3. Аналіз елементної бази

Схема електрична принципова імпульсного блоку живлення може складатися з наступних елементів:

• діод VD1-VD4, VD5-VD8 U01501BRM

• мікросхеми UC3842

• конденсатору С_{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11} X7R1206

• транзистор 2N7002

• плавкий запобіжник ВП2Б-1В

• варистор E32VR602

• резистор R_{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13}X7R1206

В таблиці 4 наведено технічні характеристики конденсатору, на рисунку 3 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 4 - Технічні характеристики конденсатору X7R1206

Параметр	Значення
Діелектрик	X7R
Номінальна ємність	0,1 мкФ
Робоча напруга	16 В
Робоча температура	-55°С - 125°С°
Виводи/ корпус	SMD 0402
Довжина корпусу, L	1 мм
Ширина корпусу, W	0,5 мм
Висота корпусу, H	0,5 мм

Рисунок - 3 зовнішній вигляд конденсатору X7R1206

В таблиці 5 наведено технічні характеристики діоду, на рисунку 4 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 5 - Технічні характеристики діоду U01501BRM

Параметр	Значення
Зворотня максимальна напруга, В	100
Номінальний струм, А	6
Максимальний струм, А	0,15
Імпульсний прямий струм, А	2
Максимальна пряма напруга, В	1,25
Зворотня максимальна напруга, В	100

Рисунок - 4 зовнішній вигляд діоду U01501BRM

В таблиці 6 наведено технічні характеристики резистору NTCS-4R7-8A5, на рисунку 5 приведено конструктивні розміри резисторів.

Таблиця 6 - Технічні характеристики SMD резистору

Параметр	Значення
Типорозмір	1206
Робоча напруга	200 В
Номінальна потужність	0,25 Вт
Діапазон номінальних опорів	1 Ом – 10 МОм
Робоча температура	-55°С ... +125 °С
Довжина, L	3,2 мм
Ширина, W	1,6 мм
Висота і довжина контактної площадки, H і L1	0,56 мм

Рисунок - 5 зовнішній вигляд SMD резистору

В таблиці 7 наведено технічні характеристики варистору, на рисунку 6 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 7 - Технічні характеристики варистору E32VR602

Параметр	Значення
номінальний розрядний струм	5кА
Номінальна напруга	6кВ
Напруга спрацьовування середньоквадратична	600В
Напруга спрацьовування на постійному струмі	850В
Робоча температура	-40…85 °С

Рисунок - 6 зовнішній вигляд варистору

В таблиці 8 наведено технічні характеристики транзистору, на рисунку 7 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 8 - Технічні характеристики транзистору 2N7002

Параметр	Значення
Потужність, мВт	200
Опір виток – сток, В	60
A мм	0.37
B	1,20

Рисунок - 7 зовнішній вигляд транзистору

В таблиці 9 наведено технічні характеристики трансформатору, на рисунку 8 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 9 - Технічні характеристики трансформатору

№	Контакт	Призначення	Провода	Витки	Граничний ток, А	Напр.хол. ходу
1	1-16	первинна W1	4*ПЭВ-2-0,15	90	2	—
2	2-15	зворотня W2	3*ПЭВ-2-0,15	10	0,1	18
3	3-14	W3 для +5	4*ПЭВ-2-0,35	11	6	16
4	4-13	W4 для +15/12	2*ПЭВ-2-0,35	16	1,5	20
5	5-12	W5 для-15/12	2*ПЭВ-2-0,35	16	1,5	20

Рисунок - 8 зовнішній вигляд трансформатору

В таблиці 10 наведено технічні характеристики запобіжнику, на рисунку 9 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 10 - Технічні характеристики запобіжника

Параметр	Значення
Номінальна напруга	250В
Номінальний робочий струм	5А
Робоча температура	-60…100°С
Максимально допустимий прямий імпульсний струм	70А

Рисунок - 9 зовнішній вигляд запобіжнику

UC3842 являє собою схему ШІМ-контролера зі зворотним зв'язком по струму і напрузі для управління ключовим каскадом на n-канальному МОП транзисторі, забезпечуючи розряд його вхідний ємності форсованим струмом величиною до 0.7А. Мікросхема SMPS контролер складається в серії мікросхем UC384X (UC3843, UC3844, UC3845) ШІМ-контролерів. Ядро UC3842 спеціально розроблено для тривалої роботи з мінімальною кількістю зовнішніх дискретних компонентів. ШІМ-контролер UC3842 відрізняється точним управлінням робочого циклу, температурною компенсацією і має невисоку вартість. Особливістю UC3842 є здатність працювати в межах 100% робочого циклу (для прикладу UC3844 працює з коефіцієнтом заповнення до 50%.). Вітчизняним аналогом UC3842 є 1114ЕУ7. Блоки живлення виконані на мікросхемі UC3842 відрізняються підвищеною надійністю і простотою виконання.

В таблиці 11 наведено технічні характеристики конденсатору, на рисунку 10 приведений зовнішній вигляд.

Таблиця 11 - Технічні характеристики мікросхеми UC3842

Параметри	Значення
Напруга живлення	30V
Вихідний струм	±1А
Розсіюванна потужність	1200mW
Діапазон робочих температур	-65…+150°С

Рисунок - 10 зовнішній вигляд мікросхеми

2 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

2.1 Принцип роботи вузла інтерфейсу

Конструктивно блок живлення виконаний у вигляді однієї односторонньої друкованої плати який приведений на рисунку 11, встановленої в корпус від блоку живлення персонального комп'ютера. Вентилятор і вхідні мережеві роз'єми використовуються за призначенням. Вентилятор підключений до стабілізатора + 12/15 В, хоча можливо зробити додатковий випрямляч або стабілізатор на +12 В без особливої фільтрації.

