Eles sempre foram elementos importantes de qualquer dispositivo eletrônico. Esses dispositivos são usados ​​em amplificadores e receptores. A principal função das fontes de alimentação é reduzir a tensão máxima que vem da rede. Os primeiros modelos surgiram somente após a invenção da bobina CA.

Além disso, o desenvolvimento de fontes de alimentação foi influenciado pela introdução de transformadores no circuito do dispositivo. A peculiaridade dos modelos de pulso é que eles utilizam retificadores. Assim, a estabilização da tensão na rede é realizada de forma um pouco diferente dos dispositivos convencionais onde é utilizado um conversor.

Dispositivo de fonte de alimentação

Se considerarmos uma fonte de alimentação convencional usada em receptores de rádio, ela consiste em um transformador de frequência, um transistor e vários diodos. Além disso, o circuito contém um indutor. Os capacitores são instalados com diferentes capacidades e seus parâmetros podem variar bastante. Geralmente são usados ​​retificadores do tipo capacitor. Eles pertencem à categoria de alta tensão.

Operação de blocos modernos

Inicialmente, a tensão é fornecida à ponte retificadora. Nesta fase, o limitador de corrente de pico é ativado. Isso é necessário para que o fusível da fonte de alimentação não queime. A seguir, a corrente passa pelo circuito por meio de filtros especiais, onde é convertida. Vários capacitores são necessários para carregar os resistores. A unidade inicia somente após uma quebra do dinistor. Então o transistor é desbloqueado na fonte de alimentação. Isso permite reduzir significativamente as auto-oscilações.

Quando ocorre a geração de tensão, os diodos do circuito são ativados. Eles estão conectados entre si por meio de cátodos. Um potencial negativo no sistema permite bloquear o dinistor. A partida do retificador é facilitada após o transistor ser desligado. Além disso, são fornecidos dois fusíveis para evitar a saturação dos transistores. Eles operam no circuito somente após uma avaria. Para iniciar o feedback, é necessário um transformador. É alimentado por diodos pulsados ​​na fonte de alimentação. Na saída, a corrente alternada passa pelos capacitores.

Características dos blocos de laboratório

O princípio de funcionamento das fontes chaveadas deste tipo é baseado na conversão de corrente ativa. Existe uma ponte retificadora no circuito padrão. Para remover todas as interferências, são utilizados filtros no início e também no final do circuito. A fonte de alimentação pulsada de laboratório possui capacitores convencionais. A saturação dos transistores ocorre gradualmente e isso tem um efeito positivo nos diodos. O ajuste de tensão é fornecido em muitos modelos. O sistema de proteção foi projetado para proteger os blocos de curtos-circuitos. Os cabos para eles são geralmente usados ​​​​em séries não modulares. Neste caso, a potência do modelo pode chegar a 500 W.

Os conectores da fonte de alimentação no sistema são geralmente instalados como tipo ATX 20. Para resfriar a unidade, uma ventoinha é montada no gabinete. A velocidade de rotação das lâminas deve ser ajustada neste caso. Uma unidade tipo laboratório deve ser capaz de suportar a carga máxima de 23 A. Ao mesmo tempo, o parâmetro de resistência é mantido em média em 3 ohms. A frequência máxima que uma fonte chaveada de laboratório possui é 5 Hz.

Como reparar dispositivos?

Na maioria das vezes, as fontes de alimentação sofrem devido a fusíveis queimados. Eles estão localizados próximos aos capacitores. O reparo de fontes chaveadas deve começar com a remoção da tampa protetora. A seguir, é importante inspecionar a integridade do microcircuito. Se nenhum defeito for visível, ele poderá ser verificado com um testador. Para remover os fusíveis, primeiro você deve desconectar os capacitores. Depois disso, eles podem ser removidos sem problemas.

Para verificar a integridade deste dispositivo, inspecione sua base. Os fusíveis queimados apresentam uma mancha escura na parte inferior, o que indica danos ao módulo. Para substituir este elemento, é necessário prestar atenção às suas marcações. Então você pode comprar um produto semelhante em uma loja de eletrônicos de rádio. A instalação do fusível é realizada somente após a fixação dos condensados. Outro problema comum em fontes de alimentação são falhas em transformadores. São caixas nas quais são instaladas bobinas.

Quando uma tensão muito alta é aplicada ao dispositivo, eles não conseguem suportá-la. Como resultado, a integridade do enrolamento fica comprometida. É impossível reparar fontes de alimentação chaveadas com tal avaria. Neste caso, o transformador, assim como o fusível, só podem ser substituídos.

Fontes de alimentação de rede

O princípio de operação das fontes de alimentação chaveadas do tipo rede é baseado na redução de baixa frequência na amplitude da interferência. Isso acontece graças ao uso de diodos de alta tensão. Assim, é mais eficaz controlar a frequência limite. Além disso, deve-se notar que os transistores são usados ​​em potência média. A carga nos fusíveis é mínima.

Os resistores raramente são usados ​​em um circuito padrão. Isto se deve em grande parte ao fato de o capacitor ser capaz de participar da conversão de corrente. O principal problema deste tipo de fonte de alimentação é o campo eletromagnético. Se forem usados ​​capacitores com baixa capacitância, o transformador estará em risco. Neste caso, você deve ter muito cuidado com a potência do aparelho. A fonte chaveada da rede possui limitadores de corrente de pico, localizados imediatamente acima dos retificadores. Sua principal tarefa é controlar a frequência operacional para estabilizar a amplitude.

