Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

А вы знаете — как устроен блок питания компьютера?

Добрый день, друзья!

А вы хотели бы узнать, как устроен блок питания компьютера? Сейчас мы попытаемся разобраться в этом вопросе.

Для начала отметим, что компьютеру, как и любому электронному устройству, необходим источник электрической энергии. Вспомним, что бывают

Первичные и вторичные источники электропитания

Первичные — это, в частности, химические источники тока (элементы питания и аккумуляторы) и генераторы электрической энергии, находящиеся на электростанциях.

В компьютерах могут применяться:

  • литиевые элементы напряжением 3 В для питания КМОП микросхемы, в которой хранятся установки BIOS,
  • литий-ионные аккумуляторы (в ноутбуках).

Литиевые элементы 2032 питают микросхему структуру CMOS, хранящую настройки BIOS Setup компьютера.

Потребление тока при этом невелико (порядка единиц микроампер), поэтому энергии батареи хватает на несколько лет.

После исчерпания энергии такие источник энергии восстановлению не подлежат.

В отличие от элементов литий-ионные аккумуляторы являются возобновляемыми источниками. Они периодически то запасают энергию, то отдают ее. Сразу отметим, что любые аккумуляторы имеют ограниченное количество циклов заряд-разряд.

Но большая часть стационарных компьютеров питается не от аккумуляторов, а от сети переменного напряжения.

В настоящее время в каждом доме имеются розетки с переменным напряжением 220 В (в некоторых странах 110 — 115 В) частотой 50 Герц (в некоторых странах – 60 Герц), которые можно считать первичными источниками.

Но основные компоненты компьютера не могут непосредственно использовать такое напряжение.

Его необходимо преобразовать. Выполняет эту работу источник вторичного электропитания (народное название — «блок питания») компьютера. В настоящее время почти все блоки питания (БП) — импульсные. Рассмотрим более подробно, как устроен импульсный блок питания.

Входной фильтр, высоковольтный выпрямитель и емкостный фильтр

На входе импульсного БП имеется входной фильтр. Он не пропускает помехи, которые всегда есть в электрической сети, в блок питания.

Помехи могут возникать при коммутации мощных потребителей энергии, сварке и т.п.

В то же время он задерживает помехи и самого блока, не пропуская их в сеть.

Если быть более точным, помехи в БП и из него проходят, но достаточно сильно ослабляются.

Входной фильтр представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ).

Он пропускает низкие частоты (в том числе сетевое напряжение, частота которого равна 50 Гц) и ослабляет высокие.

Отфильтрованное напряжение поступает на высоковольтный выпрямитель (ВВ). Как правило, ВВ выполнен по мостовой схеме из четырех полупроводниковых диодов.

Диоды могут быть как отдельными, так и смонтированными в одном корпусе. Существует и другое название такого выпрямителя — «диодный мост».

Выпрямитель превращает переменное напряжение в пульсирующее, т. е. одной полярности.

Грубо говоря, диодный мост «заворачивает» отрицательную полуволну, превращая ее в положительную.

Пульсирующее напряжение представляет собой ряд полуволн положительной полярности. На выходе ВВ стоит емкостной фильтр — один или два последовательно включенных электролитических конденсатора.

Конденсатор — это буферный элемент, который может заряжаться, запасая энергию и разряжаться, отдавая ее.

Когда напряжение на выходе выпрямителя ниже некоей величины («провал»), конденсатор разряжается, поддерживая его на нагрузке. Если же оно выше, конденсатор заряжается, обрезая пики напряжения.

В курсе высшей математике доказывается, что пульсирующее напряжение представляет собой сумму постоянной составляющей и гармоник, частоты которых кратны основной частоте сети.

Таким образом, емкостный фильтр можно рассматривать здесь как фильтр нижних частот, выделяющий постоянную составляющую и ослабляющий гармоники. В том числе и основную гармонику сети — 50 Гц.

Источник дежурного напряжения

В компьютерном блоке питания имеется так называемый источник дежурного напряжения (+5 VSB).

Если вилка кабеля вставлена в питающую сеть, это напряжение присутствует на соответствующем контакте разъема блока питания. Мощность этого источника небольшая, он способен отдавать ток 1 — 2 А.

Именно этот маломощный источник и запускает гораздо более мощный инвертор. Если разъем блока питания вставлен в материнскую плату, то часть ее компонентов находится под напряжением + 5 VSB.

Сигнал на запуск инвертора подается с материнской платы. Причем для включения можно использовать маломощную кнопку.

В более старых моделях компьютеров устанавливались БП старого стандарта АТ. Они имели громоздкие выключатели с мощными контактами, что удорожало конструкцию. Использование нового стандарта АТХ позволяет «будить» компьютер одним движением или кликом «мышки». Или нажатием клавиши на клавиатуре. Это, конечно, удобно.

Но при этом надо помнить, что конденсаторы в источнике дежурного напряжения

всегда находятся под напряжением. Электролит в них подсыхает, срок службы уменьшается.

Большинство пользователей традиционно включает компьютер кнопкой на корпусе, питая его через фильтр-удлинитель. Таким образом, можно рекомендовать после отключения компьютера исключать подачу напряжения на блок питания выключателем фильтра.

Выбор — удобство или надежность — за вами, уважаемый читатели.

Устройство источника дежурного напряжения

Источник дежурного напряжения (ИДН) содержит в себе маломощный инвертор.

Этот инвертор превращает высокое постоянное напряжение, полученное с высоковольтного фильтра, в переменное. Это напряжение понижается до необходимой величины маломощным трансформатором.

Инвертор работает на гораздо более высокой частоте, чем частота сети, поэтому размеры его трансформатора невелики. Напряжение со вторичной обмотки подается на выпрямитель и низковольтный фильтр (электролитические конденсаторы).

Напряжение ИДН должно находиться в пределах 4,75 — 5,25 В. Если оно будет меньше — основной мощный инвертор может не запуститься. Если оно будет больше, компьютер может «подвисать» и сбоить.

Для поддержания стабильного напряжения в ИДН часто используется регулируемый стабилитрон (иначе называемый источником опорного напряжения) и обратная связь. При этом часть выходного напряжения ИДН подается во входные высоковольтные цепи.

Заканчивая первую часть статьи, отметим, что для гальванической развязки входных и выходных цепей используется оптопара.

Оптопара содержит источник и приемник излучения. В блоках питания чаще всего используется оптопара, содержащая в себе светодиод и фототранзистор.

Инвертор в ИДН собран чаще всего на мощном высоковольтном полевом или биполярном транзисторе. Мощный транзистор отличается от маломощных тем, что рассеивает бОльшую мощность и имеет бОльшие габариты.

В этом месте сделаем паузу. Во второй части статьи мы рассмотрим основной инвертор и низковольтную часть компьютерного блока питания.

С вами был Виктор Геронда.

До встречи на блоге!

P.S. Фото кликабельны, кликайте, рассматривайте внимательно схемы и удивляйте знакомых своей эрудицией!


Как работают блоки питания персональных компьютеров? Какие блоки питания бывают?

Как работают блоки питания персональных компьютеров?

Какие блоки питания бывают?

http://pc-doc.spb.ru/atx.html

Блок питания — жизненно важная часть компьютера, без которой его функционирование невозможно. Лишенный блока питания компьютер — всего лишь мертвая коробка, наполненная пластиком и металлом.

Блок питания преобразует напряжение сети переменного тока в различные напряжения постоянного тока, необходимые для электропитания компонентов персонального компьютера.

В этой статье рассматривается принцип работы блоков питания ПК и разъясняется, что такое максимально допустимая мощность.

Блоки питания ATX

Блок питания персонального компьютера (ПК) представляет собой металлическую коробку, которую обычно располагают в углу корпуса. Часто он виден с тыльной стороны корпуса, так как содержит гнездо для подключения сетевого шнура и вентилятор охлаждения.

Такие блоки питания часто называют импульсными источниками питания, поскольку для преобразования напряжения сети переменного тока в меньшие напряжения питания постоянного тока в них используются ключевые преобразователи. Как правило, на выходе блока питания ПК имеются следующие напряжения: 3,3 вольта; 5 вольт; 12 вольт.

Напряжения 3,3 и 5 вольт обычно используются для питания цифровых схем, а 12 вольт — для обеспечения работы вентиляторов и электродвигателей дисководов. Основным параметром блока питания является его мощность в ваттах. Мощность в ваттах равна произведению значения напряжения, измеряемого в вольтах, и значения тока, измеряемого в амперах. Пользователи со стажем, наверное, помнят, что в первых компьютерах были большие красные переключатели, от положения которых зависело состояние компьютера. Этими переключателями питание компьютера отключалось вручную. Фактически с их помощью включалась или отключалась подача на блок питания сетевого напряжения 220 вольт.

В современных компьютерах подача питания включается с помощью маленькой кнопки, а отключение машины производится путем выбора соответствующего пункта меню. Такие возможности управления блоками питания появились несколько лет тому назад. Операционная система имеет возможность отправлять на блок питания управляющий сигнал выключения. Нажимная кнопка подает на блок питания команду включения в форме сигнала напряжением 5 вольт. В блоке питания имеется схема, вырабатывающая напряжение питания 5 вольт, которое именуется VSB, для обеспечения наличия «дежурного напряжения» даже в условиях, когда блок питания считается выключенным, благодаря чему может функционировать кнопка включения.

Импульсные преобразователи напряжения

Приблизительно до 1980-х годов источники питания были тяжелые и большие. В них для преобразования напряжения электрической сети 220 вольт частотой 50 герц в напряжения 5 вольт и 12 вольт постоянного тока использовались большие тяжелые трансформаторы и большие конденсаторы (по размеру такие же, как металлические банки для газированной воды).

Использующиеся для этих целей в настоящее время импульсные источники питания значительно меньше и легче. Они преобразуют электрический ток частотой 50 герц (Гц, или колебаний в секунду) в ток более высокой частоты. Благодаря такому преобразованию для понижения напряжения с 220 вольт до напряжений, требующихся для отдельных компонентов компьютера, можно использовать маленький легкий трансформатор. Переменный ток более высокой частоты, поступающий из блока питания, легче выпрямлять и фильтровать, по сравнению с исходным напряжением сети переменного тока 50 Гц, что позволяет уменьшить пульсации питающего напряжения для чувствительных электронных компонентов компьютера.

Импульсный блок питания потребляет от электрической сети лишь столько электричества, сколько необходимо. Выходные напряжения и токи блока питания указываются на прикрепляемой к этому блоку наклейке.

Импульсные преобразователи используются также для получения переменного тока из постоянного, например, в источниках бесперебойного питания и автомобильных инверторах, которые служат для питания от автомобильного аккумулятора устройств, рассчитанных на питание от переменного тока. Импульсный преобразователь автомобильного инвертора преобразует постоянный ток, потребляемый от автомобильного аккумулятора, в переменный ток. Переменный ток используется в трансформаторе инвертора для повышения напряжения до величины, необходимой для питания бытовых приборов (220 вольт переменного тока).

Стандартизация блоков питания

Для персональных компьютеров за всю их историю было разработано по крайней мере шесть различных стандартных блоков питания. В последнее время промышленность по установившейся практике выпускает блоки питания на базе ATX. ATX — промышленная спецификация, устанавливающая такие требования к блокам питания, чтобы они подходили к стандартному корпусу ATX, а их электрические характеристики обеспечивали бы функционирование материнской платы ATX.

В кабелях питания персонального компьютера используются стандартизированные разъемы с ключами, предотвращающими неправильное включение. К тому же производители вентиляторов охлаждения часто снабжают свои изделия такими же разъемами, как у кабелей питания дисководов, чтобы при необходимости их можно было легко подключить к питанию 12 вольт. Благодаря проводке с цветовым кодированием и разъемам, соответствующим промышленным стандартам, пользователю предоставляется широкий выбор при замене блока питания.

Управление энергопотреблением с расширенным набором опций

Управление энергопотреблением с расширенным набором опций (advanced Power Management, APM) предусматривает пять различных состояний, в которых может находиться система. Корпорации Microsoft и Intel разработали APM для пользователей персональных компьютеров, желающих экономить электроэнергию. Чтобы использовать эту возможность, каждый из компонентов системы, включая операционную систему, базовую систему ввода-вывода (BIOS), материнскую плату и присоединенные устройства, должен быть APM-совместимым. Если требуется отключить APM в связи с подозрением в чрезмерном расходовании системных ресурсов или в создании конфликтных ситуаций, лучше всего это сделать в BIOS. В таком случае операционная система не будет пытаться повторно установить этот режим, как это иногда происходит в случае его отключения только в программном обеспечении.

Мощность блока питания

400-ваттный импульсный блок питания не обязательно будет потреблять большую мощность, чем 250-ваттный. Более мощный блок питания может потребоваться в случае, если все имеющиеся слоты материнской платы заполнены платами или все отсеки для накопителей в корпусе компьютера заняты дисковыми накопителями. Не следует использовать 250-ваттный блок питания, если суммарная мощность потребления всех устройств компьютера равна 250 ватт, поскольку блок питания нельзя загружать на 100 процентов его номинальной мощности.

Блоки питания одинакового форм-фактора («форм-фактор» относится к фактической конфигурации материнской платы) как правило, отличаются номинальной мощностью и сроком гарантии.

Проблемы, связанные с блоками питания

Блок питания — самый потенциально ненадежный компонент персонального компьютера. Каждый раз во время работы он разогревается и охлаждается, а при каждом включении компьютера испытывает на себе бросок переменного тока. Часто он выходит из строя из-за остановки вентилятора охлаждения и возникшего вследствие этого перегрева компонентов. Все компоненты персонального компьютера питаются постоянным током, поступающим с блока питания.

Обычно при выходе из строя блока питания ощущается запах гари, после чего компьютер выключается. При выходе из строя такого жизненно важного компонента, как охлаждающий вентилятор, и наступившем вследствие этого перегреве компонентов блока питания может возникнуть и другая проблема. Неисправность проявляется в том, что без определенной закономерности происходит перезагрузка системы или без видимой причины происходит сбой ОС Windows.

При решении проблем, причиной которых мог бы быть неисправный блок питания, следует руководствоваться сопроводительной документацией компьютера. Если вы уже снимали кожух своего персонального компьютера, чтобы установить сетевой адаптер или плату оперативной памяти, вам будет нетрудно заменить и блок питания. Сначала нужно в обязательном порядке отсоединить сетевой шнур, поскольку в блоке питания имеется опасное для жизни напряжение даже тогда, когда компьютер выключен.

Модернизация блоков питания

В современных материнских платах и чипсете предусмотрена функция наблюдения за скоростью вращения вентилятора охлаждения блока питания в БИОС и в приложении, работающем под Windows, которое поставляется производителем материнской платы. Многие конструкторы компьютеров предусматривают такое управление вентилятором, что его скорость вращения регулируется в зависимости от потребностей в охлаждении.

Современные веб-серверы комплектуются запасными блоками питания, которые можно заменять в то время, когда вместо них питающее напряжение на аппаратуру поступает от другого блока питания. В некоторых современных компьютерах, в частности в таких, которые предназначены для использования в качестве серверов, имеются резервируемые блоки питания. Это значит, что в системе имеется два или больше блоков питания, один из которых обеспечивает эту систему электропитанием, а другой (другие) находится в резерве. При отказе основного блока питания резервный блок немедленно берет на себя всю нагрузку Затем, пока аппаратура питается от резервного блока питания, можно произвести замену основного блока питания.

У компьютера не работает блок питания — как проверить?

Среди наиболее распространённых неисправностей ПК — не работает блок питания компьютера. Это приводит к отказу всей системы. Она либо не включается вовсе, либо внезапно выключается, или её компоненты становятся нестабильны, так как получают недостаточное напряжение.

Чтобы избежать неисправностей блока питания, всегда подключайте чувствительную электронику к электросети с заземлением через качественный фильтр или бесперебойник на линии, где не используются нагревательные приборы (чайник, утюг, стиральная машина, посудомойка и так далее).

Вы можете самостоятельно проверить работоспособность блока питания на компьютере, определить работает ли он нормально и узнать причины, почему не работает какой-либо из его компонентов. Для этого ознакомьтесь с руководством ниже.

Как проверить, нормально ли работает блок питания компьютера?

Это список сбоев и ошибок, которые прямо или косвенно указывают на неисправность БП.

  1. Компьютер иногда не включается (приходится отсоединять от сети и подключать вновь)
  2. Зависание компьютера по необъяснимым причинам (без BSOD и ошибок)
  3. Перезагрузки компьютера по тем же необъяснимым причинам
  4. Регулярные сбои в оперативной памяти (ошибки ОЗУ в самой ОС или в «memtest»)
  5. Жёсткие диски и SSD «пропадают» в системе сразу все или по одному (нет напряжения на выходе БП)
  6. Не работает вентилятор охлаждения в БП (сильный нагрев в результате)
  7. От металлического каркаса или корпуса системного блока бьёт током или щиплет кожу (напряжение на корпусе)
  8. Появляются ошибки в ОС или программах, которые невозможно объяснить (что-нибудь не сходится)

Если компьютер не включается (совсем) и тем более, когда есть явный запах гари или палёной проводки из вентиляции, блок питания скорее всего вышел из строя. Имейте ввиду, что он мог «потянуть» за собой и другое оборудование.

Общий принцип работы блока питания

  • Переменное напряжение поступает на вход БП
  • Обработка переменного напряжения сетевым фильтром и высоковольтным выпрямителем
  • Понижение выпрямленного напряжения импульсным трансформатором
  • Контроль характеристик пониженного постоянного напряжения стабилизатором
  • Стабилизатор преобразует напряжение под нужные характеристики с нужной силой тока
  • Фильтры, стабилизаторы и прочие компоненты БП представляют собой модульное устройство
  • Количество модулей может быть от одного (в примитивных моделях) до нескольких (в современных)
  • При выходе из строя одного модуля, может быть повреждён зависимый от него модуль

Как проверить работоспособность блока питания на компьютере?

При любых сомнениях в надёжности ещё работающего БП следует проверять насколько горячий воздух выходит через вентиляционное отверстие (обычно на задней стенке системного блока). Плохой знак, если ладонью ощущается раскалённый поток, а до металлической решётки вентиляции едва ли можно дотронуться.

Ещё работающий блок питания при высокой степени нагрева или появлении шума лучше заменить на новый.

Для того, чтобы определить неисправность в одном из модулей блока питания, нужно знать его наиболее уязвимые электронные компоненты. Для проверки и замены элементов необходимо разобрать БП, что лишает устройство гарантийного обслуживания.

  1. Плавкий предохранитель

    Выходит из строя чаще всего. Его можно заменить (могут быть стеклянные или керамические) на идентичный с такой же маркировкой тока сгорания. На некоторых моделях требуется выпаивать предохранитель из платы логики БП.

  2. Выпрямитель (высоковольтный)

    Представляет собой комплект диодов (обычно один или несколько по четыре штуки). При повреждении диодов перегорает предохранитель.

  3. Фильтр (высоковольтный)

    Устанавливается в виде комплекта конденсаторов. В дешёвых моделях может быть недостаток электролитических компонентов, либо производитель сэкономил на характеристиках ёмкости.

  4. Стабилизатор

    Выглядит как микросхема и обладает интегральными схемами. Для его диагностики требуется профессиональное оборудование с осциллографом.

Почему блок питания компьютера может не работать?

С возрастом блок питания подвергается повышенным факторам износа из-за старения внутренних радиокомпонентов и перманентного повышения нагрузки.

