Сегодня не редко можно увидеть, как люди выбрасывают компьютерные блоки питания. Ну или БП просто валяются без дела, собирая пыль.
А ведь их можно использовать в хозяйстве! В этой статье я расскажу, какие напряжения можно получить на выходе обычного компьютерного блока питания.
Небольшой ликбез о напряжениях и токах компьютерного БП
Во-первых, не стоит пренебрегать техникой безопасности.
Если на выходе блока питания мы имеем дело с безопасными для здоровья напряжениями, то вот на входе и внутри него 220 и 110 Вольт! Поэтому, соблюдайте технику безопасности. И позаботьтесь о том, чтобы никто другой не пострадал от экспериментов!
Во-вторых, нам потребуется Вольтметр или мультиметр. С помощью него можно измерить напряжения и определить полярность напряжения (найти плюс и минус).
В-третьих, на блоке питания вы можете найти наклейку, на которой будет обозначен максимальный ток, на который рассчитан блок питания, по каждому напряжению.
На всякий случай отнимите от написанной цифры 10%. Так вы получите наиболее точное значение (производители часто врут).
В-четвертых, блок питания ПК типа АТХ предназначен для формирования постоянных питающих напряжений +3.3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Поэтому не пытайтесь получить на выходе переменное напряжение.Мы же расширим набор напряжений путем комбинирования номинальных.
Ну что, усвоили? Тогда продолжаем. Пора определиться с разъемами и напряжениями на их контактах.
Разъемы и напряжения компьютерного блока питания
Цветовая маркировка напряжений компьютерного блока питания
Как вы могли заметить, провода, выходящие из блока питания, имеют свой цвет. Это не просто так. Каждый цвет обозначает напряжение. Большинство производителей стараются придерживаться одного стандарта, но бывают совсем китайские блоки питания и цвет может не совпадать (именно поэтому мультиметр в помощь).
В нормальных БП маркировка по цветам проводов такая:
- Черный — общий провод, «земля», GND
- Белый — минус 5V
- Синий — минус 12V
- Желтый — плюс 12V
- Красный — плюс 5V
- Оранжевый — плюс 3.3V
- Зеленый — включение (PS-ON)
- Серый — POWER-OK (POWERGOOD)
- Фиолетовый — 5VSB (дежурного питания).
Распиновка разъемов блока питания AT и ATX
Для вашего удобства я подобрал ряд картинок с распиновкой всех типов разъемов блока питания на сегодняшний день.
Для начала изучим типы и виды разъемов (коннекторов) стандартного блока питания.
Для «запитки» материнской платы используется разъем ATX с 24 контактами или разъем AT с 20-ю контактами. Он же используется для включения блока питания.
Для жестких дисков, сидиромов, картридеров и прочего используется MOLEX.
Большая редкость сегодня разъем для flopy — дисков. Но на старых БП можно встретить.
Для питания процессора используется 4-контактный разъем CPU. Их бывает два или еще сдвоеный, то есть 8-контактный, для мощных процессоров.
Разъем SATA — пришел на смену разъема MOLEX. Используется для тех же целей, что и MOLEX, но на более новых устройствах.
Разъемы PCI, чаще всего служат для подачи дополнительного питания на разного рода PCI express устройства (наиболее распространены для видеокарт).
Перейдем непосредственно к распиновке и маркировке. Где же наши заветные напряжения? А вот они!
Еще одна картинка с распиновкой и цветовым обозначением напряжений на разъемах БП.
Ниже приведена распиновка блока питания типа AT.
Ну вот. С распиновкой компьютерных блоков питания разобрались! Самое время перейти к тому, как получить необходимые напряжения из блока питания.
Получение напряжений с разъемов компьютерного блока питания
Теперь, когда мы знаем, где взять напряжения, воспользуемся таблицей, которую я привел ниже. Пользоваться ей надо следующим образом: положительное напряжение+ ноль= итого .
| положительное | ноль | итого (разность) |
| +12В | 0В | +12В |
| +5В | -5В | +10В |
| +12В | +3,3В | +8,7В |
| +3,3В | -5В | +8,3В |
| +12В | +5В | +7В |
| +5В | 0В | +5В |
| +3,3В | 0В | +3,3В |
| +5В | +3,3В | +1,7В |
| 0В | 0В | 0В |
Важно помнить, что ток итогового напряжения будет определяться минимальным значением по использованным номиналам для его получения.
Также не забывайте, что для больших токов желательно использовать толстый провод.
Самое главное!!! Блок питания запускается замыканием проводов GND и PWR SW . Работает до тех пор, пока данные цепи замкнуты!
ПОМНИТЕ! Любые эксперименты с электричеством необходимо проводить со строгим соблюдением правил электробезопасности!!!
Дополнение по разъемам. Уточнение распиновки PCIe и EPS разъемов.
Современные форм-факторы: ATX и SFX
На следующих станицах мы более подробно остановимся на форм-факторах блоков питания, использующихся в современных ПК. ATX является, несомненно, наиболее распространённым из них, но если в вашей работе встречаются ПК различных типов, то, скорее всего, вы столкнётесь с другими типами БП, о которых мы здесь расскажем.
ATX/ATX12V
В 1995 году компания Intel обнаружила, что существующий дизайн блоков питания буквально на издыхании справлялся с возрастающей нагрузкой. Проблема заключалась в том, что в существовавшем стандарте использовалось два разъёма, имеющих в общей сложности всего 12 проводов, которые обеспечивали питание материнской платы, распаянных на ней контроллеров и процессора. Кроме того, вилки разъёма были оснащены непродуманными защёлками, неправильное подключение которых приводило к повреждению как материнской платы, так и блока питания . Чтобы решить данные проблемы, в 1995 году компания Intel взяла за основу популярный на тот момент форм-фактор LPX (PS/2) и просто доработала реализованные в нём цепи питания и разъёмы, сохранив при этом прежние габариты и физическую конструкцию блока питания. Таким образом, на свет появился стандарт ATX.
Intel представила спецификации ATX в 1995 году, а в 1996 данный форм-фактор начал набирать популярность среди настольных систем на базе процессоров Pentium и Pentium Pro, захватив в первый же год 18% рынка. С 1996 года варианты форм-факторов, созданные на базе ATX, стали доминировать как среди материнских плат, так и среди БП, заменив распространённые ранее стандарты Baby-AT/LPX. Блоки питания, соответствующие стандарту ATX12V, также используются для материнских плат более современного стандарта BTX, который задумывался как замена ATX, что является гарантией возможности использования блоков питания на основе стандарта ATX в ближайшие несколько лет. Спецификации ATX12V определяет физическую или механическую форму блока питания , а также конфигурацию разъёмов, которые используются для питания компонентов компьютера.
С 1995 по 2000 год форм-фактор ATX определялся как часть спецификации материнских плат стандарта ATX. Тем не менее, в феврале 2000 года, Intel взяла за основу спецификации актуальной на тот момент версии ATX 2.03 для материнской платы/корпуса компьютера и создала отдельную спецификацию форм-фактора блоков питания - ATX/ATX12 версии 1.0, одновременно добавив дополнительный 4-контактный разъём +12 В (блоки питания с таким разъёмом соответствуют спецификации ATX12В). Коннектор +12 В стал требованием для версии 1.3 стандарта ATX, представленной в апреле 2002, после чего остался только стандарт ATX12В. Стандарт ATX12В 2.0 (февраль 2003) лишился 6-контактного дополнительного разъёма, основной разъём стал 24-контактным, а наличие коннекторов питания Serial ATA стали обязательным требованием. Текущая на данный момент версия ATX12V 2.2 представлена в марте 2005 и содержит лишь мелкие усовершенствования относительно предыдущих версий, как то использование на вилках контактов Molex High Current System (HCS).