Os diodos neste sistema servem parcialmente como fusíveis. Apenas transistores são usados ​​para acionar o retificador. O processo de bloqueio, por sua vez, é necessário para acionar os filtros. Os capacitores também podem ser usados ​​como tipo de isolamento no sistema. Neste caso, o transformador arrancará muito mais rápido.

Aplicação de microcircuitos

Uma grande variedade de microcircuitos é usada em fontes de alimentação. Nesta situação, muito depende do número de elementos ativos. Se forem utilizados mais de dois diodos, a placa deverá ser projetada para filtros de entrada e saída. Os transformadores também são produzidos em diferentes capacidades e suas dimensões são bem diferentes.

Você mesmo pode soldar microcircuitos. Neste caso, é necessário calcular a resistência máxima dos resistores levando em consideração a potência do dispositivo. Para criar um modelo ajustável, são utilizados blocos especiais. Este tipo de sistema é feito com pistas duplas. A ondulação dentro da placa ocorrerá muito mais rápido.

Benefícios das fontes de alimentação regulamentadas

O princípio de operação da comutação de fontes de alimentação com reguladores é o uso de um controlador especial. Este elemento no circuito pode alterar o rendimento dos transistores. Assim, a frequência limite na entrada e na saída é significativamente diferente. A fonte de alimentação chaveada pode ser configurada de diferentes maneiras. O ajuste da tensão é realizado levando em consideração o tipo de transformador. Coolers convencionais são usados ​​para resfriar o dispositivo. O problema com esses dispositivos geralmente é o excesso de corrente. Para resolver isso, são utilizados filtros de proteção.

A potência dos dispositivos oscila em média em torno de 300 W. Somente cabos não modulares são usados ​​no sistema. Desta forma, os curto-circuitos podem ser evitados. Os conectores de fonte de alimentação para conectar dispositivos geralmente são instalados na série ATX 14. O modelo padrão possui duas saídas. Retificadores são usados ​​com tensão mais alta. Eles podem suportar resistência de 3 ohms. Por sua vez, a carga máxima da fonte de alimentação regulada por comutação é de até 12 A.

Operação de unidades de 12 volts

O pulso inclui dois diodos. Neste caso, são instalados filtros de pequena capacidade. Neste caso, o processo de pulsação ocorre de forma extremamente lenta. A frequência média flutua em torno de 2 Hz. A eficiência de muitos modelos não ultrapassa 78%. Esses blocos também se distinguem pela sua compactação. Isso se deve ao fato dos transformadores serem instalados com baixa potência. Eles não requerem refrigeração.

O circuito de fonte de alimentação chaveada de 12 V envolve adicionalmente o uso de resistores marcados com P23. Eles podem suportar apenas 2 ohms de resistência, mas isso é energia suficiente para um dispositivo. Uma fonte de alimentação chaveada de 12 V é usada com mais frequência para lâmpadas.

Como funciona a caixa de TV?

O princípio de funcionamento da comutação de fontes de alimentação deste tipo é o uso de filtros de filme. Esses dispositivos são capazes de lidar com interferências de várias amplitudes. O enrolamento do afogador é sintético. Assim, é garantida uma proteção de alta qualidade de componentes importantes. Todas as juntas da fonte de alimentação são isoladas em todos os lados.

O transformador, por sua vez, possui um cooler separado para resfriamento. Para facilitar o uso, geralmente é definido como silencioso. Esses dispositivos podem suportar temperaturas máximas de até 60 graus. A frequência operacional da fonte de alimentação chaveada da TV é mantida em 33 Hz. Em temperaturas abaixo de zero, esses dispositivos também podem ser utilizados, mas muito nesta situação depende do tipo de condensado utilizado e da seção transversal do circuito magnético.

Modelos de dispositivos de 24 volts

Nos modelos de 24 volts, são utilizados retificadores de baixa frequência. Apenas dois diodos podem lidar com interferências com sucesso. A eficiência desses dispositivos pode chegar a 60%. Os reguladores raramente são instalados em fontes de alimentação. A frequência de operação dos modelos não ultrapassa em média 23 Hz. Os resistores suportam apenas 2 ohms. Os transistores nos modelos são instalados marcados PR2.

Para estabilizar a tensão, não são utilizados resistores no circuito. Os filtros da fonte chaveada de 24 V são do tipo capacitor. Em alguns casos, podem ser encontradas espécies em divisão. Eles são necessários para limitar a frequência máxima da corrente. Para iniciar rapidamente um retificador, os dinistores raramente são usados. O potencial negativo do dispositivo é removido usando o cátodo. Na saída, a corrente é estabilizada bloqueando o retificador.

Lados de potência no diagrama DA1

As fontes de alimentação deste tipo diferem de outros dispositivos porque podem suportar cargas pesadas. Existe apenas um capacitor no circuito padrão. Para o funcionamento normal da fonte de alimentação, é utilizado um regulador. O controlador é instalado diretamente próximo ao resistor. Não mais do que três diodos podem ser encontrados no circuito.