  • Нестабильное напряжение в сети
  • Резкие отключения и включения электроэнергии
  • Износ и снижение номинальных характеристик с возрастом
  • Низкое качество изготовления или заводской брак
  • Накопление внутри корпуса пыли с ухудшением охлаждения
  • Электропроводность пыли из-за повышенной влажности
  • Попытки снизить шум кулера БП (заглушить, понизить напряжение)
  • Подключение мощного оборудования с перегрузкой БП

С каждым скачком напряжения он всё болезненнее переносит нештатные ситуации. Со временем БП перегреется и отключится «в защиту». Когда-нибудь он перестанет выходить из аварийного режима работы и выведет из строя часть комплектующих ПК.

Планируйте своевременную замену блока питания компьютера, когда проводится апгрейд на более мощные устройства или повышается общая вычислительная нагрузка — избегайте риска повышенного износа столь важного компонента системы.

Стабильная электросеть и подключение хотя бы через фильтр будут гарантией долгой службы блока питания и отсутствия причин, почему он может не работать и выводить из строя компьютер. В процессе управления ИТ-инфраструктурой офиса всегда учитывайте этот момент и вовремя включайте в смету источники бесперебойного питания.

Не экономьте на блоке питания компьютера и на оборудовании для подключения к электросети. Вы выиграете на стоимости обслуживания и обеспечите минимальную гарантию стабильной работы предприятия.

Компания ZEL-Услуги

Хотите избавить себя от проблем с компьютерами и максимально гарантировать бесперебойность работы ИТ-отдела? Закажите обслуживание офисного оборудования в компании ИТ-аутсорсинга.

Диагностика компьютерного блока питания

Диагностика компьютерного блока питания  – это первый этап в поиске неисправностей в системном блоке, если тот вообще не подает сигналов жизни.

В жизни каждого радиолюбителя рано или поздно наступает момент, когда ему приходится начинать осваивать мелкий ремонт техники. Это могут быть настольные компьютерные колонки, планшет, мобильный телефон и еще какие-нибудь гаджеты. Не ошибусь, если скажу, что почти каждый радиолюбитель пробовал чинить свой компьютер. Кому-то это удавалось, а кто-то все таки нес его в сервис-центр.

В этой статье мы  с вами разберем основы самостоятельной диагностики неисправностей блока питания ПК.

Начало всех начал

Давайте предположим, что нам в руки попался блок питания (БП) от компьютера. Для начала нам надо убедиться, рабочий  ли он? Кстати, нужно учитывать, что дежурное напряжение +5 Вольт присутствует сразу после подключения сетевого кабеля к блоку питания.

Если его нету, то не лишним будет прозвонить шнур питания на целостность жил мультиметром в режиме звуковой прозвонки. Также не забываем прозвонить кнопку и предохранитель. Если с сетевым шнуром все ОК, то  включаем блок питания ПК  в сеть и запускаем без материнской платы путем замыкания двух контактов: PS-ON и COM. PS-ON сокращенно  с англ. – Power Supply On  –  дословно как  “источник питания включить”. COM сокращенно от англ. Сommon – общий. К контакту PS-ON подходит провод зеленого цвета, а “общий” он же минус – это провода черного цвета.

На современных БП идет разъем 24 Pin. На более старых – 20 Pin.

Замкнуть эти два контакта проще всего разогнутой канцелярской скрепкой

Хотя теоретически для этой цели сгодится любой металлический предмет или проводок. Даже можно использовать тот же самый пинцет.

Исправный блок питания у нас должен сразу включиться. Вентилятор начнет вращаться и появится напряжение на всех разъемах блока питания.

[quads id=1]

Если наш компьютер работает со сбоями, то нелишним будет проверить на его разъемах соответствие величины напряжения на его контактах. Да  и вообще, когда  компьютер глючит и часто вылазит синий экран, неплохо было бы проверить напряжение в самой системе, скачав небольшую программку для диагностики ПК. Я рекомендую программу AIDA. В ней сразу можно увидеть, в норме ли напряжение в системе, виноват ли в этом блок питания или все-таки “мандит” материнская плата, или даже что-то другое.

Вот скрин с программы AIDA  моего ПК. Как мы видим, все напряжения в норме:

Если есть какое-либо приличное отклонение напряжения, то это уже ненормально. Кстати, покупая б/у компьютер, ВСЕГДА закачивайте на него эту программку и полностью проверяйте все напряжения и другие параметры системы. Проверено на горьком опыте :-(.

Если же все-таки величина напряжения сильно отличается на самом разъеме блока питания, то блок надо попытаться отремонтировать. Если вы вообще очень плохо дружите с компьютерной техникой и ремонтами, то при отсутствии опыта его лучше заменить. Нередки случаи, когда НЕисправный блок питания при выходе из строя “утягивал” за собой часть компьютера. Чаще всего при этом выходит из строя материнская плата. Как этого можно  избежать?

Рекомендации по выбору блоков питания для ПК

На блоке питания экономить никогда нельзя и нужно всегда иметь небольшой запас по мощности. Желательно не покупать дешевые блоки питания NONAME.

Рекомендую брать блоки питания марок FSP GROUP

и POWER MAN

Они отлично себя зарекомендовали. У меня у самого FSP на 400 Ватт.

Как быть, если вы слабо разбираетесь в марках и моделях блоков питания, а на новый и качественный мамка не дает денег))? Желательно, чтобы в нем стоял вентилятор 12 См, а не 8 См.

Ниже на фото блок питания с вентилятором 12 см.

Такие вентиляторы обеспечивают лучшее охлаждение радиодеталей блока питания. Нужно также помнить еще одно правило: хороший блок питания не может быть легким. Если блок питания легкий, значит в нем применены радиаторы маленького сечения и такой блок питания будет при работе перегреваться при номинальных нагрузках. А что происходит при перегреве? При перегреве некоторые радиоэлементы, особенно полупроводники и конденсаторы, меняют свои номиналы и вся схема в целом работает неправильно, что конечно же, скажется и на работе блока питания.

Самые частые неисправности

Также не забывайте хотя бы раз в год чистить свой блок питания от пыли. Пыль является “одеялом” для радиоэлементов, под которым они могут неправильно функционировать или даже “сдохнуть” от перегрева.

Самая частая поломка БП – это силовые полупроводнки и конденсаторы. Если есть запах горелого кремния, то надо смотреть, что сгорело из диодов или транзисторов. Неисправные конденсаторы определяются визуальным осмотром. Раскрывшиеся, вздутые, с подтекающим электролитом – это первый признак того, что надо срочно их менять.

При замене надо учитывать, что в блоках питания стоят конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Так что в этом случае вам стоит обзавестись ESR-метром и выбирать конденсаторы как можно более с низким ESR. Вот небольшая табличка сопротивлений для  конденсаторов различной емкости и напряжений:

Здесь надо подбирать конденсаторы таким образом, чтобы значение сопротивления было не больше, чем указано в таблице.

При замене конденсаторов важны еще также два параметра: емкость и их рабочее напряжение. Они указываются на корпусе конденсатора:

Как быть, если в магазине есть конденсаторы нужного номинала, но рассчитанные на большее рабочее напряжение? Их также можно ставить в схемы при ремонте, но нужно учитывать, что у конденсаторов, рассчитанных на большее рабочее напряжение обычно и габариты больше.

Если у нас блок питания запускается, то мы меряем напряжение на его выходном разъеме или разъемах мультиметром. В большинстве случаев при измерении напряжения блоков питания ATX, бывает достаточно выбрать предел DCV 20 вольт.

Существуют два способа диагностики:

– проведение измерений на “горячую” во включенном устройстве

– проведение измерений в обесточенном устройстве

Что же мы можем померять и каким способом проводятся эти измерения? Нас интересует измерение напряжения в указанных точках блока питания, измерение сопротивления между определенными точками, звуковая прозвонка на отсутствие или наличие замыкания, а также измерение силы тока. Давайте разберем подробнее.

Измерение напряжения

Если вы ремонтируете какое-либо устройство и имеете принципиальную схему на него, на ней часто указывается, какое напряжение должно быть в контрольных точках на схеме. Разумеется, вы не ограничены только этими контрольными точками и можете померять разность потенциалов или напряжение в любой точке блока питания или любого другого ремонтируемого устройства. Но для этого вы должны уметь читать схемы и уметь их анализировать. Более подробно, как измерять напряжение мультиметром, можно прочитать в этой статье.

Измерение сопротивления

Любая часть схемы имеет какое-то сопротивление. Если при замере сопротивления на экране мультиметра единица, это значит, что в нашем случае сопротивление выше, чем предел измерения сопротивления выбранный нами. Приведу пример, например, мы измеряем сопротивление части схемы, состоящей условно, из резистора известного нам номинала, и дросселя. Как мы знаем, дроссель – это грубо говоря, всего лишь кусок проволоки, обладающий небольшим сопротивлением, а номинал резистора нам известен. На экране мультиметра мы видим сопротивление несколько большее, чем номинал нашего резистора. Проанализировав схему, мы приходим к выводу, что эти радиодетали у нас рабочие и с ними обеспечен на плате хороший контакт. Хотя поначалу, при недостатке опыта, желательно прозванивать все детали по отдельности. Также нужно учитывать, что параллельно подключенные радиодетали влияют друг на друга при измерении сопротивления. Вспомните параллельное подключение резисторов и все поймете. Более подробно про измерение сопротивления можно прочитать здесь.

Звуковая прозвонка

Если раздается звуковой сигнал, это означает, что сопротивление между щупами, а соответственно и участком цепи, подключенных к её концам, рано нулю, или близко к этому. С её помощью мы можем убедиться в наличии или отсутствии замыкания, на плате. Также можно обнаружить есть контакт на схеме, или нет, например, в случае обрыва дорожки или непропая, или подобной неисправности.

Измерение протекающего тока в цепи

При измерениии силы тока в цепи, требуется вмешательство в конструкцию платы, например путем отпаивания одного из выводов радиодетали. Потому что, как мы помним, амперметр у нас подключается в разрыв цепи. Как измерить силу тока в цепи, можно прочитать в этой статье.

Используя эти четыре метода измерения с помощью одного только мультиметра можно произвести диагностику очень большого количества неисправностей в схемах практически любого электронного устройства.

Как говорится, в электрике есть две основных неисправности: контакт есть там, где его не должно быть, и нет контакта там, где он должен быть. Что означает эта поговорка на практике? Например, при сгорании какой-либо радиодетали мы получаем короткое замыкание, являющееся аварийным для нашей схемы. Например, это может быть пробой транзистора. В схемах может случится и обрыв, при котором ток в нашей цепи течь не может. Например, разрыв дорожки или контактов, по которым течет ток. Также это может быть обрыв провода и тому подобное. В этом случае наше сопротивление становится, условно говоря, бесконечности.

Конечно, существует еще третий вариант: изменение параметров радиодетали.  Например, как в случае с тем же электролитическим конденсатором, или подгорание контактов выключателя, и как следствие, сильное возрастание их сопротивления. Зная эти три варианта поломок и умея проводить анализ схем и печатных плат, вы научитесь без труда ремонтировать свои электронные устройства. Более подробно про ремонт радиоэлектронных устройств можно прочитать в статье “Основы ремонта“.

Как работает блок питания компьютера | Блоки питания компьютера | Блог

Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме. 

Линейные блоки питания

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.


Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).

Импульсные блоки питания

Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.

Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.

В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором. 

Так выглядит плата вживую:

Фильтр

Фильтр в блоке питания двунаправленный: он поглощает разного рода помехи: как созданные самим БП, так и приходящие из сети. В самых бюджетных БП предприимчивые китайцы вместо дросселей распаивали перемычки (или, как их называют ремонтники, «пофигисторы»), а конденсаторы не ставили вообще. Чем это плохо: помехи будут влиять на другую аппаратуру, подключенную к данной сети, а напряжение на выходе получится с «мусором». Сейчас таких блоков уже немного. Встречается также экономия на размерах: фильтр как бы есть, но работать он будет кое-как.

Фильтр работает эффективнее, когда он находится как можно ближе к источнику помех. Поэтому часть фильтра зачастую располагают прямо на сетевой розетке.

На картинке изображен фильтр в минимальной комплектации. F1 — предохранитель, VDR1 — варистор, N1 — термистор, Х2 — Х-конденсатор, Y1 — Y-конденсаторы, L1 — синфазный дроссель. Резистор R1 служит для разряда конденсатора Х2.

Еще одна опасная для жизни пользователей экономия — когда вместо специальных Х- и Y-конденсаторов ставят обычные. Впрочем, встречается она редко. Автор видел такое всего один раз и очень давно. Экономия очень незначительна, а риск для пользователей очень велик, так как, например, Y-конденсаторы подключаются одной «ногой» на фазу, а другой — на корпус. В случае пробоя конденсатора можно получить опасное для жизни напряжение на корпусе.

Корректор коэффициента мощности

Не будем вдаваться в подробности, поскольку статьи на эту тему уже были: раз и два. Скажем только, что корректор коэффициента мощности должен быть во всех компьютерных БП, желательно активного типа (A-PFC).  

Плюсы корректора:
1) Снижается нагрузка на сеть.
2) Повышенный диапазон входного напряжения (чаще всего, но не всегда).
3) Улучшение работы инвертора.

Минусы:
1) Увеличивается сложность конструкции, соответственно, снижается надежность.
2) Возможны проблемы при работе с UPS.

Преобразователь

Обычно используется мостовая или полумостовая схема. Чаще всего встречается полумост. На картинке ниже он изображен в упрощенном виде.

Как видно по схеме, транзисторы открываются поочередно с небольшой задержкой, чтобы не случилось ситуации, когда оба окажутся открыты. В таком случае получаем на первичной обмотке переменный ток высокой частоты, а на вторичной — уже пониженный до нужной величины.

В топовых блоках применяются резонансные преобразователи (LLC), которые имеют более высокий КПД, но они технически сложнее.

Выпрямление и стабилизация выходных напряжений

На выходе БП имеется четыре напряжения:
1) 12 В — отвечает за питание процессора, видеокарты, HDD, вентиляторов.
2) 5 В — питание логики материнской платы, накопителей, USB.
3) 3,3 В — питание оперативной памяти.
4) -12 В — считается атавизмом и не используется в современных компьютерах. 

По способу выпрямления и стабилизации блоки можно поделить на четыре группы:

1) Выпрямление с помощью диодов Шоттки (полупроводниковый прибор, у которого при прямом включении падение напряжения будет в три-четыре раза меньше, чем у обычных кремниевых), групповая стабилизация.

Внешне их можно определить по двум крупным дросселям. На одном — три обмотки (12 В, 5 В и тонкий провод -12 В). 


Второй имеет меньший размер. Это отдельная стабилизация канала 3,3 В. Сейчас такие БП часто встречаются в основном в бюджетном сегменте. Например:

Вот, например, фото такого блока. Очень бюджетно:

2) Выпрямление с помощью диодов Шоттки, раздельная стабилизация на магнитных усилителях. Внешне их можно отличить по наличию в выходных цепях трех крупных дросселей. Данная схема в современных БП не используется: ее вытеснили более производительные решения. Пик такой схемотехники — начало 2000-х годов.

3) Выпрямление канала 12 В с помощью диодов Шоттки. Напряжения 5 В и 3,3 В получают из 12 В с помощью преобразователей DC-DC. Развитие электроники позволило производить недорогие и эффективные преобразователи такого рода. БП будет ненамного эффективнее обычных с групповой стабилизацией (так как нагрузка на низковольтные каналы небольшая), но стабильность напряжений выше. 

4) Канал 12 В — синхронный выпрямитель на MOSFET (полевой транзистор с изолированным затвором), остальные напряжения получают при помощи преобразователей DC-DC.


Это наиболее эффективная и точная, но и более сложная схемотехника. В соответствии с ней делают все топовые блоки питания. Отклонения выходных напряжений у таких блоков укладываются в один-два процента при допустимых 5 %.  

Дежурный источник питания

Представляет из себя маломощный ИИП с напряжением на выходе 5 В. Он работает все время, пока БП подключен к сети. Обеспечивает питание микросхем внутри блока и питание логики на материнской плате, а также подает питание на порты USB при выключенном компьютере.

Супервизор

Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.


Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор. 

Выбираем блок питания - руководство Hardwareluxx

Страница 1: Выбираем блок питания - руководство Hardwareluxx

В сотрудничестве с Seasonic

Многие пользователи знают о том, что блоки питания играют важную роль в современных компьютерах. Но все равно уделяют выбору блока питания намного меньше внимания, чем той же видеокарте или CPU. В конце концов, "производительность" блока питания нельзя измерить в fps. Хороший блок питания просто должен работать в фоне, не привлекая к себе лишнего внимания.

Высокое напряжение в электрической сети обусловлено тем, чтобы уменьшить потери при передаче энергии конечным потребителям. Но компоненты ПК работают от намного меньших напряжений, что связано с полупроводниковой природой. Поэтому главной задачей блока питания является преобразование напряжения электрической сети (230 В) в соответствующие низкие напряжения, требующиеся для питания компонентов ПК.

Общие требования к блоку питания

Для многих блок питания - маленькая коробочка с вентилятором в нижней задней части компьютера, однако она должна отвечать ряду требований.

Стабильные выходные напряжения. Если выходные напряжения не будут точно контролироваться электроникой блока питания, то придется смириться с частыми "вылетами" или даже повреждением компонентов из-за слишком высоких напряжений. Блок питания должен справляться с изменениями нагрузки, которые могут вызвать флуктуации напряжений, за считанные миллисекунды.

Эффективная работа. При преобразовании напряжения сети в намного меньшие напряжения ПК неизбежно возникают потери. Чем меньше эти потери, тем выше будет эффективность блока питания. Тем меньше тепла будет выделять блок питания, тем ниже будет счет за электричество.

Защита от внешних воздействий. Электрическая сеть не идеальна, в ней могут наблюдаться как пониженное, так и повышенное напряжение в различных формах, которое блок питания должен надежно "отфильтровать", чтобы до чувствительной электроники компьютера флуктуации не добрались. Иначе, опять же, можно столкнуться с "вылетами" системы или даже повреждением компонентов ПК.

Тихая работа. В процессе преобразования напряжений потери неизбежны, поэтому выделяется определенное количество тепла. Его требуется вывести за пределы блока питания. Система охлаждения должна работать достаточно тихо, чтобы пользователь на нее не отвлекался. Но вместе с тем электроника блока питания должна охлаждаться должным образом.

Высокая производительность в компактном пространстве. Будь то системы ATX или даже более компактные варианты, блок питания должен обеспечивать высокий уровень мощности от нескольких сотен ватт до киловатта и выше в ограниченном пространстве.

Если пользователь не замечает работу блока питания в повседневной эксплуатации, компьютер всегда работает стабильно и тихо, то такой блок питания соответствует базовым требованиям.

Эволюция блоков питания для ПК

Даже такой "консервативный" компонент ПК, как блок питания, за прошедшие годы претерпел изменения. В 90-х годах блоки питания часто представляли собой серые стальные коробки, которые прилагались вместе с корпусом. Как правило, пользователи не обращали на них внимание. Даже мощность была не так принципиальна. 3D-ускорители еще только зарождались, а разгоняли в то время, в основном, лишь CPU. Лишь в нулевых годах в системы стали устанавливаться мощные видеокарты, энергопотребление стало весьма актуальным, поскольку блоки питания должны были обеспечивать соответствующие кабели питания.