Рисунок 11 – Схема електрична принципова

Всі радіатори встановлені вертикально, перпендикулярно виходячому через вентилятор повітряному потоку. До виходів стабілізаторів підключені по чотири дроти завдовжки 30 ... 45 мм, кожен комплект вихідних проводів обжатий спеціальними пластиковими зажимами-ремінцями в окремий джгут і оснащений роз'ємом того ж типу, який використовується в персональному комп'ютері для підключення різних периферійних пристроїв. Параметри стабілізації визначаються параметрами стабілізаторів. Напруження пульсацій визначаються параметрами самого перетворювача і складають приблизно 0,05% для кожного стабілізатора. На вході блоку живлення розташований мережевий випрямляч напруги, що включає плавкий запобіжник на ток 5 А, варістор на 275 В для захисту блоку живлення від перевищення напруги в мережі, конденсатор, терморезистор на 4,7 Ом, діодний міст на діодах FR157 (2 А, 600 В) і конденсатор фільтра (220 мкФ х 400 В). Терморезистор в холодному стані має опір 4,7 Ом, і при включенні живлення струм заряду конденсатора С2 обмежується цим опором. Далі резистор розігрівається за рахунок струму, що через нього проходить, і його опір падає до десятих часток ома. При цьому він практично не впливає на подальшу роботу схеми.

Відзначимо деякі особливості застосовуваних елементів.

- З наведеного вище опису випливає, що вимірювальний резистор R11 фактично задає можливий максимальний струм через польовий транзистор VT1. Так, при максимальному струмі 2 А його номінал повинен бути 0,51 Ом. при максимальному струмі 1 А- відповідно 1 Ом і т. д. Рекомендований тип резистора - С5-16МВ.

- Незважаючи на те. що всередині МС є стабілітрон, що обмежує максимальну напругу на вив. 7 (живлення), в особливо відповідальних блоках харчування рекомендується встановлювати потужний додатковий зовнішній стабілітрон приблизно на 22 ... 24 В.

- Елементи корекції АЧХ підсилювача помилки R5C6 слід встановлювати згідно із зазначеними номіналами, причому ємність конденсатора С6 особливо критична і повинна знаходитися в діапазоні 91 ... 110 пФ.

- Елементи часозадоючої ланцюга R4C5 визначають частоту внутрішнього генератора імпульсів. Ця частота може змінюватися в досить широких межах і досягати 250 кГц. Бажано використовувати конденсатор С5 з великим опором постійного струму. Співвідношення елементів RC ланцюжка може бути різним, проте при великих значеннях R і малих значеннях С діапазон регулювання значно більше, ніж при малих значеннях R і великих значеннях С. Оптимальними є ємності конденсатора від 2700 до 5100 пФ і номінали резистора від 91 до 130 кОм.

- Слід зазначити, що загальний провід мережевий частини є віртуальним, він ні в якому разі не повинен бути з'єднаний з вихідним загальним проводом блоку живлення або корпусом виробу.

- Іноді для поліпшення форми імпульсу на трансформаторі паралельно резистору R9 можно підключити імпульсний діод анодом до затвору польового транзистора.

- У деяких випадках буває необхідно здійснювати регулювання вихідної напруги, для чого в схему слід ввести змінний резистор, включивши його в розрив подільника R2R3, а висновок движка з'єднавши з входом 2 МС.

- Резистори R8 і R12 розсіюють досить велику потужність. Їх потужність розсіювання повинна бути не менше 5 Вт. У разі відсутності таких резисторів можливо послідовне включення резисторів меншої потужності (так часто і виконують багато виготовників блоків живлення на описуємий МС).

- Оскільки паразитні викиди на первинній обмотці при перемиканні транзистора можуть досягати досить високих напруг (до 700-800 В), рекомендується використовувати конденсатори С9 і С11 на напругу 1000 В.

- Слід застосовувати в схемі польові транзистори з запасом по струму і напрузі. Параметри використовуваного транзистора і можливі варіанти його заміни наведено в табл. 3.

- Польовий транзистор слід встановити на пластинчастий радіатор з плошею не менше 6 см2 (при обліку постійного обдування).

- Трансформатор перетворювача намотаний на феритовий сердечник з каркасом ETD39. Цей набір відрізняється круглим центральним керном фериту і великим простором для товстих дротів. Пластмасовий каркас має виводи для восьми обмоток. Збірка трансформатора здійснюється за допомогою спеціальних кріпильних пружин.

Вихідна частина блоку живлення гальванічно розв'язана від вхідної частини і включає в себе три функціонально ідентичних блоку, що складаються з випрямляча, LC-фільтра та лінійного стабілізатора,схематично вихідна частина зображена на рисунку 12.

Рисунок 12 – Вихідна частина блоку живлення

Перший блок - стабілізатор 5 В (5 А) - виконаний на МС лінійного стабілізатора А2 SD1083 / 84 (DV, LT). Ця мікросхема має схему включення, корпус і параметри, аналогічні МС КР142ЕН12, проте робочий струм становить 7,5 А для 1083 і 5 А для 1084. Вітчизняний аналог - КР142ЕН22.

Другий блок-стабілізатор + 12/15 В (1 А) - виконаний на МС лінійного стабілізатора A3 7812 (12 В) або 7815 (15 В). Вітчизняні аналоги цих МС КР142ЕН8 з відповідними літерами (Б, В), а також К1157ЕН12 / 15.

Третій блок - стабілізатор -12/15 В (1 А) - виконаний на МС лінійного стабілізатора А4 7912 (12 В) або 7915 (15 В). Вітчизняні аналоги цих МС-К1162ЕН12 / 15.