O processo de conversão reversa direta começa no dinistor. Para iniciar o mecanismo de desbloqueio, um acelerador especial é fornecido no sistema. Ondas com grande amplitude são amortecidas pelo capacitor. Geralmente é instalado do tipo divisória. Os fusíveis raramente são encontrados em um circuito padrão. Isso se justifica pelo fato da temperatura máxima no transformador não ultrapassar 50 graus. Assim, o estrangulador de lastro cumpre suas tarefas de forma independente.

Modelos de dispositivos com chips DA2

Os microcircuitos de fonte de alimentação chaveada deste tipo se distinguem de outros dispositivos por sua resistência aumentada. Eles são usados ​​principalmente para instrumentos de medição. Um exemplo é um osciloscópio que mostra flutuações. A estabilização da tensão é muito importante para ele. Como resultado, as leituras do dispositivo serão mais precisas.

Muitos modelos não estão equipados com reguladores. Os filtros são principalmente de dupla face. Na saída do circuito, os transistores são instalados normalmente. Tudo isso permite suportar uma carga máxima de 30 A. Por sua vez, o indicador de frequência máxima fica em torno de 23 Hz.

Blocos com chips DA3 instalados

Este microcircuito permite instalar não apenas um regulador, mas também um controlador que monitora as oscilações da rede. A resistência dos transistores no dispositivo pode suportar aproximadamente 3 ohms. A poderosa fonte de alimentação chaveada DA3 pode suportar uma carga de 4 A. Você pode conectar ventiladores para resfriar os retificadores. Como resultado, os dispositivos podem ser usados ​​em qualquer temperatura. Outra vantagem é a presença de três filtros.

Dois deles são instalados na entrada sob os capacitores. Um filtro tipo separador está disponível na saída e estabiliza a tensão que vem do resistor. Não existem mais do que dois diodos em um circuito padrão. Porém, depende muito do fabricante e isso deve ser levado em consideração. O principal problema com fontes de alimentação deste tipo é que elas não são capazes de lidar com interferências de baixa frequência. Como resultado, é impraticável instalá-los em instrumentos de medição.

Como funciona o bloco de diodo VD1?

Esses blocos são projetados para suportar até três dispositivos. Eles têm reguladores de três vias. Os cabos de comunicação são instalados apenas nos não modulares. Assim, a conversão atual ocorre rapidamente. Os retificadores em muitos modelos são instalados na série KKT2.

Eles diferem porque podem transferir energia do capacitor para o enrolamento. Como resultado, a carga dos filtros é parcialmente removida. O desempenho de tais dispositivos é bastante alto. Em temperaturas acima de 50 graus eles também podem ser usados.

Muitas vezes, em fóruns de hardware, você pode encontrar histórias tristes sobre como a fonte de alimentação de alguém queimou e ele levou consigo para o outro mundo sua mãe, um processador, uma placa de vídeo, um parafuso e o gato de Murzik. Por que as fontes de alimentação queimam? E por que a carga, também conhecida como enchimento da unidade do sistema, queima com uma chama azul? Para responder a essas perguntas, vamos considerar brevemente o princípio de operação de uma fonte de alimentação chaveada.

As fontes de alimentação de computador usam um método de dupla conversão em circuito fechado. A conversão ocorre devido à transformação de corrente com frequência não de 50 Hz, como em uma rede doméstica, mas com frequências acima de 20 kHz, o que permite a utilização de transformadores compactos de alta frequência com a mesma potência de saída. Portanto, uma fonte de alimentação de computador é muito menor do que os circuitos transformadores clássicos, que consistem em um transformador abaixador de tamanho impressionante, um retificador e um filtro de ondulação. Se uma fonte de alimentação de computador fosse feita de acordo com este princípio, então com a potência de saída necessária ela teria o tamanho de uma unidade de sistema e pesaria 3-4 vezes mais (lembre-se de um transformador de televisão com potência de 200-300 W).

Uma fonte de alimentação chaveada possui maior eficiência devido ao fato de operar em modo chaveado, e a regulação e estabilização das tensões de saída ocorrem pelo método de modulação por largura de pulso. Sem entrar em detalhes, o princípio de funcionamento é que a regulação ocorra alterando a largura do pulso, ou seja, sua duração.

Resumindo, o princípio de funcionamento de uma fonte chaveada é simples: para utilizar transformadores de alta frequência, precisamos converter a corrente da rede (220 volts, 50 Hz) em corrente de alta frequência (cerca de 60 kHz). A corrente da rede elétrica vai para o filtro de entrada, que corta a interferência pulsada de alta frequência gerada durante a operação. Próximo - ao retificador, em cuja saída existe um capacitor eletrolítico para suavizar as ondulações. Em seguida, a tensão CC retificada de cerca de 300 volts é fornecida a um conversor de tensão, que converte a tensão CC de entrada em uma tensão CA com formato de pulso retangular de alta frequência. O conversor inclui um transformador de pulso, que fornece isolamento galvânico da rede e reduz a tensão aos valores exigidos. Esses transformadores são muito pequenos em comparação com os clássicos, possuem um pequeno número de voltas e é utilizado um núcleo de ferrite em vez de um núcleo de ferro. Em seguida, a tensão removida do transformador vai para um retificador secundário e um filtro de alta frequência composto por capacitores eletrolíticos e indutores. Para garantir tensão e operação estáveis, são usados ​​módulos que fornecem comutação suave e proteção contra sobrecarga.