Блоки питания 2005 года

Где-то в середине нулевых энергопотребление компьютеров перешло на новый уровень благодаря процессорам класса Intel Pentium 4 и мощным видеокартам, таким как NVIDIA GeForce 6800 Ultra. Но уже тогда на рынке были фирменные блоки питания от известных и сегодня брендов: Seasonic, be quiet!, Super Flower, Enermax или SilverStone. По мощности наиболее популярным уровнем был от 400 до 600 Вт. В те годы многие блоки питания фокусировались на внешнем дизайне. Например, Tagan TG420-U02 i-Xeye был оснащен внутренней подсветкой и окном, HIPER Type-R 580W выделялся синим глянцевым корпусом и вентилятором с подсветкой, а в случае Enermax Coolergiant 600W мы получили золотистый алюминиевый корпус. Конечно, внешний вид - дело вкуса, но подобный тренд продержался лишь несколько лет.

Блок питания 2005 года - Hiper Type-R 770W

Производители довольно быстро стали уделять основное внимание внутренним качествам блока питания, примерно тогда не передний план вышла эффективность. В 2005 году инициатива "80 PLUS" привела к появлению соответствующей маркировки в США. Блоки питания тестировались по определенной процедуре, и в случае соответствия критериям производители могли добавлять маркировку 80 PLUS. Первым блоком питания с сертификацией 80 PLUS стал Seasonic SS400HT в 2005 году.

Мнения по поводу сертификации 80 PLUS и методики тестирования разнятся, но инициатива оказала существенное влияние на эволюцию блоков питания. Еще 15 лет назад эффективность порядка 75% воспринималась вполне нормальной, сегодня мы получили модели с уровнем выше 95%, что довольно близко к недостижимому идеалу эффективности 100%.

В сотрудничестве с Seasonic

<>Выбираем блок питания - руководство Hardwareluxx
Технологии блока питания

 


Как проверить блок питания на работоспособность

Перед тем, как проверить блок питания на работоспособность, нужно знать, что он запитывает все основные комплектующие ПК: ЦП, «материнку», винчестер, графический адаптер и дисковод. Также нужно знать о том, что БП имеет несколько выходов для электроснабжения вышеперечисленных устройств. Фактически он является посредником между сетью и остальными элементами ПК. Блок питания отвечает за преобразование переменного напряжения в постоянное и снабжение компонентов компьютера необходимым уровнем электроэнергии.

Признаки неисправности блока питания

Поводом задуматься о необходимости ремонта БП является ситуация, в которой компьютер не включается с первого раза. Признаком неисправности блока питания также является выключение ПК на этапе загрузки операционной системы. Такая проблема свидетельствует о перегреве БП, в результате которого происходит принудительное отключение компьютера.

Ремонт компьютера также понадобится, если он беспричинно выключается в любой момент времени. Еще один «симптом» неисправной работы блока питания является сильный нагрев. Этот «симптом» свидетельствует о возможных проблемах с кулером. Поводом обратиться за профессиональной помощью также может быть появление «синего экрана смерти» или присутствие запаха гари при запуске ПК.

Как проверить блок питания на работоспособность

Диагностика блока питания всегда начинается с его визуального осмотра. В ходе осмотра можно определить самые банальные причины поломки. К таковым стоит отнести неисправности кабелей. Если с ними все порядке, нужно отсоединить блок от корпуса ПК и разобрать его. В ходе осмотра разобранного БП нужно обратить особое внимание на электролитические конденсаторы. Они могут быть вздуты. Эта проблема свидетельствует от неисправности защиты блока питания. Вздутые конденсаторы подлежат срочной замене.

Причиной поломки также может быть неисправная работа кулера. Об этой проблеме свидетельствуют странные звуки, возникающие в процессе работы БП. Они говорят об изношенном подшипнике кулера и необходимости замены этого элемента. Перед тем, как собрать блок питания обратно, также рекомендуется удалить пыль из БП и смазать вентилятор.

Неполадки в работе БП также могут быть обусловлены проблемами с питанием. Чтобы убедиться в этом необходимо включить блок питания, но присоединить его к «материнке». Для этого нужно отключить компьютер от электросети, а БП от других элементов ПК. Далее следует взять кабель питания «материнки», идущий от БП, и найти зеленый провод. Его нужно замкнуть с любым из черных кабелей. Для этого можно использовать обычную скрепку. Теперь к БП необходимо подключить, например, старый жесткий диск. Затем блок нужно подключить к электросети и запустить его в работу. Если вентилятор начал вращаться, то поломка БП обусловлена не проблемами с питанием.

Для определения причин неисправной работы блока питания также может использоваться мультиметр. Это устройство позволяет выполнить проверку вольтажа по различным линиям питания. Для этого снова нужно отключить БП и посредством скрепки замкнуть кабель «материнки». Далее к БП нужно снова подключить какое-либо устройство (можно тот же ненужный жесткий диск). В процессе проверки напряжения мультиметром необходимо учитывать рекомендованные значения:

  • напряжение между оранжевым и черным кабелем – 3,14-3,47 В;
  • напряжение между фиолетовым и черным кабелем – 4,75-5,25 В;
  • напряжение между желтым и черным кабелем – 11,4-12,6 В;

Если полученные значения существенно отличаются от рекомендованных, то блок питания неисправен и требует скорейшего ремонта.

Если визуальная проверка БК не принесла результатов, в причинах неисправности этого устройства можно убедиться посредством специализированных программ, которые выполняют проверку уровня температуры и силы напряжения. Для индикации необходимых значений специальные утилиты используют внутренний термодиод ПК.

При проверке блока питания посредством специализированного программного обеспечения стоит помнить, что такие утилиты чрезмерно нагружают процессор и видеокарту. В результате такой нагрузки нередки случаи перегрева БП. Подобная проблема особенно актуальна для компьютеров с низкокачественными комплектующими. Поэтому эти программы лучше не использовать, если блок питания уже находится на грани «смерти». Они могут его только добить. Стоит понимать, что данное ПО предназначено не для определения неполадок, а для тестирования стабильности и производительности работы ПК.

Учитывая все перечисленные сложности, возникающие в результате диагностики блока питания, пользователям ПК рекомендуется доверять эту работу специалистам сервисных центров. Самостоятельную диагностику желательно закончить на этапе визуального осмотра БП на предмет явных неисправностей.

Советы по правильной эксплуатации БП

Чтобы не сталкиваться с такой проблемой, как поломка блока питания, пользователю необходимо соблюдать несколько важных правил еще в процессе покупки этого устройства. Во-первых, всегда нужно покупать БП с определенным запасом мощности (в пределах 150 Вт). Во-вторых, не стоит гнаться за дешевизной. Поэтому возможность покупки БП от неизвестных производителей следует категорически исключить. Желательно делать выбор в пользу блоков питания от ведущих производителей, которые гарантируют серьезный контроль качества и наличие всех необходимых сертификатов.

Также следует придерживаться определенных правил уже после покупки блока питания. Самое важное правило – БП нужно надежно и жестко закрепить. Также следует убедиться в том, что проводниковые и полупроводниковые компоненты не будут перегреваться в результате роста нагрузки на БП.

Пользователь также должен обеспечить постоянство переменного напряжения и защиту от случайного выключения. Для этих целей достаточно установить блок бесперебойного питания.

Регулярная профилактика позволяет исключить возникновение самых распространенных неисправностей в работе БП. Она заключается в постоянном мониторинге работы вентилятора. Эта небольшая комплектующая обеспечивает охлаждение и работоспособность блока питания. В целях профилактики также рекомендуется систематически чистить и менять смазку в системе питания.

Но даже все перечисленные профилактические меры не гарантируют защиту блока питания от возможных поломок. Избежать возникновение проблем в работе БП могут помочь регулярные тестирования. Если же и они не помогли, то ремонт блока питания желательно доверить профессионалам, имеющим необходимый опыт, навыки и инструменты. Самостоятельный ремонт может быть успешен только в том случае, если пользователь ПК хорошо разбирается в электронике. В противном случае самодеятельность чревата еще большим проблемами и возникновением неполадок в работе других элементов компьютера.

Как работает блок питания ПК

Каждый компьютер имеет один блок питания (БП). Настольные компьютеры, рабочие станции, игровые установки, ноутбуки и серверы включают в себя блок питания. Основное назначение источника питания ПК - преобразование сетевого питания переменного тока в напряжение постоянного тока, необходимое для работы различных компонентов внутри компьютера (материнской платы, процессора, видеокарты, памяти, дисководов и т. Д.). И источник питания должен быть спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы обеспечить совместимость, стабильность и управляемость.

Вы когда-нибудь задумывались, что происходит внутри блока питания? Мы часто используем такие фразы, как « - современная топология с полумостовым LLC-резонансным преобразователем, синхронное выпрямление с регуляторами постоянного напряжения ». Так что это значит и что такое топология? Мы рады, что вы спросили - читайте дальше, и мы объясним!

Примечание: одна из проблем, с которыми мы сталкиваемся при публикации статьи «общей теории», - это найти правильный баланс между техническими деталями и пустяками.За прошедшие годы мы получили много отзывов об обзорах источников питания PCPerspective. Некоторые читатели хотят получить более подробную техническую информацию, в то время как другие жалуются, что их слишком много. Мы стараемся найти правильный баланс, чтобы оставаться информативным и полезным, не утомляя обычного энтузиаста ПК техническими мелочами.

Форм-фактор

Форм-фактор - это спецификация, которая определяет как физические, так и электрические требования, которым должен соответствовать блок питания ПК, чтобы обеспечить совместимость на разных рынках.Это позволяет многочисленным производителям блоков питания послепродажного обслуживания конкурировать за деньги на сборку и модернизацию. Приобретая блок питания для ПК, вы можете быть уверены, что он будет совместим (физически и электрически) с вашим ПК.

Например, одним из последних руководств по проектированию блоков питания для форм-факторов настольных платформ (созданного Intel) является руководство по проектированию блоков питания ATX12V, v2.4, в котором описаны спецификации для форм-фактора ATX.

(форм-факторы SFX, SFX-L и ATX)

(физические размеры ATX)

(серверные блоки питания 1U и 2U)

Помимо ATX, два других популярных форм-фактора, используемых в настольных ПК, включают форм-факторы SFX и SFX-L (расширенный или удлиненный).Форм-факторы 1U и 2U чаще всего используются в серверах. С другой стороны, блоки питания в типичном портативном компьютере являются собственностью конкретного производителя (встроены в основную плату с внешним блоком питания или без него) и не являются взаимозаменяемыми.

На схеме выше показаны основные электрические характеристики типичного блока питания ПК. Питание от сети переменного тока; пять отдельных выходных напряжений постоянного тока. Обратите внимание, что секция + 5VSB - это небольшой автономный преобразователь питания внутри более крупного блока питания.Его выход остается включенным каждый раз, когда блок питания подключен к сети переменного тока при включенном главном выключателе питания, даже когда основной блок питания находится в режиме ожидания, а компьютер выключен.

Продолжайте читать нашу статью о том, как работает блок питания для ПК!

Базовое управление

Чтобы источник питания был полезным, его нужно контролировать. Возможность включать и выключать источник питания - основное требование. В большинстве блоков питания ПК используется ручной выключатель для управления питанием переменного тока, поступающим в блок питания.После включения блок питания и компьютер (материнская плата) работают вместе, чтобы включить блок питания и компьютер и выключить их по запросу пользователя.

Когда вы нажимаете основную кнопку включения питания на передней панели компьютера, он посылает сигнал на материнскую плату, которая затем отправляет сигнал через контакт № 16 (зеленый провод) 24-контактного разъема ATX на источник питания. Когда на контакте №16 появляется низкий уровень (земля), блок питания запускается, выполняет некоторые быстрые внутренние самопроверки, а затем отправляет сигнал обратно на материнскую плату через контакт №8 (серый провод), чтобы сообщить «Power is Good».Пока контакт № 16 находится в низком состоянии, блок питания должен оставаться включенным. В конце процедуры выключения ПК контакт # 16 больше не будет опускаться на низкий уровень и ему будет разрешено удерживать высокий уровень, что приведет к отключению блока питания.

Блоки питания

для ПК также включают ряд внутренних схем безопасности, которые контролируют работу блоков питания: защита от перегрузки по току (OCP), защита от перенапряжения (OVP), защита от пониженного напряжения (UVP), защита от перенапряжения (OPP), защита от перегрева. (OTP) и защита от короткого замыкания (SCP).Если какой-либо из этих параметров превышает их запрограммированные уставки, срабатывает сигнал неисправности для отключения блока питания.

Основы коммутации

Линейный источник питания

Еще до того, как транзисторы получили широкое распространение, источники питания были основаны на линейной конструкции. Линейные источники питания использовались в ранних радиоприемниках и телевизорах наряду со всеми видами электрических устройств. Они все еще используются сегодня и часто бывают большими, тяжелыми и относительно дорогими, не говоря уже о неэффективности (60 ~ 70%).

Например, линейный источник питания на фотографии выше обеспечивает выход 12 В постоянного тока с мощностью 6 А (72 Вт), весит около двенадцати фунтов и продается за 250 долларов США. Подумайте только, каким будет блок питания мощностью 600 Вт или более!

Конструкция и конструкция линейного источника питания относительно просты. Электропитание переменного тока проходит через большой трансформатор, где оно понижается до необходимого уровня постоянного напряжения. Для каждого напряжения необходимы отдельные обмотки / отводы.В действительности можно использовать несколько трансформаторов для обеспечения пяти различных выходов постоянного тока. Пониженное напряжение по-прежнему остается переменным, поэтому теперь его нужно выпрямить - превратить в пульсирующий постоянный ток. Последний шаг - отфильтровать выходной сигнал и сгладить оставшиеся пульсации переменного тока и шум. Большинство современных конструкций теперь включают в себя регулятор, помогающий контролировать напряжение постоянного тока. Основным ограничивающим фактором линейного источника питания является то, что он работает от частоты сети переменного тока; 50-60 Гц в зависимости от вашего местоположения. Трансформаторы, конденсаторы и катушки индуктивности должны быть очень большими, чтобы работать в этом диапазоне частот.

Обратите внимание, что на схеме выше показаны две разные конструкции выпрямительного каскада: полумост и полный мост. Эта топология также применима к импульсным источникам питания, хотя вместо диодов используются полевые МОП-транзисторы.

Импульсный источник питания (SMPS)

Современные блоки питания для ПК основаны на конструкции импульсных блоков питания и обычно называются импульсными блоками питания. Основным преимуществом импульсного источника питания является то, что он предназначен для работы на гораздо более высоких частотах (50 кГц - 1 МГц).А поскольку размер трансформатора, конденсаторов и катушек индуктивности обратно пропорционален рабочей частоте; эти компоненты могут быть значительно меньше, легче и дешевле.

(Предоставлено be quiet!)

Импульсный блок питания для ПК выполняет эту задачу в несколько этапов. Сначала поступающее сетевое питание переменного тока фильтруется (№1) для удаления остаточных электромагнитных помех (EMI). Затем коэффициент мощности (PF) активно регулируется, чтобы поддерживать коэффициент мощности, близкий к 1.00; форма волны тока поддерживается в тесной синхронизации с формой волны напряжения (# 2). Затем входящая мощность преобразуется в постоянный ток (№3). Мощные и высокоэффективные силовые транзисторы (MOSFET) используются для преобразования постоянного тока обратно в переменный (№4) путем «включения» и выключения питания постоянного тока на высокой частоте (~ 400 кГц). Эти переключающие транзисторы управляются с помощью сигнала обратной связи (IC) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с выхода для регулирования конечного напряжения. Произведенная высокочастотная прямоугольная волна затем понижается до требуемого напряжения трансформатором (№5), затем выпрямляется, преобразуется в постоянный ток (№6) и фильтруется для вывода (№7).Это очень упрощенный обзор работы SMPS. Теперь давайте посмотрим, как это выглядит внутри современного блока питания ПК.

Под капотом

Часть процесса проверки на PCPerspective включает вскрытие корпуса блока питания (да, это аннулирует гарантию производителя) и предоставление читателю возможности увидеть, как он выглядит изнутри. Беглый взгляд под капотом может многое рассказать о блоке питания (конструкция, компоненты, расположение, пайка и т. Д.).

(Предоставлено be quiet!)

На этих двух диаграммах показаны некоторые компоненты и их функции внутри 850W be quiet! Недавно мы рассмотрели блок питания Straight Power 11 (показан на фото выше).

(Предоставлено be quiet!)

(Предоставлено be quiet!)

Мы часто включаем словоблудие, описывающее топологию (как схема спроектирована и собрана), например: « производитель использует современный полумостовой LLC Resonant Converter, Zero Switching (ZS), Synchronous Rectification (SR) design вместе с преобразователями постоянного тока в постоянный, расположенными на дочерней плате для обеспечения хорошего регулирования напряжения и высокого КПД ”. Теперь давайте копнем немного глубже и посмотрим, что это на самом деле означает.

Полумост LLC Резонансный преобразователь

(Предоставлено be quiet!)

Начальная инструкция состоит из двух частей: полумоста и LLC Resonant Converter. Обратите внимание на сходство с базовой схемой полумостового выпрямителя, показанной ранее в разделе линейного источника питания. (Четыре полевых МОП-транзистора могут попеременно использоваться для создания схемы полного мостового выпрямителя.)

В полумостовой конфигурации используются два полевых МОП-транзистора для создания высокочастотного переменного тока прямоугольной формы, который затем сглаживается схемой LLC для получения почти идеальной синусоидальной волны, прежде чем она попадет в главный трансформатор.Термин LLC происходит от (LLC = L1 + L2 + C1) катушки индуктивности, катушки индуктивности, конденсатора (L - катушка индуктивности, а C - конденсатор).

Это называется LLC Resonant Converter. Конфигурация катушек индуктивности и конденсатора в секции LLC формирует контур резервуара, который имеет резонансную частоту . Резонансный преобразователь LLC в ИИП с ПК обычно работает на более высокой частоте, чем резонансная частота резервуара.

Некоторые усовершенствованные конструкции LLC не только используют широтно-импульсную модуляцию (PWM) для управления переключающими транзисторами MOSFET, но также используют частотную модуляцию (FM) для регулировки преобразования мощности. Начиная с нагрузки от 10 до 15 процентов, высокопроизводительная схема LLC изменяет частоту, обеспечивая более высокий КПД, при этом оптимальные результаты достигаются при более высоких частотах при низких нагрузках и более низких частотах при высоких нагрузках.

Нулевое переключение

(Предоставлено be quiet!)

Многие современные высокопроизводительные конструкции включают переключение при нулевом напряжении (ZVS) и переключение при нулевом токе (ZCS) для повышения эффективности работы. Для этого фактическая точка переключения происходит при нулевом напряжении и нулевом токе (зеленые кружки на диаграмме выше).Традиционные топологии не могут точно контролировать точку переключения, что приводит к потерям переключения (красные кружки). Переключение с ZVS / ZCS происходит без потерь и приводит к повышению эффективности.

Синхронное выпрямление (SR)

(Предоставлено be quiet!)

После главного трансформатора переменный ток выпрямляется и становится постоянным током, необходимым для компонентов ПК. Это достигается за счет использования двух или более (в зависимости от мощности) полевых МОП-транзисторов , синхронизированных с использованием специальной ИС.

Преобразователи постоянного тока в постоянный

(Предоставлено be quiet!)

В большинстве современных блоков питания для ПК используются преобразователи постоянного тока в постоянный для вывода +3,3 В постоянного тока и +5 В постоянного тока. Вместо генерации трех основных напряжений (3,3 В, 5 В и 12 В) из переменного тока на первичной стороне, выходы 3,3 В и 5 В генерируются из 12 В постоянного тока после главного трансформатора. Это помогает повысить общую эффективность источника питания.

+ 12В Конфигурация с одной или несколькими рейками

Еще в 2003 году одним из первых источников питания, которые я рассмотрел, был Seasonic мощностью 350 Вт. Он имел один выход +12 В, который мог выдавать ток до 19 А (228 Вт).

