Схема дежурного питания компьютерного блока питания: РЕМОНТ БП ПК — ДЕЖУРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

РЕМОНТ БП ПК — ДЕЖУРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС)  эквивалентное последовательное сопротивление.

При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

   

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких  случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

Источник дежурного напряжения. Схемы. Принцип работы.

Материал из ROM.by.

Напряжение +5VSB, вырабатываемое этим источником, поступает на разъём блока питания для материнской платы (фиолетовый провод, 9-й контакт 20-ти контактного разъема ATX). Используется для питания материнской платы, USB (не всегда), а также для питания всей остальной начинки БП. Существуют различные способы реализации данного узла БП: на дискретных элементах или интегральных микросхемах.

РАССМОТРИМ РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ИСТОЧНИКОВ ДЕЖУРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ:

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР

Источник дежурного напряжения чаще всего выполняется в виде однотактного импульсного преобразователя по известной схеме блокинг-генератора. Основой данного способа реализации источника является усилитель с положительной обратной связью.

Пример 1

На рис. 1, в качестве примера, представлена схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W. Питается данный источник через токоограничительный резистор R45 от 310 вольт, прямо с диодного моста. Имеет свой, импульсный трансформатор Т3 с четырьмя обмотками:

• две первичные: основная и вспомогательная обмотка (для обратной связи).
• две вторичные: с первой снимается напряжение от 15 до 20 вольт для питания начинки БП, а со второй – напряжение для выхода +5VSB.

Напряжением первой вторичной обмотки запитывается ШИМ-контроллер TL494 (через резистор небольшого номинала – около 22Ω). Со второй запитана материнская плата, мышь, USB. После подачи на базу транзистора Q5 начального смещения при помощи резистора R48, благодаря цепочке положительной обратной связи на элементах R51 и C28, схема переходит в автоколебательный режим. В данной схеме частота работы преобразователя определяется, в основном, параметрами трансформатора T3, конденсатора C28 и резистора начального смещения R48. Для контроля уровня выходного напряжения есть цепь отрицательной обратной связи. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D29 и С27 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1(16V), оно подается на базу транзистора Q5, тем самым запрещая работу преобразователя. Резистор R56 номиналом 0.5Ω в эмиттерной цепи Q5 является датчиком тока. Если ток, протекающий через транзистор Q5, превышает допустимый, то напряжение, поступающее через резистор R54 на базу Q9, открывает его, тем самым закрывая Q5. Цепь R47, С29 служит для защиты Q5 от выбросов напряжения.

Рис. 1 – схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W.

Выходное напряжение источника +5VSB формируется интегральным стабилизатором U2(PJ7805, LM7805). С одной из вторичных обмоток Т3 напряжение в 10V после выпрямителя на D31 и фильтра на С31 поступает на вход интегрального стабилизатора U2. Напряжение с другой вторичной обмотки Т3 после выпрямления D32 и фильтрации C13 питает ШИМ-контроллер (TL494).

Пример 2

Существует еще один вариант реализации данного источника, но уже на одном транзисторе. В качестве примера на рис. 2 представлена схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

Рис. 2 – схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

В данной схеме отсутствует второй транзистор и резистор датчика тока. Другие номиналы элементов: резистора начального смещения (R81), цепи обратной связи (R82, C15). Цепь отрицательной обратной связи работает так же, как в предыдущей схеме. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D6, С12 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD27(6V), оно подается на базу транзистора Q16, тем самым запрещая работу преобразователя. Выходные цепи реализованны так же, как и в предыдущей схеме.

Пример 3

На рисунке 3 представлена схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1. Отметим, что данная схема имеет весьма сильное сходство со схемой дежурного режима БП IW-P300A2-0, за исключением некоторых мелочей. Таким образом, все сказанное ниже будет в большенстве своем справедливо для обоих схем. Итак, мы имеем силовой ключ Q10 и каскад обратной связи собранный на Q9, U4, а так же использующий ресурсы ШИМ SG6105D (встоенный управляемый прецизионный шунт TL431).

Рис. 3 – схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1.

Принцип работы:

Резисторы R47 и R48 подают начальное смещение на Q10, запуская схему в автоколебательный режим работы. При этом, во избежании пробоя Q10, фиксируется максимальное напряжение на его затворе, при помощи стабилитрона D23(18В). Данная схема имеет отрицательную обратную связь по току. Максимальный ток через силовой транзистор Q10 ограничивают токовые резисторы R62 и R62A. Напряжение с этих резисторов через R60 подается на базу Q9 и по достижению максимального тока Q9 открывается, тем самым закрывая Q10 и останавливая дальнейший рост тока. Отрицательная обратная связь по напряжению реализована следующим образом: Во время работы напряжение, формируемое дополнительной обмоткой Т3, выпрямляется D22 и фильтруется С34. При увеличении выходного напряжения свыше 5В на 13 ножке U3 достигается напряжение срабатывания встроенной TL431(2,5В), формируемое делителем на элементах R58 и R59. Происходит шунтирование катода диода оптопары U4 на землю и через него начинает протикать ток по цепи +5VSB, диод U4, R56, TL431. Транзистор оптопары открывается, шунтируя напряжение обратной связи (сформированное на С34) на базу транзистора Q9. Транзистор открывается, закрывая Q10 и запрещая генерацию.

Следует отметить, что с целью максимально понизить себестоимость БП (это относится ко всем схемам БП, но в большей степени ко второй), фирмы-производители часто устанавливают в источнике дежурного напряжения малогабаритные компоненты, работающие на пределе, а зачастую – и с превышением своих электрических характеристик. В связи с этим, после непродолжительного времени работы эти элементы выходят из строя.

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Источник дежурного напряжения также может быть реализован на различных микросхемах. Рассмотрим несколько примеров релизации:

Пример 1 — TOPSwitch

На рисунке 4 представлена схема дежурного источника питания, в основе которой лежит ИМС компании Power Integrations, Inc. – так называемый TOPSwitch. Это первое поколение данных ИМС.

Микросхема имеет на борту следующие узлы:

• Высоковольтный N-канальный КМОП-транзистор с открытым стоком;
• Драйвер управления этим транзистором;
• ШИМ-контроллер с внутренним генератором на 100кГц;
• Высоковольтная цепь начального смещения;
• Усилитель ошибки/регулируемый шунт;
• различные цепи защиты.

Рис. 4 – Схема источника дежурного напряжения БП Delta Electronics DPS-260-2A.

По сути, это преобразователь, имеющий собственные цепи запуска и линейную зависимость скважности выходных импульсов от входного тока обратной связи.

Напряжение на ножке CONTROL является питающим либо заданием с цепей обратной связи. Разделение сигнала обратной связи от цепей контроля питанием происходит с использованием внутренних цепей ИМС и внешнего конденсатора С51, стоящего непосредственно возле ИМС.

В начальный момент времени внутренний высоковольтный источник тока коммутируется между ножками CONTROL и DRAIN. Питая ИМС, он также через R51 заряжает внешний конденсатор C51. При достижении напряжения 5.7V на конденсаторе, источник тока отключается, активируя ШИМ и схему управления силовым ключем. ШИМ-контроллер запускается в работу с минимальной скважностью выходных импульсов. Происходит разряд С51. В процессе разряда происходит увеличение скважности выходных импульсов и, соответственно, выходного напряжения. С дополнительной обмотки Т2 приходит напряжение ООС (отрицательной обратной связи). Минуя выпрямитель и фильтр на элементах D50 и С50, оно подается на стабилитрон ZD3. ООС реализованна таким образом, что в момент, когда выходное напряжение превышает допустимое, напряжение ООС достигает напряжения пробоя ZD3 и происходит заряд С51 по цепи D50-ZD3-D10-C51. Впоследствии происходит снижение скважности и выходного напряжения на вторичных обмотках.

Пример 2 — ICE2A0565Z

На рисунке 5 изображена схема дежурного источника на базе ИМС ICE2A0565Z. ICE2A0565Z — это второе поколение ИМС серии CoolSET компании Infineon Technologies AG. Данная микросхема имеет следующие характеристики:

• 650(В) силовой транзистор с открытым стоком
• Частота преобразователя 100(кГц)
• Скважность до 72%
• Защита от перегрева с автоматическим перезапуском
• Защита от перегрузки и обрыва обратной связи
• Защита от превышения напряжения
• Регулируемый режим мягкого запуска
• Регулирование пиковых значений тока внешним резистором

Диапазон питания данной ИМС от 8,5 до 21(В). Питается микросхема параметрическим стабилизатором на элементах: R52, R60, C7, C32, ZD2 (14V). Когда напряжение питания (Vcc) достигает порога в 13,5(В), происходит запуск внутренней цепи смещения и узла управления питанием (далее УУП). После этого УУП генерирует напряжение 6,5(В) для питания внутренних цепей, а так же все необходимые опорные напряжения. Разрешение на запуск ШИМ дают несколько узлов ИМС:

• Узел защиты
• Узел мягкого запуска
• Узел ограничения тока
• Узел режима тока

Рис. 5 – Схема источника дежурного напряжения БП Power Man IP-P350AJ2-0.

Первые три, так или иначе являются схемами защиты, а последний является основным регулировочным узлом ИМС. К нему и подводятся сигналы обратной связи (ОС) по напряжению и току. Резистор R73 установленный на ножке Isense задает максимальный ток для силового ключа. Снимаемое с него напряжение является заданием для регулирования выходного напряжения, а также для узла токовой защиты.

ПРИНЦИП РЕГУЛИРОВАНИЯ.

Во время работы напряжение с резистора R73 является функцией тока, текущего через силовой транзистор. Данное напряжение поступает на схему гашения переднего фронта в течении 220 нс. Это делается для исключения влияния выбросов тока на точность регулирования. Далее из этого напряжения формируется пилообразное напряжение, амплитуда которого прямо пропорциональна величине входного напряжения с R73, и подается на неинвертирующий вход компаратора ШИМ. С входа FB(2 нога) на инвертирующий вход компаратора ШИМ подается сигнал обратной связи по напряжению. Далее, сравнивая оба этих напряжения, этим компаратором осуществляется принцип вертикального регулирования ШИМ. Обратная связь формируется U5(TL431) и PC3(817). Резистивным делителем R57, R70 формируется напряжение для управляющего контакта U5. При увеличении этого напряжения выше 2,5(В) происходит замыкание катода диода оптопары PC3 на землю. Через него начинает протекать ток по цепи: D17, R53, PC3. Транзистор оптопары открывается и через него начинает течь ток по цепи: Rfb(внутренний резистор подтяжки к Uпит(6,5В)), R74, PC3. Напряжение на второй ноге ИМС уменьшается, уменьшая тем самым скважность выходных импульсов и, соответственно, выходное напряжение. При понижении выходного напряжения величина напряжения ОС на второй ноге ИМС растет, тем самым, увеличивая скважность и стремясь поддержать выходное напряжение на заданном уровне. При увеличении нагрузки в выходной цепи происходит и соответствующее ей изменение тока в первичной цепи. Повышается величина напряжения, снимаемого с резистора R73. Это в свою очередь приводит к увеличению амплитуды пилы на компараторе ШИМ и увеличению скважности выходных импульсов.

ПОДРОБНЕЕ О ЗАЩИТАХ ИМС.

• Токовая защита.

При превышении напряжения ОС по току величины равной Vcsth(1В) происходит незамедлительное отключение силового ключа.

• Напряжение питания.

ИМС начинает работу при достижении порога в 13,5(В) и выключается при понижении менее чем до 8,5(В). При резком скачке напряжения питания (включение) до порога в 16,5(В) срабатывает защита от перенапряжения с последующим отключением работы ИМС.

• Обратная связь.

При превышении сигнала ОС по напряжению уровня в 4,8(В) происходит закрытие схемы управления силового ключа и прекращение генерации. Обрыв ОС приводит к тем же последствиям в течение 5мкс.

Ремонт компьютерного блока питания | Практическая электроника

Для более доступного объяснения данного материала настоятельно рекомендую прочесть статью по основам ремонта компьютерных блоков питания.

Проверяем входное сопротивление

Итак, дали в ремонт блок питания Power Man на 350 Ватт

Что делаем первым делом? Внешний и внутренний осмотр. Смотрим на “потроха”. Если ли какие сгоревшие радиоэлементы? Может где-то обуглена плата или взорвался конденсатор, либо пахнет горелым кремнием? Все это учитываем при осмотре. Обязательно смотрим на предохранитель. Если он сгорел, то ставим вместо него временную перемычку примерно на столько же Ампер, а потом замеряем входное сопротивление через два сетевых провода. Это можно сделать на вилке блока питания при включенной кнопке “ВКЛ”. Оно НЕ должно быть слишком маленькое, иначе при включении блока питания еще раз произойдет короткое замыкание.

Замеряем напряжения

Если все ОК, включаем наш блок питания в сеть с помощью сетевого кабеля, который идет вместе с блоком питания, и не забываем про кнопочку включения, если она у вас была в выключенном состоянии.

Далее меряем напряжение на фиолетовом проводе

Мой пациент на фиолетовом проводе показал 0 Вольт. Беру мультиметр и прозваниваю  фиолетовый провод на землю. Земля – это провода черного цвета с надписью СОМ. COM – сокращенно от “common”, что значит “общий”. Есть также некоторые виды “земель”:

Как только я коснулся земли и фиолетового провода, мой мультиметр издал дотошный сигнал “ппииииииииииип” и  показал нули на дисплее. Короткое замыкание, однозначно.

Ну что же, будем искать схему на этот блок питания. Погуглив по просторам интернета, я нашел схему. Но нашел только на Power Man 300 Ватт. Они все равно будут похожи. Отличия в схеме были лишь в порядковых номерах радиодеталей на плате. Если уметь анализировать печатную плату на соответствие схемы, то это не будет большой проблемой.

А вот и схемка на Power Man 300W. Щелкните по ней для увеличения в натуральный размер.

Ищем виновника

Как мы видим в схеме, дежурное питание, далее по тексту – дежурка, обозначается как +5VSB:

Прямо от нее идет стабилитрон номиналом в 6,3 Вольта на землю. А как вы помните, стабилитрон – это тот же самый диод, но подключается в схемах наоборот. У стабилитрона используется обратная ветвь ВАХ. Если бы стабилитрон был живой, то у нас провод +5VSB не коротил бы на массу. Скорее всего стабилитрон сгорел и PN переход разрушен.