Portanto, como você deve ter notado acima, uma corrente de tensão muito alta flui no circuito de alimentação do computador - ~300 volts. Agora vamos imaginar o que acontecerá se algum elemento-chave do circuito falhar e a proteção não funcionar. A corrente de alta tensão fluirá brevemente para a carga (até que a fonte de alimentação queime) e parte do conteúdo da unidade do sistema provavelmente não sobreviverá a isso.

Por que a fonte de alimentação está ligada? Os motivos são vários: o ventilador parou, um parafuso caiu dentro, o interior ficou entupido com poeira, etc. Mas estamos interessados ​​em outro ponto.

Uma fonte de alimentação chaveada consome tanta energia da rede quanto a carga consome. Assim, se a potência consumida pela carga for superior à potência para a qual a fonte de alimentação foi projetada, então a corrente que flui pelos circuitos da unidade também será superior àquela para a qual os condutores e elementos são projetados, o que levará ao forte aquecimento e, em última análise, à saída da fonte de alimentação fora de serviço. É por isso que existe um sensor de potência de saída na saída da fonte de alimentação, e o circuito de proteção desligará imediatamente a fonte de alimentação se a potência de carga calculada for maior que a potência máxima da fonte de alimentação.

Portanto, se você sobrecarregar impensadamente a fonte de alimentação, na melhor das hipóteses ela simplesmente não ligará e, na pior das hipóteses, queimará, por isso é sempre útil pelo menos estimar a potência de carga.

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Como a fonte de alimentação é parte integrante do PC, será interessante para todos os envolvidos com eletrônica e não apenas saber mais sobre o assunto. O desempenho do PC como um todo depende diretamente da qualidade da fonte de alimentação.

E então, acredito que precisamos começar pelo mais simples, para que finalidade a fonte de alimentação se destina:
- geração de tensão de alimentação para componentes do PC: +3,3 +5 +12 Volts (opcionais -12V e -5V);
- isolação galvânica entre 220 e o PC (para que não haja choques e não haja fugas de corrente no emparelhamento dos componentes).


Um exemplo simples de isolamento galvânico é um transformador. Mas para alimentar um PC é necessária muita energia e, consequentemente, um transformador grande (o computador seria muito grande :), e duas pessoas teriam que carregá-lo devido ao seu peso considerável, mas evitamos isso :) ).
Para construir blocos compactos, utiliza-se uma frequência aumentada da corrente de alimentação do transformador, à medida que a frequência aumenta, o mesmo fluxo magnético no transformador requer uma seção transversal menor do circuito magnético e menos voltas. A criação de fontes de alimentação leves e compactas permite aumentar a frequência da tensão de alimentação do transformador em 1000 vezes ou mais.
O princípio básico de funcionamento da fonte de alimentação é o seguinte: a conversão da tensão alternada da rede (50 Hz) em CA. uma tensão de alta frequência de formato retangular (se um osciloscópio pudesse mostrar um exemplo), que é reduzida por meio de um transformador, depois retificada e filtrada.

Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação pulsada.

1. Bloquear
Converte 220V variável em constante.
A composição de tal bloco é: uma ponte de diodos para retificação da tensão alternada + um filtro para suavização das ondulações da tensão retificada. Também deveria haver (em fontes de alimentação baratas, eles economizam dinheiro por não soldá-las, mas eu recomendo imediatamente instalá-las ao remodelar ou reparar) um filtro de tensão de rede das ondulações do gerador de pulsos, bem como termistores para suavizar o pico de corrente quando ligado.

Na foto, o filtro está indicado por uma linha pontilhada no diagrama, veremos isso em quase todos os circuitos de alimentação (mas nem sempre na placa :)).
2. Bloquear
Esta unidade gera pulsos de determinada frequência que alimentam o enrolamento primário do transformador. A frequência de geração de pulsos de vários fabricantes de fontes de alimentação está em algum lugar na faixa de 30-200 kHz.
3. Bloquear
O transformador tem as seguintes funções:
- Isolamento galvânico;
- reduzir a tensão nos enrolamentos secundários ao nível requerido.
4. Bloquear
Este bloco converte a tensão recebida do bloco 3 em CC. Consiste em diodos retificadores de tensão e um filtro de ondulação. O filtro consiste em um indutor e um grupo de capacitores. Muitas vezes, para economizar dinheiro, são instalados capacitores com baixa capacitância e bobinas com baixa indutância.

Gerador de pulso com mais detalhes.

O circuito conversor de RF consiste em transistores poderosos que operam no modo switch e transformador de pulso.
A fonte de alimentação pode ser um conversor de ciclo único ou push-pull:
- single-ended: um transistor abre e fecha;
- push-pull: dois transistores abrem e fecham alternadamente.
Vejamos o desenho.