Блок питания, показанный выше, включает одну шину +12 В, обеспечивающую питание всех выходных кабелей / разъемов. Комбинированная уставка OCP составляет 80 А. Не имеет значения, какой кабель / разъемы используются для питания компонентов. Полный 80А доступен любому из них.

С годами, когда потребность ПК в электроэнергии увеличилась, выходная мощность блоков питания ПК также увеличилась, особенно на выходе +12 В.Однако возникли опасения, что слишком большая мощность может быть опасной (вспышка дуги, огненный шар, выброс расплавленного металла) в случае короткого замыкания или другой неисправности. Было предложено ограничить любую выходную мощность до 240 Вт. При подключении к шине +12 В это составляет 20 А (12 В x 20 А = 240 Вт). Чтобы соответствовать требованиям, производители начали выпускать блоки питания с несколькими выходами +12 В. Обратите внимание, что это было руководство, а не закон.

Однако не прошло много времени, как многие конечные пользователи начали сталкиваться с проблемами, связанными с отключением источников питания и, по всей видимости, их неработоспособностью.Во многих случаях проблема заключалась в том, что один конкретный выход +12 В был перегружен, хотя общая мощность +12 В. не использовалась.

В этом примере блок питания оснащен несколькими шинами +12 В, каждая из которых защищена собственным ограничителем тока. Ни один выход не может потреблять более 20 А или 30 А, в то время как комбинированная уставка OCP все еще ограничена 80 А.

Большая часть проблемы с конфигурациями с несколькими шинами заключалась в том, что производителям приходилось решать, как будет распределяться общая мощность +12 В.Для многорельсового выходного источника питания им нужно было решить, какие выходы +12 В будут снабжать все конкретные кабели и разъемы, предназначенные для компонентов питания (ЦП, графические адаптеры, приводы и т. Д.). Это в конечном итоге определило, сколько мощности было доступно для каждого компонента. Если конфигурация конечного пользователя не соответствует нормативам производителя, могут возникнуть проблемы.

Со временем большинство производителей вернулись к одинарным выходам +12 В. Например, блок питания Corsair AX1600i может обеспечить до 133 штук.3А (1600Вт) на одиночном выходе + 12В. (Примечание: AX1600i дает пользователям возможность при желании устанавливать ограничения тока на шинах +12 В.)

Сегодня схемы защиты в большинстве современных блоков питания для энтузиастов достаточно быстры, они могут обнаружить неисправность (SCP или OCP) и отключить источник питания до того, как будет доставлено достаточно энергии, чтобы вызвать опасную проблему. Например, когда я тестирую схемы защиты от короткого замыкания в источнике питания, они обычно реагируют так быстро, что я едва получаю искру при прямом замыкании (но я все еще ношу защитные очки).

A « Good » Источник питания

И последний, но не менее важный вопрос, который нам часто задают: «Что делает хороший блок питания хорошим?» Вот несколько вещей, которые следует учитывать при покупке блока питания.

Требования:
• Совместимость: ATX12V v2.4, соответствие EPS 2.92
• Максимальная рабочая температура: предпочтительнее 50 ° C
• Регулировка напряжения: в пределах ± 2% от рекомендуемых нормативов
• Пульсации переменного тока и подавление шума: менее 50% от рекомендованных норм
• Эффективность: минимум 80 Plus Gold (92%)
• Шум: не менее 120 мм вентилятор с хорошими подшипниками (FDB или Ball)
• Все конденсаторы японского производства рассчитаны на 105 ° C
• Гарантия: минимум 5 лет
• Цена: присмотритесь, чтобы найти лучшее, что соответствует вашему бюджету

Дополнительно:
• Безвентиляторный режим (от низкой до средней мощности)
• Полумодульные или полностью модульные кабели
• Размер: оставайтесь с ATX, если вам не нужен меньший блок

Примечание. Лично я предпочитаю, чтобы охлаждающий вентилятор блока питания постоянно вращался, чтобы воздух не двигался.Что касается кабелей, я предпочитаю полумодульный с фиксированным 24-контактным ATX, 4 + 4-контактным процессором и парой фиксированных PCI-E. Все остальное может быть модульным.

В заключение мы надеемся, что вы нашли эту статью интересной и информативной. И еще раз благодарим be quiet! за то, что позволили нам использовать часть их графики. Включить!

Что такое блок питания ПК и как он работает?

SMPS подставка для импульсного источника питания .В основном это электронный блок питания, используемый в настольных компьютерных системах. Основная цель использования SMPS - передавать мощность от источника переменного тока к устройствам постоянного тока при преобразовании напряжения и тока. Он в основном используется в бытовых продуктах, таких как персональные компьютеры. Импульсные источники питания могут работать в широком диапазоне частот и напряжений питания, поэтому их область применения возрастает. Из-за большого объема SMPS они теперь также используются в зарядных устройствах для мобильных телефонов, а стоимость мобильных зарядных устройств также была снижена.


Импульсные источники питания также используются для преобразования постоянного тока в постоянный , и из-за этой функции SMPS, тяжелых транспортных средств, в промышленных установках, таких как телекоммуникационные стойки, блоки питания и отдельные элементы оборудования, также используют DC / DC импульсные преобразователи для получения питания любого необходимого напряжения.

SMPS также использует импульсный стабилизатор для эффективного преобразования электроэнергии. Блок питания компьютера переключает A.C. (переменный ток) с на низкое напряжение D.C. (Постоянный ток) для работы периферийных устройств. В настоящее время компьютер использует SMPS в качестве основного источника питания. Блок питания компьютера обычно меньше и легче по сравнению с линейным блоком питания из-за меньшего размера и веса трансформатора.

В основном элементы переключателей SMPS включают катушки индуктивности, конденсаторы, трансформатор и всевозможные электрические компоненты для регулирования выходного напряжения и тока.


Давайте рассмотрим процесс работы блока питания компьютера

Фактическая работа блока питания ПК разделена на четыре различных части, и каждая из них имеет свою важную задачу для поддержания идеальной производительности электроэнергии.Вот список всех тех разделов, о которых я говорю:

  1. Входной выпрямитель: Первый шаг - преобразовать AC в DC с помощью процесса, называемого Rectification . Выпрямитель представляет собой модуль двухполупериодного диодного моста или , который используется для создания неконтролируемого постоянного напряжения на сглаживающем конденсаторе. Ток, потребляемый из сети этой схемой выпрямителя , возникает короткими импульсами около пиков переменного напряжения.Эти импульсы обладают значительной высокочастотной энергией, что снижает коэффициент мощности.
  2. Инвертор: На этом этапе DC преобразуется в AC через генератор мощности. Выходной трансформатор силового генератора очень низкий с частотой обмоток от десятков до сотен килогерц. Эти частоты превышают 20 кГц и не слышны для человека. Переключение осуществляется усилителем MOSFET . Этот усилитель имеет низкое сопротивление и высокую пропускную способность по току.
  3. Преобразователь напряжения : Если выходное напряжение выше 10 вольт , то используются кремниевые диоды . Если выходное напряжение ниже 10 вольт , то в качестве выпрямителя используются диоды Шоттки . У них более быстрое время восстановления, чем у кремниевых диодов, а при проводимости падение напряжения невелико.
  4. Регулятор выхода : фильтр, состоящий из катушек индуктивности и конденсаторов, используется для сглаживания выхода выпрямителя .Контур управления с обратной связью используется для регулирования выходного напряжения путем изменения рабочего цикла для компенсации изменений входного напряжения.

Так выглядит задняя панель блока питания:
  • Вентилятор: Вентилятор расположен на задней панели. Он используется для удаления воздуха внутри БП.
  • Порт источника питания: Эта часть потребляет электроэнергию от домашней розетки и подает ее на блок питания.
  • Выключатель питания: Выключатель питания используется для включения или ВЫКЛЮЧЕНИЯ блока питания.
  • Переключатель напряжения: Эта деталь используется для переключения напряжения с 110/115 В на 220/230 В или наоборот. Если в вашем блоке питания нет этой детали, вполне возможно, что разъем питания вашего блока питания универсальный или он предназначен только для определенного региона.

Вот как выглядят разъемы блока питания:

При установке блока питания в компьютер нам необходимо подключить все жизненно важные аппаратные кабели и разъем для передачи питания на различные компоненты компьютера.Их общие спецификации для различных настольных систем определены в руководствах Intel по проектированию, которые периодически пересматриваются.

  • Основной кабель питания ПК: Этот кабель подключается к задней панели блока питания и используется для питания блока питания. Это видно с внешней стороны БП.
  • Кабель питания SATA / MOLEX: Этот кабель соединяет блок питания с жестким диском. SATA означает Serial ATA или Serial Advanced Technology Attachment. SATA лучше, чем PATA , так как его скорость отправки данных намного выше.
  • 24-контактный ATX, основной кабель питания MOBO: Этот кабель является стандартным кабелем материнской платы, который используется в материнской плате каждого компьютера, и в основном этот кабель соединяет блок питания с материнской платой и обеспечивает все необходимое для материнской платы питание. Этот кабель либо доступен в виде 2 кабеля , либо может быть соединен с одним кабелем .
  • 6-контактный или 6 + 2-контактный кабель питания PCI Express: 6-контактный кабель используется для обеспечения дополнительного питания 12 В для плат расширения PCI Express .Слоты материнской платы PCI Express генерируют максимум 75 Вт . В основном он создан для видеокарты. Кабель 6 + 2 Pin аналогичен кабелю питания 6 pin PCI Express , но с на 2 контакта больше . Преимущество этого кабеля в том, что он обеспечивает максимальную мощность 150 Вт.
  • 8-контактный кабель питания процессора: Этот кабель используется для подачи питания на процессор.

# Наконец, все особо важные виды вещей

Номинальная мощность - Общие требования к мощности для высокопроизводительного компьютера с несколькими видеокартами могут варьироваться от 650 Вт до более чем 1000 Вт, , где обычным персональным компьютерам обычно требуется от 300 до 500 Вт. Рассчитано энергопотребление и сделано около на 40% больше, чем у блоков питания. Это сделано для защиты системы от перегрузки и снижения производительности. Общая потребляемая мощность системы - это сумма всех номинальных мощностей всех компонентов, которые получают питание от источника. Блок питания, сертифицированный производителем самостоятельно, будет требовать выходной мощности, которая может быть вдвое или больше, чем фактически предоставленная.

Эффективность - Тест, проведенный в 2005 , показывает, что блоки питания компьютеров эффективны на 70-80%, .Высококачественные блоки питания могут иметь КПД более 80%. В результате они энергоэффективны, тратят меньше энергии на тепло и требуют меньшего воздушного потока для охлаждения. В 2012 году БП стали более эффективными. Их КПД может достигать 90% при оптимальных уровнях нагрузки. КПД обычно достигает пика примерно при нагрузке 50–75%. Сейчас начаты различные действия по повышению эффективности компьютерных блоков питания. Эффективные блоки питания экономят деньги, поскольку они тратят меньше энергии, а затем сэкономленное электричество будет использоваться для обеспечения питания того же компьютера.

Преимущества и недостатки - Одним из основных преимуществ SMPS является то, что он более эффективен, чем линейные регуляторы, поскольку переключающий транзистор рассеивает мало энергии, работая в качестве переключателя. Некоторые другие преимущества SMPS включают меньшего размера и более легкий , поскольку тяжелые трансформаторы частоты сети и тепловыделение исключаются в SMPS.

Большая сложность, генерация высокой амплитуды, высокой частоты являются недостатками.Дешевый SMPS может создавать помехи для оборудования A / V , подключенного к той же фазе, из-за обратного взаимодействия с электрическими коммутационными шумами на линии электропитания.

Меры предосторожности - После того, как шнур питания был отсоединен от стены, основной конденсатор фильтра может сохранять до 325 вольт. В некоторых ИИП отсутствует конденсатор утечки, который используется для медленной разрядки конденсатора. Любой контакт с этим конденсатором может привести к сильному поражению электрическим током. Конденсатор иногда подключается к первичной и вторичной обмоткам трансформатора, чтобы уменьшить EMI (электромагнитная индукция). Если трансформатор один, это может привести к поражению электрическим током.


Как работают блоки питания для ПК

Взгляните на мельчайшие подробности того, что дает вашей установке мощь

Блок питания (PSU) - один из компонентов ПК, который мы склонны принимать как должное. Он сидит в футляре, из него торчит куча проводов, и, может быть, время от времени мы вдыхаем в него немного воздуха, чтобы избавиться от пылевых кроликов.Но это, пожалуй, самая важная часть аппаратного обеспечения ПК, потому что она выполняет одну задачу: снабжает остальную часть машины необходимой ей электроэнергией.

К сожалению, электричество из розетки не подходит. Электронные устройства рассчитаны на использование электричества постоянного тока, а то, что выходит из стены, является переменным током. К тому же электричество от стены слишком мощное. Это означает, что основная роль блока питания заключается в преобразовании электроэнергии переменного тока в электричество постоянного тока на безопасном уровне.

Мы рассмотрим, как это делает блок питания, и собственное оборудование внутри него, которое делает это возможным. В качестве наглядного пособия мы будем вскрывать одну из них, чтобы обнажить ее внутренности.

Quick Primer: типы источников питания

Источники питания бывают двух основных типов: линейные и переключаемые.

Линейные источники питания проще, требуя всего нескольких шагов, чтобы преобразовать электричество переменного тока в электричество постоянного тока. Они постоянно расходуют энергию и обычно сбрасывают избыточную энергию в виде тепла и требуют более крупных компонентов для обеспечения высокой мощности.Это ограничивает их в основном приложениями с меньшей мощностью. В чем они действительно хороши, так это в том, что на их выходе мало шума, и настольные принадлежности лабораторного уровня часто бывают линейными по этой причине.

Импульсный источник питания, с другой стороны, имеет внутренний переключатель, который контролирует поток электричества, поступающего в остальную часть источника питания. Хотя это добавляет сложности, у него есть несколько преимуществ. Во-первых, источник питания потребляет меньше электроэнергии, чем линейный источник питания.Во-вторых, при переключении генерируется высокочастотный переменный ток, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры некоторых компонентов, таких как катушки индуктивности и трансформаторы. Обратной стороной является то, что переключение создает много шума, который необходимо отфильтровать на выходе и, возможно, экранировать, чтобы предотвратить утечку.

Из переменного тока в постоянный: этапы процесса источника питания

Как уже упоминалось, основная задача источника питания заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. Как только электричество постоянного тока вырабатывается, оно преобразует его в соответствующие напряжения для использования компонентами.Это становится немного сложнее, если принять во внимание другие особенности, поэтому вот блок-схема с разбивкой:

Блок-схема блока питания ПК. Красные линии - это переменный ток, зеленые - постоянный ток.

Вот изображение блока питания, который мы изучаем, с выделенными частями, которые выполняют все эти шаги. В случае, если вас интересует белая пленка и пластиковые листы, она призвана свести к минимуму вибрации, а пластиковые листы должны изолировать компоненты от соприкосновения друг с другом или с шасси, к которому подключен заземляющий провод.

Шаг 1. Фильтрация переменного тока на входе

Электроэнергия, выходящая из стены, очень шумная по ряду причин. Первый шаг - отфильтровать как можно больше шума, используя комбинацию конденсаторов (известных как конденсаторы X и Y) и катушек индуктивности. Кроме того, может быть некоторая схема защиты, аналогичная той, что используется в устройствах защиты от перенапряжения, для защиты от внезапных скачков тока.

Если источник питания имеет физический переключатель напряжения, вход либо переходит в цепь удвоителя напряжения, либо продолжает работать.Удвоитель напряжения используется, когда на входе 115 В, так что остальной блок питания должен работать только с 230 В независимо от фактического входа. Если есть активная коррекция коэффициента мощности, то она позаботится об этом шаге. Таким образом, если источник питания потребляет 115–230 В без физического переключателя, есть большая вероятность, что он имеет активную коррекцию коэффициента мощности.

На этом рисунке показана основная часть фильтрации переменного тока и части выпрямления переменного тока, описанные в шаге 2. Винты в середине радиатора прикрепляют диод для коррекции коэффициента мощности (описанный в шаге 3) и пару переключающие полевые МОП-транзисторы (отвечающие за переключение, описанное в шаге 4).

Шаг 2 - Выпрямление и фильтрация

Электричество, идущее от стены, попеременно то положительное, то отрицательное. Это заставляет ток течь вперед и назад по проводам, не производя никакой реальной работы с течением времени. Выпрямители преобразуют переменный ток в чисто положительный, как показано на рисунке ниже:

Вход переменного тока в двухполупериодный выпрямленный выход (из Falstad's Circuit Simulator ).

Накопительный конденсатор используется для улавливания энергии из все еще переменного потока, чтобы превратить его в более плоский и стабильный.

Обратите внимание, что на выходе есть что-то вроде зубчатого рисунка. Это связано с тем, что конденсатор может быть заряжен только тогда, когда напряжение выпрямленного выхода достигает определенной точки до пикового напряжения. В противном случае он разряжается. Самая низкая и самая высокая точки зуба пилы образуют так называемую рябь. Количество пульсаций зависит от качества, емкости и типа конденсатора. Качественные блоки питания сведут к минимуму пульсации.

Кстати, спецификация ATX требует не более пяти процентов пульсации на 3.Линии 3В, 5В, 5В_SB и 12В.

Шаг 3 - Коррекция коэффициента мощности (PFC)

Коэффициент мощности - это явление, которое происходит в цепях переменного тока. В цепях переменного тока есть два типа мощности: активная и реактивная. Активная мощность - это мощность, которая используется на резистивных нагрузках, например при вращении двигателя. Реактивная мощность - это мощность, которая воздействует на такие компоненты, как конденсаторы и катушки индуктивности, чтобы заряжать их, без какой-либо работы с реальной нагрузкой.

Коэффициент мощности - это соотношение между суммой активной и реактивной мощности (называемой полной мощностью) и самой активной мощностью, которое всегда меньше 1.Коррекция коэффициента мощности направлена ​​на то, чтобы это отношение было как можно ближе к 1. Хотя это звучит похоже на эффективность, эффективность - это унаследованный компонент электроники, который не может использовать все электричество для выполнения полезной работы и сбрасывает то, что не может использовать в качестве тепла.

Существует два типа коррекции коэффициента мощности: пассивная и активная. Пассивный PFC использует индукторы, пассивный электрический компонент . Активный PFC использует схему управления и транзисторы или активных электрических компонентов.

Шаг 4 - Переключение

Коммутация объединяет несколько действий для достижения того же эффекта: пропускание электричества к остальной части источника питания. Другие функции переключения включают:

  • Схема защиты, такая как защита от перенапряжения, сверхтока, избыточной мощности и короткого замыкания.
  • Обеспечивает базовую обратную связь с компьютером, наиболее важным из которых является сигнал о хорошем питании, который сообщает материнской плате о том, что блок питания готов к работе.
  • Создайте высокочастотный (в диапазоне десятков килогерц) выход переменного тока.Причина в том, что это позволяет трансформаторам, используемым на следующем этапе, быть небольшими.

Для правильной работы переключения требуется обратная связь от выхода. Это делается путем измерения выходного напряжения, подаваемого на компьютер.

Это схема управления для управления переключением.

Шаг 5 - Преобразование

Трансформаторы используются для понижения напряжения до первичной линии 12 В и вторичной линии 5 В. Затем основная линия 12 В понижается с помощью преобразователей постоянного тока до 5 В и 3.3V для использования ПК. Вторичная линия 5 В используется для питания схемы резервного питания 5 В, так что компьютер может включаться с помощью переключателя питания на передней панели.

