Статья добавлена: 16.06.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Управление тремя цепями последовательно включенных белых сверхъярких светодиодов (микросхема МР1529).
Микросхема МР1529 - это один из мощных драйверов на DC-DC преобразователях (фирмы MPS). Микросхема МР1529 может управлять тремя цепями последовательно включенных белых сверхъярких светодиодов (напряжение питания микросхемы МР1529 составляет 2,7...5,5 В, а выходное напряжение - 25 В). Она имеет защиту от превышения выходного напряжения с порогом срабатывания 28 В, а также защиту от понижения входного напряжения с порогом срабатывания 2...2,6 В и гистерезисом 210 мВ. МР1529 имеет также температурную защиту (160°С) и изготавливается в корпусе QFN16 размером 4x4 мм. Назначение выводов МР1529 приведено в таблице 1, а типовая схема включения - на рис. 1.
Входы разрешения EN1 и EN2 (см. рис. 1) используются для включения различных режимов. Если на обоих входах низкий логический уровень L (0,3 В), то все 16 светодиодов будут погашены. Если на входе EN2 сохранить низкий уровень, а на EN1 установить высокий уровень Н(1,4 В), то светодиоды вспышки (LED3) останутся выключенными, а 12 светодиодов подсветки (цепочки LED1 и LED2) будут светиться максимально ярко. Максимальная яркость и ток светодиодов подсветки задаются сопротивлением резистора RS1 (подключен к выв. 9). Если же при этом на вход EN1 подать управляющий ШИМ-сигнал частотой 1 ...50 кГц, то в зависимости от скважности этого сигнала будет меняться яркость свечения светодиодов подсветки. Если на входе разрешения EN2 установить низкий логический уровень, дополнительно включится цепь из четырех светодиодов (LED3) в режиме освещения (preview). При этом ток светодиодов LED3 будет определяться сопротивлением резистора RS2 (выв. 10). Если на вход EN1 подать низкий уровень, а на EN2 высокий, то светодиоды подсветки LED1 и LED2 погаснут, а светодиоды LED3 засветятся максимально ярко (режим вспышки). В этом режиме ток светодиодов LED3 задается сопротивлением резистора RS3 (выв. 11).
Статья добавлена: 10.06.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Основные характеристики аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи становятся все совершеннее и совершеннее, однако характеристики даже самых дорогих и продвинутых образцов все еще очень далеки от идеальных, они пока капризны и недолговечны. При выборе аккумуляторной батареи и для ее правильной эксплуатации необходимо знать их особенности и характеристики, количественно отражающие их качество. У любой аккумуляторной батареи есть несколько характеризующих ее важных характеристик.
Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление измеряется в миллиомах (мОм). Чем меньше внутреннее сопротивление батареи, тем лучше ее нагрузочные характеристики. При работе с офисными приложениями ноутбук потребляет относительно небольшие токи, но во время интенсивной игры, использующей сложные преобразования 3D-графики потребляемый ток возрастает многократно. В «критических» случаях батареи с различной химией ведут себя неодинаково. Наименьшим внутренним сопротивлением обладают батареи на основе лития, а никель-металлогидридные имеют значительно большее сопротивление. Поэтому (при одинаковой емкости батарей), в случае высоких потребляемых токов (например, при интенсивной вычислительной нагрузке на процессор и видеоподсистему ноутбука) у никель-металлогидридных батарей напряжение упадет до критического уровня быстрее, чем у литиевых батарей. А многие обычные пользователи уверены, что раз емкость батарей с разной химией одинакова, то и время работы ноутбука от каждой из них будет сопоставимо, но это далеко не так.
Плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи. Другая не менее важная характеристика аккумуляторных батарей это плотность энергии заряженной батареи, которая измеряется в Вт*час/килограмм массы батареи. Наибольшую плотность энергии имеют литий-полимерные батареи (150–200 Вт*час/кг), им немного уступают литий-ионные батареи (100–150 Вт*час/кг), а никель-металл-гидридные батареи едва обеспечивают плотность энергии 60–80 Вт*час/кг. Поэтому, наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные батареи, а никель-металлогидридные имеют несколько большие размеры.