Elementos esquemáticos:
R1 é uma resistência que define a polarização nas teclas. Necessário para um início mais estável do processo de oscilação no conversor.
R2 é uma resistência que limita a corrente de base nos transistores e é necessária para proteger os transistores contra falhas.
TP1 - Transformador com três grupos de enrolamentos. O primeiro gera a tensão de saída. O segundo serve como carga para transistores. O terceiro gera a tensão de controle para os transistores.
Quando o primeiro circuito é ligado, o transistor está ligeiramente aberto, pois uma tensão positiva é aplicada à base através do resistor R1. Uma corrente flui através do transistor ligeiramente aberto, que flui através do enrolamento II. A corrente cria um campo magnético. O campo magnético cria tensão nos enrolamentos restantes. Uma tensão positiva é criada no enrolamento III, o que abre ainda mais o transistor. O processo continua até que o transistor entre no modo de saturação. O modo de saturação é caracterizado pelo fato de que quando a corrente de controle aplicada ao transistor aumenta, a corrente de saída permanece inalterada.
Somente quando o campo magnético muda é gerada tensão nos enrolamentos; se não houver mudanças no transistor, a EMF nos enrolamentos II e III também desaparecerá. Quando a tensão no enrolamento III desaparecer, a abertura do transistor diminuirá e, portanto, a corrente de saída do transistor e o campo magnético diminuirão, o que levará ao aparecimento de uma tensão de polaridade oposta. A tensão negativa no enrolamento III fechará ainda mais o transistor. O processo continua até que o campo magnético desapareça completamente. Quando o campo desaparecer, a tensão negativa desaparecerá e o processo começará novamente em círculo.
Um conversor push-pull funciona da mesma forma, mas por possuir dois transistores operando alternadamente, esta aplicação aumenta a eficiência do conversor e melhora seu desempenho. Principalmente eles usam dois tempos, mas se você precisar de baixa potência e dimensões, além de simplicidade, então os de um único curso.
Os conversores discutidos acima são dispositivos completos, mas seu uso é complicado pela variação de vários parâmetros como: carga de saída, tensão de alimentação e temperatura do conversor.

Controle de chaves por controlador PWM (494).

O conversor consiste no transformador T1 e no transistor VT1. A tensão da rede é fornecida através de um filtro de rede (SF) para uma ponte de diodo retificador de rede (RM), filtrada por um capacitor SF e fornecida através do enrolamento W1 ao coletor do transistor VT1. Quando um pulso retangular é aplicado à base do transistor, ele se abre e a corrente Ik flui através dele, que aumenta. A mesma corrente que flui através do enrolamento primário do transformador T1 leva a um aumento no fluxo magnético no núcleo do transformador e induz fem autoindutiva no enrolamento secundário W2. Como resultado, uma tensão positiva aparecerá no diodo VD. Ao aumentar a duração do pulso com base no transistor VT1, a tensão no circuito secundário aumentará e, se diminuir a duração, a tensão diminuirá. Ao alterar a duração do pulso na base do transistor, alteramos a tensão de saída no enrolamento W1 do T1 e estabilizamos as tensões de saída da fonte de alimentação. Precisamos de um circuito para gerar pulsos de disparo e controlar sua duração (latitude). Este circuito usa um controlador PWM (modulação por largura de pulso). O controlador PWM consiste em:
- gerador mestre de pulsos (determinando a frequência de operação do conversor);
- circuitos de controle;
- um circuito lógico que controla a duração do pulso;
- esquemas de proteção.
Este é o tema de outro artigo.
Para estabilizar as tensões de saída da fonte de alimentação, o circuito controlador PWM “deve saber” a magnitude das tensões de saída. Para isso, é utilizado um circuito de realimentação (ou circuito de rastreamento), feito no optoacoplador U1 e no resistor R2. Um aumento na tensão no circuito secundário do transformador T1 levará a um aumento na intensidade da radiação do LED e, portanto, a uma diminuição na resistência de junção do fototransistor (parte do optoacoplador U1). Isso leva o resistor R2 conectado em série com o fototransistor a um aumento na queda de tensão e uma diminuição na tensão no pino 1 da chave PWM. Uma diminuição na tensão faz com que o circuito lógico que compõe o PWM aumente a duração do pulso até que a tensão no pino 1 corresponda aos parâmetros especificados. O processo é invertido quando a tensão diminui.
Existem duas implementações de circuitos de feedback:
- “direto” no diagrama acima, a realimentação é retirada diretamente do retificador secundário;
- “indireto” é retirado diretamente do enrolamento adicional W3 (ver figura abaixo);
Uma mudança na tensão no enrolamento secundário levará a uma mudança no enrolamento W3, que é transmitido através de R2 para 1 pino da chave PWM.

Abaixo está um diagrama real da fonte de alimentação.

1. Bloquear
Ele retifica e filtra a tensão alternada, além de possuir um filtro contra interferências criadas pela própria fonte de alimentação.
2. Bloquear
Este bloco gera +5VSB (tensão standby) e também alimenta o controlador PWM.
3. Bloquear
O terceiro bloco (controlador PWM 494) possui as seguintes funções:
- gerenciamento de chaves transistorizadas;
- estabilização das tensões de saída;
- proteção contra curto-circuito.
4. Bloquear
Este bloco inclui dois transformadores e dois grupos de chaves de transistor.
O primeiro transformador gera a tensão de controle para os transistores de saída.
1 grupo de transistores amplifica o sinal gerado TL494 e o transmite para o primeiro transformador.
O grupo 2 de transistores é carregado no transformador principal, no qual as principais tensões de alimentação são formadas.
5. Bloquear
Esta unidade inclui diodos Schottky para retificar a tensão de saída do transformador, bem como um filtro passa-baixa. O filtro passa-baixa inclui capacitores eletrolíticos de grande capacidade (dependendo do fabricante da fonte) e bobinas, além de resistores para descarregar esses capacitores quando a fonte é desligada.

Um pouco sobre a sala de plantão.