Этап 6 - Выпрямить выход и фильтр

После преобразования входа в выход с безопасным уровнем напряжения пора еще раз выпрямить и отфильтровать, потому что то, что выходит из трансформатора, - это электричество переменного тока. По сути, это повторение шага 2.

На рисунке справа показан выпрямитель, который для этой модели является полуволновым.Это означает, что используется только половина волны переменного тока. Скорее всего, это экономическая мера, позволяющая избежать необходимости в более сложном трансформаторе. Слева от выпрямителя находятся конденсаторы, используемые для фильтрации.

Выход возвращается в схему переключения. По соображениям безопасности выходные цепи не подключены напрямую к входным цепям. То есть на плате нет проводов или проводов, соединяющих их. Чтобы обойти это, в этом источнике питания используется изолирующий трансформатор. В других источниках питания они могут использовать так называемые оптопары.( https://en.wikipedia.org/wiki/Opto-isolator )

Шаг 7 - Преобразование и регулирование

Поскольку от главного трансформатора создается только 12 В, преобразователи постоянного тока используются для создания 5 В и 3,3 В. Регуляторы помогают поддерживать напряжение как можно более стабильным. Следующие изображения показывают вывод этих строк. Выходные провода очень толстые, потому что они должны выдерживать большой ток.

Сюда выходят линии 12В и 3,3В.

Сюда выходит линия 5В.

Все эти провода ведут к главной плате распределителя. Ничего особенного здесь не происходит.

Вы могли заметить, что из выхода выходят две линии 12 В (отмечены меткой «12 В 2» на печатной плате). Это будет означать, что этот конкретный источник питания имеет две шины 12 В, которые, скорее всего, распределены между основным 24-контактным разъемом и разъемом EPS12V для одной шины с периферийными устройствами, включая разъем PCI Express, для другой.

Собираем все вместе: для преобразования электроэнергии требуется много времени

Для кажущейся простой задачи преобразования электроэнергии блок питания выполняет несколько шагов, чтобы обеспечить безопасные и правильные электрические розетки в ваших компонентах.Хотя эта статья поверхностно описывает ее внутреннюю работу, мы надеемся, что она дает лучшее представление о том, что часто упускается из виду.

Что такое БП? Что такое блок питания ATX?

Блок питания - это аппаратное обеспечение, которое преобразует мощность, подаваемую из розетки, в полезную мощность для многих частей внутри корпуса компьютера.

Он преобразует переменный ток из розетки в постоянную форму мощности, называемую постоянным током, которая требуется компонентам компьютера.Он также регулирует перегрев, контролируя напряжение, которое может изменяться автоматически или вручную в зависимости от источника питания.

Блок питания является важной частью, потому что без него остальное внутреннее оборудование не может работать. Материнские платы, корпуса и блоки питания бывают разных размеров, называемых форм-факторами. Все три должны быть совместимы, чтобы правильно работать вместе.

CoolMax, CORSAIR и Ultra - самые популярные производители блоков питания, но большинство из них входят в комплект поставки компьютера, поэтому при замене блока питания вы имеете дело только с производителями.

Блок питания обычно не обслуживается пользователем. Для вашей безопасности никогда не открывайте блок питания.

Описание блока питания

Блок питания Corsair Enthusiast TX650 V2 ATX12V EPS12V. © Корсар

Блок питания установлен прямо внутри задней части корпуса. Если вы проследите за кабелем питания компьютера, вы обнаружите, что он присоединяется к задней части блока питания. Это задняя сторона, как правило, единственная часть блока питания, которую когда-либо увидит большинство людей.

В задней части блока питания также есть отверстие для вентилятора, через которое воздух выходит из задней части корпуса компьютера.

Сторона блока питания, обращенная за пределы корпуса, имеет трехконтактный штекерный порт, к которому подключается кабель питания, подключенный к источнику питания. Также часто есть переключатель питания и переключатель напряжения источника питания.

С противоположной стороны блока питания в компьютер выходят большие пучки цветных проводов. Разъемы на противоположных концах проводов подключаются к различным компонентам внутри компьютера для подачи на них питания.Некоторые специально предназначены для подключения к материнской плате, в то время как другие имеют разъемы, которые подходят для вентиляторов, дисководов гибких дисков, жестких дисков, оптических приводов и даже некоторых мощных видеокарт.

Блоки питания имеют номинальную мощность, чтобы показать, какую мощность они могут обеспечить компьютеру. Поскольку для правильной работы каждой части компьютера требуется определенное количество энергии, важно иметь блок питания, который может обеспечить нужное количество. Очень удобный калькулятор Cooler Master Supply Calculator может помочь вам определить, сколько вам нужно.

ATX против блоков питания ATX12V

ATX и ATX12V - это спецификации конфигурации, которые важно различать при работе с источниками питания. Для большинства людей заметные различия просто связаны с физическим разъемом на материнской плате. Выбор одного из них зависит от типа используемой материнской платы.

Новейший стандарт ATX12V v2.4 используется с 2013 года. Материнские платы, использующие ATX12V 2.x, используют 24-контактный разъем.Материнские платы ATX используют 20-контактный разъем.

Одна из ситуаций, когда в игру вступает количество выводов, - это когда вы решаете, работает ли конкретный блок питания с вашей системой. Блоки питания, совместимые с ATX12V, хотя и имеют 24 контакта, на самом деле могут использоваться на материнской плате ATX с 20-контактным разъемом. Оставшиеся неиспользуемые четыре контакта просто отсоединятся от разъема. Если в корпусе вашего компьютера есть место, это вполне выполнимая установка.

Однако это не работает наоборот.Если у вас есть блок питания ATX с 20-контактным разъемом, он не будет работать с новой материнской платой, требующей подключения всех 24 контактов. Дополнительные четыре контакта были добавлены в эту спецификацию для подачи дополнительного питания через шины 12 В, поэтому 20-контактный блок питания не может обеспечить достаточную мощность для работы такой материнской платы.

Еще кое-что, что отличает блоки питания ATX12V и ATX, - это разъемы питания, которые они предоставляют. Стандарт ATX12V (начиная с версии 2.0) требует 15-контактного разъема питания SATA.Если вам нужно использовать устройство SATA, но блок питания не имеет разъема питания SATA, вам понадобится адаптер Molex с 4 контактами на 15 контактов SATA (например, этот).

Еще одно различие между ATX и ATX12V - это рейтинг энергоэффективности, который определяет, сколько мощности снимается со стены по сравнению с выходной мощностью компьютера. Некоторые старые блоки питания ATX имеют рейтинг эффективности ниже 70 процентов, в то время как стандарт ATX12V требует минимального рейтинга 80 процентов.

Другие виды блоков питания

Описанные выше блоки питания - это те, которые находятся внутри настольного компьютера.Другой тип - внешний источник питания.

Например, на некоторых игровых консолях блок питания подключен к кабелю питания, который должен проходить между консолью и стеной. Вот пример блока питания Xbox One, который выполняет ту же функцию, что и блок питания для настольного компьютера, но является внешним и, следовательно, полностью подвижным, и его гораздо проще заменить, чем блок питания для настольного компьютера:

Блок питания Xbox One.

Другие похожи, например, блок питания, встроенный в некоторые внешние жесткие диски, которые необходимы, если устройство не может потреблять достаточно энергии от компьютера через USB.

Внешние источники питания выгодны, потому что они позволяют устройству быть меньше и привлекательнее. Однако некоторые из этих типов блоков питания присоединяются к кабелю питания и, поскольку они обычно довольно большие, иногда затрудняют размещение устройства у стены.

Источник бесперебойного питания (ИБП) - еще один тип источника питания. Они похожи на резервные источники питания, которые обеспечивают питание, когда основной блок питания отключен от обычного источника питания.Поскольку блоки питания часто становятся жертвами скачков напряжения и скачков напряжения из-за того, что устройство получает электроэнергию, вы можете подключить устройство к ИБП (или сетевому фильтру).

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Все, что нужно знать об источниках питания

Мы участвуем в программе Amazon Services LLC Associates, партнерской рекламной программе, разработанной для того, чтобы мы могли получать вознаграждение за счет ссылок на Amazon.com и дочерние сайты.

[nextpage title = ”Введение”]

В этом руководстве мы объясним все, что вам нужно знать об источниках питания для ПК, включая форм-факторы, эффективность, коррекцию коэффициента мощности (PFC), шины, защиту, пульсации и многое другое. Вы узнаете, что номинальная мощность блока питания не должна быть единственным фактором, который следует учитывать при покупке блока питания.

Но прежде чем идти дальше, давайте объясним, что именно делает блок питания.

Как электрическое устройство, компьютеру требуется питание для правильной работы его компонентов.Устройство, отвечающее за подачу питания на компьютер, - это блок питания. Вкратце, мы могли бы сказать, что основная функция источника питания - преобразование переменного напряжения (также известного как AC), которое подается системой электроснабжения, в постоянное напряжение (также известное как DC). Другими словами, источник питания преобразует обычное переменное напряжение 110 В или 220 В в постоянное напряжение, используемое электронными компонентами ПК, которое составляет +3,3 В, +5 В, +12 В и -12 В (переменные напряжения меняются во всем мире.В этом руководстве мы будем использовать «110 В» в качестве общей метки для напряжений 110 В, 115 В и 127 В, тогда как мы будем использовать «220 В» в качестве общей метки для напряжений 220 В, 230 В и 240 В. Япония, в которой используется сеть с напряжением 100 В, является единственной страной, не входящей в этот диапазон.) Блок питания также присутствует в процессе охлаждения ПК, как мы подробно объясним позже.

Существует два основных исполнения источников питания: линейный и импульсный.

Линейные блоки питания работают, получая от электросети напряжение 110 В или 220 В и понижая его значение (например,г., 12 В) с помощью трансформатора. Это более низкое напряжение по-прежнему является переменным током. Затем выпрямление выполняется набором диодов, преобразующих это переменное напряжение в пульсирующее. Следующим шагом является фильтрация, которая выполняется электролитическим конденсатором, преобразуя это пульсирующее напряжение почти в постоянное. Постоянный ток, полученный после конденсатора, немного колеблется (это колебание называется пульсацией), поэтому необходим каскад регулирования напряжения, выполненный с помощью стабилитрона (часто с помощью силового транзистора) или интегральной схемы регулятора напряжения.После этого этапа на выходе будет истинное постоянное напряжение.

Хотя линейные блоки питания очень хорошо подходят для нескольких приложений с низким энергопотреблением (беспроводные телефоны - это приложение, которое приходит на ум), когда требуется высокая мощность, линейные блоки питания могут быть очень большими.

Размер трансформатора и емкость (и, следовательно, размер) электролитического конденсатора обратно пропорциональны частоте входного переменного напряжения; чем ниже частота переменного напряжения, тем больше размер этих компонентов и наоборот.Поскольку линейные источники питания по-прежнему используют частоту 60 Гц (или 50 Гц, в зависимости от страны) от электросети (что является очень низкой частотой), трансформатор и конденсатор имеют огромные размеры.

Создание линейного блока питания для ПК было бы безумием, поскольку он был бы очень большим и тяжелым. Решение состояло в том, чтобы использовать подход высокочастотного переключения.

В источниках питания с высокочастотным импульсным режимом (также известных как SMPS) частота входного напряжения повышается перед входом в трансформатор (типичные значения в диапазоне кГц).При увеличении частоты входного напряжения трансформатор и электролитические конденсаторы могут быть очень маленькими. Это источник питания, используемый в ПК и некоторых других типах электронного оборудования, например DVD-плеерах. Имейте в виду, что «переключение» - это сокращение от «высокочастотное переключение», которое не имеет ничего общего с тем, есть ли у источника питания переключатель включения / выключения или нет…

Блок питания, вероятно, является самым запущенным компонентом на ПК. Обычно при покупке компьютера мы просто учитываем тип процессора и частоту, модель материнской платы, модель видеокарты, количество установленной памяти, емкость жесткого диска, и забываем о блоке питания, который, по сути, , это тот, кто поставляет «топливо» для правильной работы компонентов ПК.

Источник питания хорошего качества и достаточной мощности может увеличить долговечность вашего оборудования и снизить ваши счета за электроэнергию (мы объясним почему при обсуждении эффективности). На всякий случай, качественный блок питания будет стоить менее 5% от общей стоимости ПК. С другой стороны, некачественный источник питания может вызвать несколько периодических проблем, большинство из которых сложно решить. Неисправный или злонамеренный источник питания может заблокировать компьютер, привести к сбойным блокам жесткого диска, стать причиной печально известных ошибок «синий экран смерти» и привести к случайным перезагрузкам и зависаниям, а также ко многим другим проблемам.

В этом руководстве мы обсудим основы, которые должен знать каждый пользователь. Если вы хотите узнать еще больше о внутреннем устройстве блока питания ПК, мы рекомендуем, чтобы после прочтения этого руководства вы прочитали его продолжение, Анатомия импульсных источников питания, где мы подробно объясняем, как работают основные внутренние компоненты блока питания ПК. .

[название следующей страницы = «Подключение переменного тока»]

Первое, что вам следует знать, это то, что ваш блок питания должен быть совместим с напряжением переменного тока, используемым в вашем городе.Наиболее распространенными являются «110 В», охватывающие напряжения, которые приблизительно соответствуют этому значению (например, 115 В и 127 В), и «220 В» (например, 230 В и 240 В).

Большинство источников питания имеют либо переключатель 110/220 В, либо «автоматический выбор диапазона» или «автоматический выбор», что означает, что они могут работать при «любом» напряжении переменного тока (обычно от 100 до 240 В; диапазон составляет напечатано на этикетке блока питания в разделе «Вход переменного тока», см. рис. 3). Следовательно, они не поставляются с переключателем такого типа. Обычно производители создают схему «автоматического выбора» через активную схему PFC, поэтому все источники питания с активным PFC будут иметь «автоматический выбор» и не будут иметь переключателя 110 В / 220 В.Лишь очень немногие источники питания с автоматическим выбором напряжения не имеют активной функции коррекции коэффициента мощности. Конечно, мы объясним, что это за схема, позже.

Не все блоки питания без переключателя 110/220 В поддерживают автоматический выбор диапазона. Некоторые блоки питания могут работать только при определенном напряжении. Чаще всего они ориентированы на европейский рынок. Если вы видите источник питания без напряжения 110 В / 220 В, всегда рекомендуется дважды проверить этикетку источника питания, под которой может работать переменное напряжение.

Рисунок 1: Переключатель питания 110/220 В.

Рисунок 2: Блок питания с автоматическим выбором напряжения - без переключателя 110/220 В. Обычно это означает, что в агрегате есть активная коррекция коэффициента мощности.

Рисунок 3: Диапазон напряжения для блоков питания с автоматическим выбором напряжения указан на этикетке блока питания.

Соединение между источником питания и розеткой переменного тока осуществляется через шнур питания. Этот шнур питания должен иметь вилку, совместимую со стандартом, используемым в вашей стране.Если ваша вилка не соответствует этому стандарту, вам понадобится адаптер. Два наиболее распространенных типа вилок - это североамериканский (NEMA 5-15) и европейский (CEE 7/7). В других странах могут использоваться вилки других типов (например, в Великобритании используется вилка BS 1363).

Рисунок 4: шнур питания для Северной Америки.

Рисунок 5: Европейский шнур питания .

На конце шнура питания, подключенном к источнику питания, используется вилка трапециевидной формы, называемая IEC C13, а в розетке для шнура питания, расположенной на источнике питания, используется вилка, называемая IEC C14.Для этого соединения также можно использовать другие штекеры, например IEC C19 и IEC C20, но они не так распространены.

[nextpage title = "Штепсельные вилки"]

В настоящее время блоки питания имеют следующие разъемы для питания компонентов от ПК:

  • Главный разъем материнской платы: это один из кабелей, которые необходимо подключить к материнской плате ПК. В нем используется большая 24-контактная вилка, которая является самой большой вилкой в ​​блоке питания. Большинство источников питания позволяют преобразовать этот 24-контактный штекер в 20-контактный (обычно путем удаления дополнительных 4 контактов), что является стандартом, используемым на старых материнских платах.Материнские платы с 24-контактным разъемом называются ATX12V 2.x, а материнские платы с 20-контактным разъемом могут быть либо материнской платой ATX12V 1.x, либо материнской платой ATX. Обратите внимание, что эти названия относятся к электрическому подключению материнской платы, а не к физическому размеру материнской платы. ATX - это также имя, используемое для описания размера материнской платы, что может сбивать с толку некоторых пользователей (у вас может быть материнская плата ATX с разъемом ATX12V 2.x). Например, в этом случае ATX относится к размеру материнской платы, 12 дюймов x 9.6 дюймов или 30,5 см x 24,4 см.

Рисунок 6: Главный разъем материнской платы (24-контактный штекер). Посмотрите, как его можно преобразовать в 20-контактный разъем.

Рисунок 7: Главный разъем материнской платы (24-контактный штекер).

  • Разъем ATX12V: этот 4-контактный разъем используется для подачи электрического тока на системный ЦП и должен быть установлен на материнской плате. Установка этого разъема обязательна - если вы не используете разъем EPS12V (см. Ниже).

Рисунок 8: Разъем ATX12V.

Рисунок 9: Разъем ATX12V.

  • Разъем EPS12V: этот 8-контактный разъем выполняет ту же функцию, что и ATX12V, то есть обеспечивает электрический ток для системного ЦП. Поскольку у него восемь контактов вместо четырех, он способен обеспечивать больший ток. Не все блоки питания и не все материнские платы поставляются с этим разъемом. На некоторых источниках питания разъем EPS12V получается соединением двух разъемов ATX12V.Если у вашей материнской платы и у источника питания есть этот разъем, используйте его вместо ATX12V. Материнские платы, которые поставляются с этим разъемом, часто поставляются с половиной разъема, покрытой наклейкой или пластиковой крышкой, что позволяет использовать разъем блока питания ATX12V на разъеме материнской платы EPS12V. Вы можете установить разъем ATX12V от источника питания на разъем EPS12V на материнской плате, однако это не рекомендуется.

Рисунок 10: Разъем EPS12V.

Рисунок 11: На некоторых источниках питания разъем EPS12V получается соединением двух разъемов ATX12V.

Рисунок 12: Разъем EPS12V на материнской плате.

[nextpage title = "Штепсельные вилки (продолжение)"]

  • Разъемы вспомогательного питания PCI Express: Эти разъемы используются для обеспечения большего электрического тока устройствам PCI Express, особенно видеокартам. Поэтому их еще называют разъемами питания видеокарт или просто PEG (PCI Express Graphics).Не всем видеокартам требуется дополнительное питание, но если ваша видеокарта имеет такую ​​вилку, вам необходимо установить дополнительный разъем питания. Эти разъемы могут иметь шесть или восемь контактов. Почти все видеокарты, которым требуется дополнительное питание, требуют 6-контактной версии этого разъема; только видеокарты самого высокого класса требуют 8-контактного типа. Некоторым видеокартам очень высокого класса может потребоваться даже использование двух вспомогательных кабелей питания для их питания. Вы должны обратить особое внимание на 8-контактный разъем, потому что он очень похож на разъем EPS12V.Хотя теоретически вы не можете вставить штекер EPS12V в видеокарту, если сильно надавить, это соединение станет возможным. Однако это также может привести к сильному короткому замыканию. К счастью, все блоки питания имеют защиту от короткого замыкания и не включатся, если вы сделаете эту ошибку. На разъеме EPS12V провода +12 В (желтые) расположены с той же стороны, что и небольшая защелка на разъеме, а на 8-контактном разъеме питания видеокарты заземляющие (черные) провода расположены в эта позиция.В настоящее время все блоки питания должны иметь как минимум одну 6-контактную вилку, а модели с более высокой мощностью предусматривают два, три или четыре кабеля, обеспечивающих дополнительное питание более чем одной видеокарты или дополнительное питание для видеокарт очень высокого класса, требующих два силовых кабеля. Вы также можете превратить любую стандартную вилку периферийного питания в разъем питания видеокарты через адаптер. Это очень удобно, если вы устанавливаете дополнительную видеокарту или имеете старый блок питания и не хотите заменять свое устройство.

