Описание схемы электрической принципиальной

3 Описание схемы электрической принципиальной.

Разрабатываемый ИБП построен на микросхеме TL494. Схемотехнические варианты построения ИБП на основе управляющей микросхемы TL494 отличаются незначительно. В таких ИБП неизменными остаются:

- способ построения силового каскада (двухтактная полумостовая схема);

- управляющая микросхема с некоторыми навесными элементами;

- согласующий каскад с развязывающим и управляющим трансформатором;

- способ получения выходных напряжений и их стабилизация.

Важным является и то обстоятельство, что у всех таких ИБП неизменным остается и общая архитектура построения всей схемы ИБП в целом. Этот базовый принцип заключается в том, что на первичной, гальванически не развязанной от сети стороне, размещается только силовой каскад (мощная полумостовая схема инвертирования), а вся другая часть схемы, в том числе и управляющая микросхема TL494, находится на вторичной стороне, которая гальванически развязана от сети. Граница развязки проходит через развязывающие трансформаторы:

- управляющий;

- силовой импульсный.

3.1 Входные цепи.

Эта часть схемы практически не отличается для всех разновидностей ИБП и включает в себя следующие основные элементы:

- входной стандартный трёхштырьковый разъем;

- плавкий предохранитель;

- ограничивающий терморезистор;

- входной помехопоглощающий фильтр;

- схему выпрямления напряжения сети;

- сглаживающий емкостной фильтр.

Переменное напряжение сети подается через выключатель сети, предохранитель (номиналом 5А), терморезистор (TR) с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и помехопоглощающий фильтр на мостовую схему выпрямителя. Выпрямленное напряжение сети сглаживается конденсаторами С5, С6. На шине выпрямленного напряжения появляется постоянное напряжение +310В относительно общего провода первичной стороны.

Терморезистор предназначен для ограничения скачка зарядного тока через конденсаторы в момент включения ИБП. В холодном состоянии сопротивление TR составляет несколько Ом, ток сквозь диодный мост ограничивается безопасным уровнем. В результате протекания тока сквозь TR он нагревается и его сопротивление составляет доли Ом, что в дальнейшем не влияет на работу ИБП.

Сетевой плавкий предохранитель предназначен для защиты сети от перегрузок при возможных КЗ в первичной цепи ИБП, и защищает схему самого ИБП от внутренних перегрузок и КЗ.

Входной помехопоглощающий фильтр имеет свойство ликвидации помех в двух направлениях, то есть предотвращает проникание высокочастотных импульсных помех из сети в ИБП, и наоборот – из ИБП в сеть.

Параллельно конденсаторам С5, С6 включены высокоомные сопротивления R2, R3 номиналом 200 кОм, через которые С5, С6 разряжаются при выключении ИБП. Кроме этого эти сопротивления выравнивают напряжение на С5, С6 (для симметрии работы схемы).

3.2 Силовой каскад.

Силовой каскад построен по двухтактной полумостовой схеме. Транзисторы VT1, VT2 – ключевые силовые транзисторы, которые при работе БП отпираются по очереди. Управляющее напряжение, которое подается на базы этих транзисторов построено таким образом, чтобы всегда была “мертвая зона”, когда оба транзисторов закрыты. Этим предупреждаются сквозные токи через транзисторы VT1, VT2.

Электродвижущая сила (ЕДС) на вторичных обмотках управляющего трансформатора в первый момент после включения еще отсутствует. Поэтому, чтобы низкоомное сопротивление обмоток не шунтировало управляющие переходы база-эмиттер силовых ключей, приходится применять в схеме развязывающие диоды VD5, VD6.

Диоды VD7, VD8 предназначены для создания пути протекания тока рекуперации (частичное возвращение энергии, которая была накоплена в индуктивности рассеивания трансформатора источника питания), который протекает по цепи: T1-C7-C6-VD8-T1 для диода VD8 и T1-C7-C5-VD7-T1 для диода VD7.

Цепь из элементов C10, R10 включена параллельно первичной обмотке импульсного силового трансформатора, демпфирует паразитные высокочастотные колебания, которые возникают в паразитном колебательном контуре, который состоит из индуктивности рассеивания первичной обмотки Т1 и межвитковой емкости, в момент закрытия транзисторов VT1, VT2. При этом C10 увеличивает общую емкость паразитной цепи, понижая, таким образом, частоту паразитного колебательного процесса. R9 уменьшает добротность этого контура, что способствует быстрому затуханию колебаний.

Конденсатор C7, предотвращает протекание возможной постоянной составляющей тока через первичную обмотку импульсного высокочастотного трансформатора. Поэтому является элементом, который предотвращает подмагничивание сердечника трансформатора.

Конденсаторы C8, C9 выполняют функцию форсирующих емкостей и убыстряют процесс переключения силового транзистора. Это происходит следующим образом. При появлении отпирающего импульса на обмотке разряженный конденсатор С8 обеспечивает подачу в базу VT1 входного отпирающего тока с крутым фронтом, который превышает его установленное значение. Поэтому начальный импульс через С8, обеспечивает ускоренное отпирание VT1. Когда С8 зарядиться до уровня ЕДС, которая действует на обмотке управляющего трансформатора, ток через него перестанет протекать, и в дальнейшем базовый ток VT1 пойдет через VD5, R4, R8. При исчезновении ЕДС на обмотке управляющего трансформатора напряжение конденсатора С8 прикладывается к эмиттерному переходу транзистора VT1 в запирающей полярности и, форсировано его закрывает, надежно поддерживая его в закрытом состоянии до конца “мертвой зоны”. Аналогично для конденсатора С9.