Что происходит при сгорании разных радиодеталей с физической точки зрения? Во-первых, изменяется их сопротивление. У резисторов оно становится бесконечным, или иначе говоря, уходит в обрыв. У конденсаторов оно иногда становится очень маленьким, или иначе говоря, уходит в короткое замыкание. С полупроводниками возможны оба этих варианта, как короткое замыкание, так и обрыв.

[quads id=1]

В нашем случае мы можем проверить это только одним способом, выпаяв одну или сразу обе ножки стабилитрона, как наиболее вероятного виновника короткого замыкания. Далее будем  проверять пропало ли короткое замыкание между дежуркой и массой или нет. Почему так происходит?

Вспоминаем простые подсказки:

1)При последовательном соединении работает правило больше большего, иначе говоря, общее сопротивление цепи больше, чем сопротивление большего из резисторов.

2)При параллельном же соединении работает обратное правило, меньше меньшего, иначе говоря итоговое сопротивление будет меньше чем сопротивление резистора меньшего из номиналов.

Можете взять произвольные значения сопротивлений резисторов, самостоятельно посчитать и убедиться в этом. Попробуем логически поразмыслить, если у нас одно из сопротивлений параллельно подключенных радиодеталей будет равно нулю, какие показания мы увидим на экране мультиметра ? Правильно, тоже равное нулю…

И до тех пор пока мы не устраним это короткое замыкание путем выпаивания одной из ножек детали, которую мы считаем проблемной, мы не сможем определить, в какой детали у нас короткое замыкание. Дело все в том,  что при звуковой прозвонке, ВСЕ детали параллельно соединенные с деталью находящейся в коротком замыкании, будут у нас звониться накоротко с общим проводом!

Пробуем выпаять стабилитрон. Как только я к нему прикоснулся, он развалился надвое. Без комментариев…

Дело не в стабилитроне

Проверяем, устранилось ли у нас короткое замыкание по цепям дежурки и массы, либо нет. Действительно, короткое замыкание пропало. Я сходил в радиомагазин за новым стабилитроном и запаял его. Включаю блок питания, и… вижу как мой новый, только что купленный стабилитрон испускает волшебный дым)…

И тут я сразу вспомнил одно из главных правил ремонтника:

Если что-то сгорело, найди сначала причину этого, а только затем меняй деталь на новую или рискуешь получить еще одну сгоревшую деталь.

Ругаясь про себя матом, перекусываю сгоревший стабилитрон бокорезами  и снова включаю блок питания.

Так и есть, дежурка завышена: 8,5 Вольт. В голове крутится главный вопрос: “Жив ли еще ШИМ контроллер, или я его уже благополучно спалил?”. Скачиваю даташит на микросхему и вижу предельное напряжение питания для ШИМ контроллера, равное 16 Вольтам. Уфф, вроде должно пронести…

Проверяем конденсаторы

Начинаю гуглить по моей проблеме на спец сайтах, посвященных ремонту БП ATX. И конечно же, проблема завышенного напряжения дежурки оказывается в банальном увеличении ESR электролитических конденсаторов в цепях дежурки. Ищем эти конденсаторы на схеме и проверяем их.

Вспоминаю о своем собранном приборе ESR метре

Самое время проверить, на что он способен.

Проверяю первый конденсатор в цепи дежурки.

ESR в пределах нормы.

Находим виновника проблемы

Проверяю второй

Жду, когда на экране  мультиметра появится какое-либо значение, но ничего не поменялось.

Понимаю, что виновник, или по крайней мере один из виновников проблемы найден. Перепаиваю конденсатор на точно такой же, по номиналу и рабочему напряжению, взятый с донорской платы блока питания. Здесь хочу остановиться подробнее:

Если вы решили поставить в блок питания ATX электролитический конденсатор не с донора, а новый, из магазина, обязательно покупайте LOW ESR конденсаторы, а не обычные. Обычные конденсаторы плохо работают в высокочастотных цепях, а в блоке питания, как раз именно такие цепи.

Итак, я включаю блок питания и снова замеряю напряжение на дежурке. Наученный горьким опытом уже не тороплюсь ставить новый защитный стабилитрон и замеряю напряжение на дежурке, относительно земли. Напряжение 12 вольт и раздается высокочастотный свист.

Снова сажусь гуглить по проблеме завышенного напряжения на дежурке, и на сайте rom.by, посвященном как ремонту БП ATX  и материнских плат так и вообще всего компьютерного железа. Нахожу свою неисправность поиском в типичных неисправностях данного блока питания. Рекомендуют заменить конденсатор емкостью 10 мкФ.

Замеряю ESR на конденсаторе…. Жопа.

Результат, как и в первом случае: прибор зашкаливает. Некоторые говорят, мол зачем собирать какие-то приборы, типа вздувшиеся нерабочие конденсаторы итак видно –  они припухшие, или вскрывшиеся розочкой

Да, я согласен с этим. Но это касается только конденсаторов большого номинала. Конденсаторы относительно небольших номиналов не вздуваются. В их верхней части нет насечек по которым они могли бы раскрыться. Поэтому их просто невозможно определить на работоспособность визуально. Остается только менять их на заведомо рабочие.

Итак, перебрав свои платы был найден и второй нужный мне конденсатор на одной из плат доноров. На всякий случай было измерено его ESR. Оно оказалось в норме. После впаивания второго конденсатора в плату, включаю блок питания клавишным выключателем и измеряю дежурное напряжение. То, что и требовалось, 5,02 вольта… Ура!

Измеряю все остальные напряжения на разъеме блока питания. Все соответствуют норме. Отклонения рабочих напряжений менее 5%.  Осталось впаять стабилитрон на 6,3 Вольта.  Долго думал, почему стабилитрон именно на  6,3 Вольта, когда напряжение дежурки равно +5 Вольт? Логичнее было бы поставить на 5,5 вольт или аналогичный, если бы он стоял для стабилизации напряжения на дежурке. Скорее всего, этот стабилитрон стоит здесь как защитный, для того, чтобы в случае повышения напряжения на дежурке, выше 6,3 Вольт, он сгорел и замкнул накоротко цепь дежурки, отключив тем самым блок питания и сохранив нашу материнскую плату от сгорания при поступлении на нее завышенного напряжения через дежурку.

Вторая функция этого стабилитрона, видать, защита ШИМ контроллера от поступления на него завышенного напряжения. Так как дежурка соединена с питанием микросхемы через достаточно низкоомный резистор, поэтому на 20 ножку питания микросхемы ШИМ поступает почти то же самое напряжение, что и присутствует у нас на дежурке.

Заключение

Итак, какие можно сделать выводы из этого ремонта:

1)Все параллельно подключенные детали при измерении влияют друг на друга. Их значения активных сопротивлений считаются по правилу параллельного соединения резисторов. В случае короткого замыкания на одной из параллельно подключенных радиодеталей, такое же короткое замыкание будет на всех остальных деталях, которые подключены параллельно этой.

2)Для выявления неисправных конденсаторов одного визуального осмотра мало и необходимо либо менять все неисправные электролитические конденсаторы в цепях проблемного узла устройства на заведомо рабочие, либо отбраковывать путем измерения прибором ESR-метром.

3)Найдя какую либо сгоревшую деталь, не торопимся менять её на новую, а ищем причину которая привела к её сгоранию, иначе мы рискуем получить еще одну сгоревшую деталь.

Дежурный режим блока питания компьютера

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

Материал из ROM.by.

Напряжение +5VSB, вырабатываемое этим источником, поступает на разъём блока питания для материнской платы (фиолетовый провод, 9-й контакт 20-ти контактного разъема ATX). Используется для питания материнской платы, USB (не всегда), а также для питания всей остальной начинки БП. Существуют различные способы реализации данного узла БП: на дискретных элементах или интегральных микросхемах.

РАССМОТРИМ РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ИСТОЧНИКОВ ДЕЖУРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ:

Содержание

Источник дежурного напряжения чаще всего выполняется в виде однотактного импульсного преобразователя по известной схеме блокинг-генератора. Основой данного способа реализации источника является усилитель с положительной обратной связью.

На рис. 1, в качестве примера, представлена схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W. Питается данный источник через токоограничительный резистор R45 от 310 вольт, прямо с диодного моста. Имеет свой, импульсный трансформатор Т3 с четырьмя обмотками:

• две первичные: основная и вспомогательная обмотка (для обратной связи).
• две вторичные: с первой снимается напряжение от 15 до 20 вольт для питания начинки БП, а со второй – напряжение для выхода +5VSB.

Напряжением первой вторичной обмотки запитывается ШИМ-контроллер TL494 (через резистор небольшого номинала – около 22Ω). Со второй запитана материнская плата, мышь, USB. После подачи на базу транзистора Q5 начального смещения при помощи резистора R48, благодаря цепочке положительной обратной связи на элементах R51 и C28, схема переходит в автоколебательный режим. В данной схеме частота работы преобразователя определяется, в основном, параметрами трансформатора T3, конденсатора C28 и резистора начального смещения R48. Для контроля уровня выходного напряжения есть цепь отрицательной обратной связи. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D29 и С27 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1(16V), оно подается на базу транзистора Q5, тем самым запрещая работу преобразователя. Резистор R56 номиналом 0.5Ω в эмиттерной цепи Q5 является датчиком тока. Если ток, протекающий через транзистор Q5, превышает допустимый, то напряжение, поступающее через резистор R54 на базу Q9, открывает его, тем самым закрывая Q5. Цепь R47, С29 служит для защиты Q5 от выбросов напряжения.

Рис. 1 – схема источника дежурного напряжения БП MaxUs PM-230W.

Выходное напряжение источника +5VSB формируется интегральным стабилизатором U2(PJ7805, LM7805). С одной из вторичных обмоток Т3 напряжение в 10V после выпрямителя на D31 и фильтра на С31 поступает на вход интегрального стабилизатора U2. Напряжение с другой вторичной обмотки Т3 после выпрямления D32 и фильтрации C13 питает ШИМ-контроллер (TL494).

Существует еще один вариант реализации данного источника, но уже на одном транзисторе. В качестве примера на рис. 2 представлена схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

Рис. 2 – схема источника дежурного напряжения БП Codegen (шасси: CG-07А, CG-11).

В данной схеме отсутствует второй транзистор и резистор датчика тока. Другие номиналы элементов: резистора начального смещения (R81), цепи обратной связи (R82, C15). Цепь отрицательной обратной связи работает так же, как в предыдущей схеме. Если отрицательное напряжение со вспомогательной обмотки Т3 после выпрямителя на элементах D6, С12 превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD27(6V), оно подается на базу транзистора Q16, тем самым запрещая работу преобразователя. Выходные цепи реализованны так же, как и в предыдущей схеме.

На рисунке 3 представлена схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1. Отметим, что данная схема имеет весьма сильное сходство со схемой дежурного режима БП IW-P300A2-0, за исключением некоторых мелочей. Таким образом, все сказанное ниже будет в большенстве своем справедливо для обоих схем. Итак, мы имеем силовой ключ Q10 и каскад обратной связи собранный на Q9, U4, а так же использующий ресурсы ШИМ SG6105D (встоенный управляемый прецизионный шунт TL431).

Рис. 3 – схема источника дежурного напряжения БП IW-ISP300A3-1.

Принцип работы:

Резисторы R47 и R48 подают начальное смещение на Q10, запуская схему в автоколебательный режим работы. При этом, во избежании пробоя Q10, фиксируется максимальное напряжение на его затворе, при помощи стабилитрона D23(18В). Данная схема имеет отрицательную обратную связь по току. Максимальный ток через силовой транзистор Q10 ограничивают токовые резисторы R62 и R62A. Напряжение с этих резисторов через R60 подается на базу Q9 и по достижению максимального тока Q9 открывается, тем самым закрывая Q10 и останавливая дальнейший рост тока. Отрицательная обратная связь по напряжению реализована следующим образом: Во время работы напряжение, формируемое дополнительной обмоткой Т3, выпрямляется D22 и фильтруется С34. При увеличении выходного напряжения свыше 5В на 13 ножке U3 достигается напряжение срабатывания встроенной TL431(2,5В), формируемое делителем на элементах R58 и R59. Происходит шунтирование катода диода оптопары U4 на землю и через него начинает протикать ток по цепи +5VSB, диод U4, R56, TL431. Транзистор оптопары открывается, шунтируя напряжение обратной связи (сформированное на С34) на базу транзистора Q9. Транзистор открывается, закрывая Q10 и запрещая генерацию.

Следует отметить, что с целью максимально понизить себестоимость БП (это относится ко всем схемам БП, но в большей степени ко второй), фирмы-производители часто устанавливают в источнике дежурного напряжения малогабаритные компоненты, работающие на пределе, а зачастую – и с превышением своих электрических характеристик. В связи с этим, после непродолжительного времени работы эти элементы выходят из строя.

Источник дежурного напряжения также может быть реализован на различных микросхемах. Рассмотрим несколько примеров релизации:

Пример 1 — TOPSwitch

На рисунке 4 представлена схема дежурного источника питания, в основе которой лежит ИМС компании Power Integrations, Inc. – так называемый TOPSwitch. Это первое поколение данных ИМС.

Микросхема имеет на борту следующие узлы:

• Высоковольтный N-канальный КМОП-транзистор с открытым стоком;
• Драйвер управления этим транзистором;
• ШИМ-контроллер с внутренним генератором на 100кГц;
• Высоковольтная цепь начального смещения;
• Усилитель ошибки/регулируемый шунт;
• различные цепи защиты.

Рис. 4 – Схема источника дежурного напряжения БП Delta Electronics DPS-260-2A.

По сути, это преобразователь, имеющий собственные цепи запуска и линейную зависимость скважности выходных импульсов от входного тока обратной связи.

Напряжение на ножке CONTROL является питающим либо заданием с цепей обратной связи. Разделение сигнала обратной связи от цепей контроля питанием происходит с использованием внутренних цепей ИМС и внешнего конденсатора С51, стоящего непосредственно возле ИМС.

В начальный момент времени внутренний высоковольтный источник тока коммутируется между ножками CONTROL и DRAIN. Питая ИМС, он также через R51 заряжает внешний конденсатор C51. При достижении напряжения 5.7V на конденсаторе, источник тока отключается, активируя ШИМ и схему управления силовым ключем. ШИМ-контроллер запускается в работу с минимальной скважностью выходных импульсов. Происходит разряд С51. В процессе разряда происходит увеличение скважности выходных импульсов и, соответственно, выходного напряжения. С дополнительной обмотки Т2 приходит напряжение ООС (отрицательной обратной связи). Минуя выпрямитель и фильтр на элементах D50 и С50, оно подается на стабилитрон ZD3. ООС реализованна таким образом, что в момент, когда выходное напряжение превышает допустимое, напряжение ООС достигает напряжения пробоя ZD3 и происходит заряд С51 по цепи D50-ZD3-D10-C51. Впоследствии происходит снижение скважности и выходного напряжения на вторичных обмотках.