Рисунок 13: Шестиконтактный разъем PEG. Этот конкретный блок питания предоставляет вам два дополнительных контакта, чтобы вы могли превратить этот 6-контактный штекер в 8-контактный. Мы называем этот тип разъема 6/8-контактным разъемом.

Рисунок 14: Шестиконтактный разъем PEG на видеокарте.

  • Разъемы питания SATA: Этот тип разъема используется для подачи питания на устройства с последовательным интерфейсом ATA (SATA), такие как жесткие и оптические диски. Если в вашем блоке питания недостаточно этих вилок для вашей системы, вы можете преобразовать любую стандартную вилку периферийного питания в вилку питания SATA с помощью адаптера.Физически он плоский и имеет 15 контактов.

Рисунок 15: Разъем питания SATA .

Рисунок 16. Разъем питания SATA на жестком диске.

  • Периферийные разъемы: это 4-контактный разъем питания общего назначения трапециевидной формы, который часто используется для питания жестких дисков, оптических приводов, вентиляторов, систем освещения и т. Д. Хотя в настоящее время используются новые жесткие диски и оптические приводы. подключается к блоку питания через разъемы питания SATA.До выпуска разъема PEG на видеокартах высокого класса использовался этот тип разъема для обеспечения дополнительной мощности карты. Эти разъемы существуют с момента появления самого первого ПК IBM в 1981 году, и IBM использовала компанию Molex в качестве поставщика для них. Многие называли эти заглушки «Molex» только потому, что на первых компьютерах можно было прочитать на них «Molex». Люди думали, что это название разъема, не понимая, что Molex был производителем. Мы предпочитаем называть их «стандартными вилками питания для периферийных устройств».«

Рисунок 17: Стандартный разъем питания для периферийных устройств.

Рис. 18: Стандартный разъем питания периферийных устройств на оптическом блоке.

  • Разъем питания дисковода гибких дисков: это уменьшенная версия предыдущего разъема, используемого для питания 3,5-дюймовых дисководов гибких дисков. Несколько старых видеокарт использовали этот штекер для обеспечения дополнительного питания вместо использования предыдущего разъема.

Рисунок 19: Разъем питания дисковода гибких дисков.

Рисунок 20: Разъем питания на дисководе гибких дисков.

[nextpage title = «Старые вилки питания»]

Две описанные ниже заглушки больше не используются, но вы можете найти их при разборке старых компьютеров.

  • Шестиконтактный вспомогательный разъем питания материнской платы: этот разъем был выпущен вместе со спецификацией ATX12V 1.x, но только на некоторых материнских платах (особенно на платах socket 423 и ранних платах socket 478) он использовался.

Рисунок 21: Шестиконтактный разъем вспомогательного питания.

  • 12-контактный разъем материнской платы: Этот разъем был основным разъемом материнской платы на материнских платах AT и источниках питания
    AT. Он стал устаревшим с введением стандарта ATX. В нем использовались два шестиконтактных разъема, и проблема заключалась в том, что эти два шестиконтактных разъема можно было вставить с любой стороны 12-контактного разъема на материнской плате. Чтобы избежать ошибок, вы должны установить эти разъемы таким образом, чтобы черные провода располагались по центру разъема (см. Рисунок 22).

Рисунок 22: Разъем питания AT .

[nextpage title = ”Форм-факторы”]

Существует несколько различных форм-факторов (или «стандартов») для блоков питания ПК. Эти форм-факторы определяют не только физический размер блока питания, но и тип разъемов, которые он имеет. На момент написания этой статьи ATX12V 2.x и EPS12V являются наиболее распространенными стандартами для блоков питания ПК.

  • AT: Этот стандарт был введен IBM PC AT в 1984 году и использовался до тех пор, пока стандарт ATX не приобрел популярность в середине 1990-х годов.Этот блок питания выдает четыре напряжения: +5 В, +12 В, -5 В и -12 В, а для основного разъема материнской платы используется 12-контактный разъем (см. Предыдущую страницу). Из представленных разъемов в этом блоке питания используются только стандартные разъемы питания периферийных устройств и разъем питания дисковода гибких дисков в дополнение к 12-контактному кабелю материнской платы.
  • ATX: В 1996 году Intel представила новую компоновку материнской платы под названием ATX, чтобы заменить старую компоновку AT. Поскольку материнская плата ATX имела совершенно другие физические размеры, также потребовались новые корпуса («корпуса ATX» в отличие от «корпусов AT», используемых до сих пор).В этой новой компоновке материнской платы Intel также предложила новый тип блока питания, обеспечивающий новые функции, такие как использование нового 20-контактного разъема материнской платы и введение двух новых напряжений, +3,3 В и + 5VSB, также известных как « резервная мощность ». Этот выход всегда включен, даже когда компьютер выключен, что позволяет компьютеру выключаться, не требуя нажатия кнопки включения / выключения. Из представленных разъемов в этом блоке питания используется только 20-контактный разъем материнской платы, стандартные разъемы питания периферийных устройств и разъем питания дисковода гибких дисков.Вы можете найти полную спецификацию ATX здесь.
  • ATX12V 1.x: с современными процессорами, требующими большего количества энергии, к источникам питания ATX были добавлены два дополнительных разъема: четырехконтактный разъем на 12 В (разъем ATX12V) и шестиконтактный вспомогательный источник питания (см. Предыдущую страницу). ATX12V 1.3 представил разъем питания Serial ATA. Вы можете найти полную спецификацию ATX12V 1.x здесь.
  • ATX12V 2.x: этот форм-фактор, представленный с выпуском шины PCI Express, модернизировал разъем питания основной материнской платы до 24-контактной модели (рисунки 6 и 7) и представил дополнительный разъем питания PCI Express (PEG, рисунки 13 и 14).Вы можете найти полную спецификацию ATX12V 2.x здесь. Это стандарт, используемый в настоящее время.
  • EPS12V: этот форм-фактор был создан SSI (Server System Infrastructure) для серверов начального уровня. В его текущей версии используются те же разъемы, что и в ATX12V 2.x, с добавлением нового разъема питания процессора, называемого EPS12V (см. Рисунки 10, 11 и 12). Поскольку он имеет только один новый разъем, многие производители блоков питания предлагают модели ATX12V v2.x и EPS12V одновременно. Вы можете найти полную спецификацию EPS12V здесь.

Итак, мы рассмотрели основные форм-факторы блоков питания для настольных ПК. Однако для ПК с малым форм-фактором доступны другие форм-факторы.

  • LFX12V: LFX означает низкопрофильный форм-фактор. Он использует те же разъемы, что и ATX12V v2.x, но имеет другой физический размер: 2,44 дюйма x 2,83 дюйма x 8,27 дюйма (62 мм x 72 мм x 210 мм) (Ш x В x Г).

Рисунок 23: Источник питания LFX12V.

  • CFX12V: CFX означает компактный форм-фактор.Он использует те же разъемы, что и ATX12V v2.x, и имеет L-образную форму на основе стандартного размера ATX с шириной 5,90 дюйма (150 мм) вверху и шириной 4 дюйма (101,6 мм) внизу. Вы можете найти полную спецификацию CFX12V здесь.
  • TFX12V: TFX означает тонкий форм-фактор. Он использует те же разъемы, что и ATX12V v2.x, но имеет другой физический размер: 2,56 дюйма x 3,35 дюйма x 6,89 дюйма (65 мм x 85 мм x 175 мм) (Ш x В x Г). Вы можете найти полную спецификацию TFX12V здесь.
  • SFX12V: SFX означает малый форм-фактор.Вы можете найти полную спецификацию SFX12V здесь. Он использует те же разъемы, что и ATX12V v2.x, и доступен в нескольких различных физических размерах и конфигурациях вентиляторов:
    • 3,94 дюйма x 1,97 дюйма x 4,92 дюйма (100 мм x 50 мм x 125 мм) (Ш x В x Г) (также известный как профиль вентилятора 40 мм)
    • 3,94 дюйма x 2,5 дюйма x 4,92 дюйма (100 мм x 63,5 мм x 125 мм) (Ш x В x Г) (также известный как профиль вентилятора с верхним креплением)
    • 125 мм x 63,5 мм x 100 мм (4,92 дюйма x 2,5 дюйма x 3,94 дюйма) (Ш x В x Г) (также известный как профиль вентилятора с уменьшенной глубиной установки сверху)
    • 3.94 x 2,5 x 4,92 дюйма (100 x 63,5 x 125 мм) (Ш x В x Г) (также известный как профиль вентилятора 60 мм)
    • 138 x 86 x 101,4 мм (5,43 x 3,38 x 3,99 дюйма) (Ш x В x Г) (также известный как профиль PS3)

[название следующей страницы = «Охлаждение»]

Блок питания играет решающую роль в процессе охлаждения ПК. Его точная функция заключается в удалении горячего воздуха из корпуса. Воздушный поток внутри ПК работает следующим образом. Холодный воздух поступает через канавки в передней части корпуса.Воздух нагревается такими устройствами, как процессор, видеокарта, набор микросхем и т. Д. Поскольку горячий воздух менее плотный, чем холодный, естественная тенденция заключается в его повышении. Следовательно, горячий воздух остается в верхней части корпуса. Вентилятор охлаждения блока питания работает как вытяжной вентилятор, вытягивая горячий воздух из этой области и выдувая его из ПК. Посмотрите, как это работает, на рис. 24. Источники питания класса Hi-End имеют два или три охлаждающих вентилятора. В некоторых корпусах сзади есть место для установки дополнительного вентилятора.

Рисунок 24: Воздушный поток внутри корпуса ПК.

Традиционно блоки питания для ПК используют 80-миллиметровый вентилятор на задней стороне, как вы можете видеть на Рисунке 25. Несколько лет назад производители блоков питания начали использовать 120-миллиметровый или более вентилятор в нижней части блока питания, заменив заднюю. панель блока питания с сеткой. Обычно использование вентилятора большего размера обеспечивает больший поток воздуха и более низкий уровень шума, поскольку вентилятор большего размера может вращаться с меньшей скоростью, чтобы обеспечить такой же воздушный поток, как и вентилятор меньшего размера.

Рисунок 25: Блок питания с 80 мм сзади.

Рисунок 26: Блок питания с 120 мм внизу.

Некоторые блоки питания могут иметь более одного вентилятора, в то время как некоторые производители предоставляют регулировку скорости вентилятора блока питания или кабель, чтобы вы могли контролировать скорость вращения вентилятора с помощью вашей любимой программы мониторинга. Этот кабель необходимо установить на пустой коннектор вентилятора на материнской плате. (Эти особенности встречаются не так часто.)

Проблема с вентилятором блока питания и / или дополнительными вентиляторами - это производимый ими шум.Иногда это такой раздражающий шум, что простая работа за компьютером вызывает у нас стресс. Чтобы уменьшить шум, в настоящее время в большинстве источников питания используется схема для управления скоростью вращения вентилятора в соответствии с внутренней температурой источника питания. Когда блок питания холодный, вентилятор вращается с меньшей скоростью, что снижает шум.

Чтобы обеспечить лучший воздушный поток и организацию внутри ПК, в некоторых источниках питания используется модульная кабельная система, в которой периферийные кабели подключаются к устройству с помощью разъемов, вместо того, чтобы быть постоянно подключенными к источнику питания.Вы можете отсоединить неиспользуемые кабели. Некоторые производители также продают дополнительные кабели для модульной кабельной системы своих источников питания, помогая пользователям в будущих обновлениях. Обычно в источниках питания, использующих модульные кабельные системы, кабель основной материнской платы и кабели ATX12V / EPS12V постоянно подключены к блоку, как показано на блоке питания, изображенном на Рисунке 27.

Рисунок 27: Модульная кабельная система.

[заголовок следующей страницы = ”Power”]

Блоки питания

маркируются в соответствии с максимальной мощностью, которую они могут выдавать - по крайней мере, теоретически.Проблема в том, что многие блоки питания не могут обеспечить мощность, указанную на этикетке, обычно из-за того, что производитель:

  • Обозначил блок питания пиковой мощностью, которая может быть достигнута только в течение нескольких секунд, а в некоторых случаях менее чем за одну секунду.
  • Измерена максимальная мощность блока питания при нереалистичной комнатной температуре, обычно 25 ° C (77 ° F), в то время как температура внутри ПК всегда будет выше - минимум 35 ° C (95 ° F). Полупроводники и катушки индуктивности имеют физический эффект, называемый понижением номинальных характеристик, когда они теряют способность передавать ток (и, следовательно, мощность) с повышением температуры (см. Рисунок 28).Таким образом, максимальная мощность, измеренная при более низкой температуре, не может быть достигнута при повышении температуры.
  • Просто соврал. Вероятно, так обстоит дело с «универсальными» единицами.

Чтобы проиллюстрировать влияние температуры на способность источника питания передавать ток, рассмотрим кривую снижения номинальных характеристик, представленную на рисунке 28, которая относится к транзистору с названием FQA24N50. Как видите, этот транзистор может выдавать до 24 А при работе при 25 ° C (77 ° F), но как только температура увеличивается (ось x), максимальный поддерживаемый ток (ось y) уменьшается.При 100 ° C (212 ° F) максимальный ток, который может выдавать данное устройство, составляет 15 А, что на 37,5% меньше. Мощность, измеряемая в ваттах, представляет собой коэффициент между током и напряжением (P = V x I). Если бы этот транзистор работал при 12 В, мы бы увидели уменьшение максимальной мощности с 288 Вт (12 В x 24 А) до 180 Вт (12 В x 15 А).

Рисунок 28: Кривая снижения номинальных значений транзистора.

Зная об этой ситуации, уважаемые производители начали раскрывать, при какой температуре маркируются их блоки питания.Вы можете найти некоторые блоки питания на рынке, где производитель гарантирует, что они могут выдавать указанную мощность при 40 ° C, 45 ° C или даже при 50 ° C.Другими словами, производитель гарантирует, что они могут выдавать указанную мощность в течение реальный сценарий не только в лаборатории производителя. Это надежный параметр при принятии решения, какой блок питания купить.

Вы можете подумать, что максимальная мощность, которую может выдать блок питания, - это просто сумма максимальной мощности, которую может выдать каждый выход.По правде говоря, математика не так проста из-за того, как блоки питания ПК работают внутри. Основные положительные выходы (+12 В, +5 В и +3,3 В) разделяют некоторые компоненты, поэтому, хотя каждый выход имеет индивидуальный максимальный выход, этот максимум может быть достигнут только тогда, когда с других выходов не поступает питание.

Самый распространенный случай - это выходы +5 В и +3,3 В. Несмотря на то, что у них есть индивидуальные ограничения по максимальному току и мощности, эти максимальные значения могут быть получены только в том случае, если от другого выхода не поступает питание.Вместе они имеют общую максимальную мощность, которая ниже, чем простое сложение максимальной мощности с выходов +5 В и +3,3 В.

В качестве практического примера рассмотрим источник питания на рисунке 29. На этикетке указано, что выход +5 В может выдавать до 24 А, что соответствует 120 Вт, или 5 В x 24 А. Выход +3,3 В также может доставляют до 24 А, что соответствует 79,2 Вт, или 3,3 В x 24 А. Максимальная суммарная мощность, указанная на этикетке, составляет 155 Вт (меньше, чем простое добавление максимальной мощности, которую каждый выход может выдавать по отдельности), что быть 199.2 Вт или 120 Вт + 79,2 Вт.

То же самое верно и для выходов +12 В. В блоке питания, показанном на Рисунке 29, каждая шина +12 В может выдавать до 16 А (192 Вт или 12 В x 16 А), но максимальная суммарная мощность для выходов +12 В составляет 504 Вт, а не 768 Вт ( 192 Вт x 4).

И, наконец, у нас есть комбинированная мощность для +12 В, +5 В и +3,3 В одновременно, что не является простым добавлением максимальной комбинированной мощности для выходов +5 В / + 3,3 В с максимальная суммарная мощность для выходов +12 В.В источнике питания из нашего примера максимальная комбинированная мощность для этих выходов составляет 581,5 Вт, а не 659 Вт (155 Вт + 504 Вт).

Рисунок 29: Типичная этикетка блока питания.

Наконец, у нас есть распределение мощности, о котором знают очень немногие пользователи. Два блока питания с одинаковой максимальной мощностью могут иметь совершенно разное распределение мощности.

В настоящее время обычный ПК потребляет больше энергии от выходов +12 В. Это происходит потому, что два наиболее энергоемких компонента ПК - ЦП и видеокарта - подключены к выходам + 12 В (через разъем ATX12V / EPS12V и через разъем PEG соответственно).

Еще раз взгляните на этикетку блока питания на Рисунке 29. На этой этикетке вы можете ясно увидеть, что в этом блоке питания используется обновленный проект, в котором блок питания может выдавать больше мощности с выходов +12 В (504 Вт). чем с выходов +3,3 В / + 5 В (155 Вт).

Теперь рассмотрим источник питания, показанный на рисунке 30. Это устройство может выдавать больше мощности / тока с выходов +5 В / + 3,3 В, чем с выходов +12 В, что означает, что
этот источник питания использует устаревшую конструкцию.Вы не поверите, но этот блок питания все еще продается, и есть несколько блоков питания с устаревшим дизайном.

Рисунок 30: Наклейка блока питания устаревшего дизайна.

Таким образом, покупайте блоки питания с максимальной мощностью на выходах +12 В, а не на линиях +5 В / + 3,3 В.

Наконец, вам нужно знать, сколько энергии ваш компьютер действительно потребляет, прежде чем выбирать блок питания. В Интернете есть несколько калькуляторов, которые могут вам в этом помочь; мы рекомендуем это.Мы также рекомендуем вам выбрать источник питания, который будет работать от 40% до 60% своей максимальной мощности. На это есть две причины. Первый - это эффективность, и мы расскажем об этом позже. Во-вторых, у вас будет запас для будущих обновлений. Получите результат, полученный на калькуляторе, и умножьте его на 2. Это мощность блока питания, которую мы рекомендуем вам купить. (Вы будете удивлены, что большинству систем потребуется блок питания мощностью менее 450 Вт, даже с учетом наших настроек.)

[nextpage title = "Эффективность"]

Эффективность источника питания показывает, какая часть мощности, потребляемой из электросети, эффективно преобразуется в постоянный ток. Эффективность - это соотношение между мощностью, потребляемой от стены, и мощностью, фактически передаваемой на ПК.

КПД = мощность постоянного / переменного тока

Например, если ваш компьютер потребляет 250 Вт, а ваш блок питания потребляет 350 Вт от стены, это означает, что эффективность вашего блока питания составляет 71.4 процента.

Хорошие блоки питания обеспечат КПД не менее 80%, чем выше, тем лучше. Мы рекомендуем покупать блоки питания с КПД не менее 80%.

Блок питания с более высоким КПД дает два преимущества. Во-первых, это приводит к снижению счета за электроэнергию. Используя тот же пример, что и выше, если вы замените этот блок питания блоком с эффективностью 80%, вы потянете только 312,5 Вт из стены, тем самым сэкономив 37,5 Вт. целый день, каждый день) эта экономия заметна, и, в конце концов, окупается покупка блока питания с более высоким КПД, даже если изначально он стоит немного дороже.