Форм-фактор. Особенности принципов работы и конструкция литий-полимерных батарей позволяют придать реальной батарее практически любой форм-фактор, что, безусловно, важно для проектирования перспективных ноутбуков.
Минимальное время заряда батареи. Важным параметром является и величина минимального времени заряда батарей, которое составляет от 2 до 4 часов у всех рассматриваемых типов батарей. Эта величина, показывает затраты времени на зарядку батареи, а ведь при интенсивной эксплуатации аккумуляторы мобильных устройств приходится заряжать раз в два-три дня, а то и ежедневно.
Срок службы батареи. Это одна из важнейших характеристик, но которая для батарей с различной химией определяется по-разному. Для одних батарей критичным является число рабочих циклов «заряд-разряд», для других немаловажное значение имеет общее время их эксплуатации. Никель-металлогидридные батареи «держат» всего 600–800 циклов «заряд-разряд» и по этой причине срок их службы редко превышает два-три года даже при весьма аккуратном обслуживании. Наиболее распространенные на сегодняшний день литий-ионные батареи можно заряжать-разряжать 500–1000 раз. Довольно приличное число циклов, но полностью никогда не выбирается. Дело в том, что у литий-ионных батарей срок службы не более полутора-двух лет (большинство реально теряют свои эксплуатационные качества уже через год). Кроме того, литий-ионные батареи очень трудно поддаются восстановлению, в отличие никель-металлогидридных батарей предложений на рынке по восстановлению литий-ионных батарей очень немного. Литий-полимерные батареи имеют достаточно низкое допустимое число циклов «заряд-разряд», которое обычно не превышает 200–300 циклов. Они также, как и литий-ионные, редко прослужат более одного года. Конечно, свои весомые преимущества у литий-ионных и литий-полимерных батарей есть, но эти аккумуляторы имеют очень ограниченный срок службы.
Если ноутбук будет часто использоваться вдали от сети переменного тока, то хорошим вариантом может быть использование второго аккумулятор: либо такой же, как установлен в ноутбуке, а еще лучше купить усиленный. Практически все производители выпускают усиленные батареи для своих моделей ноутбуков.
При покупке аккумулятора потребитель должен знать на какие параметры батареи ему нужно обратить внимание. К основным параметрам аккумулятора, по которым можно оценить его возможности и качество относятся: номинальная емкость (та, которая должна быть), реальная емкость и внутреннее сопротивление, отдаваемая емкость, коэффициент отдачи, коэффициент полезного действия аккумулятора, срок службы.
Статья добавлена: 09.06.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Принципы реализации цепей слежения в ИБП.
В состав ШИМ-контроллера входят следующие схемы:
- задающий генератор импульсов (определяющий частоту работы преобразователя),
- схемы защиты,
- схемы контроля,
- логическая схема, которая управляет длительностью импульса.
Для стабилизации выходных напряжений ИБП, схема ШИМ-контроллера «должна знать» величину выходных напряжений. Для этих целей используется цепь слежения (или цепь обратной связи), выполненная на оптопаре U1 и резисторе R2. В ИБП используются два принципа реализации цепей слежения:
- непосредственный;
- косвенный.
Статья добавлена: 03.06.2020
Категория: Статьи по блокам питания
ШИМ контроллер со встроенными вспомогательными схемами (микросхема KA3511).
Микросхема KA3511 (рис. 1,2,3, табл.1) - это улучшенный ШИМ контроллер со встроенными вспомогательными схемами предназначенный для применения в блоках питания персональных компьютеров стандарта ATX. Производится компанией FAIRCHILD, другая маркировка AN4003. Микросхема содержит ряд схем которые позволяют быстро и точно стабилизировать выходные напряжения, а также выполнять функции защиты. Реализованы защита от перенапряжения на выходе блока питания и защита от понижения напряжения. Присутствует источник опорного напряжения, секция для удаленного управления микросхемой и т. д.
