بلوک دیاگرام قسمت تغذیه مانیتور

بلوک دیاگرام قسمت تغذیه مانیتور

EMI Component : در منابع تغذیه سوئیچینگ به علت ضربان ولتاژی که عنصر سوئیچ ایجاد می کند. هارمونیک ها و نویزهای الکترومغناطیسی و توان راکتیو زیادی تولید می شود که به شدت بر روی خط و مصرف کننده و دستگاه های اطراف اثر می گذارند و باعث تداخل در کار آنها می شود در نتیجه ما نیازمند یک فیلتر برای حذف این نویزها هستیم که این کار را برای ما انجام می دهد به فیلتر EMI مشهوراست. که تقریبا در تمام منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود.

Input Rectifier and Filter : بعد از اینکه برق ۲۲۰ از فیلتر لاین یا همان EMI عبور کرد باید یکسو شد و ریپل های آن گرفته شود. تا به ترانس ما اعمال شود این بلوک وظیفه یکسو سازی و تبدیل ولتاژ ۲۲۰ ولت را به ولتاژ ۳۱۱ ولت DC را بر عهده دارد.

‏Switching Transformer : منظور همان ترانسفورماتور سوئیچ می باشد.که وظیفه تبدیل یک سطح ولتاژ به سطح دیگر یا همان انتقال توان را برعهده دارد دقت کنید ترانس هایی که در فرکانس بالا برای منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می‌شود و دارای مشخصات خاصی هستند به همین دلیل به آنها اصطلاح چوک اطلاق می‌شود و از این به بعد ما نیز همین اصطلاح استفاده می کنیم.

‏Output Rectifier and Filter : همانطور که می دانیم برای یکسوسازی و تبدیل ولتاژ متغیر خروجی چوک باید آن را یکسو و صاف کنیم وظیفه یکسوسازی و فیلتر کردن ولتاژ خروجی چوک را این بلوک برعهده دارد.

Signal Collection : این بلوک وظیفه تبدیل سطح ولتاژ خروجی به یک سطح کمتر برای مدار فیدبک می باشد.

Photo Coupler Isolation : این بلوک از یک اپتوکوپلر برای ایزولاسیون دو قسمت ورودی و خروجی تغذیه استفاده می شود.

PWM Control Circuit : در این بلوک از مدارات و کنترلر ولتاژ استفاده می‌شود که وظیفه تولید سیگنال مورد نیاز برای سوئیچ کردن و کنترل ولتاژ خروجی را بر عهده دارد. IC کنترل منابع تغذیه سوئیچینگ برای کنترل ولتاژ و افزایش و کاهش ولتاژ خروجی از روش PWM استفاده می کنند در این روش با کنترل عرض پالس می توان سطح ولتاژ مختلفی را به وجود آورد بدون اینکه فرکانس تغییر کند

این نقشه کامل مدار تغذیه مانیتور هستش ، برق شهر از کانکتور SC101 وارد مدار ما می شود مقدار این ولتاژ 220V AC با فرکانس ۵۰ هرتز می باشد در مسیر این ولتاژ از یک فیوز برای به شماره F101 برای تشخیص اضافه جریان یا اتصال کوتاه استفاده می شود زمانی که جریانی بیشتر از جریان نامی فیوز از مسیر بگذرد فیوز قطع شده و مسیر ولتاژ قطع خواهد شد.

بعد از فیوز قطعات به شماره های LF101, , CY101 , R116 , R115 , R101 , CX101 تشکیل مداراتی EMI و فیلتر لاین را می دهند که قبلا دلیل وجود آنها توضیح داده شده است بعد از فیلتر لاین پل دیود BD101 را ملاحظه می‌کنید که از آن برای یکسو سازی ولتاژ 220V AC استفاده می شود.