Так как спецификация БП стандарта ATX была усовершенствована, была изменена также ориентация охлаждающего вентилятора и дизайн БП. Первоначальные спецификации предполагают использование 80-мм вентилятора, закреплённого на внутренней стороне блока питания , откуда он может гнать воздух из задней части корпуса, направляя поток воздуха вдоль материнской платы. Иными словами, такой вентилятор работает в противоположную сторону, чем большинство использующихся ныне вентиляторов, которые отводят горячий воздух от комплектующих. Идея в том, чтобы перенаправить поток воздуха внутри корпуса таким образом, чтобы можно было обойтись всего одним вентилятором на БП, отказавшись от обязательного использования активного охлаждения радиатора CPU.
Схема блока питания стандарта ATX12В 2.x с основным 24-контактным кабелем питания, 4-контактным дополнительным разъёмом +12В, а также дополнительными разъёмами питания видеокарт, подключённых к шине PCI Express
В системе ATX с обратным потоком охлаждения воздух нагнетается в корпус и единственным местом проникновения пыли в систему является воздушный фильтр, расположенный перед вентилятором. Для компьютеров, которые работают в условиях не слишком чистого помещения (например, в магазинах) такой способ охлаждения позволяет сохранить в относительной чистоте внутренности корпуса.
Хотя такой способ охлаждения представляется весьма удобным в плане бытового использования ПК, необходимо отметить, что он предполагает использование более мощного вентилятора, который должен эффективно работать вместе с установленным фильтром и, при этом, нагнетать избыточное давление воздуха внутрь корпуса. Кроме того, при использовании фильтра, его необходимо периодически обслуживать, то есть очищать от пыли и загрязнений по несколько раз в неделю. Необходимо отметить и то, что от блока питания на кулер процессора поступает уже тёплый воздух, что снижает общую эффективность охлаждения.
Процессоры эволюционировали, стали производительнее и в результате начали греться больше, чем предшественники. В результате, потребовалась более эффективная система охлаждения и вариант с избыточным давлением внутри корпуса перестал соответствовать поставленной задаче. Именно поэтому последующие версии спецификации ATX были переписаны, допуская использование как системы охлаждения с положительным давлением внутри корпуса, так и вариант с негативным давлением. Но подчёркивалось, что именно второй вариант, предполагающий создание отрицательного давление за счёт вентилятора блока питания , работающего на выдув, и мощного вентилятора непосредственно над процессором, представляет собой наилучшее решение.
Поскольку стандартная система охлаждения с отрицательным давлением внутри корпуса обеспечивает наиболее эффективный при заданной мощности вентиляторов и силе воздушного потока, на практике все современные модели БП, выполненные в форм-факторе на основе ATX, используют именно такой подход к охлаждению. Большинство из них оснащено 80-мм вентилятором, который закреплён на задней стенке и работает на выдув. Но в некоторых моделях вентилятор диаметром от 80 до 140 мм закреплён на верхней или нижней поверхности блока питания внутри корпуса, прогоняя воздух через БП к выходным отверстиям на задней стенке. Но в любом случае идея заключается в том, чтобы забирать горячий воздух из корпуса и выбрасывать его через заднюю стенку БП.
Форм-фактор ATX решил несколько проблем, актуальных для предшествующих форм-факторов PC/XT, AT и LPX. Одна из них состояла в том, что платы стандартов PC/XT/AT были оснащены всего двумя разъёмами для кабелей питания. Если вы подключали кабели некорректно или путали их местами, как правило, сгорали и блок питания, и материнская плата! Большинство ответственных производителей пытались придумать специальный ключ, который позволял бы подключать данные кабели только в правильной последовательности. Тем не менее, большинство производителей, предлагавших дешёвые системы, не предусматривал такой защиты на блоках питания или платах. Форм-фактор ATX предполагает гнезда на материнской плате и разъемы блока питания по умолчанию спроектированные с наличием "защиты от дурака" - то есть их можно подключить только правильным образом. Кроме того, среди разъёмов появилось низковольтная линия ATX +3.3 В, что снижает необходимость в распайке дополнительных стабилизаторов напряжения непосредственно на плате для тех компонентов, которые используют это напряжение.
Новые разъёмы +3.3 В на блоках питания ATX имеют другой набор выходов, который обычно не заметен на стандартном БП. Набор включает выходы Power_On (PS_ON) и 5V_Standby (5VSB), о которых мы говорили чуть ранее и которые отвечают за режим Soft Power (программное управление питанием). Они обеспечивают работу таких функций, как Wake on Ring или Wake on LAN, то есть когда сигнал от модема или сети может использоваться для того, чтобы компьютер вышел из спящего режима или автоматически включился для выполнения запланированных задач. Эти сигналы также можно включить через специфические кнопки управления питанием, которые предусмотрены на большинстве современных клавиатур. В частности, опция включения с помощью кнопки на клавиатуре или по сети доступна, даже когда компьютер выключен, но подсоединён к источнику питания, так как линия 5V_Standby всегда находится под напряжением. Сами же функции расширенного управления питанием можно включить или отключить через BIOS.
SFX/SFX12V
Intel представила материнскую плату форм-фактора microATX в декабре 1997. В то же время был представлен и блок питания уменьшенного размера - Small Form Factor (SFX). Несмотря на это, большинство шасси microATX по-прежнему использовали стандартный блок питания ATX. Но затем в марте 1999 года Intel представила дополнение FlexATX к спецификации microATX для миниатюрных материнских плат, использующихся в бюджетных настольных системах, а также промышленных ПК.
С этого времени корпуса стандарта SFX стали использоваться во многих компактных настольных системах. В отличие от большинства спецификаций для блоков питания, где указаны физические габариты, стандарт SFX описывает пять различных физических форм для блоков питания, некоторые из которых нельзя заменить как отдельный модуль. Кроме того, произошли изменения в наборе разъёмов БП, так как спецификация претерпела изменения. Таким образом, при покупке блока питания стандарта SFX/SFX12V следует убедиться, что вы выбрали блок правильной разновидности, который физически поместится в корпус, а также имеет правильные разъёмы для подключения к материнской плате.
Количество и тип разъёмов менялись по ходу эволюции стандарта SFX. Оригинальная спецификация блока питания включает один 20-контактный разъём для материнской платы. Дополнительный 4-контактный коннектор +12 V для независимого питания CPU появился как опция в спецификации ревизии 2.0, представленной в мае 2001 года, и стал обязательным в ревизии 2.3 (апрель 2003), так что в итоге дальше развивалась только спецификация SFX12V. В SFX12V версии 3.0 основной коннектор питания трансформировался из 20-контактного в 24-контактный, а среди требований появились разъёмы Serial ATA. В данный момент актуальной считается версия 3.1, которая была представлена в марте 2005 и содержит незначительные отличия, в частности, использование в разъёмах контактов Molex High Current System (HCS).
SFX12V имеет несколько физических вариантов компоновки, один из которых называется PS3.
Стандартный блок питания
SFX/SFX12 оснащён 60-мм вентилятором, расположенным внутри блока питания, лицевой стороной к внутренностям компьютера. Вентилятор втягивает горячий воздух внутрь БП из корпуса и выводит его через заднюю панель. Расположение вентилятора в данном месте обусловлено соображениями снижения уровня шума и сохраняет стандартный тип системы охлаждения с нагнетанием отрицательного давления внутри корпуса. В системе также могут использоваться дополнительные вентиляторы для охлаждения процессора и корпуса, независимые от блока питания.
Стандартный блок питания форм-фактора SFX/SFX12V, оснащённый внутренним вентилятором 60 мм
Для компактных систем, нуждающихся в более интенсивном охлаждении, предлагается версия с вентилятором большего размера - диаметром 80 мм - закреплённым на верхней части БП. Такая система мощнее и эффективнее с точки зрения охлаждения и используется, если компьютер имеет производительную начинку, несмотря на свои габариты.