Описание микросхемы:
• Полный PWM контроль и защита цепей
• Минимум внешних элементов
• Точность установки напряжения 2%
• Работа в двухтактном режиме
• Выходной втекающий ток каждого выхода …..200мА
• Регулируемая величина мёртвого времени
• Возможность мягкого запуска
• Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов
• Встроенная защита превышения напряжений 3.3V / 5V / 12V
• Встроенная защита понижения напряжений 3.3V / 5V / 12V
• Дополнительный переменный канал защиты (PT), настраивается разработчиком
• Внешнее включение/выключение (PS-ON)
• Просто организуемая синхронизация
• Генератор сигнала Power good
• 22-контактный двухрядный корпус (DIP).
Статья добавлена: 01.06.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Cтандарт ErP/EuP (ликбез).
ErP означает «продукты, потребляющие энергию». ErP регламентируется экологической директивой ЕС (2009/125/EC), которая нацелена на значительное снижение выброса парниковых газов и потребление энергии к 2020 году.
Экологическая директива регламентирует эффективное использование энергии и продуктов, использующих энергию. Кроме того, она делает информацию и данные об энергоэффективных продуктах более прозрачной и легко доступной для потребителей.
Экологическая директива разделяется на несколько групп продуктов, называемых лотами, фокусируя внимание на группах со значительным потреблением энергии. Вентиляционные агрегаты, касающийся вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха - это область, которая потребляет около 15% от общего энергопотребления в ЕС.
Новый алгоритм проверки их энергоэффективности (был внедрён в программу подбора AirCalc++ к концу 2015 года), требует чтобы все воздухообрабатывающие агрегаты, произведенные для европейского рынка должны выполнять стандарт ErP 2016 с 1 января 2016 года. Следующим шагом стал стандарт ErP 2018, который был введён с 1 января 2018 года.
Количество компьютеров постоянно растет и они быстро вошли в список устройств со значительным потреблением энергии и для них был разработан стандарт ErP/EuP, определяющий снижение энергопотребления материнской платы в выключенном состоянии (StandBy Mode). EuP 2013 — функция снижения потребления энергии, когда ПК выключен, но не отключен от сети. Для корректной работы функцию должны поддерживать материнская плата и блок питания. Функцию можно отключить — это не критично.
Статья добавлена: 22.05.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Меры предосторожности при подключении питания к диагностируемой системной плате ПК.
Перед подключением питания нужно обязательно осуществить контроль возможных замыкании или наличия повышенной нагрузки в цепи питания для устройств, размещенных на системной плате ПК. В исследуемой системной плате необходимо произвести измерение сопротивления нагрузки между контактами номиналов вторичного напряжения (например, +5 вольт) и «землей» и др. на разъеме электропитания, что позволяет определить ненормальную (повышенную) нагрузку на источник электропитания, что может быть вызвано пробоем на землю или источника питания, или одного из выводов микросхемы, запитанной от этого источника. При прямом и обратном измерении сопротивления между «плюсом» исправного источника вторичного напряжения и землей, должна быть видна разница измеренного сопротивления в соотношении примерно 3:2, а слишком малым сопротивлением нагрузки считается примерно 30-32 Ома.
Условное название «прямое» подключение означает, что минус клеммы прибора был подсоединен к общему контакту системной платы, а плюс клеммы прибора применялся в конкретной точке замера. Условное название «обратное» подключение означает, что плюс клеммы прибора был подсоединен к общему контакту системной платы, а минус клеммы прибора применялся в конкретной точке замера. Как видно из полученных нагрузочных сопротивлений занесенных в табл.1, сопротивление нагрузки уменьшается для положительных напряжений, если используется «обратное» подключение измерительного прибора.