Второе преимущество состоит в том, что вырабатывается меньше тепла. В нашем первом примере источник питания будет преобразовывать 100 Вт в тепло, а во втором примере тепловыделение упадет до 62,5 Вт, что на 37,5% меньше. Это действительно здорово, и всегда хорошо, когда наши компьютеры работают как можно более прохладно.

Если вы увидите типичную кривую КПД, вы заметите, что КПД зависит от поставляемой мощности. Обычно источник питания достигает максимальной эффективности при передаче от 40% до 60% своей максимальной мощности.КПД также выше, когда источник питания работает от 220 В. См. Реальный пример на рисунке 31.

Рисунок 31: Пример кривой эффективности.

Из-за этого эффекта рекомендуется покупать блок питания с удвоенной мощностью, которую вы фактически собираетесь потреблять. Этим объясняется предложение источников питания с высокой мощностью свыше 700 Вт. Производители не ожидают, что вы получите полную мощность от их блоков, но что вы используете их с нагрузкой около 50% для повышения эффективности.Однако во время наших обзоров нам нужно увидеть, действительно ли источник питания может обеспечивать указанную мощность, потому что, если источник питания помечен как, скажем, блок мощностью 600 Вт, мы хотим иметь возможность потреблять от него 600 Вт, если мы того пожелаем). Единственным недостатком такого подхода является цена устройства большей мощности. Но в долгосрочной перспективе это хорошая идея, так как вы сэкономите деньги на счетах за электроэнергию, ваш компьютер будет работать меньше, у вас будет достаточно места для будущего обновления, и вы не столкнетесь с проблемами стабильности при игре в игры. в их максимальном качестве за часы.Как мы уже упоминали, вы будете удивлены, что большинству систем потребуется блок питания мощностью менее 450 Вт, даже с учетом наших настроек.

Прочтите нашу статью о сертификации 80 Plus, чтобы узнать больше о сертификации эффективности 80 Plus.

[название следующей страницы = «Коррекция коэффициента мощности (PFC)»]

Все оборудование с двигателями и трансформаторами, например, сам источник питания, использует два типа мощности: активную (измеренную в кВтч) и реактивную (измеренную в кВАрч). Активная мощность производит настоящую работу, например, вращение оси мотора.Реактивная мощность (также называемая мощностью намагничивания) - это мощность, необходимая для создания магнитных полей, позволяющих выполнять реальную работу с трансформаторами, двигателями и т.д. измеряется в кВА · ч. Для промышленных потребителей электроэнергетические компании измеряют и взимают плату на основе полной мощности, но для бытовых и коммерческих потребителей измеренная и заряженная мощность является активной мощностью.

Проблема в том, что, хотя это необходимо для двигателей и трансформаторов, реактивная мощность «занимает место» в системе, которое можно было бы использовать для большей активной мощности.

Коэффициент мощности - это отношение активной мощности к полной мощности цепи (коэффициент мощности = активная мощность / полная мощность). Это соотношение может варьироваться от 0 (0%) до 1 (100%), и чем ближе этот коэффициент к 1, тем лучше, потому что это означает, что схема потребляет меньше реактивной энергии.

В целях оптимизации потребления реактивной мощности многие страны законодательно установили максимальный процент реактивной мощности, потребляемой пользователями. Если у потребителя коэффициент мощности ниже значения, установленного правительством (т.е., реактивная мощность превышает установленный законом предел), заказчик уплачивает штраф.

Понятие штрафов существует для того, чтобы заставить промышленность улучшать коэффициенты мощности, чтобы не допустить использования большего количества реактивной мощности. Как мы уже упоминали, этот тип мощности перегружает систему типом энергии, который используется неэффективно, но необходимо, чтобы двигатели и трансформаторы работали.

Как правило, это улучшение включает проверку того, нет ли двигателей или трансформаторов, работающих «в холостом состоянии» или с превышением размеров.Реактивная мощность, необходимая для работы в «пиковой нагрузке», почти такая же, как и для работы с меньшей нагрузкой. То есть, если двигатель работает с меньшей нагрузкой, он потребляет меньше активной мощности, но его потребление реактивной мощности почти такое же, как если бы он работал при пиковой нагрузке, что приводит к низкому коэффициенту мощности. Также обычно обсуждаются следующие вопросы: если уровень тока в сети выше спецификаций и если люминесцентные лампы (для которых требуется реактор, тип трансформатора) используют схемы коррекции мощности, а также установку конденсаторов для коррекции коэффициента мощности (схемы коррекции мощности, наш следующий выпуск) электрической системы.

Многие страны начинают принимать законодательство, обязывающее производителей электроэлектронного оборудования, ориентированных на конечных пользователей, соблюдать коэффициент мощности, а также требования промышленных потребителей. С января 2001 года Европейский Союз начал требовать, чтобы все продаваемое в стране электроэлектронное оборудование мощностью более 70 Вт имело схемы коррекции коэффициента мощности, чтобы потреблять минимально возможную реактивную мощность электрического стержня sy
. Ожидается, что другие страны начнут принимать такие же меры.

По этой причине производители блоков питания, которые хотели продавать их в Европу с 2001 года, должны были начать производство блоков питания со схемами коррекции коэффициента мощности, которые называются коррекцией коэффициента мощности или просто PFC.

Существует два типа схем коррекции коэффициента мощности: пассивные и активные. В пассивной коррекции коэффициента мощности используются компоненты, для работы которых не требуется питание (например, катушки с ферритовым сердечником), а коэффициент мощности соответствует диапазону от 0,60 (60%) до 0,80 (80%). Active PFC использует электронные компоненты, такие как интегральные схемы, транзисторы и диоды, и, по заявлению производителей, он может генерировать коэффициент мощности более 0.95 (95%). Источники питания без схем коррекции коэффициента мощности имеют коэффициент мощности ниже 0,60 (60%).

Коррекция мощности не связана с КПД. Это самая частая ошибка, которую мы видим на рынке; Схема PFC не заставляет ваш компьютер потреблять меньше электроэнергии. Как мы уже объясняли, функция PFC заключается в том, чтобы не допустить, чтобы источник питания потреблял больше реактивной мощности из электрической системы, что приводит к оптимизации электрической сети (позволяя коммунальному предприятию обеспечивать более активную мощность).Внедрение этого типа цепи было создано для выполнения требований законодательства в отношении потребления электроэнергии, в частности, европейского законодательства. Поскольку принятие того же законодательства является тенденцией в других странах, производители готовятся к выпуску блоков питания с этим типом схемы.

Честно говоря, нет никаких преимуществ для конечного пользователя, имеющего или не имеющего схему коррекции коэффициента мощности (PFC). Сказать, что источник питания с таким типом схемы лучше, - это маркетинговый ход производителей источников питания, чтобы убедить покупателя использовать более дорогой источник питания.Фактически, этот тип источника питания лучше подходит для электроэнергетической компании, которая должна обеспечивать меньшую реактивную мощность, что приводит к перегрузке системы. Но для конечного пользователя нет никакой разницы, потому что, по крайней мере, на данный момент мы не перезаряжаемся в случае, если наше потребление реактивной мощности превышает фиксированный уровень, как это происходит с промышленными потребителями. Электроэнергетические компании не взимают плату с непромышленных потребителей за использование этого типа энергии.

На практике блок питания с PFC означает, что производитель может продавать его в Европе.

Как мы упоминали ранее, побочным эффектом источников питания с активным PFC является то, что они работают в «автоматическом диапазоне», не требуя выбора входного напряжения с помощью переключателя 110/220 В.

[nextpage title = «Стабильность напряжения, шум и пульсации»]

Напряжения на выходах блока питания должны быть как можно ближе к номинальным значениям. Другими словами, мы хотим, чтобы выходы +12 В выдавали +12 В, а не +13 В!

Напряжение имеет тенденцию падать с увеличением нагрузки.Импульсные источники питания представляют собой системы с обратной связью, что означает, что они постоянно считывают значения на выходе и изменяют конфигурацию источника питания на лету, чтобы убедиться, что выходы всегда обеспечивают правильное напряжение.

Допускается небольшая разница до 5% для положительного напряжения или до 10% для отрицательного напряжения. См. Таблицу ниже. Напряжение -5 В больше не используется и было размещено здесь только для справки.

Выход Допуск Минимум Максимум
+12 В ± 5% +11.40 В +12,60 В
+ 5 В ± 5% +4,75 В +5,25 В
+ 5VSB ± 5% +4,75 В +5,25 В
+3,3 В ± 5% +3,14 В +3,47 В
-12 В ± 10% -13,2 В -10,8 В
-5 В ± 10% -5,25 В -4.75 В

Кроме того, блок питания должен обеспечивать «чистый» выход. В идеальном мире напряжения на выходах источника питания будут рисовать одну горизонтальную линию, если смотреть на них на осциллографе. Но в реальном мире они не совсем прямые; они представляют собой небольшие колебания, называемые рябью. Поверх этого колебания можно увидеть всплески или шум. Пульсации и шум вместе не могут превышать 120 мВ на выходах +12 В и 50 мВ на выходах +5 В и +3.Выходы 3 В. Эти значения представляют собой размах.

Давайте покажем вам несколько примеров, чтобы вы лучше поняли эту концепцию. На рисунке 32 у нас есть выход +12 В PC Power & Cooling Silencer 750 Quad, обеспечивающий мощность 750 Вт. Поскольку наш осциллограф был настроен на 0,02 В / дел, это означает, что каждый зеленый квадрат представляет 0,02 В (20 мВ) на оси y. ось. Уровень шума, измеренный нашим осциллографом, составлял 50 мВ, что далеко от предела 120 мВ. Теперь сравните Рисунок 32 с Рисунок 33. Рисунок 33 - это выход +12 В StarTech.com WattSmart 650 Вт при мощности 650 Вт. Наш осциллограф показал 115,4 мВ. Несмотря на то, что это было (едва) в спецификациях, мы всегда хотим видеть блоки питания с пульсациями и шумом при минимально возможных значениях. Половина максимально допустимого уровня - хороший ориентир.

Рисунок 32: Низкий уровень шума.

Рисунок 33: Высокий уровень шума.

Уровень шума

, безусловно, является тем, о чем большинство пользователей не знают, и его можно проанализировать только с помощью обзоров, подобных тем, которые мы публикуем здесь, в Hardware Secrets.На большинстве веб-сайтов нет осциллографа для проверки источников питания, поэтому они публикуют бесполезные обзоры. (Чтобы лучше обсудить этот вопрос, прочтите нашу статью Почему 99% обзоров источников питания ошибочны).

[название следующей страницы = "Несколько рельс +12 В"]

Для выполнения требований спецификаций UL 1950, CSA 950, EN 60950 и IEC 950 в спецификации ATX12V указано, что ни один выход не может обеспечивать непрерывную мощность более 240 ВА (240 ВА - это то же самое, что 240 Вт в цепи постоянного тока) .Одна вещь, которую часто неправильно понимают, - это то, что это ограничение на ПРОВОД.

Для правильного выполнения этих стандартов производителям потребуется добавить схему защиты от перегрузки по току (OCP) на каждый выходной провод напряжения источника питания, чтобы сократить ток в этом проводе, если цепь, подключенная к нему, потребляет более 240 Вт.

Это означало бы, что блоки питания должны были бы добавить цепь OCP к каждому проводу +12 В, +5 В, +3,3 В, + 5VSB и -12 В, выходящему из блока питания.Из низкопроизводительного блока питания выходит не менее 20 проводов, а у высокопроизводительных - вдвое больше. Подумайте не только о стоимости этого, но и о пространстве, которое эта огромная схема займет внутри источника питания.

Производители решили поиграться с тем фактом, что ток почти никогда не снимается только по одному проводу. Например, ток к системному процессору делится на два (ATX12V) или четыре (EPS12V) провода +12 В, ток к видеокартам делится на три (6-контактный PEG) или четыре (8-контактный PEG) +12 В. провода и т. д.Другими словами, вам понадобится ЦП, потребляющий 480 Вт от разъема ATX12V или 960 Вт от разъема EPS12V, чтобы достичь предела в 240 ВА. Вам понадобится видеокарта, потребляющая 720 Вт от 6-контактного разъема PEG или 960 Вт от 8-контактного разъема PEG
, чтобы достичь предела в 240 ВА, и так далее.

Некоторые производители решили реализовать одну схему защиты от перегрузки по току (OCP) для всех проводов +12 В, просто полагаясь на тот факт, что маловероятно, что в любой момент времени один провод +12 В будет выдавать более 240 Вт на Блок питания ПК, из-за чего мы объяснили в предыдущем абзаце.Такой подход называется однорельсовой конструкцией. Фактически, некоторые блоки питания, особенно очень бюджетные, вообще не имеют цепи OCP. (Цепи защиты не являются обязательными, о чем мы поговорим подробнее на следующей странице).

Другие производители, полагая, что некоторые провода действительно могут выдавать более 240 Вт при нормальной работе ПК, решили добавить более одной схемы защиты от перегрузки по току (OCP). Каждая группа проводов, подключенная к одной цепи OCP, называется в этом контексте «шиной».«Схема OCP сработает, если эта группа проводов (или« шина ») потребляет больше тока, чем ее точка срабатывания (например, если схема OCP настроена на 20 А, она отключит ток, протекающий по группе проводов, если вместе они тянут больше 20 А).

Они не являются «настоящими рельсами», потому что почти всегда источник питания имеет внутри только одну цепь для генерации выходных сигналов +12 В, и поэтому мы часто называем эти рельсы «виртуальными рельсами».

Этот второй подход называется конструкцией с несколькими направляющими и является наиболее популярной в настоящее время.На блоках питания, использующих эту конструкцию, вы увидите, что на этикетках указано более одной шины +12 В (например, + 12V1, + 12V2, + 12V3 и т. Д.). См. Рисунок 29 для реального примера.

Одним из побочных эффектов конструкции с несколькими направляющими является то, что вам нужно беспокоиться о распределении мощности. Если вы потребляете слишком большой ток / мощность от данной шины, она отключится, если вы достигнете триггерного тока шины OCP, даже если ваш компьютер работает в нормальных условиях. Например, если у вас есть процессор и две видеокарты, подключенные к одной шине.(Решение состоит в том, чтобы переместить хотя бы один из этих компонентов на другую шину.) Это происходит из-за того, что пусковой ток OCP в конструкции с несколькими шинами установлен на более низкое значение по сравнению с конструкцией с одной шиной.

Но обратите особое внимание, потому что некоторые источники питания рекламируются как использующие многорельсовую конструкцию, но их защита от перегрузки по току установлена ​​на настолько высокое значение, что она работает так же, как конструкция с одной рейкой. Некоторые устройства вообще не имеют защиты от перегрузки по току и фактически являются однорельсовыми.

Таким образом, однорельсовая конструкция используется в источниках питания только с одной цепью OCP или без нее, в то время как конструкция с несколькими шинами используется в источниках питания с более чем одной цепью OCP.

[nextpage title = "Защита"]

Защита всегда желательна, но многие люди не знают, что в соответствии со стандартами ATX12V и EPS12V требуется только защита от перенапряжения (OVP), защита от короткого замыкания (SCP) и защита от сверхтока (OCP). . Все остальные средства защиты не являются обязательными, и их реализация зависит от производителя.Конечно, чем больше у блока питания защиты, тем лучше.

Давайте сначала перечислим наиболее распространенные доступные средства защиты. Затем мы расскажем о некоторых интересных фактах.

  • Защита от короткого замыкания (SCP): как следует из названия, она отключит питание, если какой-либо выход закорочен. Это необходимая защита.
  • Защита от пониженного напряжения (UVP): отключает источник питания, если напряжение на любом из выходов устройства падает ниже порогового значения. Это дополнительная защита.
  • Защита от перенапряжения (OVP): отключает источник питания, если напряжение на любом из выходов устройства превышает пороговое значение. Это необходимая защита.
  • Защита от перегрузки по току (OCP): отключает шину, которую он контролирует, если эта шина потребляет ток, превышающий пусковой ток. Это необходимая защита. Прочтите предыдущую страницу для более подробного объяснения этой защиты.
  • Защита от перегрузки по мощности (OPP) или Защита от перегрузки (OLP): отключает источник питания, если вы потребляете от устройства мощность, превышающую срабатывание триггера.Это дополнительная защита.
  • Защита от перегрева (OTP): отключает источник питания, если температура внутри источника питания достигает порогового значения. Эта защита встречается не так часто и не является обязательной.

Идея защиты заключается в отключении источника питания, если что-то не так, предотвращая возгорание источника питания и риск возгорания в случае взрыва. Например, если вы потребляете гораздо больше энергии, чем может выдержать блок питания, он может сгореть, если в нем не реализована защита от превышения мощности (OPP).С этой защитой устройство отключится, а не сгорит.

Все защиты настраиваются по усмотрению производителя. Возьмите защиту от перенапряжения (OVP). Стандарты ATX12V и EPS12V предлагают диапазон напряжения, который производитель может использовать для срабатывания этой цепи, но сам производитель должен выбрать, какое значение они будут использовать.

Проблема в том, что некоторые производители устанавливают для своих средств защиты слишком свободные значения, позволяя что-то не так случиться до того, как сработает соответствующая защита.

ниже - это всего лишь пара реальных примеров, которые мы видели, когда мы перегружали некоторые блоки питания.

Один данный источник питания работал с его напряжениями, полностью выходящими за пределы допустимого диапазона, но источник питания все еще был включен, потому что, хотя напряжения были неправильными, они не достигали уровней, необходимых для активации цепей UVP и OVP.

Другой пример - к сожалению, более распространенный - связан с источниками питания, в которых OCP настроен на настолько высокое значение, что блок питания работает так, как если бы в нем вообще не было OCP.То же верно и для схемы OPP.

[название следующей страницы = "Распиновка"]

Разъем питания материнской платы
  • ATX12V v2.x
Штифт Цвет Выход
1 Оранжевый + 3,3 В
2 Оранжевый + 3,3 В
3 Черный Земля
4 Красный + 5В
5 Черный Земля
6 Красный + 5В
7 Черный Земля
8 серый Мощность Хорошо
9 фиолетовый + 5ВСБ
10 Желтый + 12В
11 Желтый + 12В
12 Оранжевый +3.3В
13 Оранжевый + 3,3 В
14 Синий -12В
15 Черный Земля
16 Зеленый Включение питания
17 Черный Земля
18 Черный Земля
19 Черный Земля
20 Белый -5В
21 Красный + 5В
22 Красный + 5В
23 Красный + 5В
24 Черный Земля
Штифт Цвет Выход
1 Черный Земля
2 Черный Земля
3 Черный Земля
4 Черный Земля
5 Желтый + 12В
6 Желтый + 12В
7 Желтый + 12В
8 Желтый + 12В
Штифт Цвет Выход
1 Черный Земля
2 Черный Земля
3 Желтый + 12В
4 Желтый + 12В
  • 6-контактный вспомогательный разъем PCI Express (PEG)
Штифт Цвет Выход
1 Желтый + 12В
2 * *
3 Желтый + 12В
4 Черный Земля
5 Черный Земля
6 Sense0 †

* В спецификации PCI Express говорится, что этот контакт должен быть оставлен неподключенным.Однако в спецификации EPS12V сказано, что этот вывод должен использоваться для +12 В (желтый провод).

† Вывод Sense0 генерирует код для видеокарты, чтобы узнать, какой тип разъема питания доступен. Когда этот контакт заземлен (черный провод), а контакт Sense1 недоступен (что и есть), это означает, что вспомогательный разъем питания является шестиконтактным. Следовательно, у шестиконтактных разъемов этот контакт заземлен.

