Схема выработки сигнала PG (Power Good)

3.5 Схема выработки сигнала PG (Power Good).

Наличие сигнала PG является обязательным для любого блока питания, который отвечает стандарту IBM.

Схема выработки сигнала PG имеет две функции:

первая функция – это задержка появления сигнала PG высокого уровня при включении ИБП, который позволяет запуск;

вторая функция – это функция преждевременного перехода сигнала PG в неактивный низкий уровень, который запрещает работу процессора при выключении ИБП, а также в случаях возникновения разнообразного рода аварийных обстоятельств, прежде чем начнет уменьшаться напряжение которое питает цифровую часть системного модуля.

В качестве базового элемента при построении схемы использована микросхема типа LM393. Микросхема представляет собой компаратор напряжений.

Расчет работоспособности схемы.

Работа импульсного источника питания достаточно весомо зависит от того, на сколько точно выполнен расчет трансформатора. Даже небольшое отклонение его параметров от оптимальных для конкретного источника питания может привести к уменьшению КПД и ухудшению характеристик. Учитывая важность этого элемента схемы, рассчитаем его параметры.

Расчет.

1. Определим мощность, которую использует трансформатор.

 ,

где - мощность, которую потребляет нагрузка ().

2. Зададимся габаритной мощностью , чтобы подобрать магнитный сердечник для трансформатора. Магнитный сердечник подбираем исходя из условия .

,

где - площадь пересечения магнитного сердечника;

- площадь окна магнитного сердечника;

- минимальная рабочая частота();

- магнитная индукция в магнитном сердечнике ();

- коэффициент заполнения окна проводом ();

Выбираем из справочника сердечник М2000 НН.

3. Определим напряжение на первичной обмотке, которое для схемы с полумостовым инвертором составляет 310В.

4. Определим количество витков первичной обмотки.

5. Найдем максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода.

6. Определим количество витков исходной обмотки и диаметр провода.

4. Разработка конструкции прибора.

Для разработки модели возможной конструкции БП нужно объективно проанализировать все исходные данные, выделить среди них наиболее важные, которые имеют наибольшее влияние на надежность и стабильность Работы блока питания и, исходя из этих рассуждений, разработать конструкцию, которая в максимальной мере удовлетворит этим требованиям.

При разработке конструкции БП существуют определенные ограничения в виде стандартов разработанных фирмой IBM:

высота: 86мм;

ширина: 140мм;

длина: 150мм;

место для вывода проводников;

место для сетевых разъемов;

место для выключателя.

Поэтому уменьшение габаритов, или изменение места размещения органов управления, входу/выходу блока является невозможным. Это в свою очередь налагает определенные ограничения на оформление печатной платы (ПП).

Известно, что КПД радиоэлементов небольшой, поэтому часть энергии выделяется в качестве тепла, которое в свою очередь необходимо отводить из корпуса. Также стоит отметить, что БП работает в составе системного блока, и он должен отводить нагретый воздух от центрального процессора и других элементов, которые находятся в середине корпуса системного блока и также выделяют тепловую энергию. Это условие ставит важную задачу по обеспечению надежной работы БП – обеспечению теплового режима.

Учитывая то, что ИБП является источником импульсных помех, необходимо обеспечить электромагнитное экранирование схемы БП.

И самой главной задачей на этапе конструирования, для обеспечения конкурентоспособности изделия, достижение низкой себестоимости разрабатываемой конструкции, при одновременном сохранении всех показателей.

Исходя из вышеуказанных рассуждений можно составить список требований, в порядке уменьшения важности, которых нужно придерживаться при конструировании компьютерного ИБП:

обеспечение электрической безопасности при эксплуатации;

обеспечение теплового режима;

обеспечение электромагнитной совместимости;

обеспечение низкого уровня шума;

обеспечение технологичности;

обеспечение ремонтопригодности;

обеспечение низкой себестоимости.

Разработаем три варианта конструкции.