О возможном замыкании или наличии повышенной нагрузки в цепи питания для устройств, размещенных на системной плате можно судить, используя информацию, полученную измерением сопротивления нагрузок (в прямом и обратном включении омметра) с разъема ATX и ATX -12 вольт (рис. 1, рис. 2).
Статья добавлена: 20.05.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Сигнал PSI. Эффективность регулятора напряжения питания процессора (ликбез).
Регулировка подачи питания на процессор стала производится по сигналу PSI (Power Status Indicator) процессора, который генерируется, когда процессор находится в режиме Deeper Sleep.
Сигнал PSI# обычно устанавливался, когда текущее максимально допустимое потребление ядра процессора меньше 20А. Установка этого сигнала индицирует, что контроллер VR не требует в данный момент значения тока более чем 20 А. Этот сигнал будет сброшен менее чем через 3,3 мкс до того, как текущее потребление превысит 20 А. Минимальное время установки и сброса сигнала – 1 BCLK.Таким образом сигнал PSI обеспечивает повышение экономичности работы VRM-модуля при малой загрузке.
Статья добавлена: 11.03.2020
Категория: Статьи по блокам питания
Решение проблем с электропитанием компьютерных систем.
Проблемы с электропитанием можно подразделить на две основные группы: проблемы, ведущие к повреждениям оборудования, и проблемы, вызывающие повреждение данных или приводящие к некорректной работе. Любое напряжение выше 230 В является повышенным, любое напряжение ниже 205 В - пониженным. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя источников питания компьютеров и другого оборудования. Электромоторы перегреваются при пониженном напряжении. Для микрокомпьютеров обычно используют источники питания с автонастройкой, которые, к счастью, устойчивы к пониженному напряжению.
Аномалия в электропитании, которая особенно опасна для компьютеров и электроники вообще - это импульс, известный также как кратковременное повышение, выброс или колебание напряжения.
Импульс - это очень короткое повышение напряжения, причиной которого может служить удар молнии в силовую линию, включение определенного типа силовых устройств либо управление двигателем переменной скорости. Типичный импульс, величина которого может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт, вызывает серьезное нарушение в работе сети переменного тока, но только на несколько микросекунд.
Отключение энергии - проблема, требующая наиболее пристального внимания. Не заметить полную потерю питания действительно довольно сложно. Кратковременное отключение энергии - длящееся лишь от полупериода до пары периодов волны - часто называют выпадением питания.
Радиочастотная интерференция ведет к возникновению электрошума, который накладывается на предполагаемо чистую, синусоидальную волну при частоте 50 Гц. И если этому шуму удастся пройти через блок питания в питающую шину компьютера, компьютер может ошибочно интерпретировать его как данные.
Когда отдельный компьютер или сеть компьютеров заземляют в нескольких точках, образуются нежелательные контуры заземления. Предполагается, что монтаж разводки питания в доме или офисе заземляется через одну точку - вход питания (другими словами, через главную распределительную панель, по которой электроэнергия подводится к зданию). Если монтаж сети переменного тока в здании выполнен так, что заземление осуществляется в двух или большем числе точек, то формируется замкнутая цепь, позволяющая токам циркулировать через заземление. Проблема токов в земле возникает потому, что все провода обладают различным сопротивлением, и токи, циркулирующие в цепи, вызывают различное падение напряжения в заземленных проводах. И это несмотря на то, что все они, как предполагается, имеют нулевой потенциал. Различие напряжений может вызвать все что угодно, начиная от биений с тактовой частотой 50 Гц до высокочастотных шумов, которые могут вести к неправильной интерпретации данных компьютером.
Существует несколько путей борьбы с проблемами электропитания.
Статья добавлена: 16.01.2020
Категория: Статьи по блокам питания
MOSFET-транзисторы - электронные ключи импульсных преобразователей напряжения питания.
В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы). Сток одного транзистора (T1, рис. 1) подключен к линии питания 12 В, исток этого транзистора соединен с точкой выхода и стоком другого транзистора (Т2, рис. 1), а исток второго транзистора заземлен (рис. 1). Управляющие сигналы подаются на затворы этих транзисторов.