Пример 2 — ICE2A0565Z

На рисунке 5 изображена схема дежурного источника на базе ИМС ICE2A0565Z. ICE2A0565Z — это второе поколение ИМС серии CoolSET компании Infineon Technologies AG. Данная микросхема имеет следующие характеристики:

• 650(В) силовой транзистор с открытым стоком
• Частота преобразователя 100(кГц)
• Скважность до 72%
• Защита от перегрева с автоматическим перезапуском
• Защита от перегрузки и обрыва обратной связи
• Защита от превышения напряжения
• Регулируемый режим мягкого запуска
• Регулирование пиковых значений тока внешним резистором

Диапазон питания данной ИМС от 8,5 до 21(В). Питается микросхема параметрическим стабилизатором на элементах: R52, R60, C7, C32, ZD2 (14V). Когда напряжение питания (Vcc) достигает порога в 13,5(В), происходит запуск внутренней цепи смещения и узла управления питанием (далее УУП). После этого УУП генерирует напряжение 6,5(В) для питания внутренних цепей, а так же все необходимые опорные напряжения. Разрешение на запуск ШИМ дают несколько узлов ИМС:

• Узел защиты
• Узел мягкого запуска
• Узел ограничения тока
• Узел режима тока

Рис. 5 – Схема источника дежурного напряжения БП Power Man IP-P350AJ2-0.

Первые три, так или иначе являются схемами защиты, а последний является основным регулировочным узлом ИМС. К нему и подводятся сигналы обратной связи (ОС) по напряжению и току. Резистор R73 установленный на ножке Isense задает максимальный ток для силового ключа. Снимаемое с него напряжение является заданием для регулирования выходного напряжения, а также для узла токовой защиты.

ПРИНЦИП РЕГУЛИРОВАНИЯ.

Во время работы напряжение с резистора R73 является функцией тока, текущего через силовой транзистор. Данное напряжение поступает на схему гашения переднего фронта в течении 220 нс. Это делается для исключения влияния выбросов тока на точность регулирования. Далее из этого напряжения формируется пилообразное напряжение, амплитуда которого прямо пропорциональна величине входного напряжения с R73, и подается на неинвертирующий вход компаратора ШИМ. С входа FB(2 нога) на инвертирующий вход компаратора ШИМ подается сигнал обратной связи по напряжению. Далее, сравнивая оба этих напряжения, этим компаратором осуществляется принцип вертикального регулирования ШИМ. Обратная связь формируется U5(TL431) и PC3(817). Резистивным делителем R57, R70 формируется напряжение для управляющего контакта U5. При увеличении этого напряжения выше 2,5(В) происходит замыкание катода диода оптопары PC3 на землю. Через него начинает протекать ток по цепи: D17, R53, PC3. Транзистор оптопары открывается и через него начинает течь ток по цепи: Rfb(внутренний резистор подтяжки к Uпит(6,5В)), R74, PC3. Напряжение на второй ноге ИМС уменьшается, уменьшая тем самым скважность выходных импульсов и, соответственно, выходное напряжение. При понижении выходного напряжения величина напряжения ОС на второй ноге ИМС растет, тем самым, увеличивая скважность и стремясь поддержать выходное напряжение на заданном уровне. При увеличении нагрузки в выходной цепи происходит и соответствующее ей изменение тока в первичной цепи. Повышается величина напряжения, снимаемого с резистора R73. Это в свою очередь приводит к увеличению амплитуды пилы на компараторе ШИМ и увеличению скважности выходных импульсов.

ПОДРОБНЕЕ О ЗАЩИТАХ ИМС.

При превышении напряжения ОС по току величины равной Vcsth(1В) происходит незамедлительное отключение силового ключа.

ИМС начинает работу при достижении порога в 13,5(В) и выключается при понижении менее чем до 8,5(В). При резком скачке напряжения питания (включение) до порога в 16,5(В) срабатывает защита от перенапряжения с последующим отключением работы ИМС.

При превышении сигнала ОС по напряжению уровня в 4,8(В) происходит закрытие схемы управления силового ключа и прекращение генерации. Обрыв ОС приводит к тем же последствиям в течение 5мкс.

Ремонт блока питания компьютера. Окончание

Добрый день, друзья!

В прошлый раз мы с вами учились врачевать высоковольтную часть компьютерного блока питания. Лечебное искусство (как и любой другое) растет с увеличением практики. Поэтому давайте сейчас посмотрим на

Силовые элементы низковольтной части

Эти элементы установлены на отдельном радиаторе.

Напомним, что в блоке питания имеется, как минимум, два отдельных радиатора – один для высоковольтных элементов, другой – для низковольтных.

Если в блоке имеется активная схема PFC, то она будет иметь свой радиатор, т.е. всего их будет три.

Силовые элементы низковольтной части – это, как правило, сдвоенные выпрямительные диоды Шоттки. Эти диоды отличаются от обычных тем, что на них падает меньшее напряжение.

Таким образом, при том же токе они рассеивают меньшую мощность и меньше греются.

Диодная сборка имеет общий катод, потому выводов у нее три, а не четыре. Как проверять диоды, написано здесь.

Пробное включение

После замены неисправных деталей необходимо произвести пробное включение блока.

При этом вместо предохранителя следует включить электрическую лампу 220 — 230 В мощностью 40 – 100 Вт. Дело в том, что неисправность силовых высоковольтных транзисторов могла быть вызвана неисправностью управляющей микросхемы-контроллера. При этом контроллер может ошибочно открыть сразу оба транзистора.

Через них потечет так называемый сквозной (очень большой) ток, и они выйдут из строя. После замены транзисторов – даже если контроллер и неисправен – почти все напряжение упадет на лампе. Ток будет ограничен, и транзисторы останутся целыми.

Итак, если после замены транзисторов лампа загорится в полный накал – неисправен контроллер или так называемая «обвязка» (дополнительные детали) вокруг него. Но это уже сложная неисправность. Чтобы устранить ее, необходимо знать – как работает контроллер, какие сигналы выдает.

Поэтому такой случай оставим профессионалам. Если же лампа мигнет на короткое время и погаснет (или будет гореть едва заметным накалом), значит, сквозного тока через транзисторы нет.

Следует отметить, что схемотехника блоков питания постоянно совершенствуется, поэтому такой способ пробного включения, вообще говоря, не всегда может быть рекомендован.

Если вы будете использовать его, то помните, что вы применяете его на свой страх и риск.

Если пробное включение прошло нормально, то можно замерить

Напряжение дежурного источника

Напряжение дежурного источника 5VSB (обычно это провод фиолетового цвета) присутствует на выводе разъема блока питания.

Оно должно находиться в пределах 5% поля допуска, т.е. от 4,75 до 5,25 В.

Если оно находится в этих пределах, необходимо присоединить нагрузку к блоку питания и произвести запуск путем замыкания выводов PS ON и общего, обычно черного по цвету.

Контроль основных напряжений и сигнала Power Good

Если блок питания запустится (при этом закрутится вентилятор), следует проконтролировать напряжения +3,3 В, + 5 В, +12 В и сигнал PG (Power Good).

Напряжение на выводе PG должно быть равным +5 В.

Напоминаем, что эти напряжения должны находиться в пределах 5% поля допуска.

Сигнал Power Good служит для запуска процессора.

При включении блока питания в нем происходят переходные процессы, сопровождающиеся скачками выходных напряжений.

Это может сопровождаться потерей или искажениями данных в регистрах процессора.

Если сигнал на выводе PG неактивен (напряжение на нем равно нулю), то процессор находится в состоянии сброса и не стартует.

Сигнал на этом выводе появляется обычно через 0,3 – 0,5 с после включения. Если после включения напряжение там осталось равным нулю – это сложный случай, оставим его профессионалам.

Если напряжение дежурного источника будет ниже 4,5 В, компьютер может не запуститься. Если оно будет выше (бывает и такое), компьютер запустится, но он может «подвисать» и сбоить.

Если напряжение дежурного источника не находится в пределах нормы, это тоже сложный случай, но можно выполнить несколько типовых процедур проверки деталей.

Проверка элементов дежурного источника напряжения

В формировании дежурного напряжения участвуют следующие элементы:

• оптопара (обычно 817-й серии),

• высоковольтный полевой или биполярный транзистор,

• низковольтный биполярный транзистор (чаще  – 2SC945),

• источник опорного напряжения TL431,

• низковольтный конденсатор небольшой емкости (10 – 47 мкФ).

Следует проверить их. Транзисторы можно проверить, не выпаивая, тестером (в режиме проверки диодов). Источник опорного напряжения лучше выпаять и проверить, собрав небольшую проверочную схему.

Как это сделать – можно почитать в соответствующей статье на этом сайте. Оптопара выходит из строя редко.

Чтобы проверить конденсаторы, необходим измеритель ESR. Если его нет, тогда можно заменить «подозрительный» элемент заведомо исправным — с такой же емкостью и рабочим напряжением.

Если конденсатор подсох, у него растет ESR и уменьшается емкость. Про конденсаторы и ESR можно почитать в предыдущей статье.

Иногда выходят из строя и резисторы, причем это может быть не очень заметно по внешнему виду.

Поиск такой неисправности – сущее наказание!  :negative:

Необходимо смотреть на маркировку резистора (в виде цветных колец) и сверять маркировочное значение с реальным. И заодно глубоко вникать в принципиальную схему конкретного блока.

Были случаи, когда резистор в цепи источника опорного напряжения увеличивал свое сопротивление, и «дежурка» поднимала свое напряжение до +7 В!

Это повышенное напряжение питало часть компонентов на материнской плате. Компьютер из-за этого «подвисал».

Нагрузка блока питания

При тестировании блоков питания к ним необходимо подключать нагрузку.

Дело в том, что питаюшие блоки снабжены в большинстве своем элементами защиты и сигнализации. Эти цепи сообщают контроллеру об отсутствии нагрузки. Он может останавливать инвертор, уменьшая выходные напряжения до нуля.

В дешевых моделях эти цепи могут быть упрощены или вообще отсутствовать, и поэтому не исключена поломка блока питания.

При запуске блока питания достаточно подключить нагрузку в виде проволочных сопротивлений ПЭВ-25 6 -10 Ом (к шине +12 В) и 2 — 3 Ом (к шине +5 В).

Правда, могут быть случаи, когда с такой нагрузкой питающий блок запускается, а с реальной нагрузкой – нет.

Но такое бывает редко, и это, опять же, сложный случай. Если уж по-честному, то нагружать надо сильнее, в том числе и шину +3,3 В.

После ремонта надо обязательно проконтролировать напряжения +3,3 В, +5 В, +12 В. Они должны быть в пределах допуска — плюс-минус 5% . С другой стороны, + 12 В + 5% — это 12,6 В, что многовато…

Это напряжение подается на двигатели приводов, в том числе и на шпиндель винчестера, который и так греется достаточно сильно. Если есть регулировка, лучше снизить напряжение до +12 В. Впрочем, в недорогих моделях регулировки обычно нет.

Несколько слов о надежности блоков питания

Многие дешевые модели блоков питания уж слишком сильно «облегчены», что можно ощутить буквально – по весу.

Производители экономят каждую копейку (каждый юань) и не устанавливают некоторые детали на платах.

В частности, не ставят входной LC-фильтр, дроссели фильтра в каналах выходных напряжений, закорачивая их перемычками.

Если нет входного фильтра, импульсная помеха от инвертора блока питания поступает в питающую сеть и «загрязняет» и без того не очень «чистое» напряжение. Кроме того, увеличиваются скачки тока через высоковольтные элементы, что сокращает срок их службы.

В заключение скажем, что если нет дросселей фильтра в каналах выходных напряжений, уровень высокочастотных помех возрастает.

В результате импульсный стабилизатор на материнской плате, вырабатывающий напряжение питания для процессора, работает в более тяжелом режиме и сильнее нагревается.

Отсюда рекомендация – либо заменить такой блок, либо установить недостающие элементы входного и выходных фильтров.

В последнем случае хорошо бы заменить низковольтные выпрямительные диоды более мощными (потому что, скорее всего, сэкономили и на этом). Например, вместо диодных сборок 2040 с током 20 А, установить сборки 3040 с током 30 А.

«Кормите» компьютер качественным напряжением, и он будет служить Вам долгие годы! На компьютерном «желудке» (как и на своем) лучше не экономить.

С вами был Виктор Геронда.

До встречи на блоге!

Ремонт дежурки блока питания компьютера

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт – 5%, для -5, -12 вольт – 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт – 5%, для -5, -12 вольт – 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

Проверка входного сопротивления компьютерного блока питания

Первым делом проводим внешний и внутренний осмотр. Смотрим «начинку». Нет ли каких-то сгоревших радиоэлементов? Может где-то обуглена плата или взорвался конденсатор, либо пахнет горелым кремнием? Все это учитываем при осмотре. Обязательно смотрим на предохранитель. Если он сгорел, ставим вместо него временную перемычку примерно на столько же Ампер, а потом замеряем входное сопротивление через два сетевых провода. Это можно сделать на вилке блока питания при включенной кнопке «ВКЛ». Оно не должно быть слишком маленькое, иначе при включении блока питания еще раз произойдет короткое замыкание.

Ремонт блока питания компьютера своими руками — замер напряжения

Если все хорошо, включаем наш блок питания в сеть с помощью комплектного сетевого кабеля, не забываем про кнопку включения, если она была в выключенном состоянии.

Далее меряем напряжение на фиолетовом проводе.

На фиолетовом проводе отобразило 0 Вольт. Берем мультиметр и прозваниваем фиолетовый провод на землю. Земля — это провода черного цвета с надписью СОМ (сокращенно от «common», что значит «общий»). Есть также некоторые виды «земель»:

Как только мы коснулись земли и фиолетового провода, мультиметр издал показал нули на дисплее. Короткое замыкание, однозначно.

Ремонта блока питания — поиск схемы и замена стабилитрона

Далее ищем схему на этот блок питания. В Сети мы нашли схему Power Man 300 Ватт. Отличия в схеме лишь в порядковых номерах радиодеталей на плате. Если уметь анализировать печатную плату на соответствие схеме, это не будет большой проблемой.

