Микроконтроллер SG6105D и его применение в блоках питания компьютеров

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Компьютерные БП

Опубликовано: 23.03.2017 20:47

Просмотров: 17427

Микроконтроллер SG6105D и его применение в блоках питания компьютеров
Д.П. Кучеров, г. Киев
Защита источника питания от различных типов неисправностей (превышение заданного уровня напряжения, короткое замыкание в нагрузке и др.) является отличительной чертой современных источников питания компьютеров. Эти системы защиты можно реализовать различными способами с помощью большого числа дискретных элементов, при этом они занимают много места на плате и только усложняют его ремонт. Описываемая в статье микросхема SG6105D представляет собой тот тип микросхем для источников питания с ключевым режимом работы, в которых элементы защиты расположены внутри чипа.

Эта микросхема применяется, например, в источнике питания COLORSi модели 300V-FNM. Общие сведения. Основное применение микроконтроллера SG6105D (System General) - блоки питания настольных компьютеров типа PC ATX. В отличие от традиционно используемой TL494, эта интегральная микросхема (ИМС) выполняет функции не только ШИМ-контроллера, но и элементов защиты выходных цепей, шунтовых регуляторов типа TL431 при меньшем числе дискретных компонентов. В состав ИМС введен новый АС-сигнал, поступающий от модулирующей цепи и предупреждающий о неисправностях в первичной сети, которого достаточно для выключения формирователя P.G. Таким образом, микросхема способна обеспечить все функции, необходимые для контроля и управления выходными напряжениями источника питания данного типа.
Состав. В микросхеме кроме традиционного ШИМ-регулятора встроены элементы дистанционного управления (PC ON/OFF), формирователь "Напряжение питания в норме" (P.G.), элементы цепей защиты от превышения и перегрузки выходных каналов источника питания. Структура данной ИМС показана на рис.1, а функциональное назначение выводов приведено в табл.1.
 
 
Особенность SG6105D заключается в том, что датчики всех выходов источника, используемых в системе защиты от превышения напряжения, могут подключаться непосредственно к микросхеме без внешних делителей.
Питание микросхемы Vcc осуществляется постоянным напряжением, подаваемым на вывод 20, величина которого должна находиться в пределах 4,5...5,5 В, рекомендуется подключение к источнику 5B_Sb.
Два внутренних точных шунтовых регулятора типа TL431 обеспечивают прецизионным стабильным напряжением выходные каскады регуляторов 3,3 В и цепи источника питания дежурного режима5B_Sb. Рекомендуемое напряжение питания шунтовых регуляторов (выводы 11, 14) 4...16 В. Если напряжение питания превысит +7 В, то в микросхеме отключатся все формирующие цепи, включая и шунтовые регуляторы.
Встроенный таймер генерирует сигналы управления, имеющие точную временную расстановку, которые и управляют всеми цепями микросхемы, в том числе и задержкой выключения источника питания. В секцию ШИМ-модулятора входят генератор с частотой 65 кГц, который не подвержен влиянию интерференционных полосовых шумов, а также усилители ошибки и выходные каскады для управления полумостовым преобразователем.
Наличие цепей защиты позволяет стремительно уменьшить нагрузку на мощные силовые транзисторы полумостового
преобразователя путем управления ШИМ-регулятором в случае неисправностей в силовых цепях, что исключает насыщение ключевого трансформатора. Действие элементов защиты показано на рис.2 и рис.3.
 
 
 Микросхема включает 4-канальный монитор напряжений, контролирующий основные силовые цепи, а также питание дежурного режима 5B_Sb. Защита от превышения напряжения по силовым цепям +3,3, +5, +12 В осуществляется без дополнительных элементов. Установленные в ИМС пороговые уровни срабатывания системы защиты равны 4,1; 6,1; 14,5 В соответственно.
В микросхеме предусмотрена защита источника от перегрузок в силовых цепях - Over Power Protection. Эта система
обеспечивает защиту от перегрузок и коротких замыканий. Защита функционирует при условии подключения вывода ОРР к трансформатору управления или трансформатору тока. Если же напряжение на входе ОРР (вывод 4) превысит 2,1 В на время, превышающее 7 мс, то сигнал P.G. снимется, а выходные напряжения отключатся.
Кроме того, источник имеет защиту отрицательных напряжений - Negative Voltage Protection (12 и 5 В) от уменьшения
напряжения. Эта ситуация имеет место при перегрузках в цепях отрицательного напряжения питания, если, например,
напряжение изменится от 12 до 10 В. Порог защиты определяется током, протекающим через резистор, подключенный к выводу NVP микросхемы. Как и в случае защиты от перегрузки в силовых цепях (вывод ОРР), сигнал P.G. будет снят, если напряжение на выводе NVP превысит пороговое значение 2,1 В в течение 7 мс.
В микросхеме использована система защиты в цепи переменного напряжения (UVAC). Детектор неисправностей цепей переменного напряжения (вход UVAC) подключается к сети переменного тока через резисторный делитель ко вторичной цепи силового трансформатора. Если в течение 200 мс напряжение на этом входе меньше 0,7 В, сигнал P.G. отключается, сигнализируя, что имеется неисправность в первичной сети переменного тока. Как известно, величина напряжения, действующего во вторичной сети, определяется сетевым напряжением. Коэффициент деления резисторов, подключенных к выводу UVAC (н.5), определяет порог срабатывания защиты, а конденсатор малой емкости фильтрует
шумы переключения.
Временная расстановка срабатывания цепей защиты приведена в табл.2.
 
Сигнал "Питание в норме" P.G. свидетельствует о том, что напряжение источников +3,3, +5, +12 В превышает нижний
пороговый уровень. При включении этот вывод рекомендуется подключать к источнику +5 В через резистор сопротивлением 2 кОм.
Дистанционное управление источником питания осуществляется только лишь при подсоединенном входе PSON. Низким уровнем этого сигнала осуществляется запуск (включение) источника питания, а высоким - выключение. Наличие всех этих цепей и обеспечивает минимальное число внешних компонентов для управления полумостовым преобразователем.
Контроль работоспособности. Типовая схема включения микросхемы SG6105D показана на рис.4.
 
 Поскольку импульсный сигнал на выходе микросхемы присутствует только на выводах управления пушпульным каскадом ОР1, ОР2 (выводы 8,9), а остальные являются потенциальными, то проверку функционирования микросхемы рекомендуется проводить вольтметром.
 
 В табл.3 приведены напряжения на выводах микросхемы SG6105D, которые были измерены автором и соответствуют напряжениям на выводах микросхемы с исправным источником питания при выдаче напряжений в облегченном режиме (малая нагрузка, не превышающая 10% от номинальной). Поиск неисправностей следует проводить путем сравнения измеряемых напряжений с напряжениями, указанными в табл.3.
РА №3/2005