Курсовая работа: Блок питания мониторов

Рис.2. Обратноходовой преобразователь на МДП-транзисторе: а) принципиальная схема; б) временная диаграмма тока; в) временная диаграмма напряжения стока

Структурная схема типового импульсного источника питания монитора представлена на рис. 3л.

В ней кроме выпрямителя напряжения сети ВНС и низкочастотного фильтра Ф, содержатся элементы, характерные для импульсного устройства питания на основе ШИМ: задающий генератор ЗГ, формирователь пилообразного напряжения ФПН, широтно-импульсный модулятор ШИМ, усилитель сигнала рассогласования УСР, компаратор К, источник опорного напряжения ИОН, импульсный преобразователь ИП, импульсный трансформатор ИТ, выпрямитель импульсного напряжения ВИН.

На вход импульсного преобразователя поступают управляющие сигналы прямоугольной формы с частотой задающего генератора, длительность которых зависит от величины нагрузки и изменения входного напряжения сети. Момент появления (передний фронт) управляющего сигнала определяется началом импульса задающего генератора.

Рис. 3. Типовой импульсный источник питания: а) структурная схема; б) временные диаграммы, поясняющие принципы управления по напряжению ошибки; в) временные диаграммы, поясняющие принцип токового управления.

Длительность управляющего импульса определяется моментом достижения максимального сигнала датчиком тока ДТ порогового уровня,

установленным выходом усилителя сигнала рассогласования.

При отсутствии отклонения параметров выходного и входного напряжения от номинальных значений длительность управляющих сигналов соответствует определенной длительности т (рис.3. б), на рис.3.6 показано влияние отклонения напряжения в нагрузке на длительность управляющего импульса и фиксированном значении сигнала датчика тока. На рисунке можно заметить, что при отклонении выходного напряжения от номинального значения на величинуцепь обратной связи изменяет длительность управляющего сигнала на величину . Напряжение на выходе усилителя обратной связи определяется сравнением выходного напряжения с датчика обратной связи и опорного напряжения :

Так, например, при уменьшении выходного напряжения уменьшается , что приводит к увеличению , а, соответственно, к увеличению длительности управляющего импульса (см. рис.1.3 б). Следовательно, выходное напряжение увеличивается, т.к.

где п - коэффициент трансформации импульсного трансформатора. Рассмотрим работу цепи управления по - сигналу датчика тока при неожиданном увеличении тока стока.

При этом в импульсном трансформаторе ИТ происходит накопление дополнительной энергии, которая привела бы к пропорциональному увеличению выходного напряжения.

Однако, увеличение падения напряжения на датчике тока ДТ приводит к тому, что достижение порогового уровня происходит по времени раньше момента t_y , соответствующего заднему фронту управляющего сигнала, что в свою очередь приводит к уменьшению его длительности х (см. рис.3. в) и, соответственно, компенсирует возможное увеличение выходного напряжения. Как видно из принципа работы, управление по току носит опережающий характер.

Одной из важных задач сетевых блоков питания является ограничение тока зарядки входного конденсатора низкочастотного фильтра в связи с тем, что режим запуска преобразователя близок к режиму короткого замыкания.

При этом зарядный ток конденсатора при подключении его непосредственно к сети может достигать несколько десятков-сотен ампер.

Здесь существует две опасности, одна из которых заключается в выходе из строя диодов низкочастотного выпрямителя, вторая - износ электрических фольговых конденсаторов входного низкочастотного фильтра при протекании больших токов через обкладки.

Для устранения не желательных эффектов заряда входного конденсатора низкочастотного фильтра является применение терморезисторов (с отрицательным ТКС), включаемых последовательно в цепь зарядки конденсатора.

Принцип ограничения тока основан на нелинейных характеристиках этих элементов. Терморезистор имеет значительное сопротивление в "холодном" состоянии, но после прохождения пика зарядного тока резистор разогревается и его сопротивление становится в 20...50 раз меньше. В номинальном режиме работы оно останется низким. Очевидны преимущества этой схемы ограничения: простота и надежность.

Конструктивно источник питания, обычно, включает два самостоятельных источника: основной и вспомогательный, первый (основной) из них функционирует и обеспечивает работу монитора в полностью включенном состоянии, второй (маломощный) переводит монитор в так называемый "режим энергосбережения" (POWER OFF) - малого потребления электроэнергии. Включение указанного режима организовывается сигналами микропроцессора управления режимами. В источнике может быть использован корректор мощности.

3. Коррекция коэффициента мощности

В некоторых случаях применение пассивной фильтрации для уменьшения уровня паразитных гармонических составляющих в питающей сети оказывается недостаточным.

Этот способ борьбы с индустриальными помехами характеризуется большими габаритами, узким диапазоном защиты по частоте (некоторые старшие гармоники все же просачиваются), входному напряжению и нагрузке.

Достаточно эффективным способом решения этой задачи является применение активных корректоров коэффициента мощности.

Рис.4. Работа выпрямителя на фильтр с емкостной нагрузкой: а) упрощенная принципиальная схема; б) временная диаграммы выпрямителя.

Под коэффициентом мощности понимают величину, равную отношению активной мощности Р электрической цепи переменного тока к полной мощности S этой цепи. Условное обозначение - cos,, = P/S.

Угол ф является углом сдвига тока и напряжения электрической сети, его источником является реактивная мощность, потребляемая по сети переменного тока и нагружающая питающую сеть, что, в свою очередь, приводит к дополнительному нагреву сетевых проводов.

Работа выпрямителя на емкостную нагрузку (фильтр, преобразователь) приводит к отставанию тока от напряжения (рис.4), искажению формы электрического тока (отличию его от синусоидальной), что, естественно, сопровождается порождением нежелательных паразитных гармоник, которые и распространяются по питающим проводам (величина коэффициента мощности в этой схеме находится в пределах 0,5...0,7).