Вот сама схема на Power Man 300W. Щелкните по ней для увеличения в натуральный размер.

Как мы видим, дежурное питание (дежурка) обозначается как +5VSB:

Прямо от него идет стабилитрон номиналом в 6,3 Вольта на землю. А как вы помните, стабилитрон — это тот же самый диод, но подключается в схемах наоборот. У стабилитрона используется обратная ветвь ВАХ. Если бы стабилитрон был живой, то у нас провод +5VSB не коротил бы на массу. Предполагаем, что стабилитрон сгорел и PN переход разрушен.

• Смотрите также, как собрать простой тестер для проверки стабилитрона

Что происходит при сгорании разных радиодеталей с физической точки зрения? Во-первых, изменяется их сопротивление. У резисторов оно становится бесконечным или, иначе говоря, уходит в обрыв. У конденсаторов оно иногда становится очень маленьким или, иначе говоря, уходит в короткое замыкание. С полупроводниками возможны оба этих варианта — как короткое замыкание, так и обрыв.

В нашем случае мы можем проверить это только одним способом, выпаяв одну или сразу обе ножки стабилитрона, как наиболее вероятного виновника короткого замыкания. Далее будем проверять пропало ли короткое замыкание между дежуркой и массой или нет. Почему так происходит?

Вспоминаем простые подсказки:

При последовательном соединении работает правило больше большего. Иначе говоря, общее сопротивление цепи больше, чем сопротивление большего из резисторов.

При параллельном соединении работает обратное правило, меньше меньшего. Иначе говоря, итоговое сопротивление будет меньше, чем сопротивление резистора меньшего из номиналов.

Можно взять произвольные значения сопротивлений резисторов, самостоятельно посчитать и убедиться в этом. Попробуем логически поразмыслить, если у нас одно из сопротивлений параллельно подключенных радиодеталей будет равно нулю, какие показания мы увидим на экране мультиметра? Правильно, тоже равное нулю.

До тех пор, пока мы не устраним это короткое замыкание путем выпаивания одной из ножек детали, которую мы считаем проблемной, мы не сможем определить, в какой детали у нас короткое замыкание. Дело все в том, что при звуковой прозвонке все детали, параллельно соединенные с деталью в коротком замыкании, будут у нас звониться накоротко с общим проводом!

Пробуем выпаять стабилитрон. В ходе работы он просто развалился надвое.

Проверяем, устранилось ли у нас короткое замыкание по цепям дежурки и массы, либо нет. Действительно, короткое замыкание пропало. Запаиваем новый стабилитрон.

После первого включения блока питания новый стабилитрон начал пускать дым. Здесь надо бы вспомнить одно из главных правил ремонтника:

Перекусываем сгоревший стабилитрон бокорезами и снова включаем блок питания. Так и есть, дежурка завышена: 8,5 Вольт. Конечно в этот момент мы забеспокоились о ШИМ контроллере. Однако после скачивания даташита на микросхему было выявлено, что предельное напряжение питания для ШИМ контроллера равно 16 Вольт.

Наше предположение оказалось неверным, дело не в стабилитроне. Идём дальше.

Ремонт блока питания пошагово — проверка и замена конденсаторов

Проблема завышенного напряжения дежурки заключается в банальном увеличении ESR электролитических конденсаторов в цепях питания. Ищем эти конденсаторы на схеме и проверяем их. Нам понадобится ESR метр.

Проверяю первый конденсатор в цепи дежурного питания.

ESR в пределах нормы. Проверяем второй.

Ждем, когда на экране мультиметра появится какое-либо значение, но ничего не меняется.

По крайней мере, один из виновников проблемы найден. Перепаиваем конденсатор на точно такой же по номиналу и рабочему напряжению, взятый с донорской платы блока питания. Здесь остановимся подробнее.

Итак, включаем блок питания и снова замеряем напряжение на дежурке. Наученные горьким опытом уже не торопимся ставить новый защитный стабилитрон и замеряем напряжение на дежурке, относительно земли. Напряжение 12 вольт и раздается высокочастотный свист.

Далее мы попробовали поменять конденсатор емкостью 10 мкФ. Это одна из типичных неисправностей данного блока питания

Замеряем ESR на конденсаторе.

Результат, как и в первом случае: прибор зашкаливает.

Некоторые говорят, мол зачем собирать какие-то приборы, типа вздувшиеся нерабочие конденсаторы итак видно — они припухшие или вскрывшиеся розочкой.

С одной стороны, мы согласны с этим. Но это касается только конденсаторов большого номинала. Конденсаторы относительно небольших номиналов не вздуваются. В их верхней части нет насечек, по которым они могли бы раскрыться. Поэтому их просто невозможно определить на работоспособность визуально. Остается только менять их на заведомо рабочие.

Итак, мы нашли второй нужный конденсатор и на всякий случай измерили его ESR. Оно оказалось в норме. После впаивания второго конденсатора в плату, включаем блок питания клавишным выключателем и измеряем дежурное напряжение. То, что и требовалось — 5,02 вольта.

Измеряем все остальные напряжения на разъеме блока питания. Все соответствуют норме. Отклонения рабочих напряжений менее 5 %. Осталось впаять стабилитрон на 6,3 Вольта.

К слову, мы долго думали, почему стабилитрон именно на 6,3 Вольта, когда напряжение дежурки равно +5 Вольт? Логичнее было бы поставить на 5,5 вольт или аналогичный, если бы он стоял для стабилизации напряжения на дежурке. Скорее всего этот стабилитрон стоит здесь как защитный, чтобы в случае повышения напряжения на дежурке выше 6,3 Вольт, он сгорел и замкнул накоротко цепь дежурки, отключив тем самым блок питания и сохранив материнскую плату от сгорания.

Вторая функция этого стабилитрона, скорее всего, защита ШИМ-контроллера от поступления на него завышенного напряжения. Так как дежурка соединена с питанием микросхемы через достаточно низкоомный резистор, на 20 ножку питания микросхемы ШИМ поступает почти то же самое напряжение, что и на дежурке.

Ремонт блока питания компьютера — выводы

Итак, какие можно сделать выводы из этого ремонта:

Все параллельно подключенные детали при измерении влияют друг на друга. Их значения активных сопротивлений считаются по правилу параллельного соединения резисторов. В случае короткого замыкания на одной из параллельно подключенных радиодеталей такое же короткое замыкание будет на всех остальных деталях, которые подключены параллельно этой.

Для выявления неисправных конденсаторов одного визуального осмотра мало и необходимо либо менять все неисправные электролитические конденсаторы в цепях проблемного узла устройства на заведомо рабочие, либо отбраковывать путем измерения прибором ESR-метром.

Если вы нашли какую-либо сгоревшую деталь, не торопитесь менять её на новую, а ищите причину, которая привела к её сгоранию, иначе рискуете получить еще одну сгоревшую деталь.

Видео о ремонте блока питания компьютера:

>

Принципиальная Схема Компьютерного Блока Питания

Через переходные конденсаторы С5, С6 и ограничительные резисторы R5, R7 в базу ключевых транзисторов поступают управляющие сигналы, режекторная цепь R4C4 предотвращает проникновение импульсных помех в переменную электрическую сеть. Расположение элементов на плате Для начала взгляните на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее мы кратко рассмотрим их предназначение.


Структурная схема блока питания компьютера Схема блока питания компьютера кликните для увеличения. Управляющие импульсы на транзисторы преобразователя поступают через согласующий трансформатор Т2.

В случае их наличия заменить микросхему U4.
Зарядное устройство из компьютерного блока питания (ПОДРОБНО).

Все эти показатели изменяются из-за нестабильного напряжения, температуры и загруженности выхода преобразователя. Конечно, блоки питания современной аппаратуры хоть и имеют общие принципы работы, но схемотехнически отличаются достаточно сильно.

Проверить наличие на контакте PS-ON потенциала корпуса нуля , исправность микросхемы U4 и элементов ее обвязки.

Это связано с маленькой емкостью фильтра сетевого напряжения и в момент падения напряжения повышается ток ККМ, и в этот момент включается защита от короткого замыкания. Импульсный ток, возникающий в процессе заряда конденсаторов, установленных на входе, может стать причиной пробоя диодного моста; Дисковый термистор обозначен красным тестируем диоды или диодный мост на выходном выпрямителе, в них не должно быть обрыва и КЗ.

В этих БП используют специальный дроссель с индуктивностью выше чем на входе.

Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения. Если БП, подключенный только к материнской плате не заработал, следует продолжить поиск неисправности и определить, какое из этих устройств неисправно.

Автомобильное зарядное из компьютерного блока питания ATX DELUX без схемы

Отзывы о сервисе

Работа источника питания. Отказ выходных транзисторов импульсного преобразователя чаще всего является следствием их длительного перегрева, вызванного перегрузкой или недостаточным охлаждением. Варисторы V3, V4 ограничивают выпрямленное напряжение при бросках сетевого напряжения выше принятых пределов. Схема выходного каскада изображена на рисунке.

Если напряжения в пределах нормы.

Понятное дело, что каждый день появляются все более новые и актуальные варианты, поэтому постараемся оперативно пополнять сборник схем более новыми вариантами.

Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.

Возможные неисправности БП Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.

Сетевые фильтры, собранные по такой схеме, устанавливают в обязательном порядке во всех изделиях, в которых блок питания выполнен без силового трансформатора, в телевизорах, видеомагнитофонах, принтерах, сканерах и др. PS-ON Включение блока питания при замыкании вывода на массу.

Начальный ток затвора транзистора Q1 создается резистором R11R
переделка однотактного блока питания компьютера подробно

Распределение нагрузки и возможные неисправности

Проверка БП компьютера измерением величины сопротивления выходных цепей При ремонте БП некоторые виды его неисправности можно определить путем измерения омметром величины сопротивления между общим проводом GND черного цвета и остальными контактами выходных разъемов.

Главным достоинством являются высокие показатели КПД усилителей мощности и широкие возможности в использовании. Кроме основного контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.

Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами 4 блок , стабилизацию напряжения с помощью обратной связи , защиту от КЗ. Стабилизация выходных параметров устройства осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.

Вторая половина моста образована конденсаторами С1, С2, создающими делитель выпрямленного напряжения. Поэтому большинство неисправностей БП персональных компьютеров связаны либо со старением его компонентов, либо со значительными отклонениями питания или нагрузки от номинальных параметров. Двухзвенный фильтр выходного напряжения состоит из конденсатора С15, дросселя L3 и конденсатора С Это один из самых не надежных узлов блока питания и ремонтировать его сложно.

Установка компьютерного блока питания в корпус системного блока Для этого засовываете его в верхнюю часть системного блока, и затем фиксируете тремя или четырьмя винтами к тыловой панели системного блока. Возможные неисправности БП Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной. По бокам тоже бывают наклейки, мешающие снять крышку, их нужно прорезать по линии сопряжения деталей корпуса БП.

Резистор R67 — нагрузка делителя. Диодный мостик — находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Такая упрощенная схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции показана на следующем рисунке. В отличие от линейных, импульсные блоки питания компактнее и обладают высоким КПД и меньшими тепловыми потерями.

Если же отсутствует напряжение только на одном из управляемых силовых выходов, стоит в первую очередь обратить внимание на выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор этой цепи. Неисправности компьютерного блока питания и способы их диагностирования и ремонта Приступая к поиску неисправности рекомендуется ознакомится со схемой компьютерного БП. Ground Масса. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода. Но, из-за дороговизны, эти комплектующие могут отсутствовать.

Отрицательные напряжения -5 и В раз в десять слабее основных плюсовых, поэтому там стоят простые 2-х амперные диоды без радиаторов. Простой пример, если произошла утечка тока и человек дотронулся до корпуса системного блока его ударило бы током, но благодаря блоку питания этого не происходит. Единственная микросхема способна выполнять роль преобразователя и корректора КМ, что сокращает общее количество элементов в схеме БП. Кроме основного контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода.
как сделать лабораторный блок питания и зарядник из компьютерного блока питания АТХ ч.1

Что это такое

При этом на микросхеме U3 выв. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения.

Не стоит забывать и о том, что перегрев выходного каскада может быть связан с накоплением большого количества пыли внутри блока питания. Подайте на блок сетевое питание.

Выходные каскады преобразователя Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка.

Проверка работоспособности К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов. При ремонте блока питания АТХ обязательно понадобится цветовая маркировка выходящих из него проводов. Неисправности компьютерного блока питания и способы их диагностирования и ремонта Приступая к поиску неисправности рекомендуется ознакомится со схемой компьютерного БП.

Структурная схема

Как правило, их неисправность может быть обнаружена путем визуального осмотра. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. В случае исправности элементов обвязки заменить U4.

На противоположный вход усилителя выв. Проверка блока питания Хотя импульсный БП и не относится к числу радиоэлектронных схем начального уровня, его диагностика и ремонт своими руками доступны многим людям, имеющим базовые знания и навыки в области радиоэлектроники. PS-ON Включение блока питания при замыкании вывода на массу. Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы.

Cхемы компьютерных блоков питания ATX

При этом через диод D5, подключенный к этой обмотке, заряжается конденсатор С7, и происходит намагничивание трансформатора. Ground Масса. При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных если блок всё же не исправен.

Фильтры этих источников -L6. В случае их выхода за эти пределы более чем на мкс на выходе 3 микросхемы U4 устанавливается высокий уровень напряжения, и источник питания выключается по входу 4 микросхемы U3. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках. Аналогичная ситуация возникает в условиях аварийной эксплуатации блока питания, связанной с короткими замыканиями в нагрузке, контроль которых осуществляется специальной схемой контроля.
КАК СДЕЛАТЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ СВОИМИ РУКАМИ

Что такое ток в режиме ожидания? — Sunpower UK

Что такое резервный ток?

Входной ток, потребляемый источником питания при отключении управляющим входом (дистанционная блокировка) или без нагрузки.

Это ток, который потребляет электронное оборудование, когда оно выключено, но имеет некоторое резервное питание для питания цепей считывания, таких как питание PS On в блоке питания компьютера. Ток в режиме ожидания поддерживает напряжение питания PS On, которое позволяет включать компьютеры с помощью программного переключателя или клавиатуры.Он также позволяет включать электронное оборудование, такое как телевизор, с помощью пульта дистанционного управления.

