Схемотехника блоков питания персональных компьютеров

В четвёртой части серии о схемотехнике блоков питания персональных компьютеров формата AT вы познакомитесь с "мозгом" узла управления – микросхемой ШИМ-контроллера, которая управляет мощным каскадом инвертора.

Узел управления импульсного блока питания выполняет несколько важных функций. Основные из них, это:

• Формирование прямоугольных импульсов с их последующим усилением для управления мощными транзисторами высокочастотного преобразователя;
• Стабилизация выходных напряжений.

Узел управления

Узел управления состоит из микросхемы ШИМ-контроллера с небольшим количеством внешних дискретных элементов, а также промежуточного каскада. Задачей промежуточного каскада является усиление импульсов, сформированных ШИМ-контроллером, до величины достаточной для управления мощными транзисторами высокочастотного преобразователя.

ШИМ-контроллер

"Мозгом" узла управления является микросхема TL494CN (рисунок №1). Это очень популярный ШИМ-контроллер, который часто встречается во всевозможных электронных приборах и аппаратах, которые имеют импульсный источник питания или преобразователь (зарядные устройства, блоки питания). Подавляющее большинство бюджетных автомобильных усилителей также содержат эту микросхему. Там он трудится в преобразователе напряжения.

Обычно, в импульсных блоках питания от ПК устанавливается TL494 в выводном корпусе DIP-16, что облегчает её демонтаж и замену при ремонте.

Аналогами TL494 являются микросхемы с маркировкой DBL494, KIA494AP, KA7500B, MB3759, IR3MO2 и отечественная КР1114ЕУ4.

Внутренняя структура микросхемы TL494

На рисунке №2 показана внутренняя структура микросхемы TL494 (TL494CN).

Пояснения к структурной схеме

В состав микросхемы входит задающий генератор пилообразного напряжения G1. Конденсатор C3 и резистор R8 находятся вне микросхемы. С помощью этих элементов задается частота следования импульсов. Сформированные генератором импульсы поступают на инвертирующие входы схем сравнения (компараторов) А3 и А4.

Выходы компараторов объединяются на логический элемент 2ИЛИ (D1), то есть импульс на выходе элемента появится при наличии импульса на любом из входов. Далее импульсы поступают на счётный вход (С) триггера D2. Каждый приходящий импульс изменяет состояние триггера на противоположное. Далее через логический элемент 2И (D3, D4) импульсы приходят на логический элемент 2ИЛИ-НЕ (D5, D6). Благодаря конфигурации схемы импульсы появляются поочерёдно на выходах элементов D5 и D6, а, следовательно, и на базах транзисторов V3 и V4, что и требуется для работы двухтактной схемы.

Если высокочастотный преобразователь выполнен по однотактной схеме, то 13 вывод микросхемы соединяют с корпусом и импульсы на выходах D5 и D6 появляются одновременно.

Схема сравнения А1 представляет собой формирователь-усилитель сигнала ошибки в схеме стабилизации выходного напряжения. +5V через делитель из резисторов R1,R2 поступает на один из входов. На другой вход (вывод 2) через регулируемый делитель подаётся эталонное напряжение, которое вырабатывает встроенный в микросхему стабилизатор А5.

Выходное напряжение А1 пропорционально разности входных напряжений. Оно задаёт порог срабатывания компаратора А4, то есть скважность импульсов на его выходе. Величина выходного напряжения вторичных источников питания зависит от скважности импульсов. В результате получается замкнутая в кольцо система автоматического сравнения и регулирования выходного напряжения. Компаратор А3 предназначен для формирования паузы между импульсами на выходе элемента 2ИЛИ (D1).

Минимальный порог срабатывания компаратора А3 задан источником напряжения GV1. Если напряжение на выводе 4 микросхемы растёт, длительность паузы так же увеличивается, а максимальное выходное напряжение источника питания уменьшается. Поскольку амплитуда импульсов на входах всех выпрямителей изменяется одинаково, стабилизация с помощью широтно-импульсной модуляции любого из выходных напряжений, стабилизирует и все остальные. В данном случае стабилизируемым напряжением является +5V.

Следует отметить, что определение и точная локализация неисправности ШИМ-контроллера, это самая сложная процедура при ремонте импульсного блока питания своими силами. Для этого необходим лабораторный источник питания и главное двухлучевой или двухканальный осциллограф. И если после проверки всех элементов блока питания, что в принципе не сложно, блок всё же «плывёт», то лучше заменить микросхему TL494CN на заведомо исправную, тем более что стоимость её весьма невысока.