As diferenças entre as unidades padrão ATX e as fontes de alimentação padrão AT são que as fontes de alimentação padrão ATX possuem uma fonte de tensão de alimentação de reserva. No pino 9 (20 pinos, fio roxo) do conector é gerada uma tensão de +5VSB que vai para a placa-mãe para alimentar o circuito de controle da fonte de alimentação. Este circuito gera o sinal “PS-ON” (pino 14 do conector, fio verde).


Neste circuito, o conversor opera em uma frequência determinada principalmente pelos parâmetros do transformador T3 e pelos valores dos elementos do circuito base do transistor chave Q5 - a capacitância do capacitor C28 e a resistência do resistor de polarização inicial R48 . O feedback positivo para a base do transistor Q5 vem do enrolamento auxiliar do transformador T2 através dos elementos C28 e R51. A tensão negativa do mesmo enrolamento após o retificador nos elementos D29 e C27, caso ultrapasse a tensão de estabilização do diodo zener ZD1 (neste caso 16 V), também é fornecida à base Q5, proibindo o funcionamento do conversor. Desta forma, o nível de tensão de saída é monitorado. A tensão de alimentação do retificador de rede é fornecida ao conversor através do resistor limitador de corrente R45, que, em caso de falha, pode ser substituído por um fusível de 500 mA ou totalmente eliminado. 1, o resistor R56 com valor nominal de 0,5 Ohm, conectado ao emissor do transistor Q5, é um sensor de corrente, quando a corrente do transistor Q5 ultrapassa o valor permitido, a tensão dele passa pelo resistor R54 à base do transistor Q9 do tipo 2SC945, abrindo-o, e assim proibindo o funcionamento do Q5. De forma semelhante, proteção adicional é fornecida para Q5 e o enrolamento primário T3. A cadeia R47C29 serve para proteger o transistor Q5 de picos de tensão. Os transistores KSC5027 são usados ​​como transistor chave Q5 no modelo de fonte de alimentação especificado.

Todos os computadores modernos usam fontes de alimentação ATX. Anteriormente, eram usadas fontes de alimentação padrão AT, elas não tinham a capacidade de iniciar remotamente um computador e algumas soluções de circuitos. A introdução do novo padrão também esteve associada ao lançamento de novas placas-mãe. A tecnologia informática desenvolveu-se e está se desenvolvendo rapidamente, por isso há necessidade de melhorar e expandir as placas-mãe. Este padrão foi introduzido em 2001.

Vejamos como funciona uma fonte de alimentação de computador ATX.

Disposição dos elementos no quadro

Primeiro, dê uma olhada na foto, todas as fontes de alimentação estão etiquetadas nela, depois veremos brevemente sua finalidade.

E aqui está o diagrama do circuito elétrico, dividido em blocos.

Na entrada da fonte de alimentação existe um filtro de interferência eletromagnética composto por um indutor e um capacitor (1 bloco). Fontes de alimentação baratas podem não ter isso. O filtro é necessário para suprimir interferências na rede de alimentação resultantes da operação.

Todas as fontes de alimentação chaveadas podem degradar os parâmetros da rede de alimentação, nela aparecem interferências e harmônicos indesejados, que interferem na operação de dispositivos de transmissão de rádio e outras coisas. Portanto, a presença de um filtro de entrada é altamente desejável, mas os camaradas da China não pensam assim, então economizam em tudo. Abaixo você vê uma fonte de alimentação sem indutor de entrada.

Em seguida, é fornecida a tensão da rede, através de um fusível e um termistor (NTC), este último necessário para carregar os capacitores do filtro. Após a ponte de diodos é instalado outro filtro, geralmente um par de grandes; cuidado, há muita tensão em seus terminais. Mesmo que a fonte de alimentação esteja desligada da rede, você deve primeiro descarregá-los com um resistor ou lâmpada incandescente antes de tocar na placa com as mãos.

Após o filtro de suavização, a tensão é fornecida ao circuito de alimentação chaveada, é complexo à primeira vista, mas não há nada de supérfluo nele. Primeiramente é alimentada a fonte de tensão standby (bloco 2), que pode ser feita através de um circuito auto-oscilador, ou talvez em um controlador PWM. Normalmente - um circuito conversor de pulso em um transistor (conversor de ciclo único), na saída, após o transformador, é instalado um conversor linear de tensão (KRENK).

Um circuito típico com um controlador PWM é mais ou menos assim:

Aqui está uma versão ampliada do diagrama em cascata do exemplo dado. O transistor está localizado em um circuito auto-oscilador, cuja frequência de operação depende do transformador e dos capacitores em sua fiação, a tensão de saída depende do valor nominal do diodo zener (no nosso caso 9V), que desempenha o papel de feedback ou elemento limite que desvia a base do transistor quando uma determinada tensão é atingida. Além disso, é estabilizado a um nível de 5 V por um estabilizador linear integrado do tipo série L7805.

A tensão standby é necessária não apenas para gerar o sinal de ativação (PS_ON), ​​mas também para alimentar o controlador PWM (bloco 3). As fontes de alimentação de computador ATX são geralmente construídas no chip TL494 ou seus análogos. Este bloco é responsável por controlar os transistores de potência (bloco 4), estabilização de tensão (usando realimentação) e proteção contra curto-circuito. Em geral, o 494 é usado com muita frequência na tecnologia de pulso; também pode ser encontrado em fontes de alimentação poderosas para tiras de LED. Aqui está sua pinagem.