Современные блоки питания не имеют механических переключателей; вместо этого они включаются сигналом от материнской платы. Сигнал от материнской платы сообщает источнику питания, что делать, например, он дает команду источнику питания включиться и обеспечить все выходные напряжения. А с помощью программного управления операционная система может дать команду материнской плате изменить сигнал, чтобы она отключила питание после завершения выключения компьютера.

Soft Power в блоках питания ATX

Блоки питания ATX имеют некоторое питание, когда компьютер выключен, после нажатия мягкого питания микропроцессор обнаруживает это действие и инструктирует остальной блок питания включить питание, это занимает меньше времени и имеет то преимущество, что у него нет бросков тока. ток, который обычно протекает при первом включении источника питания.

Даже когда компьютер находится в режиме ожидания, спящем режиме или гибернации, блок питания потребляет небольшой ток, чтобы поддерживать ЦП в состоянии низкого энергопотребления.В этом состоянии некоторые компоненты в цепи управления по-прежнему работают и работают независимо от основной цепи питания.

Некоторые источники питания имеют дополнительный механический переключатель, который полностью отключает источник питания и отключает все питание от сети.

Резервная мощность в оборудовании с дистанционным управлением

Большая часть современного электронного оборудования имеет возможность дистанционного управления. В оборудовании используется встроенный электронный переключатель, который обычно управляется схемой переключения, которая всегда находится под напряжением.Эта схема контролирует цепь дистанционного управления устройством и позволяет пользователю дистанционно включать оборудование. Даже при выключенном оборудовании цепь остается включенной, и говорят, что оборудование находится в режиме ожидания. Оборудование продолжает потреблять ток в режиме ожидания от розетки переменного тока даже в выключенном состоянии.

Сохранение электронного оборудования включенным, даже когда оно не используется, имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества дежурного тока

• Обеспечивает быстрое включение оборудования
• Позволяет некоторому оборудованию работать с некоторыми функциями без включения всего оборудования (т.е.е. работа часов или дисплея без включения оборудования на полную мощность)
• Пониженный пусковой ток, связанный с процессом первоначального включения.

Недостатки дежурного тока

Оборудование потребляет электроэнергию от сети, что увеличивает затраты потребителя

Вырабатывается больше электроэнергии, чтобы обеспечить резервное питание. Это увеличивает капитальные и эксплуатационные расходы энергопроизводящих компаний.

Величина дежурного тока

Использование режима ожидания в настоящее время растет, и количество нового электронного оборудования с опциями режима ожидания продолжает расти, несмотря на то, что приводы сокращают количество таких режимов.Снижение может быть поддержано как улучшенными технологиями, так и повышением осведомленности потребителей.

Рисунок 1: Типичный ток в режиме ожидания в зависимости от напряжения — Кредит изображения

Ток в режиме ожидания обычно очень мал в микроамперах или миллиамперах, и им можно пренебречь. Однако, если сложить вместе, это составляет значительную величину, составляющую около 10 процентов от годовой мощности, используемой коммунальными предприятиями.

Энергопотребление в режиме ожидания можно снизить за счет повышения эффективности источников питания и более тщательного управления питанием, например отключения питания от оборудования.Эта экономия на отдельном оборудовании составит менее одного ватта. Однако в офисе с большим количеством компьютеров она может достигать 10 Вт и более.

Ток в режиме ожидания позволяет некоторым частям схемы оставаться активными, даже когда оборудование находится в состоянии покоя. Даже небольшой источник питания, такой как зарядное устройство для телефона, потребляет некоторое количество энергии при подключении к сети даже без телефона или с полностью заряженным телефоном. Источники питания с хорошей конструкцией имеют очень малые токи в режиме ожидания, однако невозможно получить нулевой ток, и всегда есть небольшой ток, потребляемый из сети.

Демонтаж блока питания ПК

Вы когда-нибудь задумывались, что внутри блока питания вашего компьютера? Задача блока питания ПК — преобразовать мощность от стены (120 или 240 вольт переменного тока) в стабильную мощность постоянного напряжения, которая требуется компьютеру. Источник питания должен быть компактным и недорогим, а также эффективно и безопасно преобразовывать мощность. Для достижения этих целей в источниках питания используются различные методы, и они более сложны внутри, чем вы могли ожидать. В этом сообщении в блоге я разбираю блок питания ПК и объясняю, как он работает.1

В исследованном мной блоке питания, как и в большинстве современных блоков питания, используется конструкция, известная как «импульсный блок питания». Импульсные источники питания сейчас очень дешевы, но так было не всегда. В 1950-х импульсные источники питания были сложными и дорогими, они использовались в аэрокосмической и спутниковой сферах, где требовались небольшие и легкие источники питания. К началу 1970-х, однако, новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования сделали импульсные источники питания намного дешевле, и они стали широко использоваться в компьютерах.Теперь вы можете купить зарядное устройство для телефона за несколько долларов с импульсным блоком питания.

Блок питания ATX, который я исследовал, был упакован в металлическую коробку размером с кирпич, из которой выходило примечательное количество разноцветных кабелей. Снятие корпуса показывает расположенные ниже компоненты, плотно упакованные для сохранения компактности блока питания. Многие компоненты скрыты радиаторами, которые охлаждают силовые полупроводники вместе с вентилятором справа.

Блок питания, вынутый из корпуса.Большой пучок проводов слева подключен к компьютеру. Большой компонент посередине, похожий на трансформатор, представляет собой катушку индуктивности фильтра. Щелкните эту фотографию (или любую другую), чтобы увеличить ее.

Я начну с краткого обзора того, как работает импульсный источник питания, а затем подробно опишу компоненты. Начиная с правого, блок питания получает питание переменного тока. Входной переменный ток преобразуется в постоянный ток высокого напряжения с помощью некоторых крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду, чтобы произвести импульсы, которые подаются в трансформатор, который преобразует импульсы высокого напряжения. в низковольтные, сильноточные импульсы.Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить приятный чистое питание, которое через жгут проводов слева подается на материнскую плату компьютера и дисководы.

Хотя этот процесс может показаться чрезмерно сложным, в большинстве бытовой электроники, от мобильного телефона до телевизора, используется импульсный источник питания. Высокие частоты позволяют использовать небольшой легкий трансформатор. Кроме того, импульсные источники питания очень эффективны; импульсы регулируются так, чтобы подавать только необходимую мощность, а не отключать лишнюю мощность в отходящее тепло, как в «линейном» источнике питания.

Входная фильтрация

На первом этапе входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра. который блокирует выход электрического шума из источника питания. Фильтр ниже состоит из катушек индуктивности (тороидальных катушек) и конденсаторов. Эти прямоугольные серые конденсаторы представляют собой специальные конденсаторы класса X, предназначенные для безопасного подключения к линиям переменного тока.

Компоненты входного фильтра

Выпрямление: преобразование переменного тока в постоянный

Переменный ток частотой 60 Гц от стены колеблется 60 раз в секунду, но для источника питания требуется постоянный постоянный ток (постоянный ток), который течет в одном направлении.Полномостовой выпрямитель ниже преобразует переменный ток в постоянный. Выпрямитель ниже отмечен «-» и «+» для выходов постоянного тока, а два центральных контакта — это вход переменного тока. Внутри выпрямителя четыре диода. Диод пропускает ток в одном направлении и блокирует его в другом. в результате переменный ток преобразуется в постоянный, текущий в желаемом направлении.

Мостовой выпрямитель имеет маркировку «GBU606». Схема фильтра находится слева от него.Справа большой черный цилиндр — это один из конденсаторов-удвоителей напряжения. Небольшой желтый конденсатор — это специальный конденсатор типа Y, предназначенный для обеспечения безопасности.

На схеме ниже показано, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме вход переменного тока имеет положительную верхнюю часть. Диоды пропускают напряжение через выход постоянного тока. На второй схеме вход переменного тока изменил направление на обратное. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходное напряжение постоянного тока остается неизменным (положительный полюс вверху).Конденсаторы сглаживают выход.

Две схемы показывают протекание тока при колебаниях входа переменного тока. Диоды заставляют ток течь в направлении, указанном их стрелкой.

Современные блоки питания допускают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 В переменного тока, поэтому их можно использовать в разных странах независимо от напряжения в стране. Однако схема этого старого блока питания не могла работать с таким широким диапазоном входных сигналов. Вместо этого вам пришлось щелкнуть переключателем (ниже), чтобы выбрать между 115 В и 230 В.

Переключатель 115/230 В.

В переключателе выбора напряжения использована хитроумная схема — удвоитель напряжения. По идее, при замкнутом переключателе (на 115 вольт) вход переменного тока идет в обход двух нижних диодов в мостовом выпрямителе и вместо этого подключается непосредственно к двум конденсаторам. Когда верхний вход переменного тока положительный, верхний конденсатор заряжается полным напряжением. И когда вход переменного тока положительный внизу, нижний конденсатор заряжается полным напряжением.Поскольку выход постоянного тока проходит через оба конденсатора, выход постоянного тока имеет удвоенное напряжение. Дело в том, что остальная часть источника питания получает одинаковое напряжение, независимо от того, составляет ли вход 115 вольт или 230 вольт, что упрощает его конструкцию. Недостатки удвоителя напряжения заключаются в том, что пользователь должен установить переключатель в правильное положение (в противном случае существует риск выхода из строя источника питания), а для источника питания требуются два больших конденсатора. По этим причинам удвоитель напряжения вышел из моды в более поздних источниках питания.

Цепь удвоителя напряжения. Каждый конденсатор заряжается полным напряжением, поэтому выход постоянного тока имеет удвоенное напряжение. Серые диоды не используются, когда удвоитель активен.

Начальное и среднее

В целях безопасности компоненты высокого напряжения и компоненты низкого напряжения разделены механически и электрически. Первичная сторона ниже содержит все схемы, подключенные к линии переменного тока. Вторичная сторона содержит схему низкого напряжения.Первичная и вторичная обмотки разделены «изоляционной границей» (показано зеленым), без электрических соединений через границу. Трансформаторы пропускают мощность через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи отправляются от вторичной обмотки к первичной через оптоизоляторы, которые передают сигналы оптически. Это разделение является ключевым фактором в безопасной конструкции источника питания: прямое электрическое соединение между линией переменного тока и выходом может создать высокую опасность. поражения электрическим током.

Блок питания с обозначенными основными характеристиками. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные провода были удалены для лучшего обзора. (SB указывает на резервный источник питания.)

Импульсы на трансформатор

На этом этапе входной переменный ток преобразован в высоковольтный постоянный ток, около 320 В. Постоянный ток прерывается на импульсы переключающим транзистором выше, силовым полевым МОП-транзистором. Поскольку этот транзистор нагревается во время использования, он был установлен на большом радиаторе.Эти импульсы подаются на главный трансформатор, расположенный выше, который в некотором смысле является сердцем источника питания.

Трансформатор состоит из нескольких витков проволоки, намотанной вокруг намагничиваемого сердечника. Импульсы высокого напряжения в первичной обмотке трансформатора создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в этих обмотках напряжение. Вот как источник питания безопасно выдает свои выходные напряжения: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение посредством магнитного поля.Другим важным аспектом трансформатора является то, что в первичной обмотке провод наматывается вокруг сердечника большое количество раз, в то время как вторичные обмотки наматываются гораздо меньшее количество раз. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем токе.

Коммутационный транзистор 3 управляется интегральной схемой «ШИМ-контроллер UC3842B в токовом режиме». Этот чип можно считать мозгом блока питания.Он генерирует импульсы с высокой частотой 250 килогерц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, микросхема выдает более широкие импульсы для пропускать через трансформатор больше энергии.4

Вторичная сторона

Теперь мы можем взглянуть на вторичную обмотку источника питания, которая принимает низковольтные выходы от трансформатора. Вторичная схема выдает четыре выходных напряжения: 5 В, 12 В, -12 В и 3.3 вольта. Каждое выходное напряжение имеет отдельную обмотку трансформатора и отдельную цепь для создания этого напряжения. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходные сигналы трансформатора в постоянный ток, а затем катушки индуктивности и конденсаторы фильтруют выходной сигнал, чтобы он оставался плавным. Источник питания должен регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать его на нужном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в источнике питания используется несколько различных методов регулирования.

Выходные диоды крупным планом.Слева вертикально закреплены цилиндрические диоды. Посередине — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки; в каждой упаковке по два диода. Эти диоды были прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб, используемых в качестве токоизмерительных резисторов.

Основными выходами являются выходы на 5 и 12 вольт. Они регулируются вместе микросхемой контроллера на первичной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема контроллера увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и вызывая повышение напряжения на вторичной стороне.А если напряжение слишком высокое, микросхема уменьшает ширину импульса. (Одна и та же цепь обратной связи управляет выходом как 5 В, так и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может влиять на напряжение на другом. Более качественные источники питания регулируют два выхода по отдельности. 5)

На нижней стороне блока питания видны следы от печатной платы. Обратите внимание, что большое расстояние между дорожками вторичной стороны слева и следы первичной стороны справа. Также обратите внимание на широкие металлические дорожки, используемые для сильноточного источника питания, и тонкие дорожки для схем управления.

Вы можете задаться вопросом, как микросхема контроллера на первичной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку нет электрическое соединение между двумя сторонами. (На фото выше вы можете увидеть широкий зазор, разделяющий две стороны.) Хитрость заключается в умной микросхеме, называемой оптоизолятором. Внутри на одной стороне микросхемы находится инфракрасный светодиод. На другой стороне микросхемы находится светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи на вторичной стороне отправляется на светодиод, и сигнал обнаруживается фототранзистором на первичной стороне.Таким образом, оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной стороной и первичной стороной, сообщаясь посредством света, а не электричества.6

Блок питания также обеспечивает выходное отрицательное напряжение (-12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулировка напряжения -12 В полностью отличается от регулирования на 5 и 12 вольт. Выход -12 В управляется стабилитроном, специальным типом диода, который блокирует обратное напряжение до тех пор, пока не будет достигнуто определенное напряжение, а затем начинает дирижировать.Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый), управляемый транзистором и стабилитроном. (Поскольку при таком подходе расходуется энергия, современные высокоэффективные источники питания не используют этот метод регулирования.)

Питание -12 В регулируется крошечным стабилитроном «ZD6», длиной около 3,6 мм, на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор «A1015» находятся на верхней стороне платы.