بعد از پل دیود مقاومت TH101 را ملاحظه می کنید. این مقاومت در واقع یک مقاومت NTC می باشد مقدار این مقاومت در حالت عادی و زمانی مانیتور خاموش می باشد و برق ۲۲۰ قطع باشد برابر با 100 اهم است. در نتیجه زمانی که ۲۲۰ ولت را وصل می کنید این مقاومت جریان شارژ خازن صافی را محدود کرده و خازن صافی با سرعت کمتر و جریان کمتری شارژ خواهد شد و ضربه و آسیب کمتری به وجود خواهد آمد و بعد گذشت چند ثانیه و جریان کشی مدار آرام آرام در اثر عبور جریان مقاومت NTC گرم خواهد شد. مقدار آن براساس حرارت کم خواهد شد و نزدیک به صفر خواهد رسید که در این حالت تلفات به حداقل خواهد رسید و مدار به کار خود ادامه خواهد داد. بعد از مقاومت NTC خازن صافی به شماره C101 قرار است گرفته است که وظیفه آن حذف و صاف کردن ولتاژ متغیر خروجی پل دیود می باشد در دو سر این خازن ولتاژ 311V DC را می توانید دریافت نمایید.

مدار سوئیچ یا همان IC کنترلر

اینIC به روش PWM مقدار ولتاژ خروجی را کم و زیاد می کند. این IC که به شماره U101 مشخص شده است از ولتاژ ۳۱۱ ولت تغذیه شده و سیگنال PWM را برای ماسفت Q101 ساخته و به این صورت اعمال می‌کند و ماسفت نیز براساس سیکل کاری سیگنال ورودی مقدار ۳۱۱ ولتی که از طریق سیم پیچ اولیه چوک T101 فراهم می‌شود را سوئیچ می کند بدین ترتیب براساس قوانین سلف تغییرات جریان براساس زمان ایجاد شده و در ثانیه به چوک ولتاژ القا خواهد شد.

IC U101

پایه ۱ به نام VSTR : برای استارت اولیه این IC نیازمند یک ولتاژ هستیم که از مسیر تغذیه ۳۱۱ ولت تامین می شود. همانطور که در نقشه می بینید این ولتاژ از دو سرخازن C101 و توسط مقاومتR108 تامین می شود دقت کنید که این ولتاژ فقط برای استارت اولیه IC بوده و ولتاژ تغذیه نمی باشد ولی در هر حال باید این ولتاژ به همراه ولتاژ تغذیه بر روی پایه هایIC موجود باشند.

پایه شماره ۲ به نامSC/FB : در واقع پایه کنترل کننده مقدار ولتاژ خروجی است. IC براساس ولتاژ به پایه وارد می‌شود خروجی را کنترل کرده و مقدار ولتاژ مناسب را برای خروجی تنظیم می‌کند. از این پایه برای تشخیص اتصال کوتاه ، افزایش ولتاژ و کاهش ولتاژ استفاده می شود. در زمانی که اتصال کوتاه رخ می دهد براساس ولتاژ که بر روی این پایه دریافت می‌شود IC فورا خروجی را صفر می‌کند و بر اساس سطح ولتاژ کم یا زیاد خروجی دامنه سیگنال PWM را تغییر داده و سطح ولتاژ خروجی را تنظیم می کند. برای اینکه ما خروجی را دائماً مانیتور کرده و سطح ولتاژ را اندازه بگیریم نیاز داریم تا نمونه ای از ولتاژ خروجی را برای IC تامین کنیم. می‌توانیم برای تهیه این ولتاژ به صورت مستقیم عمل کنیم ولی در این حالت خروجی ایزوله نخواهد بود در نتیجه برای ایزوله کردن خروجی از ورودی باید از المانی استفاده کنیم که هم بتوانیم مقدار ولتاژ خروجی را برای ورودی بفرستیم و هم اینکه خروجی و ورودی هیچگونه ارتباطی با یکدیگر نداشته باشند.