Se você planeja usar uma fonte de alimentação de computador, por exemplo, para alimentar uma faixa de LED, será melhor carregar um pouco as linhas de 5V e 3,3V.

Conclusão

As fontes de alimentação ATX são ótimas para alimentar projetos de rádio amador e como fonte de laboratório doméstico. Eles são bastante potentes (a partir de 250, e os modernos a partir de 350 W), e podem ser encontrados no mercado secundário por centavos, modelos AT antigos também são adequados, para ligá-los basta fechar os dois fios que costumavam ir para o botão da unidade de sistema, o sinal PS_On não há nenhum.

Se for consertar ou restaurar tais equipamentos, não se esqueça das regras de trabalho seguro com eletricidade, que há tensão de rede na placa e os capacitores podem permanecer carregados por muito tempo.

Ligue fontes de alimentação desconhecidas através de uma lâmpada para evitar danos à fiação e aos vestígios da placa de circuito impresso. Se você tiver conhecimentos básicos de eletrônica, eles podem ser convertidos em um poderoso carregador para baterias de automóveis ou. Para isso, os circuitos de realimentação são alterados, a fonte de tensão de reserva e os circuitos de partida da unidade são modificados.

Qualquer computador não pode funcionar sem fonte de alimentação. Portanto, você deve levar sua escolha a sério. Afinal, o desempenho do próprio computador dependerá da operação estável e confiável da fonte de alimentação.

O que é isso

A principal tarefa da fonte de alimentação é converter a corrente alternada e gerar ainda mais a tensão necessária para o funcionamento normal de todos os componentes do PC.

Tensão necessária para operação dos componentes:

• +12V;
• +3,3 V.

Além desses valores declarados, existem valores adicionais:

• -12V;

A fonte de alimentação atua como um isolamento galvânico entre a corrente elétrica da tomada e os componentes que consomem a corrente. Um exemplo simples: se ocorresse um vazamento de corrente e uma pessoa tocasse no corpo da unidade do sistema, ela ficaria chocada, mas graças à fonte de alimentação isso não acontece. Fontes de alimentação (PS) de formato ATX são frequentemente usadas.

Visão geral dos circuitos de fonte de alimentação

A parte principal do diagrama de blocos da fonte de alimentação, formato ATX, é um conversor meia ponte. A operação de conversores deste tipo é no modo push-pull.

A estabilização dos parâmetros de saída do IP é realizada por meio de modulação por largura de pulso (controlador PWM) dos sinais de controle.

As fontes de alimentação chaveadas geralmente usam o chip controlador PWM TL494, que possui uma série de propriedades positivas:

• características de desempenho aceitáveis ​​​​do microcircuito. Esta é uma corrente de partida baixa, velocidade;
• presença de elementos de proteção interna universais;
• Fácil de usar.

Fonte de alimentação de comutação simples

Princípio de funcionamento do convencional pulso A fonte de alimentação pode ser vista na foto.

O primeiro bloco realiza a mudança de corrente alternada para corrente contínua. O conversor é feito em forma de ponte de diodos, que converte a tensão, e de um capacitor, que suaviza as oscilações.

Além desses elementos, podem estar presentes componentes adicionais: filtro de tensão e termistores. Mas, devido ao alto custo, esses componentes podem não estar disponíveis.

O gerador cria pulsos com uma certa frequência que alimentam o enrolamento do transformador. O transformador realiza o trabalho principal na fonte de alimentação, que é o isolamento galvânico e a conversão da corrente nos valores requeridos.

Vídeo: Princípio de funcionamento do controlador PWM

ATX sem correção de coeficiente

Uma simples fonte de alimentação chaveada, embora seja um dispositivo funcional, é inconveniente de usar na prática. Muitos de seus parâmetros de saída “flutuam”, incluindo tensão. Todos esses indicadores mudam devido à tensão instável, temperatura e carga na saída do conversor.

Mas se você controlar esses indicadores usando um controlador que atuará como estabilizador e funções adicionais, o circuito estará bastante adequado para uso.

O diagrama de blocos de uma fonte de alimentação usando um controlador de modulação por largura de pulso é simples e representa um gerador de pulsos em um controlador PWM.

Foto: IP para um computador com controlador PWM

O controlador PWM regula a amplitude das mudanças nos sinais que passam por um filtro passa-baixa (LPF). A principal vantagem é a alta eficiência dos amplificadores de potência e amplas possibilidades de uso.

ATX com correção de fator de potência

Nas novas fontes de alimentação para PCs, surge uma unidade adicional - um corretor de fator de potência (PFC). O PFC elimina os erros emergentes da ponte retificadora CA e aumenta o fator de potência (PF).

Portanto, os fabricantes estão produzindo ativamente fontes de alimentação com correção CM obrigatória. Isso significa que a fonte de alimentação do computador funcionará na faixa de 300W ou mais.

Foto: Diagrama da fonte de alimentação do computador de 300 W

Estas fontes de alimentação utilizam um indutor especial com uma indutância superior à da entrada. Esse IP é chamado de PFC ou PFC passivo. Possui um peso impressionante devido ao uso adicional de capacitores na saída do retificador.

As desvantagens incluem a baixa confiabilidade da fonte de alimentação e a operação incorreta do UPS ao alternar o modo de operação “bateria/rede elétrica”.