Пожалуй, самая интересная схема регулирования — для 3.Выход 3 вольта, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его вести себя как выключатель. Когда ток подается в индуктор магнитного усилителя, сначала он почти полностью блокирует ток, так как индуктор намагничивается, и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает своей полной намагниченности (то есть насыщается), поведение внезапно меняется, и индуктор позволяет току беспрепятственно протекать. В блоке питания магнитный усилитель принимает импульсы от трансформатора.Индуктор блокирует переменную часть импульса; изменением ширины импульса регулируется выходное напряжение 3,3 В. 7

Магнитный усилитель представляет собой кольцо, изготовленное из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. На кольцо намотано несколько витков проволоки.

Плата управления

Блок питания имеет небольшую плату, на которой находится схема управления. Эта плата сравнивает напряжения с эталоном для генерации сигналов обратной связи. Это также контролирует напряжения, чтобы генерировать сигнал «power good».8 Эта схема установлена ​​на отдельной перпендикулярной плате, поэтому она не занимает много места в блоке питания.

Плата управления имеет компоненты со сквозными отверстиями наверху, а нижняя сторона покрыта крошечными компонентами для поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением, помеченные цифрой 0, которые используются в качестве перемычек.

Резервный источник питания

Блок питания содержит вторую цепь для резервного питания. Даже когда компьютер предположительно выключен, резервный источник питания 5 В обеспечивает 10 Вт.Это питание используется для функций, которые должны быть включены, когда компьютер выключен, таких как часы реального времени, кнопка питания и включение. по сети («Wake on LAN»). Резервная цепь питания — это почти второй независимый источник питания: в ней используется отдельная управляющая ИС, отдельный трансформатор и компоненты на вторичной стороне, хотя на первичной стороне используется та же схема преобразования переменного тока в постоянный. Цепь резервного питания обеспечивает гораздо меньшую мощность, чем основная цепь, поэтому для нее можно использовать трансформатор меньшего размера.

Черный и желтый трансформаторы: трансформатор резервного питания находится слева, а главный трансформатор — справа. ИС управления резервным питанием находится перед трансформатором. Большой цилиндрический конденсатор справа является частью удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте.

Заключение

Блок питания ATX имеет сложную внутреннюю структуру и состоит из множества компонентов, от массивных катушек индуктивности и конденсаторов до крошечных устройств для поверхностного монтажа.10 Однако эта сложность приводит к тому, что блоки питания являются эффективными, легкими и безопасными. Для сравнения я писал про блок питания 1940-х годов. который производил всего 85 Вт постоянного тока, но был размером с чемодан и весил более 100 фунтов. Теперь, с передовыми полупроводниками, вы можете держать гораздо более мощный блок питания менее чем за 50 долларов, который вы можете держать в руке.

Я уже писал о блоках питания раньше, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также может понравиться разборка зарядного устройства для Macbook и Разборка зарядного устройства iPhone.Я анонсирую свои последние сообщения в блоге в Twitter, так что подписывайтесь на меня на kenshirriff. Еще у меня есть RSS-канал.

Примечания и ссылки

Блок питания

Блок питания (PSU) компьютера преобразует внутренний переменный ток (ac), сетевое напряжение (220-240 В в Европе) в различные регулируемые низковольтные выходы постоянного тока (dc), необходимые для компонентов, которые составляют компьютерную систему.

Блок питания обычно представляет собой металлическую коробку шириной 150 мм, высотой 86 мм и глубиной (обычно) 140 мм. Он устанавливается внутри корпуса системы с помощью четырех винтов в стандартном месте, так что доступ к переключателю включения / выключения и гнезду кабеля питания, установленным на задней части блока питания, осуществляется через отверстие в задней части корпуса. Это же отверстие также позволяет воздуху поступать в охлаждающий вентилятор блока питания.

В некоторых случаях может быть переключатель напряжения, позволяющий пользователю выбирать напряжение в соответствии с их географическим положением (например, в США есть внутренний источник питания, работающий при номинальном напряжении 120 вольт).Внутри корпуса из передней части БП выходит пучок кабелей. Кабели часто группируются и имеют цветовую маркировку в зависимости от типа устройства, к которому они будут подключены.

Хотя в прошлом блоки питания использовались в нескольких форм-факторах, некоторые из них были довольно тяжелыми и громоздкими, в большинстве настольных персональных компьютеров теперь используются блоки питания, соответствующие стандарту ATX формата , последняя версия которого — 2 .3.1, выпущенной в 2008 году. На рисунке ниже показан типичный блок питания ATX.

Типичный блок питания ATX

Блоки питания ATX разработаны специально для работы с материнскими платами семейства ATX и помещаются в корпус системы ATX и могут быть включены или выключены (или переведены в режим ожидания) с использованием сигналов, генерируемых материнской платой. Максимальная номинальная выходная мощность блока питания может варьироваться от 250 Вт до 2 киловатт, в зависимости от типа системы, для которой они предназначены.

Компьютерные системы с малым форм-фактором обычно имеют низкие требования к источнику питания, порядка 300 Вт или меньше. Системы, используемые для игр, имеют гораздо более высокие требования к мощности (обычно от 450 до 800 Вт), в основном потому, что они используют высокопроизводительные графические адаптеры, которые потребляют большое количество энергии. Наибольшее энергопотребление наблюдается у коммерческих сетевых серверов или высокопроизводительных персональных компьютеров с несколькими процессорами, несколькими дисковыми накопителями и несколькими видеокартами.

Количество энергии, необходимое для конкретной компьютерной системы, будет зависеть от требований к питанию материнской платы, процессора и оперативной памяти, а также от количества дополнительных карт и периферийных устройств, потребляющих питание от блока питания. На самом деле немногим персональным компьютерам в настоящее время требуется мощность более 350 Вт.

Даже в этом случае следует проявлять осторожность при выборе блока питания, поскольку номинальная максимальная выходная мощность, заявленная некоторыми производителями, не всегда отражает фактическую выходную мощность, которая может быть достигнута при различных условиях нагрузки.В результате производители и поставщики компьютерных систем и системных компонентов (особенно высокопроизводительных видеокарт) имеют тенденцию завышать минимальные требования к питанию, когда дело доходит до рекомендации номинальных значений блока питания для блоков питания, которые будут использоваться с их продуктами.

Хотя верно то, что неадекватный источник питания может выйти из строя в случае перегрузки, не рекомендуется использовать источник питания с высокой выходной мощностью независимо от фактических требований к мощности.Напротив, вы должны выбрать блок питания с выходной мощностью, которая отражает требования к мощности системы. Энергоэффективность достигает максимума, когда нагрузка на источник питания составляет от 50% до 75% максимальной выходной мощности. Это означает, что блок питания рассеивает меньше энергии в виде тепла.

Если скорость вентилятора блока питания регулируется материнской платой, как это часто бывает, система будет работать более тихо, поскольку для охлаждения блока питания требуется меньший поток воздуха.При низких нагрузках (менее 20% емкости) энергоэффективность значительно падает, и больше мощности будет рассеиваться в виде тепла, чем было бы в случае блока питания с более подходящим номиналом. Хуже того, если нагрузка упадет ниже 15% мощности, блок питания может не работать должным образом, и есть большая вероятность, что он отключится совсем.

Информация, содержащаяся на этикетке или табличке, прикрепленной к источнику питания, содержит техническую информацию об источнике питания, которая будет включать в себя напряжение, токи и частоты источника питания переменного тока, с которыми может использоваться устройство, максимальную общую выходную мощность в ваттах и Доступны различные выходы постоянного и токового напряжения.На нем также будут отображаться предупреждения об опасности и необходимая информация о сертификации безопасности (в Европе это знак CE). Типичная этикетка блока питания показана ниже.

Пример информации, представленной на БП

Поставляемые разъемы могут отличаться от одной модели к другой, но те, которые обычно входят в комплект, перечислены в таблице ниже.

Стандартные выходные напряжения

Положительные выходные напряжения, создаваемые блоком питания, равны +3.3В, + 5В и + 12В. Также предусмотрены отрицательные напряжения -5В и -12В, а также резервное напряжение + 5В . Различные напряжения (иногда называемые шинами , ) используются для питания различных компонентов, и ниже приводится сводка того, какие напряжения и (и токи) используются для каких целей.

Для тех, кто не знаком с концепцией отрицательного напряжения в цепях постоянного тока, это просто означает, что разность потенциалов измеряется от земли до сигнала, а не наоборот (земля обычно используется в качестве точки отсчета для измерения напряжения).Текущие требования к различным компонентам системы очень важны, потому что мощность — это произведение напряжения и тока. Таким образом, общая потребляемая мощность системы зависит от требований к напряжению и току ее отдельных компонентов.

Сводка напряжений БП

Напряжение	Назначение
-12V	Используется в некоторых старых типах схем усилителя последовательного порта. Обычно не используется в новых системах. Ток обычно ограничен до 1А.
-5V	Используется на некоторых ранних персональных компьютерах для контроллеров гибких дисков и некоторых дополнительных карт ISA. Обычно не используется в новых системах. Ток обычно ограничен до 1А.
0V	Заземление нулевого напряжения (также называемое общим или землей ) и опорная точка для других напряжений системы.
+3.3V	Используется для питания процессора, некоторых типов памяти , некоторых видеокарт AGP и других цифровых схем (для большинства этих компонентов требовалось питание +5 В в старых системах ).
+ 5V	Все еще используется для питания материнской платы и некоторых компонентов на материнской плате. Обратите внимание, что также присутствует резервное напряжение 5 В, когда система отключена, что может быть заземлено (например, пользователем , нажав выключатель питания на передней панели корпуса), чтобы восстановить питание системы.
+ 12V	В основном используется для таких устройств, как дисководы и охлаждающие вентиляторы , которые имеют двигатели того или иного типа. Эти устройства имеют собственные разъемы питания, которые подключаются к непосредственно от блока питания.

Как работает блок питания

Тип блока питания, встречающийся в современном ПК, называется импульсным блоком питания (SMPSU).По сути, это означает, что сетевое напряжение переменного тока, поступающее в блок питания, выпрямляется для получения постоянного напряжения без использования сетевого трансформатора (обычно они довольно тяжелые из-за необходимости в катушке с ферритовым сердечником). Полученное таким образом напряжение затем включается и выключается на очень высоких скоростях с помощью электронной схемы переключения, эффективно создавая высокочастотное прямоугольное напряжение (фактически, серию импульсов постоянного тока). Затем можно использовать легкий и относительно недорогой высокочастотный трансформатор для получения требуемого выходного напряжения постоянного тока.

Выходное напряжение и ток постоянного тока регулируются , (поддерживаются постоянными) с помощью контроллера обратной связи, который увеличивает или уменьшает выходную мощность в соответствии с изменениями тока нагрузки. Это достигается путем увеличения или уменьшения рабочего цикла (по сути, это означает увеличение или уменьшение количества импульсов напряжения, производимых схемой переключения в заданный период времени).

Обратите внимание, что большинство блоков питания могут отключиться, если ток нагрузки превышает определенный порог, что снижает вероятность повреждения компьютерной системы (или ее пользователя) в случае электрического сбоя, такого как короткое замыкание.Тот же принцип применяется к отсутствию тока нагрузки (или очень низкому току нагрузки), поскольку блок питания не может правильно работать ниже определенного уровня выходной мощности и отключится при обнаружении недостаточного тока нагрузки.

При первом включении может потребоваться полсекунды или около того, чтобы блок питания стабилизировался и начал генерировать правильное напряжение постоянного тока, необходимое для компьютера. Таким образом, блок питания отправляет на материнскую плату сигнал, называемый сигналом Power Good , после того, как он выполнил свои внутренние тесты и убедился, что все выходы питания в порядке.Материнская плата должна дождаться этого сигнала перед включением системы.

Скачок напряжения или кратковременный сбой питания иногда вызывают кратковременное прерывание сигнала Power Good, что приводит к перезагрузке системы при ее возобновлении. Также обратите внимание, что по практическим причинам разные напряжения, создаваемые блоком питания, фактически производятся несколькими разными импульсными блоками питания, которые связаны вместе в блоке питания, каждый из которых изменяет свою выходную мощность в соответствии с требованиями к питанию компонентов.

Одной из последних тенденций в конструкции блока питания стала концепция модульного блока питания , в котором кабели могут быть подключены к блоку питания через разъемы на конце блока питания , что позволяет пользователю устанавливать только те кабели, которые им действительно необходимы. Идея состоит в том, что отсутствие ненужных кабелей уменьшит беспорядок внутри корпуса и улучшит воздушный поток. Он также обеспечивает больший выбор типа кабеля питания, который может установить пользователь (например,грамм. Serial ATA или Molex для жестких дисков).

Критики этой разработки указали, что электрическое сопротивление будет увеличиваться из-за большего количества электрических соединений. Сторонники отмечают, что увеличение сопротивления очень невелико. Однако на практике проблемы могут возникнуть только в том случае, если разъемы старые и изношенные (в этом случае соединение может быть неплотным) или соединение было выполнено неправильно во время установки.Очевидный ответ — заменить старые кабели и проверить все соединения перед первым использованием. Основные разъемы блоков питания и их выводы показаны на схеме ниже.

Общие разъемы блоков питания и их контактные выходы

Сбой источника питания неизбежно потребует замены блока питания, поскольку компьютер, очевидно, не будет работать без него.Такие сбои часто возникают из-за перегрева из-за поломки охлаждающего вентилятора. Впоследствии система отключается и не может быть перезагружена, или, как иногда случается, многократно перезагружается через явно случайные промежутки времени.

В критически важных компьютерных системах, таких как сетевые серверы, нередко можно найти резервные источники питания, действующие в качестве резервных для основного источника питания. В случае выхода из строя основного источника питания его заменяет резервный блок, который затем может быть заменен в течение планового периода технического обслуживания.

С другой стороны, портативным компьютерам, таким как ноутбуки и нетбуки, требуется гораздо меньше энергии (200 Вт или меньше), что позволяет им питаться от съемной аккумуляторной батареи, которую можно легко заменить при необходимости. Внешний источник питания используется для зарядки аккумулятора и может подавать питание на систему, когда она подключена. Этот внешний блок питания обычно подает постоянный ток 19,5 В.

Возможность включения и выключения источника питания компьютера путем заземления резервного напряжения + 5 В означает, что система может включаться или выключаться с помощью сигнала, генерируемого материнской платой в ответ на программное прерывание (или системный вызов — сигнал, генерируемый операционной системой) или аппаратное прерывание (сигнал, генерируемый аппаратным компонентом в системе).

