блока питания видеомагнитофона Hitachi VT-M747E

Работу импульсного блока питания, выполненного на дискретных элементах, рассмотрим на примере блока питания видеомагнитофона Hitachi VT-M747E (рис. 1). Блок питания данной модели представляет собой самовозбуждающийся стабилизатор, обеспечивающий возможность работы ВМ в широком диапазоне питающих напряжений (100...240 В).

Напряжение сети переменного тока через плавкий предохранитель F1001 и фильтр нижних частот LPF (элементы L1001, L1002, С1001, С1009...С1011) поступает на диодный мост CR1001. LPF выполняет функции сетевого фильтра помех и обеспечивает защиту ВМ от влияния внешних помех, поступающих из сети, и предотвращает утечку в сеть помех, возникающих при работе ИБП. Диодный мост CR 1001 с конденсатором С1002 образуют первичный выпрямитель, питающий элементы схемы контролера ИБП.

При включении видеомагнитофона в сеть на конденсаторе С1002 появляется постоянное напряжение. Положительный потенциал через резистор смещения R1005 прикладывается к затвору мощного полевого транзистора Q1001, выполняющего функцию силового ключа. Транзистор Q1001 начинает открываться. Ток стока и одновременно ток через обмотку 5-2 импульсного трансформатора Т1001 начинают стремительно возрастать. Для более надежного и быстрого открытия ключа к затвору Q1001 через регистр R1010 и выпрямительный диоды CR 1003, CR 1007 прикладывается дополнительное положительное напряжение, возникающее на обмотке обратной связи 6-7 трансформатора Т1001.

При определенном значении тока в обмотке 5-2 транзистор Q1001 начинает достигать состояния насыщения. Когда ток стока транзистора достигает максимального значения, нарастание магнитного потока в трансформаторе прекращается, полярность напряжений на его обмотках изменяется на противоположную и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора. Трансформатор накапливает в себе энергию, пока включен транзистор Q1001 и отдает ее в выходные цепи (в нагрузку), когда транзистор выключен.

Работа цепи обратной связи происходит следующим образом. Выходное напряжение +5 В, требующее наивысшей степени стабильности (для работы процессора системного контроля, экранно-кнопочной диалоговой системы и других электронных систем ВМ), подается на вывод 1 оптрона 1С 1001. Изменение напряжения +5 В приводит к изменению тока фото датчика и, соответственно, к изменению сопротивления перехода коллектор-эмиттер транзистора оптрона. Это приводит к изменению напряжения смещения на затворе ключа Q1001 и, следовательно, к изменению уровней напряжений, при которых включается и выключается транзистор, т.е. к изменению скважности импульсов тока в первичной обмотке импульсного трансформатора. Таким образом, в схеме ИБП реализовано ШИМ-управлениеработой схемы контролера.

Оптрон 1С 1002, диод CR1004 и транзистор Q1003 образуют цепь защиты. При возникновении в выходной цепи +5 В короткого замыкания ток фото датчика оптрона резко уменьшается, его выходное сопротивление увеличивается. Это приводит к повышению напряжения на конденсаторе С1008, включению транзистора Q1003 и замыканию затвора транзистора Q1001 на землю. Ключ Q1001 переходит в запертое состояние и генерация срывается.

Узел сброса (RESET) на элементах CR1002, С1003 и L1004 представляет собой демпфирующую цепочку, предназначенную для устранения перенапряжений на ключевом транзисторе (в 3-4 раза превышающих напряжение сети), возникающих в моменты его запирания.

На транзисторе Q1051 реализован узел контроля пропадания напряжения +5 В (отключение питания). При падении напряжения +5 В ниже заданного уровня на выходе узла формируется сигнал, в соответствии с которым включается резервное питание микропроцессора таймера.

Выходные цепи БП обеспечивают получение 5 различных выходных напряжений +44, -30, +14, +5, +3 В и не имеют принципиальных особенностей.

В следующем материале рассмотрим пример исполнения импульсного блока питания с контроллером на основе интегральной микросхемы PWR-9MP3 (фирмы Power Integration) со встроенным мощным КМОП-транзистором.