Стандартный блок питания форм-фактора SFX/SFX12V с более мощным 80-мм вентилятором, закреплённым на верхней панели
Другая версия стандарта SFX12V также использует "усиленный" 80-мм вентилятор на верхней панели, но корпус самого блока питания развернут, что приводит к увеличению занимаемого пространства по ширине и уменьшению по глубине, как показано на схеме, приведённой двумя абзацами ниже.
Низкопрофильная версия SFX12V разрабатывалась для корпусов толщиной всего 50 мм и оснащена вентилятором 40 мм, как показано на схеме, приведённой ниже.
Наконец, наиболее свежей реализацией SFX является так называемый форм-фактор PS3, который определяется в спецификации SFX12V в "Приложении E" (Appendix E). Хотя данный форм-фактор определяется как подвид спецификации SFX12V, в действительности он является уменьшенной версией ATX12V и, как правило, используется в корпусах для плат microATX и материнских плат, которые требуют более высокой мощности, чем могут обеспечить более компактные блоки питания
, представленные в вариациях стандарта SFX.
Блок питания в форм-факторе SFX/SFX12V, развёрнутый по ширине и оснащённый "усиленным" 80-мм вентилятором на верхней панели
Низкопрофильный блок питания в форм-факторе SFX/SFX12V, оснащённый 40-мм вентилятором
Блок питания в форм-факторе PS3 (разновидность SFX/SFX12V) с вентилятором диаметром 80 мм
Блоки питания SFX12V спроектированы специально для миниатюрных систем, которые содержат ограниченный набор комплектующих и ограничены в возможностях апгрейда. Большинство БП стандарта SFX сконструированы для обеспечения мощности от 80 до 300 Вт под постоянной нагрузкой и имеют четыре линии питания: +5 В, +12 В, -12 В и +3.3 В. Мощность такого блока питания является достаточной для компактной системы, оснащённой процессором, графической картой AGP либо PCI-E x16, до четырёх слотов карт расширения, а также трёх внутренних накопителей, таких как жёсткие диски и оптические приводы.
Хотя Intel создавала спецификацию блоков питания SFX12V, имея в виду материнские платы стандартов microATX и FlexATX, SFX представляет собой не зависящий от типа материнской платы форм-фактор блоков питания, который может столь же успешно применяться с другими материнскими платами. В частности, блок питания версии PS3 стандарта SFX12V может использоваться как полноценная замена БП ATX12V по той причине, что коннекторы для данных двух стандартов идентичны. Блок питания SFX использует точно такие же 20-жильные или 24-жильные разъёмы, что определены в спецификации стандарта ATX/ATX12V, и включают линии Power_On и 5V_Standby. Блок питания SFX12V включает дополнительный 4-контактный разъём +12 В для питания CPU, точно так же, как прописано с стандарте ATX12V. Использовать ли в той или иной системе блок питания ATX или SFX, в больше степени зависит от корпуса или шасси, чем от материнской платы. Каждый форм-фактор имеет те же самые разъёмы питания, а основная разница заключается в физической компоновке и габаритах.
|
|||
|
| |||
Введение
Неотъемлемой частью каждого компьютера является блок питания. Он важен так же, как и остальные части компьютера. При этом покупка блока питания осуществляется достаточно редко, т.к. хороший БП может обеспечить питанием несколько поколений систем. Учитывая все это к приобретению блока питания необходимо отнестись очень серьезно, так как судьба компьютера в прямой зависимости от работы блока питания.
Для осуществления гальванической развязки достаточно изготовить трансформатор с необходимыми обмотками. Но для питания компьютера нужна немалая мощность, особенно для современных ПК. Для питания компьютера пришлось бы изготовлять трансформатор, который имел бы не только большой размер, но и очень много весил. Однако с ростом частоты питающего тока трансформатора для создания того же магнитного потока необходимо меньше витков и меньше сечение магнитопровода. В блоках питаниях, построенных на основе преобразователя, частота питающего напряжения трансформатора в 1000 и более раз выше. Это позволяет создавать компактные и легкие блоки питания.
Простейший импульсный БП
Рассмотрим блок-схему простого импульсного блока питания, который лежит в основе всех импульсных блоков питания.
Блок схема импульсного блока питания.
Первый блок осуществляет преобразование переменного напряжения сети в постоянное. Такой преобразователь состоит из диодного моста, выпрямляющего переменное напряжение, и конденсатора, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения. В этом боке также находятся дополнительные элементы: фильтры сетевого напряжения от пульсаций генератора импульсов и термисторы для сглаживания скачка тока в момент включения. Однако эти элементы могут отсутствовать с целью экономии на себестоимости.
Следующий блок - генератор импульсов, который генерирует с определенной частотой импульсы, питающие первичную обмотку трансформатора. Частота генерирующих импульсов разных блоков питания различна и лежит в пределах 30 - 200 кГц. Трансформатор осуществляет главные функции блока питания: гальваническую развязку с сетью и понижение напряжения до необходимых значений.
Переменное напряжение, получаемое от трансформатора, следующий блок преобразует в постоянное напряжение. Блок состоит из диодов выпрямляющих напряжение и фильтра пульсаций. В этом блоке фильтр пульсаций намного сложнее, чем в первом блоке и состоит из группы конденсаторов и дросселя. С целью экономии производители могут устанавливать конденсаторы малой емкости, а также дроссели с малой индуктивностью.
Первый импульсный блок питания представлял собой двухтактный или однотактный преобразователь. Двухтактный означает, что процесс генерации состоит из двух частей. В таком преобразователе по очереди открываются и закрываются два транзистора. Соответственно в однотактном преобразователе один транзистор открывается и закрывается. Схемы двухтактного и однотактного преобразователей представлены ниже.
Принципиальная схема преобразователя.
Рассмотрим элементы схемы подробнее:
Х2 - разъем источник питания схемы.
Х1 - разъем с которого снимается выходное напряжение.
R1 - сопротивление, задающее начальное небольшое смещение на ключах. Оно необходимо для более стабильного запуска процесса колебаний в преобразователе.
R2 - сопротивление, которое ограничивает ток базы на транзисторах, это необходимо для защиты транзисторов от сгорания.
ТР1 - Трансформатор имеет три группы обмоток. Первая выходная обмотка формирует выходное напряжение. Вторая обмотка служит нагрузкой для транзисторов. Третья формирует управляющее напряжение для транзисторов.
В начальный момент включения первой схемы транзистор немного приоткрыт, т.к. к базе через резистор R1 приложено положительное напряжение. Через приоткрытый транзистор протекает ток, который также протекает и через II обмотку трансформатора. Ток, протекающий через обмотку, создает магнитное поле. Магнитное поле создает напряжение в остальных обмотках трансформатора. В следствии на обмотке III создается положительное напряжение, которое еще больше открывает транзистор. Процесс происходит до тех пор, пока транзистор не попадет в режим насыщения. Режим насыщения характеризуется тем, что при увеличении приложенного управляющего тока к транзистору выходной ток остается неизменным.
Так как напряжение в обмотках генерируется только в случае изменения магнитного поля, его роста или падения, то отсутствие роста тока на выходе транзистора, следовательно, приведет к исчезновению ЭДС в обмотках II и III. Пропадание напряжения в обмотке III приведет к уменьшению степени открытия транзистора. И выходной ток транзистора уменьшится, следовательно, и магнитное поле будет уменьшаться. Уменьшение магнитного поля приведет к созданию напряжения противоположной полярности. Отрицательное напряжение в обмотке III начнет еще больше закрывать транзистор. Процесс будет длиться до тех пор, пока магнитное поле полностью не исчезнет. Когда магнитное поле исчезнет, отрицательное напряжение в обмотке III тоже исчезнет. Процесс снова начнет повторяться.
Двухтактный преобразователь работает по такому же принципу, но отличие в том, что транзисторов два, и они по очереди открываются и закрываются. То есть когда один открыт - другой закрыт. Схема двухтактного преобразователя обладает большим преимуществом, так как использует всю петлю гистерезиса магнитного проводника трансформатора. Использование только одного участка петли гистерезиса или намагничивание только в одном направлении приводит к возникновению многих нежелательных эффектов, которые снижают КПД преобразователя и ухудшают его характеристики. Поэтому в основном везде применяется двухтактная схема преобразователя с фазосдвигающим трансформатором. В схемах, где нужна простота, малые габариты, и малая мощность все же используется однотактная схема.
Блоки питания форм-фактора АТХ без коррекции коэффициента мощности
Преобразователи, рассмотренные выше, хоть и законченные устройства, но в практике их использовать неудобно. Частота преобразователя, выходное напряжение и многие другие параметры «плавают», изменяются в зависимости от изменения: напряжения питания, загруженности выхода преобразователя и температуры. Но если ключами управлять контроллером, который бы мог осуществлять стабилизацию и различные дополнительные функции, то можно использовать схему для питания устройств. Схема блока питания с применением ШИМ-контроллера довольно проста, и, в общем, представляет собой генератор импульсов, построенный на ШИМ-котроллере.
ШИМ - широтно-импульсная модуляция. Она позволяет регулировать амплитуду сигнала прошедшего ФНЧ (фильтр низких частот) с изменением длительности или скважности импульса. Главные достоинства ШИМ это высокое значение КПД усилителей мощности и большие возможности в применении.
Схема простого блока питания с ШИМ контроллером.
Данная схема блока питания имеет небольшую мощность и в качестве ключа использует полевой транзистор, что позволяет упростить схему и избавиться от дополнительных элементов, необходимых для управления транзисторных ключей. В блоках питания большой мощности ШИМ-контроллер имеет элементы управления («Драйвер») выходным ключом. В качестве выходных ключей в блоках питаниях большой мощности используются IGBT-транзисторы.
Сетевое напряжение в данной схеме преобразуется в постоянное напряжение и чрез ключ поступает на первую обмотку трансформатора. Вторая обмотка служит для питания микросхемы и формирования напряжения обратной связи. ШИМ-котроллер генерирует импульсы с частотой, которая задана RC-цепочкой подключенной к ножке 4. Импульсы подаются на вход ключа, который их усиливает. Длительность импульсов изменяется в зависимости от напряжения на ножке 2.
Рассмотрим реальную схему АТХ блока питания. Она имеет намного больше элементов и в ней присутствуют еще дополнительные устройства. Красными квадратами схема блока питания условно поделена на основные части.
Схема АТХ блока питания мощностью 150-300 Вт.
Для питания микросхемы контроллера, а также формирования дежурного напряжения +5, которое используется компьютером, когда он выключен, в схеме находиться еще один преобразователь. На схеме он обозначен как блок 2. Как видно он выполнен по схеме однотактного преобразователя. Во втором блоке также есть дополнительные элементы. В основном это цепочки поглощения всплесков напряжений, которые генерируются трансформатором преобразователя. Микросхема 7805 - стабилизатор напряжения формирует дежурное напряжение +5В из выпрямленного напряжения преобразователя.
Зачастую в блоке формирования дежурного напряжения установлены некачественные или дефектные компоненты, что вызывает снижение частоты преобразователя до звукового диапазона. В результате чего из блока питания слышен писк.
Так как блок питания питается от сети переменного напряжения 220В, а преобразователь нуждается в питании постоянным напряжением, напряжение необходимо преобразовать. Первый блок осуществляет выпрямление и фильтрацию переменного сетевого напряжения. В этом блоке также находится заграждающий фильтр от помех, генерируемых самим блоком питания.
Третий блок это ШИМ-контроллер TL494. Он осуществляет все основные функции блока питания. Защищает блок питания от коротких замыканий, стабилизирует выходные напряжения и формирует ШИМ-сигнал для управления транзисторными ключами, которые нагружены на трансформатор.
Четвертый блок состоит из двух трансформаторов и двух групп транзисторных ключей. Первый трансформатор формирует управляющее напряжение для выходных транзисторов. Поскольку ШИМ-контроллер TL494 генерирует сигнал слабой мощности, первая группа транзисторов усиливает этот сигнал и передает его первому трансформатору. Вторая группа транзисторов, или выходные, нагружены на основной трансформатор, который осуществляет формирование основных напряжений питания. Такая более сложная схема управления выходными ключами применена из-за сложности управления биполярными транзисторами и защиты ШИМ-контроллера от высокого напряжения.
Пятый блок состоит из диодов Шоттки, выпрямляющих выходное напряжение трансформатора, и фильтра низких частот (ФНЧ). ФНЧ состоит из электролитических конденсаторов значительной емкости и дросселей. На выходе ФНЧ стоят резисторы, которые нагружают его. Эти резисторы необходимы для того, чтобы после выключения емкости блока питания не оставались заряженными. Также резисторы стоят и на выходе выпрямителя сетевого напряжения.
Оставшиеся элементы, не обведенные в блоке это цепочки, формируют «сигналы исправности». Этими цепочками осуществляется работа защиты блока питания от короткого замыкания или контроль исправности выходных напряжений.
Блок питания АТХ мощностью 200 Вт.
Теперь посмотрим, как на печатной плате блока питания мощностью 200 Вт расположены элементы. На рисунке показаны:
Конденсаторы, выполняющие фильтрацию выходных напряжений.
Место не распаянных конденсаторов фильтра выходных напряжений.
Катушки индуктивности, выполняющие фильтрацию выходных напряжений. Более крупная катушка играет роль не только фильтра, но и еще работает в качестве ферромагнитного стабилизатора. Это позволяет немного снизить перекосы напряжений при неравномерной нагрузке различных выходных напряжений.
Микросхема ШИМ-стабилизатора WT7520.
Радиатор на котором установлены диоды Шоттки для напряжений +3.3В и +5В, а для напряжения +12В обычные диоды. Необходимо отметить, что часто особенно в старых блоках питаниях, на этом же радиаторе размещаются дополнительно элементы. Это элементы стабилизации напряжений +5В и +3,3В. В современных блоках питаниях размещаются на этом радиаторе только диоды Шоттки для всех основных напряжений или полевые транзисторы, которые используются в качестве выпрямительного элемента.
Основной трансформатор, который осуществляет формирование всех напряжений, а также гальваническую развязку с сетью.
Трансформатор, формирующий управляющие напряжения для выходных транзисторов преобразователя.
Трансформатор преобразователя, формирующий дежурное напряжение +5В.
Радиатор, на котором размещены выходные транзисторы преобразователя, а также транзистор преобразователя формирующего дежурное напряжение.
Конденсаторы фильтра сетевого напряжения. Их не обязательно должно быть два. Для формирования двухполярного напряжения и образования средней точки устанавливают два конденсатора равной емкости. Они делят выпрямленное сетевое напряжение пополам, тем самым формируя два напряжения разной полярности, соединенных в общей точке. В схемах с однополярным питанием конденсатор один.
Элементы фильтра сети от гармоник (помех), генерирующихся блоком питания.
Диоды диодного моста, осуществляющие выпрямление переменного напряжения сети.
Блок питания АТХ мощностью 350 Вт.
Блок питания 350 Вт устроен эквивалентно. Сразу бросается в глаза больших размеров плата, увеличенные радиаторы и большего размера трансформатор преобразователя.
Конденсаторы фильтра выходных напряжений.
Радиатор, охлаждающий диоды, выпрямляющие выходное напряжение.
ШИМ-контролер АТ2005 (аналог WT7520), осуществляющий стабилизацию напряжений.
Основной трансформатор преобразователя.
Трансформатор, формирующий управляющее напряжение для выходных транзисторов.
Трансформатор преобразователя дежурного напряжения.
Радиатор, охлаждающий выходные транзисторы преобразователей.
Фильтр сетевого напряжения от помех блока питания.
Диоды диодного моста.
Конденсаторы фильтра сетевого напряжения.
Рассмотренная схема долго применялась в блоках питаниях и сейчас иногда встречается.
Блоки питания формата АТХ с коррекцией коэффициента мощности.
В рассмотренных схемах нагрузкой сети служит конденсатор, подключаемый к сети через диодный мост. Заряд конденсатора происходит только в том случае если на нем напряжение меньше чем сетевое. В результате ток носит импульсный характер, что имеет множество недостатков.
Мостовой выпрямитель напряжения.
Перечислим эти недостатки:
- токи вносят в сеть высшие гармоники (помехи);
- большая амплитуда тока потребления;
- значительная реактивная составляющая в токе потребления;
- сетевое напряжение не используется в течение всего периода;
- КПД таких схем имеет небольшое значение.
Новые блоки питания имеют усовершенствованную современную схему, в ней появился еще один дополнительный блок - корректор коэффициента мощности (ККМ). Он осуществляет повышение коэффициента мощности. Или более простым языком убирает некоторые недостатки мостового выпрямителя сетевого напряжения.
Формула полной мощности.
Коэффициент мощности (КМ) характеризует, сколько в полной мощности активной составляющей и сколько реактивной. В принципе, можно сказать, а зачем учитывать реактивную мощность, она же мнимая и не несет пользу.
Формула коэффициента мощности.
Допустим, у нас есть некий прибор, блок питания, с коэффициентом мощности 0,7 и мощностью 300 Вт. Видно из расчетов, что наш блок питания имеет полную мощность (сумму реактивной и активной мощности) больше, чем указанная на нем. И эту мощность должна дать сеть питания 220В. Хотя эта мощность не несет пользы (даже счетчик электричества ее не фиксирует) она все же существует.
Расчет полной мощности блока питания.
То есть внутренние элементы и сетевые провода должны быть рассчитаны на мощность 430 Вт, а не 300 Вт. А представьте себе случай, когда коэффициент мощности равен 0,1 … Из-за этого ГОРСЕТЬЮ запрещается использовать приборы с коэффициентом мощности менее 0,6, а в случае обнаружения таковых на владельца налагается штраф.
Соответственно кампаниями были разработанные новые схемы блоков питания, которые имели ККМ. Вначале в качестве ККМ использовался включенный на входе дроссель большой индуктивности, такой блок питания называют блок питания с PFC или пассивным ККМ. Подобный блок питания обладает повышенным КМ. Для достижения нужного КМ необходимо оснащать блоки питания большим дросселем, так как входное сопротивление блока питания носит емкостной характер из-за установленных конденсаторов на выходе выпрямителя. Установка дросселя значительно увеличивает массу блока питания, и повышает КМ до 0,85, что не так уж и много.
400 Вт блок питания с пассивной коррекцией коэффициента мощности.
На рисунке представлен блок питания компании FSP мощностью 400 Вт с пассивной коррекцией коэффициента мощности. Он содержит следующие элементы:
- Конденсаторы фильтра пульсаций выходного напряжения.
Конденсаторы фильтра выпрямленного сетевого напряжения.
Дроссель, осуществляющий коррекцию коэффициента мощности.
Трансформатор главного преобразователя.
Трансформатор, управляющий ключами.
Трансформатор вспомогательного преобразователя (дежурного напряжения).
Фильтры сетевого напряжения от пульсаций блока питания.
Радиатор, на котором установлены выходные транзисторные ключи.
Радиатор, на котором установлены диоды, выпрямляющие переменное напряжение главного трансформатора.
Плата управления скоростью вращения вентилятора.
Плата, на которой установлен ШИМ-контроллер FSP3528 (аналог KA3511).
Дроссель групповой стабилизации и элементы фильтра пульсаций выходного напряжения.
Включение дросселя для коррекции КМ.
Вследствие не высокой эффективности пассивной ККМ в блок питания была введена новая схема ККМ, которая построена на основе ШИМ-стабилизатора, нагруженного на дроссель. Эта схема приносит множество плюсов блоку питанию:
- расширенный диапазон рабочих напряжений;
- появилась возможность значительно уменьшить емкость конденсатора фильтра сетевого напряжения;
- значительно повышенный КМ;
- уменьшение массы блока питания;
- увеличение КПД блока питания.
Есть и недостатки у этой схемы - это снижение надежности БП и некорректная работа с некоторыми источниками бесперебойного питания при переключениях режимов работы батарея / сеть. Некорректная работа этой схемы с ИБП вызвана тем, что в схеме существенно снизилась емкость фильтра сетевого напряжения. В момент, когда кратковременно пропадает напряжение, сильно возрастает ток ККМ, необходимый для поддержания напряжения на выходе ККМ, в результате чего срабатывает защита от КЗ (короткого замыкания) в ИБП.
Схема активного корректора коэффициента мощности.
Если посмотреть на схему, то она представляет собой генератор импульсов, который нагружен на дроссель. Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом и подается на ключ, который нагружен дросселем L1 и трансформатором Т1. Трансформатор введен для обратной связи контроллера с ключом. Напряжение с дросселя снимается с помощью диодов D1 и D2. Причем напряжение снимается поочередно с помощью диодов, то с диодного моста, то с дросселя, и заряжает конденсаторы Cs1 и Cs2. Ключ Q1 открывается и в дросселе L1 накапливается энергия нужной величины. Размер накопленной энергии регулируется длительностью открытого состояния ключа. Чем больше накоплено энергии, тем большее напряжение отдаст дроссель. После выключения ключа происходит отдача накопленной энергии дросселем L1 через диод D1 конденсаторам.
Такая работа позволяет использовать полностью всю синусоиду переменного напряжения сети в отличие от схем без ККМ, а также стабилизировать напряжение, питающее преобразователь.
В современных схемах блоков питаниях, часто применяют двухканальные ШИМ-контроллеры. Одна микросхема осуществляет работу, как преобразователя, так и ККМ. В результате существенно снижается количество элементов в схеме блока питания.
Схема простого блока питания на двухканальном ШИМ-контролере.
Рассмотрим схему простого блока питания на 12В с использованием двуканального ШИМ-контроллера ML4819. Одна часть блока питания осуществляет формирование постоянного стабилизированного напряжения +380В. Другая часть представляет собой преобразователь, формирующий постоянное стабилизированное напряжение +12В. ККМ состоит, как и в выше рассмотренном случае, из ключа Q1, нагруженного на него дросселя L1 трансформатора Т1 обратной связи. Диоды D5, D6 заряжают конденсаторы С2, С3, С4. Преобразователь состоит из двух ключей Q2 и Q3, нагруженных на трансформатор Т3. Импульсное напряжение выпрямляется диодной сборкой D13 и фильтруется дросселем L2 и конденсаторами С16, С18. С помощью патрона U2 формируется напряжение регулирования выходного напряжения.
Блок питания GlacialPower GP-AL650AA.
Рассмотрим конструкцию блока питания, в которой есть активный ККМ:
- Плата управления токовой защитой;
- Дроссель, выполняющий роль как фильтра напряжений +12В и +5В, так и функцию групповой стабилизации;
- Дроссель фильтра напряжения +3,3В;
- Радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений;
- Трансформатор главного преобразователя;
- Трансформатор, управляющий ключами главного преобразователя;
- Трансформатор вспомогательного преобразователя (формирующий дежурное напряжение);
- Плата контроллера коррекции коэффициента мощности;
- Радиатор, охлаждающий диодный мост и ключи главного преобразователя;
- Фильтры сетевого напряжения от помех;
- Дроссель корректора коэффициента мощности;
- Конденсатор фильтра сетевого напряжения.
Конструктивные особенности и типы разъемов
Рассмотрим виды разъемов, которые могут присутствовать на блоке питания. На задней стенке блока питания размещается разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель. Раньше рядом с разъемом сетевого шнура размещался также разъем для подключения сетевого кабеля монитора. Опционально могут присутствовать и другие элементы:
- индикаторы сетевого напряжения, или состояния работы блока питания;
- кнопки управления режимом работы вентилятора;
- кнопка переключения входного сетевого напряжения 110 / 220В;
- USB-порты встроенные в блок питания USB hub;
- другое.
На задней стенке все реже размещают вентиляторы, вытягивающие из блока питания воздух. Все чаше вентилятор размещают в верхней части блока питания из-за большего пространства для установки вентилятора, что позволяет установить большой и тихий активный элемент охлаждения. На некоторых блоках питаниях устанавливают даже два вентилятора и сверху и сзади.
Блок питания Chieftec CFT-1000G-DF.
С передней стенки выходит провод с разъемом подключения питания материнской платы. В некоторых блоках питаниях, модульных, он, как и другие провода, подключается через разъем. Ниже на рисунке указана распиновка контактов всех основных разъемов.
Можно заметить, что каждое напряжение имеет свой цвет провода:
- Желтый цвет - +12 В,
- Красный цвет - +5 В,
- Оранжевый цвет - +3,3В,
- Черный цвет - общий или земля.
Для остальных напряжений цвета проводов у каждого производителя могут варьироваться.
На рисунке не отображены разъемы дополнительного питания видеокарт, так как они подобны разъема дополнительного питания процессора. Также существуют другие виды разъемов, которые встречаются в компьютерах фирменной сборки компаний DelL, Apple и других.
Электрические параметры и характеристики блоков питания
Блок питания имеет множество электрических параметров, большинство из которых не отмечаются в паспорте. На боковой наклейке блока питания отмечается обычно только несколько основных параметров - рабочие напряжения и мощность.
Мощность блока питания
Мощность часто обозначают на этикетке большим шрифтом. Мощность блока питания, характеризует, сколько он может отдать электрической энергии подключаемым к нему приборам (материнская плата, видеокарта, жесткий диск и др.).
По идее, достаточно просуммировать потребление используемых компонентов и выбрать блок питание немного большей мощности для запаса. Для подсчета мощности можно воспользоваться, например сайтом http://extreme.outervision.com/PSUEngine , также вполне годятся рекомендации указанные в паспорте видеокарты, если таковой есть, тепловой пакет процессора и т.д.
Но на самом деле все намного сложнее, т.к. блок питания выдает различные напряжения - 12В, 5В, -12В, 3,3В и др. Каждая линия напряжения рассчитана на свою мощность. Логично было подумать, что эта мощность фиксированная, а сума их равна мощности блока питания. Но в блоке питания стоит один трансформатор для генерации всех этих напряжений, используемых компьютером (кроме дежурного напряжения +5В). Правда, редко, но все же можно найти блок питания с двумя раздельными трансформаторами, но такие источники питания дорогие и чаще всего используются в серверах. Обычные же БП ATX имеют один трансформатор. Из-за этого мощность каждой линии напряжений может плавать: увеличивается, если другие линии слабо нагружены, и уменьшаться, если остальные линии сильно нагружены. Поэтому часто на блоках питаниях пишут максимальную мощность каждой линии, и в результате, если их просуммировать, выйдет мощность даже больше, чем действительная мощность блока питания. Таким образом, производитель может запутать потребителя, например, заявляя слишком большую номинальную мощность, которую БП обеспечить не способен.
Отметим, что если в компьютере установлен блок питания недостаточной мощности, то это вызовет некоренную работу устройств («зависания», перезагрузки, щелкание головок жесткого диска), вплоть до невозможности включения компьютера. А если в ПК установлена материнская плата, которая не рассчитана на мощность компонентов, которые на ней установлены, то зачастую материнская плата функционирует нормально, но со временем разъемы подключения питания выгорают вследствие постоянного их нагрева и окисления.
Обгоревшие разъемы.
Допустимый максимальный ток линии
Хоть это и один из важных параметров блока питания, зачастую пользователь при покупке не обращает на него внимания. А ведь при превышении допустимого тока на лини блок питания выключается, т.к. срабатывает защита. Для ее отключения необходимо выключить блок питания от сети и подождать некоторое время, около минуты. Стоит учесть, что сейчас все самые прожорливые компоненты (процессор, видеокарта) питаются от линии +12В, поэтому в большей степени надо уделять внимание значениям указанных для нее токов. У качественных БП эта информация, обычно, вынесена в виде таблички (например, Seasonic M12D-850) или списка (например, FSP ATX-400PNF) на боковую наклейку.
Источники питания, у которых такая информация не указана (например, Gembird PSU7 550W), сразу же заставляют усомниться в качестве исполнения и соответствии заявленной мощности реальной.
Остальные параметры блоков питания не регламентируются, но не менее важны. Определить эти параметры возможно только проведя различные тесты с блоком питания.
Диапазон рабочих напряжений
Под диапазоном рабочих напряжений подразумевают интервал значений сетевого напряжения, при котором блок питания сохраняет работоспособность и значения своих паспортных параметров. Сейчас все чаще производятся блоки питания с АККМ (активный корректор коэффициента мощности), который позволяет расширить диапазон рабочих напряжений от 110 до 230. Также имеются блоки питания с малым рабочим диапазоном напряжений, например блок питания компании FPS FPS400-60THN-P имеет диапазон от 220 до 240. В результате этот блок питания, включенный даже в паре с массовым источником бесперебойного питания, будет выключаться при падениях напряжения в сети. Это вызвано тем, что обычный ИБП стабилизирует выходное напряжение в диапазоне 220 В +/- 5%. То есть минимальное напряжение для перехода на батарею составит 209 (а если учесть медленность переключения реле, то напряжение может оказаться еще меньше), что ниже рабочего напряжения блока питания.
Внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление характеризует внутренние потери блока питания при протекании тока. Внутреннее сопротивление по типу можно разделить на два вида: обычное по постоянному току и дифференциальное по переменному току.
Эквивалентная схема замещения блока питания.
Сопротивление по постоянному току складывается из сопротивлений компонентов, из которых построен блок питания: сопротивление проводов, сопротивление обмоток трансформатора, сопротивление проводов дросселя, сопротивление дорожек печатной платы и др. Из-за наличия этого сопротивления с ростом загруженности блока питания напряжение падает. Это сопротивление можно увидеть, построив кросс-нагрузочную характеристику БП. Для уменьшения этого сопротивления в блоках питания работают различные схемы стабилизации.
Кросс-нагрузочная характеристика блока питания.
Дифференциальное сопротивление характеризует внутренние потери блока питания при протекании переменного тока. Это сопротивление еще называется электрическим импедансом. Уменьшить это сопротивление наиболее сложно. Для его уменьшения в блоке питания используется ФНЧ. Для уменьшения импеданса не достаточно установить в блок питания конденсаторы большой емкости и катушки с большой индуктивностью. Необходимо еще чтобы конденсаторы имели низкое последовательное сопротивление (ESR), а дроссели были изготовлены из толстого провода. Реализовать это физически очень сложно.
Пульсации выходных напряжений
Блок питания представляет собой преобразователь, который не один раз преобразовывает напряжение с переменного в постоянное. Вследствие этого на выходе его линий присутствуют пульсации. Пульсации представляют собой резкое изменение напряжения в течение короткого интервала времени. Главная проблема пульсаций в том, что если в схеме или устройстве не стоит фильтр в цепи питания или он плохой, то эти пульсации проходят по всей схеме, искажая ее рабочие характеристики. Это можно увидеть, например, если выкрутить громкость колонок на максимум во время отсутствия сигналов на выходе звуковой карты. Будут слышны различные шумы. Это и есть пульсации, но не обязательно это шумы блока питания. Но если в работе обычного усилителя от пульсаций большого вреда нет, увеличиться только уровень шумов, то, например, в цифровых схемах и компараторах они могут привести к ложному переключению или неправильному восприятию входной информации, что приводит к ошибкам или неработоспособности устройства.
Форма выходных напряжений блока питания Antec Signature SG-850.
Стабильность напряжений
Далее рассмотрим такую характеристику как, стабильность напряжений, выдаваемых блоком питания. В процессе работы, какой идеальный не был бы блок питания, его напряжения изменяются. Увеличение напряжения вызывает в первую очередь увеличение токов покоя всех схем, а также изменение параметров схем. Так, например, для усилителя мощности увеличение напряжения увеличивает его выходную мощность. Увеличенную мощность могут не выдержать некоторые электронные детали и сгореть. Это же увеличение мощности приводит к росту рассеиваемой мощности электронными элементами, а, следовательно, к росту температуры этих элементов. Что приводит к перегреву и/или изменению характеристик.
Снижение напряжения наоборот уменьшает ток покоя, и также ухудшает характеристики схем, например амплитуду выходного сигнала. При снижении ниже определенного уровня определенные схемы перестают работать. Особенно к этому чувствительна электроника жестких дисков.
Допустимые отклонения напряжения на линиях блока питания описаны в стандарте ATX и в среднем не должны превышать ±5% от номинала линии.
Для комплексного отображения величины просадки напряжений используют кросс-нагрузочную характеристику. Она представляет собой цветовое отображение уровня отклонения напряжения выбранной линии при нагрузке двух линий: выбранной и +12В.
Коэффициент полезного действия
Перейдем теперь к коэффициенту полезного действия или сокращенно КПД. Со школы многие помнят - это отношение полезной работы к затраченной. КПД показывает сколько из потребленной энергии превратилось в полезную энергию. Чем выше КПД, тем меньше надо платить за электроэнергию потребляемую компьютером. Большинство качественных блоков питания имеют схожий КПД, он варьирует в диапазоне не больше 10%, но КПД блоков питания с ПККМ (PPFC) и АККМ (APFC) существенно выше.
Коэффициент мощности
Как параметр, на который следует обращать внимание при выборе БП, коэффициент мощности менее значим, но от него зависят другие величины. При малом значении коэффициента мощности будет и малое значение КПД. Как было отмечено выше, корректоры коэффициента мощности приносят множество улучшений. Больший коэффициент мощности приведет к снижению токов в сети.
Неэлектрические параметры и характеристики блоков питания
Обычно, как и для электрических характеристик, неэлектрические параметры в паспорте указывается далеко не все. Хотя неэлектрические параметры блока питания также важны. Перечислим основные из их:
- диапазон рабочих температур;
- надежность блока питания (время наработки на отказ);
- уровень шума создаваемый блоком питания при работе;
- частота вращения вентилятора блока питания;
- вес блока питания;
- длина питающих кабелей;
- удобность в использовании;
- экологичность блока питания;
- соответствие государственным и международным стандартам;
- габариты блока питания.
Большинство неэлектрических параметров понятны всем пользователям. Однако остановимся на более актуальных параметрах. Большинство современных блоков питания работают тихо, они имеют уровень шума около 16 дБ. Хотя даже в блок питания с паспортным уровнем шума 16 дБ может быть установлен вентилятор с частотой вращения 2000 об/мин. В этом случае, при нагрузке блока питания около 80%, схема управления скоростью вращения вентилятора включит его на максимальные обороты, что приведет к появлению значительного шума, порою более 30 дБ.
Также необходимо уделять внимание удобству и эргономике блока питания. Использование модульного подключения кабелей питания имеет массу достоинств. Это и более удобное подключение устройств, меньше занятого пространства в корпусе компьютера, что в свою очередь не только удобно, но улучшает охлаждение компонентов компьютера.
Стандарты и сертификаты
При покупке БП, в первую очередь необходимо посмотреть на наличие сертификатов и на соответствие его современным международным стандартам. На блоках питания чаще всего можно встретить указание следующих стандартов:
RoHS, WEEE - не содержит вредных веществ;
UL, cUL - сертификат на соответствие своим техническим характеристикам, а также требованиям безопасности для встроенных электроприборов;
CE - сертификат который показывает, что блок питания соответствует строжайшим требованиям директив европейского комитета;
ISO - международный сертификат качества;
CB - международный сертификат соответствия своим техническим характеристикам;
FCC - соответствие нормам электромагнитных наводок (EMI) и радионаводок (RFI), генерируемых блоком питания;
TUV - сертификат соответствия требованиям международного стандарта ЕН ИСО 9001:2000;
ССС - сертификат Китая соответствия безопасности, электромагнитным параметрам и защите окружающей среды.
Также есть компьютерные стандарты форм-фактора АТХ, в котором определены размеры, конструкция и многие другое параметры блока питания, включая допустимые отклонения напряжений при нагрузке. Сегодня существуют несколько версий стандарта АТХ:
- ATX 1.3 Standard;
- ATX 2.0 Standard;
- ATX 2.2 Standard;
- ATX 2.3 Standard.
Отличие версий стандартов АТХ в основном касается введения новых разъемов и новых требованиям к линиям питания блока питания.
Когда возникает необходимость покупки нового блока питания ATX, то вначале необходимо определится с мощностью, которая необходима для питания компьютера, в который этот БП будет установлен. Для ее определения достаточно просуммировать мощности компонентов, используемых в системе, например воспользовавшись калькулятором от outervision.com . Если нет такой возможности, то можно исходить из правила, что для среднестатистического компьютера с одной игровой видеокартой вполне хватает блока питания мощностью 500-600 ватт.
Учитывая, что большинство параметров блоков питания можно узнать только протестировав его, следующим этапом настоятельно рекомендуем ознакомиться с тестами и обзорами возможных претендентов - моделей блоков питания, которые доступны в вашем регионе и удовлетворяют ваши запросы как минимум по обеспечиваемой мощности. Если же таковой возможности нет, то выбирать необходимо по соответствию блока питания современным стандартам (чем большему числу, тем лучше), при этом желательно наличие в блоке питания схемы АККМ (APFC). Приобретая блок питания, также важно включить его, по возможности прямо на месте покупки или сразу по приходу домой, и проследить, как он работает, чтоб источник питания не издавал писков, гудений или другого постороннего шума.
В общем, необходимо выбрать блок питания, который был бы мощным, качественно сделанным, с хорошими заявленными и реальными электрическими параметрами, а также окажется удобным в эксплуатации и тихим во время работы, даже при высокой нагрузке на него. И ни в коем случае при покупке источника питания не стоит экономить пару долларов. Помните, что от работы этого устройства главным образом зависит стабильность, надежность и долговечность работы всего компьютера.
Статья прочитана 160916 раз(а)
| Подписаться на наши каналы | |||||
Но выход всё-же есть. Это обычный, стандартный ATX от любого, даже самого простого и древнего компьютера. Несмотря на дешевизну таких БП (бэушный можно найти по фирмам и за 5уе), они обеспечивают очень приличный ток и универсальные напряжения. По линии +12В - 10А, по линии -12В - 1А, по линии 5В - 12А и по линии 3,3В - 15А. Конечно указанные значения не точные, и могут несколько отличаться в зависимости от конкретной модели БП ATX.
Вот как раз недавно я и делал одну интересную вещь - музыкальный центр из и корпуса от небольшой колонки. Всё бы хорошо, да вот учитывая приличную мощность усилителя НЧ, ток потребления центра в пиках басов достигал 8А. И даже попытка установить на питание 100 ваттный трансформатор с 4-х амперными вторичками нормального результата не дал: мало того, что на басах напряжение проваливалось на 3-4 вольта (что было хорошо заметно по затуханию ламп подсветки передней панели магнитолы), так ещё и от фона 50Гц никак не удавалось избавиться. Хоть 20000 микрофарад ставь, хоть экранируй всё, что можно.
А тут как раз на счастье, сгорел старый системник на работе. Но блок питания ATX ещё рабочий. Вот и приткнём его для магнитолы. Хотя по паспорту автомагнитолы и ихние усилители питаются напряжением 12В, но мы то знаем, что гораздо мощнее она будет звучать если подать на неё 15-17В. По крайней мере за всю мою историю ещё ни один ресивер не сгорел от лишних 5-ти вольт.
Так как в имеющемся БП ATX напряжение 12-ти вольтовой шины было всего чуть больше 10В (может потому и не работал системник? Поздно.), будем поднимать его изменением управляющего напряжения на 2-м выводе TL494. Принципиальную схему компьютерного блока питания смотрите тут.
Проще говоря поменяем резистор или вообще впаяем его на дорожки другого номинала. Ставлю два килоома и вот 10,5В превращаются в 17. Надо меньше? - Увеличиваем сопротивление. Стартуется компьютерный блок питания замыканием зелёного провода на любой чёрный.
Так как места в корпусе будущего музыкального центра не много - вытаскиваем плату импульсного блока питания ATX из родного корпуса (коробочка пригодится для моего будущего проекта), и тем самым уменьшаем габариты БП в два раза. И не забываем перепаять конденсатор фильтра в БП на более высокое напряжение, а то мало ли что...
А кулер? - Спросит внимательный и сообразительный радиолюбитель. Он нам не нужен. Эксперименты показали, что при токе 5А 17В в течении часа работы магнитолы на максимальной громкости (за соседей не беспокойтесь - два резистора 4 Ома 25 ватт), радиатор диодов был немного тёплый, а транзисторов - почти холодный. Так что нагрузку до 100 ватт такой БП ATX будет держать без проблем.
Обсудить статью ПРОСТОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ATX
Главная тема уже озвучена в заголовке, поэтому перейдём сразу к делу. Итак, что нам понадобится? Во-первых, рабочая автомагнитола или автомобильный CD/MP3-ресивер. У меня на руках оказался автомобильный CD/MP3-ресивер Panasonic CQ-DFX883N.
Во-вторых, компьютерный блок питания формата AT или ATX. Сейчас полно компьютерного железа от старых ПК, в том числе и блоков питания.
Где его можно найти бесплатно или за минимальные деньги?
Вытащить из своего старого ПК, который пылится в чулане;
Купить за копейки на "барахолке" - такие 100% есть на любом радиорынке;
Починить и довести до ума неисправный компьютерный БП.
Для своей затеи я купил "бэушный" блок питания как раз на "барахолке".
Прежде чем подключать компьютерный БП к автомагнитоле - нужно его проверить и, если надо, довести до рабочего состояния. Об этом чуть позже, а пока о том, как подключить автомагнитолу к компьютерному БП.
Подключение автомагнитолы к компьютерному БП.
У компьютерного блока питания (БП) есть здоровый жгут с выходными разъёмами. Провода чёрного цвета - это минус или общий провод. По жёлтым подаётся напряжение +12V. Остальные провода нам будут не нужны - их использовать не будем. Так вот нам нужно от блока питания взять всего-навсего 12V. Для этого берём любой из разъёмов MOLEX или Floppy-разъём. Далее откусываем от него жёлтый провод (+12V) и чёрный провод - минусовой. Затем подключаем эти провода к питающим проводам автомагнитолы.
Стоит отметить, что выходной канал на +12V достаточно мощный и может "отдать" в нагрузку ток в 8-10 ампер (при мощности БП 200 - 300 Вт.), что, собственно, нам и нужно. Обычно, максимальный ток, потребляемый автомобильным CD/MP3-ресивером составляет 10-15 ампер. Но это максимум!
Кроме этого нужно провести лёгкую доработку, если у вас блок питания формата ATX. Об этом расскажу чуть позднее.
У автомагнитолы имеется 3 провода, к которым подключается питание (напряжение +12V) от штатной электросети автомобиля. Чёрный провод - это минус (по другому - общий провод, "земля", Ground ). Жёлтый провод - это +12V (маркируется как Battery ). Это основные провода для подключения питания к автомагнитоле.
Но даже если подключить эти провода к аккумулятору или БП, автомагнитолу мы не включим - она будет в дежурном ("спящем") режиме.
Поэтому ищем красный провод (маркируется ACC ) у автомагнитолы и скручиваем его вместе с жёлтым проводом +12V. Штатно красный провод подключается к замку зажигания авто.
Как только водитель замыкает ключом зажигания электрическую цепь, автомагнитола автоматически переходит из спящего режима в рабочий - включается подсветка дисплея автомагнитолы. При этом красный провод через замок зажигания закорачивается на плюс +12V. Мы же это делаем, принудительно соединяя жёлтый (+12V) и красный провод.
При этом автомагнитола будет включатся сразу же при подаче напряжения.
Отличие компьютерных блоков питания формата AT от ATX.
Компьютерные блоки формата AT не имеют дежурного блока питания +5 (Standby) и выходных напряжений 3,3V. Поэтому при включении такого блока на его выходах +12V, +5V, -12V, -5V напряжение появляется сразу.
У блоков питания формата ATX есть дежурный источник питания на +5VSB (Standby). Он работает всегда, пока блок питания подключен к сети 220V. Чтобы на выходных каналах появились напряжения +12V, -12V, +5V, -5V, +3,3V нужно на главном выходном разъёме замкнуть зелёный и чёрный провод.
Если вы хотите, чтобы выходные напряжения появлялись сразу после включения БП, то можно установить перемычку между зелёным (Power ON ) и чёрным проводом. При этом блок питания будет выходить из "спящего" режима сразу после подачи на него напряжения сети 220V.
Восстановление компьютерного блока питания.
Для начала пробуем включить блок питания. В большинстве случае бывшие в употреблении (б/у или "бэушные") блоки питания от ПК, как правило, рабочие, но имеют некоторые дефекты (отсутствие некоторых выходных напряжений, пониженное напряжение на одном из каналов +12, -12, +5, -5 вольт и т.п.). Даже если блок питания запустился - при этом начнёт крутить вентилятор - стоит вскрыть корпус блока питания, выгрести из него всю пыль, открутить печатную плату и осмотреть контакты на предмет непропая. Если нужно - исправить дефекты.
Перед проведением любых работ необходимо отключать блок питания от сети 220V. Также после этого не помешает принудительно разрядить высоковольтные электролитические конденсаторы входного выпрямителя (220-470 мкФ. * 250V). Сделать это можно подключив на несколько секунд резистор на 100-200 кОм параллельно контактам конденсатора. Естественно, держать пальцами резистор не стоит - иначе можно получить лёгкий удар током.
Эта операция необходима потому, что остаточный электрический заряд конденсаторов опасен (в рабочем режиме на них 200V!). При случайном касании выводов конденсаторов можно получить лёгкий электрический удар. Явление весьма неприятное.
Особое внимание стоит обратить на состояние электролитических конденсаторов выходных выпрямителей . Если они вздуты, имеют разрыв засечки, то их нужно заменить новыми.
Более подробно об устройстве компьютерных блоков питания формата AT рассказано .
Чтобы блок питания выглядел более солидно можно покрасить его аэрозольной краской-спреем (продаётся в любом магазине автозапчастей).