Возможность управления питанием с помощью системного вызова означает, что пользователь может выключить систему, щелкнув значок или пункт меню, вместо того, чтобы физически выключать систему с помощью выключателя питания. Это также означает, что программное обеспечение управления питанием может быть настроено на отключение питания компьютера при отсутствии действий пользователя в течение заданного периода времени. Система может быть настроена на повторное включение в случае некоторого заранее определенного события, такого как нажатие пользователем клавиши на клавиатуре или активация сетевого соединения.

Компьютерный блок питания — распиновка ATX, схема, отзывы

Излишне говорить, что напряжение, доступное в розетке, представляет собой плохо регулируемый переменный ток, который во всем мире находится в диапазоне от 90 до 240 В, в то время как электронные схемы требуют хорошо стабилизированного низкого напряжения постоянного тока. Вот почему все электронное оборудование, очевидно, нуждается в каком-либо преобразовании и регулировании мощности. В ПК эти функции выполняются блоком питания ( PSU, ) — внутренним устройством, которое преобразует входное переменное напряжение в набор регулируемых постоянных напряжений, необходимых для персонального компьютера.
При этом блок питания также обеспечивает безопасную изоляцию между первичными и вторичными цепями. С момента появления IBM PC / XT было выпущено около десятка различных типов настольных ПК. Они различаются по своей конструкции, форм-факторам, разъемам и номинальным значениям напряжения / ампер. Выходная мощность современного компьютерного блока питания колеблется от 185 Вт до нескольких киловатт. Блоки мощностью более 400 Вт используются в основном для серверов, промышленных ПК и для питания настольных компьютеров с высокотехнологичными видеоприложениями.
Традиционный стандартный блок питания ATX генерирует как минимум следующие напряжения постоянного тока: + 5 В, +3.3В, + 12В1, + 12В2, -12В и 5В в режиме ожидания. Некоторые очень старые модели также могут иметь минус 5 В. Дополнительные понижающие преобразователи «точки нагрузки» (POL) на материнских платах понижают 12 В до напряжения ядра процессора и других низких потенциалов, необходимых для внутренних компонентов. Каждая шина блока питания теоретически должна иметь индивидуальное ограничение по току. Это необходимо для соответствия требованиям безопасности 240 ВА стандартов IEC 60950 и UL 60950-1. Однако на практике все шины 12 В часто имеют единый комбинированный предел тока. Для соответствия требованиям PCI Express в компьютерах ATX2 прежний основной разъем питания 2×10 был заменен на разъем 2×12.Для второй шины 12 В используется дополнительный силовой кабель 2×2. Он поддерживает регулятор напряжения процессора. Также имеются разъемы для периферийных устройств, дисковода гибких дисков и последовательного интерфейса ATA. Блок питания для дискретных видеокарт высокого класса имеет дополнительные разъемы 2×3 или 2×4 для подачи дополнительной мощности на графику, которая требует более 75 Вт. Подробную информацию см. В нашем руководстве по распиновке блока питания ATX. Обратите внимание, что некоторые фирменные компьютеры имеют собственные распиновки для блоков питания, которые отличаются от обычных ATX.

Для повышения эффективности блока питания ПК и соответствия требованиям так называемого альтернативного режима ожидания Intel представила в 2019 году принципиально другой стандарт одинарной шины ATX12VO.Спецификация ATX12VO заменяет 24-контактный разъем на 10-контактный, обеспечивающий один выход 12 В. Все остальные напряжения, включая 5 В и 3,3 В, будут выдаваться на материнской плате регуляторами POL. Эта архитектура также значительно снизила стоимость блока питания, но увеличила стоимость материнских плат, которые теперь должны обеспечивать дополнительные функции преобразования мощности.

В современных источниках питания для компьютеров используется технология переключения (подробнее о SMPS). Современные устройства обычно включают в себя усиление «переднего конца» PFC, за которым следует нисходящий полумост или прямой преобразователь (см. Топологии SMPS).Большинство современных моделей соответствуют требованиям ENERGY STAR®. В прошлом это просто означало, что они потребляли

. Программа стимулирования под названием 80 PLUS® требовала от ПК и серверов источников питания для демонстрации эффективности> 80% при 20% — 100% номинальной нагрузке с коэффициентом мощности> 0,9. Позже они добавили метки Bronze, Silver, Gold и Platinum для более высокого уровня эффективности (до 92%) с коэффициентом мощности до 0,95. Обновленная спецификация настольного компьютера ENERGY STAR версии 5.0 устанавливает аналогичные требования для внутреннего блока питания.Несмотря на новые правила, блоки питания для ПК остаются недорогими: стандартную серийную модель можно купить примерно за 0,10 доллара за ватт. При покупке блока на замену убедитесь, что он соответствует не только его форм-фактору и полезной мощности, но и индивидуальным номинальным токам всех выходов.

Поиск и устранение неисправностей

. Первое, что нужно проверить, перестал ли работать ваш компьютер, — это его блок питания. Основные причины выхода из строя БП — это перегрев, скачки напряжения во входной линии и высыхание электролитических конденсаторов.Все это может привести к катастрофическому отказу одного или нескольких транзисторов или выпрямителей. Это, в свою очередь, обычно открывает входной предохранитель (блок-схему и теорию работы см. В этом руководстве). Чтобы проверить устройство, прежде всего, вам нужно отсоединить шнур питания и подождать 5 минут, чтобы все конденсаторы разрядились, прежде чем снимать крышку ПК. Затем отключите все кабели, выходящие из блока питания. Чтобы включить автономный блок питания, вам необходимо заземлить контакт PS_ON # (см. Схему подключения слева для настройки тестирования).В модели, совместимой с ATX-2, это означает замыкание контактов 15 и 16 на 24-контактном разъеме. Вы можете сделать это с помощью небольшого отрезка медной проволоки. В более старом 20-контактном блоке вам необходимо замкнуть контакты 13 и 14. Обратите внимание, что некоторые производители, такие как Apple, HP и Dell, использовали нестандартные размеры и распиновку разъемов собственной разработки: подробнее см. Здесь. После включения устройства вы можете поочередно включать входное питание и проверять выходные напряжения. Для измерения любого напряжения подключите вольтметр между соответствующим контактом и любым общим.Вы можете использовать готовый тестер, чтобы упростить этот процесс. Если вы решили открыть блок питания, всегда сначала отключайте его, а затем подождите не менее пяти минут, чтобы все конденсаторы разрядились. Излишне говорить, что вам не следует выполнять поиск и устранение неисправностей, если у вас нет надлежащей подготовки по электронике и не известно, как безопасно работать с цепями высокого напряжения.

Ниже вы найдете принципиальные схемы, обзоры, распиновку, характеристики и другую полезную информацию для ремонтных и электронных проектов.

Блок питания компьютера — схема и работа

Все электронные системы и оборудование, независимо от их размера или функции, имеют одну общую черту: всем им нужен блок питания (БП), который преобразует входное напряжение в напряжение или напряжения, подходящие для их цепей. . Наиболее распространенным типом современных блоков питания является импульсный блок питания ( SMPS, ). Существует множество топологий SMPS и их практических реализаций, используемых производителями блоков питания. Однако все они используют одни и те же базовые концепции.На этой странице объясняются принципы работы импульсного источника питания и рассматриваются его основные части и функции. Это руководство может быть полезно системным интеграторам, любителям и тем, кто не обязательно является экспертом в области силовой электроники.

Это концептуальная принципиальная схема силовой передачи типичного компьютерного блока питания ATX. На этой схеме не показана схема управления, поэтому вы видите, что все затворы MOSFET и базы транзисторов открыты. Для ясности, части, отвечающие за различные вспомогательные функции, такие как ограничение тока, управление вентилятором и защиту от перенапряжения, которые не являются существенными для изучения основных концепций преобразования мощности, также не показаны.Для полной схемы см., Например, эту аннотированную схему блока питания ATX.

Обратите внимание, что в отличие от генераторов, которые преобразуют энергию, накопленную в различных видах топлива, в электричество, блоки питания преобразуют электрическую энергию из одной формы в другую. Входная розетка переменного тока на ПК относится к типу IEC 320 или аналогичному. За предохранителем «F» следует фильтр EMI . Фильтр обычно состоит из комбинации дросселей и конденсаторов дифференциального и синфазного режимов. Его основная цель — уменьшить кондуктивный радиочастотный шум, излучаемый источником питания, обратно во входную линию в соответствии с нормативными требованиями.Снижение кондуктивного шума также снижает излучаемые излучения от входных линий электропередачи, которые действуют как антенны. Входная секция обычно также включает в себя компоненты ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения. За фильтром электромагнитных помех в большинстве автономных блоков питания SMPS следует выпрямительный мост (RB) и ступень коррекции коэффициента мощности ( PFC ). Этот каскад отсутствовал в старых ИИП, в которых за выпрямителем следовал большой накопительный конденсатор. Производители источников питания начали внедрять технику PFC в конце 80-х годов, когда европейцы ввели норму EN61000-3-2.В этом документе указывается максимальная амплитуда гармоник линейной частоты для различных категорий оборудования. На нашей схеме показан типичный каскад PFC, который состоит из двухполупериодного выпрямителя и повышающего преобразователя с накопительным конденсатором C1. Обратите внимание, что в этой схеме ток всегда протекает через два диода выпрямительного моста. Существуют также так называемые «безмостовые PFC», которые исключают один диод из прохождения тока. Накопительный конденсатор предназначен для подачи энергии на выход при кратковременных перебоях в подаче питания.На практике может быть несколько параллельных ограничений хранилища. Блоки питания компьютеров, а также коммерческие блоки обычно должны пройти по крайней мере один цикл входной синусоидальной волны, которая составляет 16 мс в США и 20 мс в Европе. Повышение PFC обеспечивает напряжение промежуточного контура (Vdc), которое выше пикового значения входного переменного тока. В современных компьютерных БП это напряжение обычно составляет 375-400 В постоянного тока. Если вы пытаетесь устранить неисправность устройства и измеряете около 160 В постоянного тока на C1 — это означает, что ступень повышения не работает.Выходной каскад DC-DC в любом SMPS всегда содержит одно или несколько коммутационных устройств, которые периодически коммутируют сети LC.

На приведенной выше диаграмме показан так называемый прямой преобразователь с активным сбросом. Полумост также часто используется в конструкциях ПК. См. Примеры схем на основе полумоста: 250Вт и 300Вт.

Главный выключатель Q2 периодически подает напряжение Vdc на первичную обмотку силового трансформатора T1. Когда Q2 находится во включенном состоянии, на верхних выводах вторичных обмоток T2 появляется положительное напряжение.В результате выпрямительные диоды D2, D4, D7 и D9 проводят ток, и энергия от входного источника подается на нагрузки. В то же время некоторая энергия также накапливается в сердечниках Т2 и катушках индуктивности L2, L4, L5 и L6. Когда Q2 находится в состоянии «выключено», напряжения на вторичных обмотках T2 меняют полярность, и выпрямительные диоды становятся смещенными в обратном направлении. Поскольку выходные катушки индуктивности по-прежнему пытаются поддерживать ток, полярность напряжений на них меняется в соответствии с законом Фарадея. В результате катушки индуктивности продолжают проводить ток через диоды свободного хода D3, D5, D8 и D10, таким образом поддерживая замкнутые контуры тока через их соответствующие нагрузки.В течение этого временного интервала вспомогательный переключатель Q3 обеспечивает фиксацию и активный сброс сердечника трансформатора. Когда Q3 отключается, Q2 при правильной конструкции схемы включается при нулевом напряжении, что снижает его коммутационные потери. Такой прямой преобразователь с активным зажимом был первоначально запатентован Vicor Corp. Насколько мне известно, этот патент истек в мире в 2002 году. Конечно, вы должны консультироваться со своим патентным поверенным для принятия любых решений.

Схема управления регулирует выходное напряжение 5 В с помощью широтно-импульсной модуляции ( PWM ).Шина 3,3 В выводится из той же вторичной обмотки, что и 5 В. Вы можете видеть, что есть дополнительная катушка индуктивности L3, пропускающая ток 3,3 В. Это индуктор magamp . Он используется для блокировки части импульса, чтобы снизить регулируемое напряжение до 3,3 В. Вспомогательный транзистор Q4 устанавливает ток сброса катушки индуктивности L3. Этот ток определяет вольт-секунды, заблокированные L3. Усилитель ошибки +3,3 В постоянного тока (не показан на схеме) часто использует дистанционное зондирование для компенсации чрезмерного падения напряжения в кабеле.
Выходы № 3 и 4 (+/- 12 В) в описываемом источнике питания полурегулируемые . Они не регулируются отдельным замкнутым контуром управления, а частично стабилизируются ШИМ, воздействующим на основную шину 5 В.
Затем все выходы постоянного тока подключаются к стандартным разъемам жгута проводов. Распиновка основного разъема ATX. Также см. Наше полное руководство по всем разъемам блока питания. Обратите внимание, что современные системы ATX имеют как минимум две шины 12 В: + 12V1 и + 12V2. Однако в большинстве случаев оба выходят на один и тот же физический выход 12 В.

Отдельный обратноходовой преобразователь состоит из силового полевого МОП-транзистора Q5, трансформатора T2, выпрямителя D11 и фильтрующего конденсатора C7. Он служит двум целям — обеспечивать смещение для схемы управления и обеспечивать резервное напряжение 5V (5VSB). Это напряжение должно присутствовать всякий раз, когда к источнику питания подается переменный ток. Он питает цепи, которые остаются в рабочем состоянии, когда основные выходные шины постоянного тока отключены. См. Пример конструкции простого обратного хода на 12 В.

Блок питания для компьютеров | Dealna

Инфраструктура

В компьютере блок питания (PSU) преобразует мощность переменного тока в постоянный ток низкого напряжения для внутренних компонентов компьютера.В последних компьютерах используется переключаемый режим питания; в то время как некоторые включают ручной режим для выбора входа напряжения, а другие имеют автоматическую адаптацию к подаваемому напряжению.

Блок питания современного компьютера соответствует спецификации ATX, которая имеет допуск по напряжению и форм-фактор. Блок питания ATX имеет уникальную особенность; в режиме ожидания он подает переменное напряжение 5 В для выполнения функций режима ожидания. Материнская плата посылает сигнал на включение и выключение блока питания ATX.Блок питания ATX также отправляет сигналы на материнскую плату, чтобы указать, что напряжение постоянного тока соответствует спецификации.

Функция

Блок питания на рабочем столе изменяет напряжение переменного тока с настенных розеток на напряжение постоянного тока низкого напряжения для работы процессора и других периферийных устройств. Для стабильной работы компьютеру требуется несколько напряжений постоянного тока, подаваемых с точностью.