Обозначение этого типа транзисторов показано на рис. 2 (также для сокращения числа внешних компонентов в транзистор может быть встроен мощный высокочастотный демпферный диод). MOSFET - это аббревиатура от английского словосочетания Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Металл-Оксидные Полупроводниковые Полевые Транзисторы). Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной (сотни ватт). Также необходимо отметить чрезвычайно малые значения сопротивления в открытом состоянии (десятые доли ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла.
К неоспоримым преимуществам MOSFET транзисторов перед биполярными можно отнести следующие:
- минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току обеспечивает простоту схем управления (есть даже разновидность MOSFET, управляемых логическими уровнями);
- большая скорость переключения (при этом минимальны задержки выключения, обеспечивается широкая область безопасной работы);
- возможность простого параллельного включения транзисторов для увеличения выходной мощности;
- устойчивость транзисторов к большим импульсам напряжения (dv/dt).
Данные приборы находят широкое применение и в устройствах управления мощной нагрузкой, импульсных источниках питания (до 1000 В).
MOSFETс N-каналом наиболее популярны для коммутации силовых цепей. Напряжение управления или напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET, должно превышать порог UT 4 В, фактически необходимо 10-12 В для надежного включения MOSFET. Снижение напряжения управления до нижнего порога UT приведет к выключению MOSFET. Силовые MOSFET выпускают различные производители:
- HEXFET (фирма NATIONAL);
- VMOS (фирма PHILLIPS);
- SIPMOS (фирма SIEMENS).
Статья добавлена: 27.12.2019
Категория: Статьи по блокам питания
Общая методика и практические рекомендации по ремонту источников питания персональных компьютеров (ликбез).
Источник питания современного (ПК) представляет собой достаточно сложное радиоэлектронное устройство, ремонт которого можно осуществлять, только зная принципы его построения и работы (и естественно, владея навыками нахождения и устранения дефектов в радиоэлектронных устройствах).
При ремонте рекомендуется комплексное использование всех доступных способов поиска неисправностей. Необходимо помнить, что источник импульсного питания не работает без нагрузки, подсоединение к сети должно происходить только через развязывающий трансформатор и помните, что лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) развязывающим трансформатором не является.
Перед первым включением источника питания обратите внимание на положение переключателя типа питающей сети (рекомендуется сразу адаптировать аппарат под нашу сеть, исключив (методом выпаивания) все элементы, влекущие возможность ошибочного включения источника).
Всегда любой ремонт начинается с очень внимательного предварительного внешнего осмотра ремонтируемого объекта. В большинстве случаев это позволяет отремонтировать блок питания даже при отсутствии достаточной информации. При осмотре необходимо обращать внимание на исправность предохранителей и на любое изменение внешнего вида элементов электрической схемы (цвета корпуса элемента, вздутость корпуса, обрывы соединений и др.). При определении неисправного элемента следует обратить внимание на исправность всех элементов, подключенных именно к этой цепи. Ремонт следует проводить технически исправными приборами, с использованием низковольтных паяльников, питающихся через разделительный трансформатор. Нежелательно производить ремонт без развязывающего трансформатора и нагрузки. Для блока питания мощностью 200 Вт рекомендуется использовать для источника питания +5В нагрузку сопротивлением 4,8 Ом (50 Вт), а для источника +12В нагрузку 14 Ом (12 Вт), в качестве достаточной нагрузки источника питания по каналу +12В могут быть использованы автомобильные лампочки на 12 В.
Во время пробных включений источника питания (во время ремонта и после проведения его ремонта) рекомендуется вместо предохранителя включить лампу накаливания на 250В/100Вт. Этот прием дает реальный шанс не пожечь силовые транзисторы высокочастотного преобразователя. Если при включении питания лампа будет гореть тускло, то можно установить предохранитель на место, а в случае яркого свечения лампы, питание необходимо выключить и продолжить поиски неисправности.