در واقع می بایست زمین های دو قسمت ورودی و قبل از چوک را از زمین خروجی و بعد از چوک ثانویه جدا کنیم روش های مختلفی برای این کار وجود دارند ولی بهترین روش این که در اکثر منابع تغذیه سوئیچینگ از آن استفاده می شود استفاده از اپتوکوپلر است. اپتوکوپلر در واقع یک پکیج متشکل از یک ترانزیستور و LED می باشد در قسمت ثانویه آن یک ترانزیستور قرار دارد که کلکتور و امیتر ترانزیستور در دسترس ما هستند ولی بیس ترانزیستور در داخل پکیج قرار دارد. نوع ترانزیستور استفاده شده در این قسمت از نوع اپتو کوپلر می باشد. یعنی هدایت ترانزیستور براساس مقدار نوری که بر بیس آن تابیده می شود تغییر می کند. در روبروی بیس ترانزیستور هم LED ما قرار دارد. حال به راحتی ما می توانیم براساس نور LED هدایت ترانزیستور را تغییر بدهیم. ترانزیستور می تواند در قسمت ورودی و اولیه چوک قرار بگیرد و LED در قسمت خروجی و ثانویه قرار بگیرد. بدین صورت دو زمینه خروجی و ورودی از یکدیگر ایزوله و جدا خواهد شد و ما می توانیم بر اساس نور LED به IC بفهمانیم سطح ولتاژ خروجی چقدر خواهد بود. این مسیر را می توانید از روی نقشه برق با استفاده از قطعات R2010 , R209 , R208 , R203 , R207 ملاحظه کنید. که نمونه های ولتاژ را برایLED با استفاده از IC TL431 تامین می‌کنند.

پایه شماره 3 به اسمLATCH/SS : این پایه برای استارت نرم استفاده می شود افزایش ناگهانی ولتاژ از صفر ولت تا ۱۲ ولت می‌تواند به مصرف‌کننده و مدار آسیب وارد کند. برای همین ولتاژ آرام آرام به مقدار نهایی خود خواهد رسید. این زمان را خازن و مقاومت های R103 , C105 تعیین می کند.

پایه شماره ۴ TR/CT : این پایه برای تعیین زمان پالس کاری مدار یا فرکانس مدار مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار خازن و مقاومت متصل شده به این پایه مشخص کننده فرکانس کاری مدار خواهد بود.که می توانید آنها را از روی نقشه به شماره های R112 , C105 بیابید.

پایه شماره ۵ بنام GND : همانطور که از نام آن مشخص است این پایه گراند یا مرجع صفر این IC می باشد.

پایه شماره ۶ به اسم OUT : این پایه خروجی پالس IC PWM می باشد که برای درایو گیت ماسفت سوئیچ فرستاده می شود مسیر آن را می توانید از طریق مقاومت و دیود R105 , D103 بیابید که وارد گیت ماسفت Q101 می شود. درین این ماسفت نیز از طریق فیوز FB101 به اولین چوک ما متصل شده است که ولتاژ ۳۱۱ ولت را سوئیچ می کند.

پایه شماره ۷ به اسم VCC : این پایه تغذیه IC می باشد که تقریبا ولتاژی در محدوده ۲۰ ولت خواهد داشت. در لحظه اول استارت ولتاژی در سیم پیچ های چوک القا می شود این ولتاژ القا شده بر روی سیم پیچ شماره 1 و 2 چوک نیز تاثیر می گذارد و در این سیم پیچ نیز ولتاژ القا می‌شود بعد از القا ولتاژ IC روشن مانده و کنترل مدار را در اختیار خواهد گرفت و مدار به کار خود ادامه خواهد داد و وظیفه خازن و دیود D102 , C103 یکسوسازی ولتاژ و صاف کردن ولتاژ سیم پیچ می باشد.

پایه شماره ۸ به اسم VREF : این پایه در واقع پایه ولتاژ رفرنس داخلی IC می باشد که در اختیار کاربر قرار داده ‌شده است. از ولتاژ این پایه در طراحی های مختلف می توان بهره برد که در اینجا از آن برای مدار اسیلاتور استفاده شده است.