Конструкция №1 представляет собой блок, в котором применен один вентилятор размером 80мм работающий на выдув воздуха из корпуса блока питания. Корпус блока питания имеет перфорации. Эта конструкция имеет следующие особенности. Во-первых, с целью достаточного охлаждения элементов, в расчете на количество воздуха, которое должен вентилятор прокачать сквозь корпус, необходимо использовать вентилятор с повышенным количеством оборотов, у которого лопасти согнуты под большим углом. Во-вторых, нужно применить перфорированные отверстия.

К положительным характеристикам такой конструкции можно отнести:

- простота выполнения;

- технологичность;

- обеспечение низкой стоимости;

- меньший коэффициент заполнения корпуса.

К отрицательным характеристикам относится:

- меньшая надежность (в случае выхода из строя вентилятора, возможный выход из строя значительной части блока питания);

- хуже обеспечение теплового режима, чем в системах с вдуванием воздуха;

- плохая электромагнитная защита схемы компьютера, который является чувствительным к влиянию электромагнитных полей. Причиной является использование перфорированных отверстий;

- высокий уровень шума (вентилятор на высоких оборотах создает значительный шумы).

 Конструкция №2 представляет собой блок, в котором применен один вентилятор размером 120 мм, который работает на вдув воздуха в корпус блока питания. Корпус блока питания имеет перфорацию, на тыльной стороне корпуса.

Эта конструкция имеет следующие особенности. Во-первых, с целью достаточного охлаждения элементов БП, в расчете на объем воздуха, который вентилятор должен прокачать сквозь корпус, применен вентилятор больших габаритов с малым количеством оборотов, у которого лопасти согнуты под маленьким углом. Во-вторых, нужно применить перфорированные отверстия для отвода воздуха.

К положительным качествам такой конструкции можно отнести:

- простота выполнения;

- технологичность;

- очень низкий уровень шума (из-за пониженных оборотов вентилятора);

- обеспечение высокого уровня теплового режима за счет направления потока воздуха на все элементы схемы;

- меньший коэффициент заполнения корпуса.

- хороший уровень электромагнитной защиты;

К негативным качествам такой конструкции можно отнести:

- меньшая надежность (в случае выхода из строя вентилятора, возможный выход из строя значительной части блока питания);

- большая стоимость (вентилятор размером 120мм стоит больше вентилятора размером в 80мм).

Конструкция №3 представляет собой блок, в котором применено два вентилятора размером 80 мм, один из которых работает на вдув, а второй на выдув воздуха из корпуса блока питания. Корпус блока питания не имеет перфорированных отверстий.

Эта конструкция имеет следующие особенности. С целью достаточного охлаждения элементов, которые сильно нагреваются, в расчете на объем воздуха, который необходимо прокачать сквозь корпус, применено два вентилятора размером 80мм с малым количеством оборотов, один из которых направляет холодный воздух на элементы, а второй отводит нагретый воздух. За счет использования двух вентиляторов нет потребности применять перфорированные отверстия для отвода нагретого воздуха.

К позитивным качествам такой конструкции можно отнести:

- очень низкий уровень шума (небольшое количество оборотов двух вентиляторов при одинаковом количестве воздуха которое проводится);

- обеспечение высокого уровня теплового режима за счет направления потока воздуха на элементы схемы, которые нагреваются;

- высокий уровень электромагнитной защиты за счет отсутствия перфорированных отверстий;

- большая надежность (в случае выхода из строя одного вентилятора, второй будет продолжать охлаждение);

- низкая себестоимость (два вентилятора с малым количеством оборотов размером 80мм стоят дешевле одного размером 120мм, или одного высокооборотного размером 80мм);

К негативным качествам такой конструкции можно отнести:

- больший коэффициент заполнения корпуса.

- меньшая технологичность.

Вывод: Учитывая все преимущества и недостатки представленных конструкций, наибольшую оптимальной и надежной имеется конструкция №3, поэтому выбираем именно этот вариант.