Проявления неисправности блока питания, которые могут иметь место при неисправности блока питания, могут быть очевидными и неочевидные. Например, компьютер вообще не работает, появление дыма и запаха при включении питания, сгорает предохранитель на распределительном щите и др.. Неочевидные причины неисправности - для определения неисправного элемента требуют дополнительной диагностики системы, т. к. явно не проявляют себя, но тем не менее они влияют на работоспособность источника питания. Например, мы видим ошибки системы, которые не указывают на неисправность блока питания:
Статья добавлена: 04.12.2019
Категория: Статьи по блокам питания
MOSFET-транзисторы (электронные ключи) различных производителей.
В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы). Сток одного транзистора (T1, рис. 1) подключен к линии питания 12 В, исток этого транзистора соединен с точкой выхода и стоком другого транзистора (Т2, рис. 1), а исток второго транзистора заземлен (рис. 1). Управляющие сигналы подаются на затворы этих транзисторов.
Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной (сотни ватт). Также необходимо отметить чрезвычайно малые значения сопротивления в открытом состоянии (десятые доли ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла. Современные MOSFET-транзисторы имеют ограничение по току не ниже 40 A (а в последнее время наблюдается тенденция перехода на MOSFET-транзисторы с ограничением по току в 75 А). Понятно, что при таких ограничениях по току на каждой фазе волне достаточно применять шесть фаз питания. Такой регулятор напряжения теоретически способен обеспечить ток процессора более 200 А, а следовательно, энергопотребление более 200 Вт. В каждой фазе питания применяются и более мощные силовые MOSFET-транзисторы, например, NTMFS4834N компании On Semiconductor с ограничением по току в 130 A (при таких ограничениях по току сами по себе силовые транзисторы не являются узким местом фазы питания).
Качество электропитания и обеспечение требуемой подводимой мощности – это ключевые факторы для достижения заданной производительности ЦП. Например, система на плате GA-X58A-UD9 оснащена передовой схемой питания, которая способна предоставить в распоряжение процессора до 1500 Вт.
Статья добавлена: 14.11.2019
Категория: Статьи по блокам питания
Регуляторы напряжения (LDO).
LDO регуляторы - тип линейных регуляторов напряжения, отличающихся малым падением напряжения на регулирующем элементе. LDO регуляторы - тип линейных регуляторов напряжения, отличающихся малым падением напряжения на регулирующем элементе. Один из главных параметров - падение напряжения (dropout) VDROP, определяется как минимальное напряжение между входом и выходом стабилизатора, при котором схема стабилизации сохраняет работоспособность. В большинстве методик тестирования это напряжение измеряется при уменьшении входного напряжения VIN, когда напряжение на выходе VOUT снижается на 100 мВ относительно нормального режима работы схемы стабилизации (когда VIN = VOUT +5 В).
В обычном регуляторе используется составной n-p-n транзистор, работающий в линейной области. В LDO регулирующим элементом является один p-n-p транзистор, поэтому минимальное падение напряжения на нем равно напряжению насыщения коллектор-эмиттерного перехода этого транзистора. В некоторых микросхемах LDO регуляторов используются полевые транзисторы. В любом случае напряжение VDROP зависит от тока нагрузки и температуры перехода (открытого канала).
Кроме стандартных регуляторов, в линейке LDO регуляторов, например, фирмы National Semiconductor имеются несколько групп приборов, ориентированных на конкретные области применения. Есть стабилизаторы отрицательного напряжения, которые представлены двумя микросхемами LM2990 (фиксированные значения выходных напряжений: -5В; -5,2В; -12В;-15В), LM2991 (регулируемый -3…-24 В). Отличаются самым большим значением VDROP в семействе LDO регуляторов - около 0,6 В при нагрузке в 1 А.
Есть многоканальные: двухканальные (LM9072; LM9073; LP3986 LP2966 LP2967 LP2956), трехканальные (так называемые "Microprocessor Power Supply System (MPSS) LP2984).
Версия сайта для слабовидящих