  • 8-контактный вспомогательный разъем PCI Express (PEG)
Штифт Цвет Выход
1 Желтый + 12В
2 Желтый + 12В
3 Желтый + 12В
4 Sense1 †
5 Черный Земля
6 Черный Земля
7 Черный Земля
8 Sense0 †

† Контакты Sense0 и Sense1 образуют код, который сообщает видеокарте, какой тип разъема питания доступен.Когда оба заземлены (черный провод), это говорит видеокарте, что используется восьмиконтактный разъем. По этой причине на восьмиконтактном разъеме контакты четыре и шесть заземлены.

  • Разъем питания Serial ATA
Штифт Цвет Выход
1 Оранжевый + 3,3 В
2 Оранжевый + 3,3 В
3 Оранжевый +3.3В
4 Черный Земля
5 Черный Земля
6 Черный Земля
7 Красный + 5В
8 Красный + 5В
9 Красный + 5В
10 Черный Земля
11 Черный Земля
12 Черный Земля
13 Желтый + 12В
14 Желтый + 12В
15 Желтый + 12В
  • Разъем периферийного питания
Штифт Цвет Выход
1 Желтый + 12В
2 Черный Земля
3 Черный Земля
4 Красный + 5В
  • Разъем питания привода гибких дисков
Штифт Цвет Выход
1 Красный + 5В
2 Черный Земля
3 Черный Земля
4 Желтый + 12В
  • ATX12V v1.x / ATX Разъем питания материнской платы
Штифт Цвет Выход
1 Оранжевый + 3,3 В
2 Оранжевый + 3,3 В
3 Черный Земля
4 Красный + 5В
5 Черный Земля
6 Красный + 5В
7 Черный Земля
8 серый Мощность Хорошо
9 фиолетовый + 5ВСБ
10 Желтый + 12В
11 Оранжевый +3.3В
12 Синий -12В
13 Черный Земля
14 Зеленый Включение питания
15 Черный Земля
16 Черный Земля
17 Черный Земля
18 Белый -5В
19 Красный + 5В
20 Красный + 5В
  • ATX12V v1.x Вспомогательный разъем
Штифт Цвет Выход
1 Черный Земля
2 Черный Земля
3 Черный Земля
4 Оранжевый + 3,3 В
5 Оранжевый +3.3В
6 Красный + 5В
Штифт Цвет Выход
1 Оранжевый Мощность Хорошо
2 Красный + 5В
3 Желтый + 12В
4 Синий -12В
5 Черный Земля
6 Черный Земля
7 Черный Земля
8 Черный Земля
9 Белый -5В
10 Красный + 5В
11 Красный + 5В
12 Красный + 5В

Как включить блок питания компьютера без материнской платы | Small Business

Стандартные блоки питания ATX не предназначены для включения, если они правильно не подключены к материнской плате.Это помогает гарантировать, что они не смогут включиться и повредить компоненты компьютера, если вилка не полностью или неправильно подключена. Однако, если вы хотите протестировать компоненты, хотите поместить большое количество жестких дисков в корпус, чтобы увеличить емкость вашего офисного сервера, или вам нужно больше энергии для охлаждения рабочей станции финансового моделирования, есть способ использовать мощность компьютера. поставка, если у вас не установлена ​​материнская плата. Все, что вам нужно, это какой-то провод и однополюсный выключатель, который остается включенным или выключенным, когда вы его щелкаете или нажимаете кнопку - недорогой выключатель света подойдет, если вы не хотите чего-то более эстетичного или более простого в установке.

Отрежьте два провода, длина которых будет достаточной для подключения к коммутатору и к 20-контактному разъему питания, выходящему из блока питания.

Снимите изоляцию с одного конца каждого провода, оставив достаточно провода, чтобы обернуть его вокруг клеммы переключателя. На другом конце зачистите провод, достаточный для того, чтобы войти в гораздо меньшие клеммы на 20- или 24-контактном разъеме материнской платы.

Ослабьте винт на одной из клемм переключателя, оберните вокруг нее более длинный конец оголенного провода и с помощью отвертки снова затяните клемму.Повторите процесс с другим проводом и другой клеммой. Установите переключатель в положение «Выкл.».

Отключите компьютер от сети.

Возьмитесь за 20- или 24-контактный разъем для подключения к материнской плате источника питания так, чтобы клеммы были обращены к вам, а пластиковый фиксатор - вверх, а плоский край - вниз.

Вставьте один провод от переключателя в третью клемму в верхнем ряду. Слева от него должно быть два пустых терминала. Вставьте другой провод в клемму справа от первого провода.У вас должно быть две пустые клеммы, две клеммы с проводом в них, а затем шесть или восемь пустых клемм, в зависимости от того, будет ли это 20- или 24-контактный разъем справа от них. Нижний ряд должен быть пустым.

Подключите блок питания обратно к стене и включите его выключатель питания, если он есть.

Установите переключатель, который вы только что установили, в положение «Вкл.». Блок питания включится, и теперь вы можете использовать его для питания устройств или в целях тестирования.

Ссылки

Советы

  • После того, как провода от коммутатора подключены к источнику питания и вы убедились, что все работает, вы можете припаять их на месте или использовать изоленту, чтобы закрепить их для более надежного решения.
  • Вы также можете оставить источник питания постоянно включенным, проложив один провод между двумя клеммами.

Предупреждения

  • Не работайте с источником питания, подключенным к розетке. Вы можете повредить блок питания, повредить другие подключенные компоненты или получить удар током.

Писатель Биография

Стив Ландер работает писателем с 1996 года и имеет опыт работы в области финансовых услуг, недвижимости и технологий.Его работы публиковались в отраслевых изданиях, таких как "Minnesota Real Estate Journal" и "Minnesota Multi-Housing Association Advocate". Ландер имеет степень бакалавра политических наук Колумбийского университета.

Как работают блоки питания | ОРЕЛ

Блоки питания

составляют основу всех наших электронных устройств и обеспечивают согласованную схему работы там, где это больше всего необходимо. В современной электронике, такой как компьютеры и другие устройства, чувствительные к данным, питание должно работать безупречно, а единичный отказ может означать потерю работы и данных.Но, как разработчики электроники, мы обычно оставляем наши соображения по поводу источника питания на потом, часто беря заранее подготовленный блок схемы, который, как мы знаем, уже работает. В конце концов, нам просто нужен выход 5 В, верно? Оказывается, под капотом творится еще много всего.

Источники питания от 10000 футов

Большинство источников питания получают питание от сети переменного тока и преобразуют его в постоянный ток, пригодный для использования в электронных устройствах. Во время этого процесса источник питания выполняет несколько ролей, в том числе:

  • Преобразование переменного тока из сети в постоянный постоянный ток
  • Предотвращение воздействия переменного тока на выход источника постоянного тока
  • Поддержание постоянного выходного напряжения независимо от изменений входного напряжения

Чтобы все это преобразование произошло, типичный источник питания будет использовать несколько общих компонентов, включая трансформатор, выпрямитель, фильтр и регулятор.

Процесс преобразования переменного тока в постоянный начинается с переменного тока, который возникает в розетке в виде синусоидальной волны. Этот сигнал переменного тока колеблется между отрицательным и положительным напряжением до шестидесяти раз в секунду.

Сигнал синусоидальной формы переменного тока. (Источник изображения)

Напряжение переменного тока сначала понижается трансформатором, чтобы удовлетворить требованиям напряжения источника питания. После понижения напряжения выпрямитель превратит синусоидальную форму волны переменного тока в набор положительных впадин и пиков.

Выпрямление удаляет отрицательную сторону сигнала переменного тока, оставляя только положительный выход. (Источник изображения)

На этом этапе все еще есть колебания в форме волны переменного тока, поэтому для сглаживания переменного напряжения в пригодный для использования источник постоянного тока используется фильтр.

Применение фильтра с резервуарным конденсатором удаляет агрессивные пики и впадины в нашей форме волны. (Источник изображения)

Теперь, когда переменный ток преобразован в пригодный для использования постоянный ток, некоторые источники питания будут дополнительно устранять любые пульсации в форме волны с помощью регулятора.Этот регулятор будет обеспечивать стабильный выход постоянного тока независимо от изменений входного переменного напряжения.

Это краткий обзор процесса. Независимо от того, какой блок питания вы смотрите, в нем всегда будет как минимум три основных компонента - трансформатор, выпрямитель и фильтр. Регуляторы могут использоваться или не использоваться в зависимости от того, является ли источник питания нерегулируемым или регулируемым (подробнее об этом позже).

Детали блока питания

Трансформатор

В качестве первой линии защиты трансформатор выполняет работу по понижению входящего переменного тока от сети до уровня напряжения, с которым может справиться нагрузка источника питания.Трансформаторы также могут повышать напряжение, но в этой статье мы сосредоточимся на тех, которые понижают напряжение для низковольтных электронных устройств постоянного тока.

Внутри трансформатора находятся две обмотки катушки, физически отделенные друг от друга. Первая обмотка принимает переменный ток от сети, а затем электромагнитно соединяется со второй обмоткой, чтобы провести необходимое переменное напряжение во вторичной обмотке. Сохраняя эти две обмотки физически разделенными, трансформатор может изолировать напряжение сети переменного тока от выхода цепи питания.

Две физически разделенные катушки в трансформаторе проводят через электромагнитную связь. (Источник изображения)

Выпрямитель

После того, как переменный ток понижается трансформатором, выпрямитель должен преобразовать форму волны переменного тока в необработанный формат постоянного тока. Это достигается одним или несколькими диодами в полуволновой, полноволновой или мостовой конфигурации.

Полуволновое выпрямление

В этой конфигурации один выпрямительный диод используется для извлечения постоянного напряжения из половины цикла формы сигнала переменного тока.В результате у источника питания остается половина выходного напряжения, которое он мог бы получить от полной формы волны переменного тока при Vpk x 0,318. Полуволновая конфигурация - это самая дешевая конфигурация для проектирования, она идеальна для не требовательного использования энергии и обычно оставляет наибольшие колебания выходного напряжения.

Полуволновое выпрямление в цепи и форме выходного сигнала. (Источник изображения)

Полноволновое выпрямление

В этой конфигурации два выпрямительных диода используются для выделения двух полупериодов входящего сигнала переменного тока.Этот процесс обеспечит двойное выходное напряжение полуволнового выпрямления при Vpk x 0,637. Хотя эта конфигурация более дорогая в разработке, чем полуволновая, поскольку для нее требуется трансформатор с центральным отводом, она имеет дополнительное преимущество в виде улучшенного сглаживания пульсаций переменного тока.

Полноволновое выпрямление в цепи и форме выходного сигнала. (Источник изображения)

Ректификация моста

В этой конфигурации используются четыре диода, расположенных в виде моста для достижения полноволнового выпрямления без использования трансформатора с центральным отводом.Это обеспечит то же выходное напряжение, что и Full Wave при Vpk x 0,637 с диодами, для которых требуется только половина их обратного напряжения пробоя. В течение каждого полупериода два противоположных диода проводят ток, что обеспечивает полную форму волны переменного тока в конце полного цикла.

Мостовое выпрямление в цепи и форме выходного сигнала, как для полной волны. (Источник изображения)

Фильтр

Теперь, когда мы преобразовали наше переменное напряжение, работа фильтра заключается в устранении любых пульсаций переменного тока в выходном напряжении, в результате чего остается плавное постоянное напряжение.Зачем устранять рябь? Если они попадут на выход источника питания, они могут повредить нагрузку и потенциально вывести из строя всю вашу схему. В фильтрах используются два основных компонента: накопительный конденсатор и фильтр нижних частот.

Резервуарный конденсатор

Электролитический конденсатор большой емкости используется для временного хранения выходного тока, подаваемого выпрямительным диодом. При зарядке этот конденсатор может обеспечивать выходной постоянный ток в промежутках времени, когда выпрямительный диод не проводит ток.Это позволяет источнику питания поддерживать стабильный выход постоянного тока на протяжении циклов включения / выключения источника питания.

Здесь вы можете увидеть разницу в выходном сигнале с крышкой резервуара и без нее. (Источник изображения)

Фильтр низких частот

Вы можете сделать схему источника питания только с емкостным конденсатором, но добавление фильтра нижних частот дополнительно устраняет пульсации переменного тока, которые проходят через емкостной конденсатор. В большинстве базовых источников питания вы не найдете фильтров нижних частот, поскольку для них требуются дорогие индукторы с ламинированным или тороидальным сердечником.Однако в современной электронике с импульсными источниками питания вы обнаружите, что фильтры нижних частот используются для устранения пульсаций переменного тока на более высоких частотах.

При добавлении в цепь питания емкостного конденсатора и фильтра нижних частот можно удалить более 95% пульсаций переменного тока. Это позволит вам поддерживать стабильное и чистое выходное напряжение, которое соответствует пику исходной входной волны переменного тока.

Регулятор

В регулируемых источниках питания будет добавлен регулятор для дальнейшего сглаживания постоянного напряжения и обеспечения стабильного выходного сигнала независимо от изменений входных уровней.Это улучшенное регулирование также увеличивает сложность и стоимость питания схемы. Вы найдете регуляторы в двух различных конфигурациях: в виде шунтирующего регулятора или последовательного регулятора.

Шунтирующий регулятор

В этой конфигурации регулятор подключен параллельно нагрузке, что обеспечивает постоянное протекание тока через регулятор до попадания в нагрузку. Если ток нагрузки увеличивается или уменьшается, шунтирующий регулятор будет либо уменьшать, либо увеличивать свой ток, чтобы поддерживать постоянное напряжение и ток питания.

Шунтовые регуляторы подключаются параллельно нагрузке. (Источник изображения)

Регулятор серии

В этой конфигурации последовательный регулятор подключен последовательно с нагрузкой, которая обеспечивает переменное сопротивление. Этот регулятор будет последовательно измерять входящее напряжение нагрузки, используя систему отрицательной обратной связи. Если напряжение на образце повышается или падает, то последовательный регулятор либо понижает, либо увеличивает свое сопротивление, позволяя большему или меньшему току проходить через нагрузку.

Регуляторы серии

добавляют переменное сопротивление к управляющему току. (Источник изображения)

Типы источников питания

В типичных источниках питания переменного и постоянного тока используются некоторые или все вышеперечисленные компоненты в своей схеме в качестве нерегулируемого или регулируемого источника питания. Тип источника питания, который вы используете в своем электронном проекте, зависит от уникальных требований вашего дизайна.

Нерегулируемые блоки питания

Эти блоки питания не имеют регулятора напряжения и выдают только заданное напряжение при максимальном выходном токе.Здесь выход постоянного напряжения связан с внутренним трансформатором напряжения, и выходное напряжение будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от токового выхода нагрузки. Эти блоки питания известны своей прочностью и недорого, но не обеспечивают достаточной точности для чувствительных к мощности электронных устройств.

Нерегулируемые блоки питания

содержат все стандартные компоненты, кроме регулятора.

Регулируемые блоки питания

Регулируемые блоки питания включают в себя все основные компоненты нерегулируемого источника питания с добавлением регулятора напряжения.Следует отметить три конфигурации блока питания регулятора:

Линейный источник питания . В этой конфигурации используется полупроводниковый транзистор или полевой транзистор для управления выходными напряжениями в определенном диапазоне. Хотя эти блоки питания не самые эффективные и выделяют много тепла, они известны своей надежностью, минимальным электрическим шумом и широкой коммерческой доступностью.

Типовая схема линейного питания. (Источник изображения)

Импульсный источник питания .В этой конфигурации используется полупроводниковый транзистор или полевой транзистор, который включается / выключается для подачи напряжения на выходной накопительный конденсатор. Режимы переключения обычно меньше и легче, чем линейные источники питания, предлагают большой выходной диапазон и более эффективны. Однако они требуют сложной схемы, генерируют больше шума и требуют подавления помех для своих высокочастотных операций.

Здесь мы видим добавленную сложность в схеме режима переключения. (Источник изображения)

Батарейный блок питания .Эта конфигурация действует как накопитель энергии и обеспечивает постоянный поток постоянного тока к электронному устройству. По сравнению с линейными и импульсными источниками питания, батареи являются наименее эффективным методом питания устройств, и их также трудно сопоставить с правильным напряжением в нагрузке. Тем не менее, батареи имеют то преимущество, что они служат источником питания, когда сеть переменного тока недоступна, и не создают электрических помех.

При выборе источника питания для вашего следующего проекта электроники обратите внимание на следующие преимущества и недостатки нерегулируемых и регулируемых источников питания:

Нерегулируемый Регулируемый
Преимущества:
  • Простая схема
  • Надежный и экономичный

Недостатки

  • Напряжение зависит от тока нагрузки
  • Идеально подходит для устройств, работающих с фиксированным выходным током / напряжением
Преимущества
  • Постоянное напряжение
  • Более высокое качество
  • Лучшая фильтрация шума
  • Регулируемое выходное напряжение / ток

Недостатки

  • Требуется более сложная схема
  • Дороже

При выборе между линейным, импульсным или аккумуляторным блоком питания учитывайте следующее:

Регулируемые блоки питания
Линейный Режим переключения Аккумулятор
Преимущества
  • Стабильно и надежно
  • Меньше электрических шумов
  • Хорошая регулировка линии и нагрузки

Недостатки

  • Низкий КПД <50%
  • Требуются радиаторы большего размера
  • Крупные компоненты и тяжелые
  • Дорого
Преимущества
  • Маленький размер и легче
  • Широкий диапазон входного напряжения
  • Высокая эффективность
  • Дешевле по сравнению с линейным

Недостатки

  • Требуется более сложная схема
  • Может загрязнять сеть переменного тока
  • Более высокий уровень шума
Преимущества
  • Не требует доступа к сети переменного тока
  • Портативный источник питания

Недостатки

  • Фиксированное входное напряжение
  • Фиксированный срок службы
  • Выходное напряжение падает по мере использования резервов энергии

Технические характеристики блока питания, о которых необходимо знать

Выбирая готовую схему источника питания вместо того, чтобы разрабатывать свою собственную, необходимо знать несколько спецификаций.К ним относятся:

  • Выходной ток . Это максимальный ток, который блок питания может подавать на нагрузку.
  • Регулятор нагрузки . Это определяет, насколько хорошо регулятор может поддерживать постоянный выходной сигнал при изменении тока нагрузки, обычно измеряемого в милливольтах (мВ) или максимальном выходном напряжении.
  • Шум и пульсация . Они измеряют нежелательные электронные помехи и колебания напряжения при преобразовании переменного тока в постоянный, обычно измеряемые в размахе напряжения для импульсных источников питания.
  • Защита от перегрузки . Это функция безопасности, которая отключит источник питания в случае короткого замыкания или перегрузки по току.
  • Эффективность . Это соотношение мощности, преобразованной из сети переменного тока в постоянный. Высокоэффективные системы, такие как импульсные блоки питания, могут достичь 80% -ного КПД, снизить нагрев и сэкономить энергию.

Последовательное преобразование

Источники питания

обеспечивают стабильную основу питания всех наших электронных устройств, будь то ваш компьютер, смартфон или телевизор, этот список можно продолжать.Независимо от того, какой тип источника питания вы используете или разрабатываете, все они включают в себя несколько основных компонентов для преобразования сети переменного тока в постоянный постоянный ток (DC). Трансформатор сначала понижает напряжение, которое затем выпрямляется в необработанный формат постоянного тока. Затем он фильтруется и регулируется, чтобы обеспечить плавное постоянное напряжение для стабильного выхода. При разработке собственной схемы источника питания рассчитывайте использовать эти основные компоненты вместе с уникальными характеристиками мощности для вашей конструкции, чтобы обеспечить постоянный выход постоянного тока в любое время дня.

Нужен разъем питания для вашего будущего проекта по разработке электроники? У нас есть масса бесплатных библиотек! Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *