Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Наибольшее распространение в схемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания, содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого работает в ключевом режиме.

Использование этого режима позволяет значительно улучшить ряд показателей формирователей питающих напряжений.

Так, импульсный источник питания, по сравнению с линейным, обладает высоким коэффициентом полезного действия (0,7...0,8), меньшей рассеиваемой мощностью выходного транзистора, а, следовательно, и облегченным тепловым режимом всего монитора в целом, малыми размерами импульсного трансформатора и сглаживающего фильтра.

К достоинствам импульсных источников питания относится и возможность групповой стабилизации одновременно нескольких источников питания, а также способность работы в широких пределах изменения сетевого напряжения (от 100 до 260 В).

Недостатками импульсных источников питания считают: высокий уровень радиопомех при функционировании и отсутствие гальванической развязки от сети переменного тока.



1. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Роль вычислительной техники в развитии страны

В конце XX века уже невозможно было представить себе жизнь без компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

Не секрет, что основными критериями выбора при покупке компьютера являются возможность бесперебойной, стабильной работы и производительность. Для увеличения стабильности компьютерных систем разработчиками были придуманы различные методы защиты информации с помощью систем резервного копирования и зеркалирования, а так же горячей замены аппаратных модулей, таких как блоки питания и жесткие диски.

Следовательно, блок питания является неотъемлемой частью компьютера. Основная задача источника питания - преобразование напряжения в сети в напряжение, используемое устройствами компьютера. Хороший блок питания подавляет шумы, имеет конденсатор большой емкости, который предохраняет от краткосрочных выбросов электроэнергии и их провалов.

Блок питания - это тот компонент ПК, на который многие покупатели обращают внимание в последнюю очередь, поэтому многие системные интеграторы также не уделяют должного внимания выбору БП. В конце концов, продавцу ПК выгоднее установить в компьютер более производительный процессор или жёсткий диск большего объёма, чем оснастить его более качественным блоком питания.

Блок питания располагается внутри системного блока, с выходом на заднюю панель, где имеется разъем для подключения сетевого провода (на устаревших блоках), а в современных моделях обычно присутствует клавиша включения/отключения блока питания.

Современный блок питания представляет собой импульсный блок, а не силовой. Импульсный блок содержит в себе больше электроники и имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести небольшой вес и возможность непрерывного питания при падении напряжения. К недостаткам - наличие не очень продолжительного срока службы по сравнению с силовыми блоками из-за присутствия электроники.

1.2 Технические характеристики аппаратного обеспечения

Для оценки качества блока питания используются различные критерии. Многие потребители при покупке компьютера пренебрегают значением источника питания, и поэтому некоторые сборщики персональных компьютеров сокращают расходы на него. Ведь не секрет, что гораздо чаще цена компьютера увеличивается за счет дополнительной памяти или жесткого диска большей емкости, а не более совершенного источника питания.

Но, тем не менее, требования, предъявляемые к высококачественным устройствам, в том числе и источникам питания, очень жесткие. Разумеется, желательно, чтобы блок питания им соответствовал.

Итак, при покупке компьютера (или замене блока питания) необходимо обратить внимание на ряд параметров источника питания.

1. Выходная мощность блока питания.

2. Среднее время наработки на отказ (среднее время безотказной работы), или среднее время работы до первого отказа

3. Диапазон изменения входного напряжения (или рабочий диапазон), при котором может работать источник питания.

4. Пиковый ток включения.

5. Время (в миллисекундах) удержания выходного напряжения в пределах точно установленных диапазонов напряжений после отключения входного напряжения. Обычно 15-25 мс для современных блоков питания.

6. Переходная характеристика.

7. Совместимость с материнской платой.

8. Защита от перенапряжений.

9. Максимальный ток нагрузки.

10. Минимальный ток нагрузки.

11. Стабилизация по нагрузке (или стабилизация напряжения по нагрузке).

12. Стабилизация линейного напряжения.

13. Эффективность (КПД).

14. Пульсация (Ripple) (или пульсация и шум (Ripple and Noise),или пульсация напряжения (AC Ripple),или PARD (Periodic and Random Deviation - периодическая и случайная девиация), или шум, уровень шума).

Наибольшее распространение в схемотехнике источников питания мониторов получил импульсный источник питания, содержащий стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого работает в ключевом режиме.

Использование этого режима позволяет значительно улучшить ряд показателей формирователей питающих напряжений.

Так, импульсный источник питания, по сравнению с линейным, обладает высоким коэффициентом полезного действия (0,7...0,8), меньшей рассеиваемой мощностью выходного транзистора, а, следовательно, и облегченным тепловым режимом всего монитора в целом, малыми размерами импульсного трансформатора и сглаживающего фильтра.

К достоинствам импульсных источников питания относится и возможность групповой стабилизации одновременно нескольких источников питания, а также способность работы в широких пределах изменения сетевого напряжения (от 100 до 260 В).

Недостатками импульсных источников питания считают: высокий уровень радиопомех при функционировании и отсутствие гальванической развязки от сети переменного тока.

Некоторые БП имеют встроенные резисторы и могут работать при любом минимальном уровне нагрузки. Большинство блоков питания не имеют встроенного резистора, но могут требовать только минимального уровня загрузки по линии +5 В, который и обеспечивает материнская плата. Но некоторые БП могут требовать наличия нагрузки по всем трём линиям (+3.3 В, +5 В и +12 В) для своей работы и единственный способ узнать об этом - изучение характеристик конкретной модели блок питания.

Вне зависимости от этих характеристик, если необходимо правильно и точно протестировать, нужно убедиться, что хотя бы по одной линии электропитания имеется нагрузка, а ещё лучше, чтобы она была по всем трём линиям. Это - одна из причин, по которым мы рекомендуем проверять блок питания, когда он установлен в компьютер, а не извлечён. В качестве импровизированного тестового стенда вы можете использовать запасную материнскую плату и один или несколько жёстких дисков, чтобы обеспечить нагрузку по линиям питания.



2. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Описание устройства, технические характеристики, необходимое программное обеспечение

Назначение

Главное назначение блоков питания - преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера рисунок 1. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в +3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) - +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.

2.2 Функции

Сигнальные функции

Если заглянуть в паспорт типичного блока питания, то можно увидеть, что блок вырабатывает не только положительные напряжения +5 и +12 В, но и отрицательные - -5 и -12 В. Поскольку на практике выясняется, что для питания всех компонентов системы (электронных схем и двигателей) достаточно +5 и +12 В, возникает вопрос, для чего же используются отрицательные напряжения питания? Ответ прост: в большинстве современных компьютеров они не используются.

Когда фирма Intel начала выпускать процессоры, для которых требовалось напряжение 3,3 В, источников питания с таким выходным напряжением еще не было. Поэтому изготовители системных плат начали встраивать трансформаторы, преобразующие напряжение +5 в 3,3 В. Такие преобразователи генерируют большое количество теплоты, что нежелательно для персонального компьютера. Теперь есть источники питания и системные платы, рассчитанные на 3,3 В, на таких платах преобразователь напряжения +5 в 3,3 В не нужен.

Хотя напряжения -5 и -12 В подаются на системную плату через разъемы питания, для ее работы нужен только 5-вольтовый источник питания. Питание -5 В поступает на контакт В5 шины ISA, а на самой системной плате оно не используется. Это напряжение предназначалось для питания аналоговых схем в старых контроллерах накопителей на гибких дисках, поэтому оно и подведено к шине. В современных контроллерах напряжение -5 В не используется; оно сохраняется лишь как часть стандарта шины ISA.

Блок питания в системе с шиной MCA (Micro Channel Architecture), а также в блоки питания SFX не имеют сигнала -5 В. В подобных системах это напряжение не используется, поскольку в них всегда устанавливаются новейшие контроллеры дисководов.

Напряжения +12 и -12 В на системной плате также не используются, а соответствующие цепи подключены к контактам В9 и В7 шины ISA. К ним могут подсоединяться схемы любых плат адаптеров, но чаще всего подключаются передатчики и приемники последовательных портов. Если последовательные порты смонтированы на самой системной плате, то для их питания могут использоваться напряжения -12 и +12 В.

Нагрузка источников питания для схемы последовательных портов весьма незначительна. Например, работающий одновременно на два порта сдвоенный асинхронный адаптер компьютеров PS/2 для выполнения операций с портами потребляет всего 35 мА как по цепи +12, так и -12 В.

В большинстве схем современных последовательных портов указанные напряжения не используются. Для их питания достаточно напряжения +5 В (или даже 3,3 В). Если в компьютере установлены именно такие порты, значит, сигнал +12 В от блока питания не подается.

Напряжение +12 В предназначено в основном для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Напряжение 12 В подается также на вентиляторы, которые, как правило, работают постоянно. Обычно двигатель вентилятора потребляет от 100 до 250 мА, но в новых компьютерах это значение ниже 100 мА. В большинстве компьютеров вентиляторы работают от источника +12 В, но в портативных моделях для них используется напряжение +5 В (или даже 3,3 В).

Блок питания не только вырабатывает необходимое для работы узлов компьютера напряжение, но и приостанавливает функционирование системы до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. Иными словами, блок питания не позволит компьютеру работать при "нештатном" уровне напряжения питания. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power_Good (питание в норме). Если такой сигнал не поступил, компьютер работать не будет. Напряжение сети может оказаться слишком высоким (или низким) для нормальной работы блока питания, и он может перегреться. В любом случае сигнал Power_Good исчезнет, что приведет либо к перезапуску, либо к полному отключению системы. Если ваш компьютер не подает признаков жизни при включении, но вентиляторы и двигатели накопителей работают, то, возможно, отсутствует сигнал Power_Good.

Столь радикальный способ защиты был предусмотрен фирмой IBM, исходя из тех соображений, что при перегрузке или перегреве блока питания его выходные напряжения могут выйти за допустимые пределы и работать на таком компьютере будет невозможно.

Иногда сигнал Power_Good используется для сброса вручную. Он подается на микросхему тактового генератора (8284 или 82284 в компьютерах PC/XT и AT). Эта микросхема управляет формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной перезагрузки. Если сигнальную цепь Power_Good заземлить каким-либо переключателем, то генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала Power_Good. В результате выполняется аппаратная перезагрузка компьютера.

В компьютерах с более новыми формфакторами системной платы, типа ATX, micro-ATX и NLX, предусмотрен другой специальный сигнал. Этот сигнал, называемый PS_ON, может использоваться программой для отключения источника питания (и, таким образом, всего компьютера). Сигнал PS_ON используется операционной системой (например, Windows 9x), которая поддерживает расширенное управления питанием (Advanced Power Management- АРМ). Когда вы выбираете команду Завершение работы из главного меню, Windows полностью автоматически отключает источник питания компьютера. Система, не обладающая этой особенностью, только отображает сообщение о том, что можно выключить компьютер.

2.3 Технические характеристики

1. Выходная мощность блока питания.

Выходная мощность блока питания должна быть достаточной для нормального функционирования персонального компьютера. В большинстве совместимых блоков питания выходная мощность колеблется от 150 до 300 Вт. Блоки малой мощности непрактичны, но можно использовать блок питания мощностью до 500 Вт, который будет вполне соответствовать потребностям пользователя. Блоки питания мощностью более 300 Вт могут обеспечить работу системной платы с любым набором адаптеров и множеством дисковых накопителей. Однако превысить паспортную мощность блока питания не удастся, потому что в компьютере просто не останется места для новых устройств.

Чтобы выяснить, можно ли модернизировать компьютер, сначала нужно вычислить мощность, потребляемую его отдельными узлами, а затем определить мощность блока питания. После этого станет ясно, нужно ли заменять блок питания более мощным. К сожалению, эти расчеты не всегда удается выполнить, потому что многие фирмы-производители не сообщают, какую мощность потребляют их изделия.

Довольно сложно определить этот параметр для устройств с напряжением питания +5 В, включая системную плату и платы адаптеров. Мощность, потребляемая системной платой, зависит от нескольких факторов. Большинство системных плат потребляют ток около 5 А, но будет лучше, если как можно точнее вычислить значение тока для конкретной платы. Хорошо, если удастся найти точные данные для плат расширения; если их нет, то исходить из максимальной мощности потребления для плат адаптеров, допускаемой стандартом используемой шины.

Обычно превышение допустимой мощности происходит при заполнении разъемов и установке дополнительных дисководов. Некоторые жесткие диски, CD-ROM, накопители на гибких дисках и другие устройства могут перегрузить блок питания компьютера. Обязательно проверяется, достаточно ли мощности источника +12 В для питания всех дисководов. Особенно это относится к компьютерам с корпусом Tower, в котором предусмотрено много отсеков для накопителей. Проверяется также, не окажется ли перегруженным источник +5 В при установке всех адаптеров, особенно при использовании плат для шин PCI. С одной стороны, лучше перестраховаться, а с другой - большинство плат потребляет меньшую мощность, чем максимально допустимая стандартом шины. Однако опытные пользователи персональных компьютеров предпочитают не применять метод расчета мощности. Они просто покупают компьютеры с высококачественным источником питания, рассчитанным на 300 или 350 Вт (или устанавливают такой источник самостоятельно) и затем при модернизации системы не задумываются о потребляемой мощности.

Качество блоков питания определяется не только выходной мощностью. Считается, что, если в одной комнате стоит несколько компьютеров и качество электрической сети невысокое (часто пропадает напряжение, возникают помехи и т.п.), системы с мощными блоками питания работают гораздо лучше систем с дешевыми блоками, устанавливаемыми в некоторых моделях невысокого класса.

Стоит обратить внимание, гарантирует ли фирма-производитель исправность блока питания (и подключенных к нему систем) при следующих обстоятельствах:

· полном отключении сети на любое время;

· любом понижении сетевого напряжения;

· кратковременных выбросах с амплитудой до 2 500 В на входе блока питания (например, при разряде молнии).

Хорошие блоки питания отличаются высоким качеством изоляции: ток утечки - не более 500 мкА, что бывает важно в том случае, если сетевая розетка плохо заземлена или вовсе не заземлена.

2. Среднее время наработки на отказ (среднее время безотказной работы), или среднее время работы до первого отказа

Это расчетный средний интервал времени в часах, в течение которого ожидается, что источник питания будет функционировать корректно. Среднее время безотказной работы источников питания (например, 100 тыс. часов или больше) как правило, определяется не в результате эмпирического испытания, а иначе. Фактически изготовители применяют ранее разработанные стандарты, чтобы вычислить вероятность отказов отдельных компонентов источника питания. При вычислении среднего времени безотказной работы для источников питания часто используются данные о нагрузке блока питания и температуре среды, в которой выполнялись испытания.

3. Диапазон изменения входного напряжения (или рабочий диапазон), при котором может работать источник питания.

Для напряжения 110 В диапазон изменения входного напряжения обычно составляют значения от 90 до 135 В; для входного напряжения 220 В - от 180 до 270 В.

4. Пиковый ток включения.

Пиковый ток включения - это самое большое значение тока, обеспечиваемое источником питания в момент его включения; выражается в амперах (А). Чем меньше ток, тем меньший тепловой удар испытывает система.

5. Время (в миллисекундах) удержания выходного напряжения в пределах точно установленных диапазонов напряжений после отключения входного напряжения. Обычно 15-25 мс для современных блоков питания.

6. Переходная характеристика.

Переходная характеристика - это количество времени (в микросекундах), которое требуется источнику питания, чтобы установить выходное напряжение в точно определенном диапазоне после резкого изменения тока на выходе. Другими словами, количество времени, требуемое для стабилизации уровней выходных напряжений после включения или выключения системы. Источники питания рассчитаны на равномерное (в определенной степени) потребление тока устройствами компьютера. Когда устройство прекращает потребление мощности (например, в дисководе останавливается вращение дискеты), блок питания может подать слишком высокое выходное напряжение в течение короткого времени. Это явление называется выбросом; переходная характеристика - это время, которое источник питания затрачивает на то, чтобы значение напряжения возвратилось к точно установленному уровню. За последние годы удалось достичь значительных успехов в решении проблем, связанных с явлениями выбросов в источниках питания.

7. Совместимость с материнской платой.

К материнской плате подключается либо один разъем АТХ, либо два разъема по шесть проводов. Некоторые материнские платы могут иметь как 20-контактный разъем, так и два разъема по шесть проводов. В этом случае нужно подключить один из вариантов. При подключении блока питания к материнской плате надо быть особенно внимательным, чтобы обеспечить правильность работы системы. Поскольку, материнская плата - это один из основных компонентов, на ней расположены главные вычислительные устройства - центральный процессор, оперативная память, микросхема BIOS с хранимыми параметрами для функционирования компьютера, слоты для подключения плат расширения, а также всевозможные разъемы для связи с другими устройствами.

8. Защита от перенапряжений.

Защита от перенапряжений - это значения (для каждого вывода), при которых срабатывают схемы защиты, и источник питания отключает подачу напряжения на конкретный вывод. Значения могут быть выражены в процентах (например, 120% для +3,3 и +5 В) или так же, как и напряжения (например, +4,6 В для вывода +3,3 В; 7,0 В для вывода +5 В).

9. Максимальный ток нагрузки.

Максимальный ток нагрузки - это самое большое значение тока (в амперах), который может быть подан на конкретный вывод (без нанесения ущерба системе). Этот параметр указывает конкретное значение силы тока для каждого выходного напряжения. По этим данным вычисляется не только общая мощность, которую может выдать блок питания, но и количество устройств, которые можно подключить к нему.

10. Минимальный ток нагрузки.

Минимальный ток нагрузки - самое меньшее значение тока (в амперах), который может быть подан на конкретный вывод (без нанесения ущерба системе). Если ток, потребляемый устройствами на конкретном выводе, меньше указанного значения, то источник питания может быть поврежден или может автоматически отключиться.

11. Стабилизация по нагрузке (или стабилизация напряжения по нагрузке).

Когда ток на конкретном выводе увеличивается или уменьшается, слегка изменяется и напряжение. Стабилизация по нагрузке - это изменение напряжения для конкретного вывода при перепадах от минимального до максимального тока нагрузки (и наоборот). Значения выражаются в процентах, причем обычно они находятся в пределах от ±1 до ±5% для выводов +3,3, +5 и +12 В.

12. Стабилизация линейного напряжения.

Стабилизация линейного напряжения - это характеристика, описывающая изменение выходного напряжения в зависимости от изменения входного напряжения (от самого низкого до самого высокого значения). Источник питания должен корректно работать при любом переменном напряжении в диапазоне изменения входного напряжения, причем на выходе оно может изменяться на 1% или меньше.

13. Эффективность (КПД).

Эффективность (КПД) - это отношение мощности, подводимой к блоку питания, к выходной мощности; выражается в процентах. Для современных источников питания значение эффективности обычно равно 65-85%. Оставшиеся 15-35% подводимой мощности преобразуются в тепло в процессе превращения переменного тока в постоянный. Хотя увеличение эффективности (КПД) означает уменьшение количества теплоты внутри компьютера и более низкие счета за электричество, оно не должно достигаться за счет точности стабилизации независимо от нагрузки на блок питания и других параметров.

14. Пульсация (Ripple) (или пульсация и шум (Ripple and Noise),или пульсация напряжения (AC Ripple),или PARD (Periodic and Random Deviation - периодическая и случайная девиация), или шум, уровень шума).

Среднее значение пиковых (максимальных) отклонений напряжения на выводах источника питания измеряется в милливольтах (среднеквадратичное значение). Эти колебания напряжения могут быть вызваны переходными процессами внутри источника питания, колебаниями частоты подводимого напряжения и другими случайными помехами.

Тестирование блоков питания имеет свои особенности. Дело в том, что практически каждый покупатель компьютера, как правило, в первую очередь смотрит на внешний вид и интересуется производителем корпуса, порой, не обращая внимания на характеристики установленного в нем блока питания. А между тем блоки питания могут оказаться довольно низкого качества, что представляет определенную опасность для жизнеспособности персонального компьютера в целом. Зачастую один и тот же корпус может быть оснащен БП разных производителей, и лишь единицы придерживаются определенных комбинаций. Таким образом, рассмотрим особенности различных моделей блоков питания.

2.4 Состав

Рисунок 2



Импульсный блок питания компьютера ATX со снятой крышкой рисунок 2

A -- входной выпрямитель. Ниже виден входной фильтр;

B -- входные сглаживающие конденсаторы. Правее виден радиатор высоковольтных транзисторов;

C -- импульсный трансформатор. Правее виден радиатор низковольтных диодов;

D -- катушка выходного фильтра (дроссель групповой стабилизации);

E -- конденсаторы выходного фильтра.

Катушка и большой жёлтый конденсатор, расположенные ниже E, являются элементами дополнительного входного фильтра, смонтированного непосредственно на разъёме питания, и не являющегося частью основной печатной платы.

2.5 Модели

FSP ATX-400PNF

Блоки питания FSP по праву считаются одними из самых лучших среди недорогих решений, используемых для питания компьютеров с низким и средним энергопотреблением. Данный источник мощностью 400 рисунок 3 Вт можно смело использовать для сборки практически любого современного ПК, оборудованного одной не очень мощной видеокартой. Небольшая проблема ждет лишь при подключении потребителей. По непонятным причинам здесь нет шестиконтактного разъема PCI-E, поэтому придется использовать дополнительный переходник. С электрическими характеристиками никаких нюансов нет. Заявленная мощность является реальной и долговременной, система охлаждения работает эффективно, не создавая много шума.

CoolerMaster SilentPro M500

Данный источник CoolerMaster SilentPro M500 рисунок 4 предназначен для питания компьютеров среднего уровня, т.к. все же обеспечивает мощность 500 Вт. Но при этом он ориентирован на людей, не любящих компромиссы, и привыкших к самому лучшему. Не стоит и говорить, что этот БП сделан по самым современным требованиям и полностью оправдывает заявленную мощность. Для системы охлаждения выбран дорогой вентилятор типоразмером 135 мм против стандартных 120 мм. Это позволяет вращаться лопастям на малых оборотах, не создавая много шума, отсюда и название SilentPro. Кроме этого, используется так называемая модульная конструкция подсоединения проводов, когда основные кабели выполнены съемными, что позволяет задействовать только те разъемы, которые необходимы для сборки вашей системы.

Corsair CMPSU-620HX

CMPSU-620HX является представителем класса ультра современных решений с высокой ценой и безупречными параметрами. Этот источник как нельзя лучше подойдет для питания бескомпромиссной игровой системы, т.к. он обладает выдающейся нагрузочной способностью. Система охлаждения спроектирована таким образом, что источник практически не издает шума при работе на низких и даже средних мощностях. Не страдает и удобство использования, которое в результате применения модульной конструкции находится на высоте.

Модель Corsair CMPSU-620HX рисунок 5 тайваньская компания SeaSonic. Следуя последним тенденциям на рынке блоков питания, CMPSU-620HX построен на модульном дизайне. В отличие от обычных блоков питания, с которых свисает сноп кабелей, у модульного блока подключаются только те кабели питания, которые требуются. Кроме повышения гибкости установки под разные сценарии (скажем, если требуется большее число вилок Serial ATA и т.д.), модульный подход улучшает вентиляцию и расположение кабелей внутри корпуса, поскольку теперь не нужно думать, куда прикрепить болтающиеся и ненужные кабели.

Впрочем, к блоку питания Corsair постоянно подключена одна связка самых важных кабелей, а именно, кабель с 24-контактной вилкой питания для материнской платы, а также кабели с вилками P4 и P8, обеспечивающими дополнительное питание 12 В для материнской платы и процессора. Все остальные кабели подключатся опционально. В комплект поставки входят следующие модульные кабели.

· 2 кабеля PCI Express с 6-контактными вилками (для видеокарт);

· 4 кабеля с 4-контактными вилками Molex (для оптических накопителей и других устройств);

· 4 кабеля питания Serial ATA;

· 1 кабель питания для дисковода.

ZALMAN ZM500-RS

Корейская компания ZALMAN. Блок питания ZALMAN ZM500-RS рисунок 6 имеет среднюю мощность 500 Вт, которая как раз является наиболее востребованной среди основной массы геймеров.

Стоимость блока питания ZALMAN ZM500-RS в настоящие время приблизительно равна 90$. Конечно, для источника средней мощности подобная сумма кажется высокой, но если решение выполнено очень качественно, то подобные затраты можно будет оправдать.

Внешний вид у ZALMAN ZM500-RS вполне приглядный. Его корпус имеет черный цвет, а 120 мм вентилятор закрыт металлической решеткой типа «гриль». Размеры у корпуса блока питания достаточно компактные 140х150х86 мм.

Набор кабелей и разъемов у блока питания ZALMAN ZM500-RS рисунок 7 безупречный для его мощности. В этом плане он почти не уступает даже более мощному ZALMAN ZM750-HP. Разъемов PCIE для видеокарт у ZALMAN ZM500-RS два, причем они представлены как в 6-контактном, так и в 6+2-контактном виде. Разъемов питания SATA чуть меньше - четыре, а разъемов PATA шесть против девяти у ZALMAN ZM750-HP соответственно рисунок 8.

ZALMAN ZM500-RS это высококлассный и надежный источник питания для системы начального и среднего уровня. Он должен справиться с компьютерными системами, которые включают один видеоускоритель среднего уровня. У блока питания ZALMAN ZM500-RS выделено две линии +12 В, которые достаточно жестко ограничены защитой по току. По этой причине многие видеоускорители, особенно «топовые» решения на GPU компании NVIDIA, будут не совместимы с блоком питания ZALMAN ZM500-RS. В ряде тестов, которые мы проводили ранее с блоками питания мощностью 500 Вт других производителей, проблем с подключением видеокарты ASUS EN9800GX2 не возникало, так как их линии +12В были рассчитаны на токи в 20, а не 18 А. Хотя не исключен вариант, что именно у нашего экземпляра ZALMAN ZM500-RS неверно срабатывала защита. С другой стороны, по качеству сглаживания пульсаций выходных напряжений, оснащению кабелями, КПД и уровню шума к этому блоку питания совершенно нет претензий. Эти характеристики ZALMAN ZM500-RS действительно находятся на высоком уровне в соответствии с его высоким классом и стоимостью.

2.5 Параметры БП

Одним очень важным параметром для блока питания является Коэффициент Полезного Действия (КПД).

Различают блоки питания в основном по пороговому значению КПД, который равен 80%. Все блоки питания которые имеют КПД ниже 80% относят к простым - бюджетным, которые используют в основном в офисных системах.

А те БП, КПД которых выше 80%, относят к производительно - геймерским. Такие БП имеют международный сертификат 80PLUS.

В свою очередь стандарт 80PLUS имеет категории BRONZE, SILVER, GOLD показано на рисунке 9:

Я рекомендую БП с КПД не ниже 80%, то есть те, которые имеют сертификат 80PLUS.

Последней особенностью, на которую стоит обратить внимание при выборе блока питания, будет кулер или вентилятор.

Здесь всё просто: чем больше кулер, тем меньше шума от его работы.

Нынешние БП комплектуются вентиляторами размером 120 мм и больше. Причём в хороших, брендовых блоках питания вентилятор меняет количество оборотов в зависимости от загрузки. Это способствует снижению шума.

Я бы не рекомендовал приобретать БП с одним вентилятором размером 80 мм. В БП большой мощности ставят 2 вентилятора: один 120-140 мм и второй 80 мм).

В компьютерных применяется импульсный стабилизатор напряжения. Такой тип дизайна БП предполагает использование мощных транзисторов, которые преобразуют переменный ток из сети в постоянный ток низкого напряжения, используемый для компонентов ПК. Блоки питания импульсного типа намного компактнее, легче и эффективнее БП линейного типа, где для обеспечения различных выходных напряжений применяются крупные трансформаторы. Трансформаторный БП неэффективен, как минимум, по трём причинам:

Выходное напряжение трансформаторного БП находится в линейной зависимости от входного напряжения (отсюда название - линейный БП), поэтому любые колебания напряжения в сети могут привести к проблемам на выходе.

Высокий уровень мощности, требуемый в компьютерном БП, привёл бы к необходимости использования толстых проводов в трансформаторе.

Частота 50 Гц в сети переменного тока трудно поддаётся фильтрации внутри блока питания, требуя больших и дорогих конденсаторов и стабилизаторов.

С другой стороны, импульсный блок питания использует импульсную цепь, которая дробит входящий ток на сравнительно высокой частоте. Это позволяет использовать высокочастотные трансформаторы, которые намного меньше и дешевле. Кроме того, ток высокой частоты намного проще и дешевле фильтровать и выводить, а выходные напряжения могут широко варьироваться. Уровень входного напряжения от 90 В до 135 В позволяет получать на выходе требуемые значения и многие импульсные БП могут автоматически переходить на входящий ток до 240 В.

Но у всех импульсных БП есть одна особенность - они не могут работать без нагрузки. Поэтому у вас должна быть материнская плата и жёсткий диск, которые потребляют ток и, таким образом, обеспечивают работу блока питания. Если просто подключить БП без нагрузки и каким-то хитрым образом заставить работать, он сгорит или отключится при наличии цепи защиты. Большинство блоков питания оснащены системой защиты, предотвращающей работу без нагрузки, и отключаются автоматически. Но некоторые наиболее дешёвые блок питания не оснащены цепью защиты и могут выйти из строя после нескольких секунд работы без нагрузки. Некоторые БП имеют собственные резисторы, которые позволяют работать даже без нормальной нагрузки (такой как материнская плата или винчестер), подключённой к ним.

Некоторые БП требуют наличия нагрузки по обоим линиям: +5 В и +12 В. Согласно спецификациям IBM к оригинальному блоку питания AT мощностью 192 Вт, минимальная нагрузка должна составлять 7 А для линии +5 В и 2,5 А для +12 В, чтобы обеспечить нормальную работу БП. Всё время, пока материнская плата подключена к БП, она будет потреблять ток по линии +5 В, чтобы обеспечивать требуемую загрузку БП, но сложнее дело обстоит с +12 В, так как это напряжение, в основном, требуется для работы приводов, а жёсткие диски и оптические/флоппи дисководы обычно не используются всё время.

Чтобы решить данную проблему, когда IBM поставляла оригинальные AT системы без винчестера, к пустующему кабелю питания жёсткого диска подключался большой резистор сопротивлением 5 Ом, потребляющий 50 Вт, закреплённый в небольшой металлической клетке, предназначенной для установки жёсткого диска. Корпус AT имел отверстия для винтов, позволяющие закрепить клетку с резистором на месте жёсткого диска.

Большинство нынешних блоков питания не требуют столь много нагрузки, как оригинальная система AT от IBM. В большинстве случаев, минимальная нагрузка на уровне 0-0.3 А по линии +3,3 В, 2-4 А по линии +5 В и 0,5-1 А по линии +12 В считается достаточной. Большинство материнских плат с лёгкостью перекрывают минимальный ток по линии +5 В. Обычные вентиляторы блок питания потребляют всего 0,1-0,25 А, так что нагрузка по линии +12 В продолжает оставаться проблемой для системы без HDD. Вообще говоря, чем выше мощность БП, тем больше величина минимальной нагрузки. Тем не менее, существуют и исключения из этого правила, так что следует внимательно ознакомиться с характеристиками того или иного блока питания, который вы намереваетесь приобрести.

Некоторые БП имеют встроенные резисторы и могут работать при любом минимальном уровне нагрузки. Большинство блоков питания не имеют встроенного резистора, но могут требовать только минимального уровня загрузки по линии +5 В, который и обеспечивает материнская плата. Но некоторые БП могут требовать наличия нагрузки по всем трём линиям (+3.3 В, +5 В и +12 В) для своей работы и единственный способ узнать об этом - изучение характеристик конкретной модели блок питания.

Вне зависимости от этих характеристик, если необходимо правильно и точно протестировать, нужно убедиться, что хотя бы по одной линии электропитания имеется нагрузка, а ещё лучше, чтобы она была по всем трём линиям. Это - одна из причин, по которым мы рекомендуем проверять блок питания, когда он установлен в компьютер, а не извлечён. В качестве импровизированного тестового стенда вы можете использовать запасную материнскую плату и один или несколько жёстких дисков, чтобы обеспечить нагрузку по линиям питания.

Фактически, все блоки питания достигают максимальных значений по линиям +3,3 В и +5 В. Расчётная максимальная мощность подразумевает общее максимальное потребление по всем линиям и в реальных условиях не достигается. Поэтому заявленная производителем мощность БП, как правило, меньше, чем расчётная.

В сети переменного тока напряжение может колебаться, что учитывается при разработке дизайна блока питания, имеющего специальные цепи стабилизации на входе перед импульсным преобразователем напряжения. Как правило, учитывается эффект "проседания" напряжения, то есть его снижения на пути к розетке в квартире. По этой причине блок питания рассчитанный на европейский стандарт 240 В, может работать в российских сетях 220 В.

Существует огромное количество различных компьютеров и если в помещении есть несколько компьютеров и в сети происходит внезапное падение напряжение, то более качественный и мощный блок питания позволит сохранить компьютер в рабочем состоянии, в то время как ПК со слабыми блоками питания отключаются.

Более качественный блок питания также помогает защищать систему. В частности, используя блоки питания таких производителей, как PC Power и Cooling, вы можете не переживать за безопасность компонентов ПК в следующих случаях:

· 100% отключение энергии любой продолжительности.

· Кратковременное падение напряжения.

· Пиковое увеличение напряжения до 2500 В на входе (например, в результате удара молнии или кратковременного скачка напряжения в сети).

Качественные блоки питания имеют крайне низкую величину тока, подведённого к заземлению (менее 500 мА). Это важно с точки зрения безопасности ПК, если он не подключён к заземлению.

Виды разъёмов БП / потребителей питания

· 20-контактный разъём основного питания +12V1DCV использовался с первыми материнскими платами форм-фактора ATX, до появления материнских плат с шиной PCI-Express.

· 24-контактный разъём основного питания +12V1DC (вилка типа MOLEХ 24 Pin Molex Mini-Fit Jr. PN# 39-01-2240 или эквивалентная на стороне БП с контактами типа Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентная; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 44206-0007 или эквивалентная) создан для поддержки материнских плат с шиной PCI Express, потребляющей 75 Вт[12]. Большинство материнских плат, работающих на ATX12V 2.0, поддерживают также блоки питания ATX v1.x (4 контакта остаются незадействованными), для этого некоторые производители делают колодку новых четырёх контактов отстёгивывающейся.

Также на БП размещаются:

· 4-контактный разъём ATX12V (именуемый также P4 power connector) -- вспомогательный разъём для питания процессора: вилка типа MOLEX 39-01-2040 или эквивалентная с контактами Molex 44476-1112 (HCS) или эквивалентными; розетка ответной части на материнской плате типа Molex 39-29-9042 или эквивалентная. Провод толщиной 18 AWG. В случае построения высокопотребляемой системы (свыше 700 Вт), расширяется до EPS12V (англ. Entry-Level Power Supply Specification) -- 8-контактного вспомогательного разъёма для питания материнской платы и процессора 12 В;

· 4-контактный разъём для дисковода с контактами AMP 171822-4 или эквивалентными. Провод толщиной 20 AWG.

· 4-контактный разъём для питания периферийного устройства типа жёсткого диска или оптического накопителя с интерфейсом P-ATA: вилка типа MOLEХ 8981-04P или эквивалентная с контактами AMP 61314-1 или эквивалентными. Провод толщиной 18 AWG.

· 5-контактные разъёмы MOLEX 88751 для подключения питания SATA-устройств состоит из корпуса типа MOLEX 675820000 или эквивалентного с контактами Molex 675810000 или эквивалентными[15].

· 6- либо 8-контактные разъёмы для питания PCI Express x16 видеокарт.

Руководство по эксплуатации выбранного средства ВТ

Для безопасной и долговечной работы блока питания необходимо руководствоваться основными правилами:

· блок питания должен быть надежно жестко закреплен;

· он должен выбираться с запасом по мощности при покупке, чтобы не перегревались находящиеся в нем проводниковые и полупроводниковые элементы;

· необходимо своевременно чистить его от пыли;

· необходимо обеспечить постоянство поступающего в БП переменного напряжения;

· необходимо чистить и менять смазку в кулере, который обдувает блок питания.

Профилактика бп показана в таблице 1.

Однако соблюдение этих правил не является гарантом безотказной работы блока питания. Никто не застрахован от такой неприятности, как появление неприятного запаха паленого из БП и больших неприятных последствий.

Таблица 1 - Профилактики БП

Наименование работы	Виды ТО	Примечание
Осмотр мест крепления, заземления, электрических разъемов. Контроль величины выходного напряжения на контрольных гнездах БП внешним измерительным прибором	Еженедельное
Очистка БП от пыли путем протирания доступных частей, а также путем воздушной продувки сухим и чистым сжатым воздухом остальных его частей.	Ежемесячное
Проверка электрического сопротивления изоляции между выходом и цепью питания, а также между этими цепями и корпусом БП	Ежегодное	Одновременно с лабораторными проверками ИП. Использовать мегомметр напряжением 500 V.

В любой партии любой фирмы имеется брак около 2%, и никто не застрахован он покупки бракованного товара. Хорошо, если оборудование сломается до истечения гарантийного срока, а если он отсутствует? В таком случае придется менять или заняться ремонтом. Но не спешите относить блок питания к специалистам: часто поломки не очень серьезные и устранить их сможет любой мало-мальски соображающий в электронике пользователь.

Принципиальная схема средства ВТ

С каждым днём всё более популярны среди радиолюбителей компьютерные блоки питания ATX. При относительно небольшой цене, они представляют собой мощный, компактный источник напряжения 5 и 12В 250 - 500 ватт. БП ATX можно исользовать и в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, и в лабораторных блоках питания, и в сварочных инверторах, и ещё массу применений можно найти для них при определённой фантазии. Причём если схема БП ATX и подвергается переделке, то минимальной.

Схемотехника этих блоков питания примерно одинакова практически у всех производителей. Небольшое отличие касается лишь БП AT и ATX. Главное различие между ними заключается в том, что БП в AT не поддерживает программно стандарт расширенного управления питанием. Отключить данный БП можно, лишь прекратив подачу напряжение на его вход, а в блоках питания формата ATX есть возможность программного отключения сигналом управления с материнской платы. Как правило плата ATX имеет большие размеры чем AT и вытянута по вертикали.



Рисунок 10

Принципиальная схема БП ATX показана на рисунке 10. В любом компьютерном БП, напряжение +12 В предназначено для питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи должен обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством отсеков для дисководов. Это напряжение также подается на вентиляторы. Они потребляют ток до 0.3А, но в новых компьютерах это значение ниже 0.1А. Питание +5 вольт подаётся на все узлы компьютера, поэтому имеет очень большую мощность и ток, до 20А, а напряжение +3.3 вольта предназначено исключительно для запитки процессора. Зная что современные многоядерные процессоры имеют мощность до 150 ватт, нетрудно подсчитать ток этой цепи: 100ватт/3.3вольт=30А! Отрицательные напряжения -5 и -12В раз в десять слабее основных плюсовых, поэтому там стоят простые 2-х амперные диоды без радиаторов.

В задачи БП входит и приостановка функционирования системы до тех пор, пока величина входного напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power Good. Если этот сигнал не поступил, компьютер работать не будет.