وظیفهTL431 اینجا چی هستش؟

برای اینکه ما بتوانیم مقدار ولتاژ خروجی را به صورت دقیق تنظیم کنیم باید بتونیم ولتاژ را به صورت دقیق هم بخوانیم نور LED با تغییرات ناچیز ولتاژ تغییرات ناچیزی دارد و نمی تواند برای ترانزیستور تغییرات قابل لمسی ایجاد کند در نتیجه ما نیاز داریم که یک IC باشد که ولتاژ ورودی را در یک عددی ضرب کند و به LED اعمال کند تا تغییرات نور LED ملموس‌تر باشد.

در قسمت خروجی اپتوکوپلر که ترانزیستور قرار می گیرد می‌بینیم که کلکتور ترانزیستور به VCC وصل شده که در واقع یک ولتاژ مثبت و تقریباً برابر با ۲۰ ولت است. امیتر این ترانزیستور هم با استفاده از مقاومت R102 بر پایه فیدبک ما متصل شده است. به راحتی بر اساس ولتاژ خروجی نور LED تغییر کرده و به همان نسبت هدایت ترانزیستور تغییر کرده و با توجه به این که اینجا کلکتور ترانزیستور با ولتاژ VCC تغذیه شده به راحتی بر اساس نقطه کار ترانزیستور ولتاژ مشخصی را در امیتر ترانزیستور دریافت خواهیم کرد. همچنین برای مانیتور کردن ولتاژ و جریان ورودی مسیر ۳۱۱ ولت هم باید یک فیدبک داشته باشیم این مسیر فیدبک را می توانید در R104 , R107 , R118 , R117 ببینید.

سیم پیچ های ثانویه چوک و یکسو سازهای دیودی برای یکسوسازی سیگنال متغیر و فیلترهای سلفی و خازنی برای صاف کردن ولتاژ خروجی می باشد در نقشه ملاحظه می کنید

ثانویه چوک : دقت کنید به هر تعداد ولتاژ خروجی (برای مثال در اینجا 2 ولتاژ ۵ ولت و ۱۲ ولت ) به همان مقدار باید خروجی سیم پیچ برای ولتاژها داشته باشیم در اینجا همان طور که می بینید دو سیم پیچ (4 سر برای خروجی) وجود دارد که یکی از آنها برای مسیر ۵ ولت و دیگری برای مسیر ۱۲ ولت می باشد.

دیودهای یکسوساز خروجی : برای یکسوسازی ولتاژ خروجی می‌بایست از دیود استفاده کرد استفاده از دیودهای معمولی در اینجا جایز نیست به علت اینکه فرکانس کاری مدار بسیار بالا بوده و دیودهای یکسوساز معمولی به علت خازنی داخلی بالایی که دارند. در فرکانس بالا به صورت اتصال کوتاه عمل کرده و ولتاژ را یکسو نخواهند کرد. برای همین باید از دیودهای سرعت بالا که به دیودهای Fast یا شاتکی معروف هستند استفاده شود. تمام دیود های استفاده شده در قسمت یکسوساز ثانویه از نوع شاتکی می‌باشند. دیودهای D201 , D202 دیودهای یکسو ما می باشند. علت استفاده از دو دیود به صورت موازی این است که تلفات را به حداقل رسانده و فشار کمتری روی دیودها باشد.

فیلترهای سلفی خازنی : بعد از اینکه ولتاژAC به ولتاژDC متغییر تبدیل شده می بایست از تغییرات آن کاسته شود تا به ولتاژDC تبدیل شود. معمولا برای گرفتن تغییرات از خازن استفاده می‌کردیم. ولی به علت اینکه اینجا فرکانس بالا می باشد خازن نمی تواند تغییرات ولتاژ را حذف کند. از همین جهت باید از فیلتر سلفی خازنی برای حذف تغییرات استفاده شود. خازنها و سلف C203 , C207 , L201 برای صاف کردن مسیر ۱۲ ولت و خازنها و سلف C204 , C205 , L202 برای مسیر 5 مورد استفاده قرار گرفته اند.