Niekonwencjonalny schemat regulacji napięcia wtórnego zasilacza ATX, jak to działa?

15

Schemat regulacji wyjścia +3,3 V na tym schemacie zasilacza ATX zwrócił moją uwagę jako dziwny. Właśnie widziałem schemat online, w rzeczywistości nie mam jednostki fizycznej.

Zbliżenie na interesującą część, z usuniętymi nieistotnymi obwodami:

Moje rozumienie jest następujące:

  • Krany 9 i 11 głównego transformatora T1 wytwarzają ~ 5 V prądu przemiennego (poza fazą względem siebie) w stosunku do uziemionego środkowego kranu SC. To wyjście prądu przemiennego jest prostowane bezpośrednio dla wyjść +5 V i -5 V. Te same odczepy są połączone szeregowo z induktorami L5 i L6, których reaktancja przy częstotliwości roboczej została tak dobrana, że ​​spadają one około 1,5 V, a pozostały prąd przemienny jest prostowany do 3,3 V DC za pomocą pary wspólnych diod Schottky'ego z katodą D23.

  • L1, C26, L8 i C28 tworzą filtr dolnoprzepustowy do redukcji tętnienia i szumu napięcia do akceptowalnego poziomu. R33 rozprasza 1 W przez cały czas, prawdopodobnie dlatego, że regulacja przy niskich prądach obciążenia nie byłaby w przeciwnym razie zadowalająca.

  • Przewód czujnika napięcia, który prowadzi do głównego złącza zasilania płyty głównej, jest przylutowany do pada + S. Jego celem jest wykrycie rzeczywistego napięcia wyjściowego na płycie głównej, aby wyeliminować wszelkie rezystancyjne straty napięcia spowodowane wysokimi prądami w okablowaniu.

  • Regulator bocznikowy TL431 próbuje utrzymać potencjał 2,5 V na stykach R i A, pobierając prąd z C. Rezystory R26 i R27 tworzą dzielnik napięcia, który powoduje, że styk R osiąga 2,5 V, gdy napięcie wyjściowe osiągnie 3,34 V, po który TL431 zaczyna pobierać prąd z podstawy Q8, PNP BJT, włączając go. C22 i R28 są tam, aby zapobiec przepięciu przy włączaniu zasilania. R25 pozwala na wystarczającą regulację, gdy przewód czujnikowy jest odłączony.

  • Ładunek z kondensatorów wyjściowych 3,3 V może przepływać przez Q8, R30 oraz D31 lub D30 do cewki indukcyjnej (L5 lub L6) przechodzącej obecnie ujemną część swojego półcyklu:
    Zaraz po przejściu dodatniej do ujemnej prąd cewki indukcyjnej spada do zero. W zależności od tego, ile przewodzi Q8, prąd zacznie płynąć wstecz do transformatora przez cewkę indukcyjną, ładując swoje pole magnetyczne w odwrotnej kolejności. Kiedy napięcie następnie wraca do dodatniego, to ustalone pole magnetyczne musi zostać najpierw pokonane, zanim jakikolwiek prąd może zacząć płynąć z powrotem do wyjścia 3,3 V. Opóźnienie to zmniejsza energię przekazywaną na cykl, obniżając napięcie.

Zdaję sobie sprawę z reaktora z rdzeniem nasycalnym i podejrzewam, że gra tu coś podobnego, ale obecnie nie mogę się tym zająć. Nie ma oddzielnego uzwojenia sterującego i zgodnie ze schematem L5 i L6 są całkowicie oddzielne, nie dzieląc tego samego rdzenia.

W jaki sposób podawanie prądu do tyłu przez L5 i L6 jest bardziej wydajne niż po prostu przetaczanie nadmiaru prądu do ziemi; Nie rozumiem, w jaki sposób energia zużywana na budowę tego odwrotnego prądu cewki jest następnie odzyskiwana. Do czego służy R30 w obwodzie? Jakie zalety i wady ma ten program? Dlaczego nie jest to używane częściej?

jms
źródło

Odpowiedzi:

4

L5 i L6 są częściowo nasycone podczas normalnej pracy, przez prąd stały prądu stałego, który przepływa przez nie przez obie nogi D23.

Przesyłanie prądu przez nie w drugą stronę przez D30 i D31 zmniejsza ten składowy stały DC przez obie cewki, co zwiększa ich indukcyjność, a tym samym impedancję, zmniejszając napięcie wyjściowe.

To naprawdę rodzaj wzmacniacza magnetycznego .

G36 znalazł ten artykuł, który szczegółowo wyjaśnia zastosowanie: „Sterowanie wzmacniaczem magnetycznym dla prostej, taniej regulacji wtórnej”

Dave Tweed
źródło
Zawsze doceniam odpowiedź, ale w swoim pytaniu powiedziałem, że to już była moja najsilniejsza hipoteza. Ponieważ nie opracowałeś więcej, ta odpowiedź tak naprawdę nie wyjaśnia mi niczego nowego. Trzeba przyznać, że kwestia, która jest dla mnie niejasna („nie rozumiem, w jaki sposób energia zużywana na budowanie tego prądu cewki zwrotnej jest odzyskiwana”), nie została wyraźnie podkreślona, ​​dlatego wyjaśniłem moje pytanie powyżej.
jms
To tylko magia. Kiedy nie ma prądu stałego przez L5 L6, wiele woltów w mikrosekundach jest obrabowanych z PWM, co daje niski efektywny cykl roboczy. Umieszczenie pewnej ilości prądu stałego sprawia, że ​​efektywna mała indukcyjność jest niewielka w porównaniu do woltów w mikrosekundach, co oznacza wysoki efektywny cykl pracy.
Autystyczny
2
@jms spróbuj przeczytać to ti.com/lit/ml/slup129/slup129.pdf (rysunek 20)
G36