Isso se deve à pequena capacidade do filtro de tensão da rede e no momento em que a tensão cai a corrente do PFC aumenta, e neste momento a proteção contra curto-circuito é acionada.

Em um controlador PWM de dois canais

Os controladores PWM de canal duplo são frequentemente usados ​​em fontes de alimentação de computadores modernos. Um único microcircuito é capaz de atuar como conversor e corretor CM, o que reduz o número total de elementos no circuito de alimentação.

Foto: circuito de alimentação usando um controlador PWM de dois canais

No circuito acima, a primeira parte gera uma tensão estabilizada de +38V, e a segunda parte é um conversor que gera uma tensão estabilizada de +12V.

Diagrama de conexão da fonte de alimentação do computador

Para conectar a fonte de alimentação ao computador, você deve realizar uma série de etapas sequenciais:

Características de design

Para conectar componentes de um computador pessoal, a fonte de alimentação possui vários conectores. Na parte traseira há um conector para o cabo de rede e um botão de comutação.

Além disso, também pode haver um conector para conectar um monitor na parede traseira da fonte de alimentação.

Diferentes modelos podem ter outros conectores:

Nas fontes de alimentação de PCs modernas, é menos comum instalar uma ventoinha na parede traseira, que retira o ar quente da fonte de alimentação. Para substituir essa solução, passaram a usar um ventilador na parede superior, que era maior e mais silencioso.

Em alguns modelos é possível encontrar dois ventiladores ao mesmo tempo. Da parede, que fica dentro da unidade de sistema, sai um fio com um conector especial para fornecer corrente à placa-mãe. A foto mostra possíveis conectores de conexão e designações de contato.

Foto: designação dos pinos dos conectores da fonte de alimentação

Cada cor de fio fornece uma tensão específica:

• amarelo - +12 V;
• vermelho - +5 V;
• laranja - +3,3 V;
• preto – aterramento.

Diferentes fabricantes podem ter valores diferentes para essas cores de fio.

Existem também conectores para fornecer corrente aos componentes do computador.

Foto: conectores especiais para componentes

Parâmetros e características

A fonte de alimentação de um computador pessoal possui muitos parâmetros que podem não estar indicados na documentação. Vários parâmetros estão indicados na etiqueta lateral - tensão e potência.

A potência é o principal indicador

Esta informação está escrita na etiqueta em letras grandes. A classificação de potência de uma fonte de alimentação indica a quantidade total de eletricidade disponível para os componentes internos.

Parece que escolher uma fonte de alimentação com a potência necessária seria suficiente para somar os indicadores consumidos dos componentes e selecionar uma fonte de alimentação com uma pequena margem. Portanto, não haverá grande diferença entre 200w e 250w.

Foto: Fonte de alimentação chaveada do computador (ATX) 300 W

Mas na realidade a situação parece mais complicada, pois a tensão de saída pode ser diferente - +12V, -12V e outras. Cada linha de tensão consome uma certa quantidade de energia. Mas na fonte de alimentação existe um transformador que gera todas as tensões utilizadas pelo PC. Em casos raros, dois transformadores podem ser colocados. Esta é uma opção cara e é usada como fonte em servidores.

Em fontes de alimentação simples, é utilizado 1 transformador. Por causa disso, a potência nas linhas de tensão pode mudar, aumentar com baixa carga nas outras linhas e vice-versa diminuir.

Tensão operacional

Ao escolher uma fonte de alimentação, você deve prestar atenção aos valores máximos de tensão de operação, bem como à faixa de tensões de entrada, que deve ser de 110V a 220V.

É verdade que a maioria dos usuários não presta atenção a isso e ao escolher uma fonte de alimentação com classificações de 220V a 240V correm o risco de desligamentos frequentes do PC.

Foto: parâmetros da fonte de alimentação do computador

Tal fonte de alimentação será desligada quando a tensão cair, o que não é incomum em nossos redes elétricas... Exceder os valores declarados fará com que o PC seja desligado e a proteção funcionará. Para religar a fonte de alimentação, será necessário desconectá-la da rede e aguardar um minuto.

Deve-se lembrar que o processador e a placa de vídeo consomem uma tensão operacional máxima de 12V. Portanto, você deve prestar atenção a estes indicadores: Para reduzir a carga nos conectores, a linha de 12V é dividida em um par paralelo com a designação +12V1 e +12V2. Esses indicadores devem estar indicados no rótulo.

Antes de escolher uma fonte de alimentação para compra, você deve prestar atenção ao consumo de energia dos componentes internos do PC.

Mas algumas placas de vídeo requerem um consumo especial de corrente de +12V e esses indicadores devem ser levados em consideração na escolha de uma fonte de alimentação. Normalmente, para um PC com uma placa de vídeo instalada, uma fonte com potência de 500 W ou 600 W é suficiente.

Você também deve ler avaliações de clientes e especialistas sobre o modelo selecionado e o fabricante. Os melhores parâmetros a ter em atenção são: potência, funcionamento silencioso, qualidade e cumprimento das características escritas na etiqueta.

Não há necessidade de economizar dinheiro, pois o funcionamento de todo o PC dependerá do funcionamento da fonte de alimentação. Portanto, quanto melhor e mais confiável for a fonte, mais tempo durará o computador. O usuário pode ter certeza de que fez a escolha certa e não se preocupa com desligamentos repentinos de seu PC.