Сигнал Power Good можно использовать для сброса вручную если подать его на микросхему тактового генератора. При заземлении сигнальной цепи Power Good, генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала - выполняется аппаратная перезагрузка компьютера. В компьютерных БП типа ATX, предусмотрен сигнал, называемый PS ON, он может использоваться программой для отключения источника питания.

Работа блокоа питания очень стабильна и надёжна, но в случае сгорания, чаще всего выходят из строя мощные транзисторы, низкоомные резисторы, выпрямительные диоды на радиаторе, варисторы, трансформатор и предохранитель.

2.6 Проверка БП

Проверка высоковольтной части блока питания ATX

Для начала проверяем: предохранитель, защитный терморезистор, катушки, диодный мост, электролиты высокого напряжения, силовые транзисторы Т2, Т4, первичную обмотку трансформатора, элементы управления в базовой цепи силовых транзисторов рисунок 11.

Первыми обычно сгорают силовые транзисторы. Лучше заменить на аналогичные: 2SC4242, 2SC3039, КТ8127(А1-В1), КТ8108(А1-В1) и т.п. Элементы в базовой цепи силовых транзисторов.(проверить резисторы на обрыв). Как правило, если сгорает диодный мост (диоды звонятся накоротко), то соответственно от поступившего в схему переменного тока вылетают электролиты высокого напряжения. Обычно мост - это RS205 (2А 500В) или хуже. Рекомендуемый - RS507 (5А 700В) или аналог. Ну и последним всегда горит предохранитель.

И так: все нерабочие элементы заменены. Можно приступить к безопасным испытаниям силовой части блока. Для этого понадобится трансформатор с вторичной обмоткой на 36В. Подключаем как показано на Рисунке 10. На выходе диодного моста должно быть напряжение 50..52В. Соответственно на каждом электролите высокого напряжения будет половина от 50..52В. Между эмиттером и коллектером каждого силового транзистора также должна быть половина от 50..52В.

Рисунок 11

Проверка источника дежурного питания

Источник дежурного питания служит для питания TL494CN и +5VSB. Как правило выходят из строя Т11, D22, D23, C30. Также следует проверить первичные и вторичную обмотки трансформатора рисунок 12.

Рисунок 12



Проверка схемы управления

Для этого понадобится стабилизированный блок питания 12В. Подключаем к схеме испытуемого ИБП как показано на схеме рис.1 и смотрим наличие осциллограмм на соответсвующих выводах. Показания осциллографа снимать относительно общего провода рисунок 12.

Рисунок 13

Проверка силовых транзисторов

Проверку режимов работы в принципе можно и не делать. Если первые два пункта пройдены, то на 99% можно считать БП исправным. Однако, если силовые транзисторы были заменены на другие аналоги или если вы решили заменить биполярные транзисторы на полевые (напрмер КП948А, цоколёвка совпадает), то необходимо проверить как транзистор держит переходные процессы. Для этого необходимо подключить испытуемый блок как показано на рисунке 13. Осциллограф отключить от общего провода! Осциллограммы на коллекторе силового транзистора измерять относительно его эмиттера (как показано на рис.5, напряжение будет меняться от 0 до 51В). При этом процесс перехода от низкого уровня к высокому должен быть мгновенным (ну или почти мгновенным) то во многом зависит от частотных харрактеристик транзистора и демпферных диодов (на рис.5 FR155. Аналог 2Д253, 2Д254). Если переходной процесс происходит плавно (присутствует небольшой наклон), то скорее всего уже через несколько минут радиатор силовых транзисторов очень сильно нагреется. (при нормальной работе - радиатор длжен быть холодный).

Рисунок 14

Проверка выходных параметров блока питания

После всех вышеперечисленных работ необходимо проверить выходные напряжения блока. Нестабильность напряжения при динамической нагрузке, собственные пульсации и т.п. Можно на свой страх и риск воткнуть испытуемый блок в рабочую системную плату или собрать схему рисунок 14



Рисунок 15

Данная схема собирается из резисторов ПЭВ-10. Резисторы монтировать на алюминиевый радиатор (для этих целей очень хорошо подходит швеллер 20х25х20). Блок питания без вентилятора не включать! Также желательно обдувать резисторы. Пульсации смотреть осциллографом непосредственно на нагрузке (от пика до пика должно быть не более 100 мВ, в худшем случае 300 мВ). Вообще не рекомендуется нагружать БП более 1/2 заявленной мощности (например: если указано, что БП 200 Ватт, то нагружать не более 100 Ватт) рисунок 15.

В дополнение ко всему выше написаному предлагаю скачать отличную подборку принципиальных схем компьютерных блоков питания ATX. Более 35 схем находятся в архиве.

Методика тестирования БП на специальном стенде

Для проведения тестирования и выяснения технических характеристик каждой блок питания подключается к специальному стенду, который позволяет одновременно измерять уровни напряжения и тока на всех выходных каналах в автоматическом режиме. Перед тестированием на стенде все блоки питания разбираются, фотографируются, проверяется качество пайки и монтажа, осматриваются компоненты на платах на предмет дефектов. В случае наличия, оные описываются в статье, со ссылкой на тот факт, что один конкретно взятый блок может оказаться бракованным, как и любое другое сложное электронное оборудование. Также всегда приводится фотография наклейки блока питания, с допустимыми величинами мощности по всем каналам показана на рисунке 15. Если плотность монтажа позволяет, проводится обзор примененной элементной базы и особенности схематических решений. Часто встречается ситуация, когда компании сами не разрабатывают, а только продают блоки питания сторонней разработки OEM-компаний. Это обычно можно определить по коду сертификата UL, он редко скрывается и наносится на наклейке с основными параметрами, и выглядит как “E123456”. Примером использования данного принципа является OCZ, Tagan, ThermalTake и другие. Определить принадлежность кода к названию производителя можно на сайте UL Online Certifications Directory, задав поиск по коду с наклейки в графе UL File Number.