Линейный источник питания и тяжелый понижающий трансформатор использовались в блоках питания микрокомпьютеров первого поколения и домашних компьютеров.Высокочастотные трансформаторы с ферритовым сердечником используются в импульсных источниках питания, которые используются в современных компьютерах. Защита от короткого замыкания; В современных блоках питания предусмотрена защита от перегрузки по мощности, от перенапряжения, от перегрузки по току и от перегрева.

Развитие

+ 5В и + 12В были двумя основными напряжениями, подаваемыми первым блоком питания IBM PC. Он также подавал -5В и -12В, но с ограниченной мощностью.Большинство микрочипов того времени работали на питании 5 В. 12 В используется для запуска двигателей в дисках и вентиляторах.

Стандарт

ATX — это разъем питания для микрочипов, который работает от 3,3 В, которые стали популярными в то время, разработанные Intel, такие как микропроцессоры Intel и стандартные источники питания трех шин + 3,3 В, + 5 В и 12 В. . До этого компьютеры использовали неэффективный линейный регулятор для генерации 3,3 В от шины 5,5 В.

Центральный процессор, который является самой плотной микросхемой, предпочитает использовать более низкое напряжение питания, поскольку транзисторы стали меньше на микросхемах; работать от низкого напряжения питания стало предпочтительнее.На материнские платы стали включать специальный блок питания, модуль регулятора напряжения для подачи большого количества малых токов на Pentium и последующие микропроцессоры. От внешнего источника питания было непрактично подавать 100А при 2В, что было требованием для новых процессоров.

С 2011 года производители высшего уровня начали производить системы с материнскими платами, которые использовали только источник питания 12 В. Эти блоки питания были рассчитаны на 250-300 Вт. Они предложили 5 и 12 В, необходимые для других устройств, таких как жесткие диски и т. Д.можно взять с самой платы, а не с блока питания.

Полвека назад улучшенные транзисторы и импульсные регуляторы произвели революцию в дизайне компьютерных блоков питания

Фото: Дэвид Арки Intel Not Inside: Рентгеновские снимки показывают составные части импульсного источника питания, используемого в оригинальном микрокомпьютере Apple II, выпущенном в 1977 году.

Компьютерные блоки питания особого уважения не вызывают.

Как технический энтузиаст, вы, вероятно, знаете, какой микропроцессор в вашем компьютере и сколько в нем физической памяти, но, скорее всего, вы ничего не знаете о блоке питания. Не расстраивайтесь — даже производители не думают о проектировании источника питания.

Это позор, потому что потребовались значительные усилия для создания источников питания, используемых в персональных компьютерах, которые представляют собой огромное улучшение по сравнению с схемами, питавшими другие виды бытовой электроники примерно до конца 1970-х годов.Этот прорыв стал результатом огромных успехов, достигнутых в полупроводниковой технологии полвека назад, в частности, усовершенствований в переключающих транзисторах и инноваций в ИС. И тем не менее, это революция, которая остается совершенно непризнанной широкой публикой и даже многими людьми, знакомыми с историей микрокомпьютеров.

Однако блоки питания

не обошлись без ярых чемпионов, в том числе один, который может вас удивить: Стив Джобс. По словам его авторизованного биографа Уолтера Айзексона, Джобс сильно переживал по поводу источника питания новаторского персонального компьютера Apple II и его дизайнера Рода Холта.Утверждение Джобса, как сообщает Айзексон, звучит так:

Вместо обычного линейного источника питания Холт построил тот, который используется в осциллографах. Он включал и выключал питание не шестьдесят раз в секунду, а тысячи раз; это позволило ему сохранять энергию в течение гораздо меньшего времени и, следовательно, отбрасывать меньше тепла. «Этот импульсный источник питания был столь же революционным, как и материнская плата Apple II», — сказал позже Джобс. «Род не получил большого признания за это в учебниках истории, но он должен.Теперь в каждом компьютере используются импульсные блоки питания, и все они копируют дизайн Рода Холта ».

Заявление

Джобса является серьезным, и оно меня не устроило, поэтому я провел небольшое расследование. Я обнаружил, что, хотя импульсные источники питания были революционными, революция произошла между концом 1960-х и серединой 1970-х годов, когда импульсные источники питания пришли на смену простым, но неэффективным линейным источникам питания. Apple II, представленный в 1977 году, выиграл от этой революции, но не спровоцировал ее.

Это исправление версии событий Джобса — гораздо больше, чем просто инженерная мелочь. Сегодня импульсные источники питания являются повсеместной опорой, которую мы используем ежедневно для зарядки наших смартфонов, планшетов, ноутбуков, фотоаппаратов и даже некоторых наших автомобилей. Они приводят в действие часы, радио, домашние усилители звука и другую небольшую бытовую технику. Инженеры, которые действительно спровоцировали эту революцию, заслуживают признания. И это тоже неплохая история.

Блок питания в настольном компьютере, таком как Apple II, преобразует сетевое напряжение переменного тока в постоянный, обеспечивая стабильные напряжения для питания системы.Источники питания могут быть построены разными способами, но наиболее распространены линейная и переключающая конструкции.

В типичном линейном источнике питания используется громоздкий трансформатор для преобразования переменного тока относительно высокого напряжения из линий электропередач в переменный ток низкого напряжения, который затем преобразуется в постоянный ток низкого напряжения с помощью диодов, обычно четыре из них подключены в классической мостовой конфигурации. . Большие электролитические конденсаторы используются для сглаживания выхода диодного моста. В источниках питания компьютеров используется схема, называемая линейным регулятором, которая снижает напряжение постоянного тока до желаемого уровня и удерживает его на нем даже при изменении нагрузки

Линейные источники питания практически несложно спроектировать и собрать.И они используют недорогие низковольтные полупроводники. Но у них есть два основных недостатка. Один из них — это большие конденсаторы и здоровенный трансформатор, которые невозможно упаковать в такие маленькие, легкие и удобные устройства, как зарядные устройства, которые мы все сейчас используем со своими смартфонами и планшетами. Другой — линейный стабилизатор, схема на основе транзистора, которая превращает избыточное постоянное напряжение — все, что выше установленного выходного напряжения — в отходящее тепло. Таким образом, такие блоки питания обычно расходуют больше половины потребляемой энергии.И им часто требуются большие металлические радиаторы или вентиляторы, чтобы избавиться от всего этого тепла.

Импульсный источник питания работает по другому принципу: в типичном импульсном источнике питания вход переменного тока преобразуется в высоковольтный постоянный ток, который включается и выключается десятки тысяч раз в секунду. Используемые высокие частоты позволяют использовать гораздо меньшие и легкие трансформаторы и конденсаторы меньшего размера. Специальная схема точно рассчитывает время переключения для управления выходным напряжением.Поскольку им не нужны линейные регуляторы, такие источники питания тратят мало энергии: они обычно имеют КПД от 80 до 90 процентов и, следовательно, выделяют гораздо меньше тепла.

Импульсный источник питания, однако, значительно сложнее, чем линейный источник питания, и поэтому его труднее спроектировать. Кроме того, он предъявляет гораздо более высокие требования к компонентам, требуя высоковольтных силовых транзисторов, которые могут эффективно включаться и выключаться на высокой скорости.

В качестве примечания я должен упомянуть, что в некоторых компьютерах использовались блоки питания, которые не являются ни линейными, ни переключаемыми.Один грубый, но эффективный метод заключался в том, чтобы отключить двигатель от сети и использовать этот двигатель для управления генератором, который создает желаемое выходное напряжение. Мотор-генераторы использовались на протяжении десятилетий, по крайней мере, еще с перфокарт IBM 1930-х годов и вплоть до 1970-х годов для таких вещей, как суперкомпьютеры Cray.

Другой вариант, популярный с 1950-х по 1980-е годы, заключался в использовании феррорезонансных трансформаторов, трансформаторов особого типа, обеспечивающих постоянное выходное напряжение.Кроме того, насыщаемый реактор, управляемый индуктор, использовался для регулирования питания ламповых компьютеров в 1950-х годах. Он снова появился [PDF] как «магнитный усилитель» в некоторых современных источниках питания для ПК, обеспечивая дополнительное регулирование. Но в конце концов эти странные подходы в значительной степени уступили место импульсным источникам питания.

Принципы, лежащие в основе импульсного источника питания , были известны инженерам-электрикам с 1930-х годов, но этот метод нашел ограниченное применение в эпоху электронных ламп.В некоторых источниках питания того времени использовались специальные ртутьсодержащие лампы, называемые тиратронами, которые можно было считать примитивными низкочастотными импульсными регуляторами. Примеры включают источник питания телетайпа REC-30 1940-х годов и источник питания, используемый в компьютере IBM 704 с 1954 года. Однако с появлением силовых транзисторов в 1950-х годах импульсные источники питания быстро улучшились. Pioneer Magnetics начала производство импульсных источников питания в 1958 году. Компания General Electric опубликовала ранний проект транзисторного импульсного источника питания в 1959 году.

На протяжении 1960-х годов НАСА и аэрокосмическая промышленность обеспечивали главную движущую силу разработки импульсных источников питания, поскольку для аэрокосмических приложений преимущества небольшого размера и высокой эффективности превзошли высокую стоимость. Например, в 1962 году спутник Telstar (первый спутник для передачи телевизионных изображений) и ракета Minuteman использовали импульсные источники питания. По прошествии десятилетия затраты снизились, и переключение источников питания превратилось в вещи, продаваемые населению.Например, в 1966 году компания Tektronix использовала импульсный источник питания в портативном осциллографе, позволяя ему работать от сети или батарей.

Эта тенденция усилилась, когда производители блоков питания начали продавать коммутационные блоки другим компаниям. В 1967 году RO Associates представила первый импульсный источник питания на 20 килогерц, который, по ее утверждению, был первым коммерчески успешным примером импульсного источника питания. Компания Nippon Electronic Memory Industry Co. начала разработку стандартизированных импульсных источников питания в Японии в 1970 году.К 1972 году большинство производителей блоков питания продавали коммутационные блоки или собирались их предложить.

Примерно в это же время компьютерная промышленность начала использовать импульсные блоки питания. Ранние примеры включают миникомпьютер Digital Equipment PDP-11/20 в 1969 году и миникомпьютер Hewlett-Packard 2100A в 1971 году. В отраслевой публикации 1971 года говорилось, что компании, использующие импульсные регуляторы, «читаются как« Кто есть кто »в компьютерной индустрии: IBM, Honeywell, Univac , DEC, Берроуз и RCA, и это лишь некоторые из них.«В 1974 году миникомпьютеры, использующие импульсные источники питания, включали Nova 2/4 от Data General, 960B от Texas Instruments и системы от Interdata. В 1975 году импульсные блоки питания использовались в терминале с дисплеем HP2640A, похожем на пишущую машинку IBM Selectric Composer и портативном компьютере IBM 5100. К 1976 году компания Data General использовала коммутирующие блоки питания в половине своих систем, а HP использовала их для небольших систем, таких как настольный компьютер 9825A и калькулятор 9815A. Импульсные блоки питания также появились в доме, к 1973 году они питали некоторые цветные телевизоры.

Импульсные источники питания широко освещались в журналах по электронике того времени, как в рекламных объявлениях, так и в статьях. Еще в 1964 году компания Electronic Design рекомендовала импульсные источники питания для повышения эффективности. На обложке журнала Electronics World , выпущенной в октябре 1971 года, был представлен импульсный блок питания мощностью 500 Вт и статья под названием «Блок питания импульсного регулятора». Computer Design в 1972 году подробно обсудил импульсные источники питания и растущее распространение таких источников в компьютерах, хотя и упомянул, что некоторые компании все еще были настроены скептически.В 1976 году на обложке журнала Electronic Design было объявлено: «Внезапно переключиться стало проще», описывая новые ИС контроллера импульсного источника питания. Electronics опубликовал длинную статью на эту тему; Powertec разместила двухстраничную рекламу преимуществ своих импульсных источников питания с крылатой фразой: «Большой переход — на переключатели»; и Byte анонсировали импульсные источники питания для микрокомпьютеров от компании Boschert.

Роберт Бошерт, который уволился с работы и в 1970 году начал собирать блоки питания на своем кухонном столе, был ключевым разработчиком этой технологии.Он сосредоточился на упрощении этих конструкций, чтобы сделать их конкурентоспособными по стоимости с линейными источниками питания, и к 1974 году он начал массовое производство недорогих источников питания для принтеров, за которыми в 1976 году последовал недорогой импульсный источник питания мощностью 80 Вт. К 1977 году компания Boschert Inc. выросла до 650 человек. Он производил блоки питания для спутников и истребителей Grumman F-14, а позже производил блоки питания для компьютеров для таких компаний, как HP и Sun.

Внедрение высоковольтных, быстродействующих транзисторов по низкой цене в конце 1960-х — начале 1970-х годов такими компаниями, как Solid State Products Inc.(SSPI), Siemens Edison Swan (SES) и Motorola, среди прочих, помогли продвинуть импульсные блоки питания в массовое производство. Более быстрая скорость переключения транзисторов повышает эффективность, потому что тепло рассеивается в таком транзисторе в основном при переключении между включенным и выключенным состояниями, и чем быстрее устройство может совершить этот переход, тем меньше энергии оно будет тратить.

Скорость транзисторов в то время росла не по дням, а по часам. Действительно, технология транзисторов развивалась так быстро, что редакторы Electronics World заявили в 1971 году, что блок питания мощностью 500 Вт, изображенный на его крышке, не мог быть построен с транзисторами, доступными всего 18 месяцев назад.

Еще одно заметное достижение произошло в 1976 году, когда Роберт Маммано, соучредитель Silicon General Semiconductors, представил первую ИС для управления импульсным источником питания, разработанную для электронного телетайпа. Его микросхема контроллера SG1524 резко упростила конструкцию этих расходных материалов и снизила затраты, что вызвало всплеск продаж.

К 1974 году, плюс-минус год или два, любому, кто хоть немного разбирался в электронной промышленности, стало ясно, что происходит настоящая революция в проектировании источников питания.

Лидеры и последователи: Стив Джобс демонстрирует персональный компьютер Apple II в 1981 году. Впервые представленный в 1977 году, Apple II извлек выгоду из повсеместного перехода от громоздких линейных источников питания к компактным и эффективным коммутационным схемам. Но Apple II не спровоцировал этот переход, как позже утверждал Джобс. Фото: Тед Тай / Коллекция изображений LIFE / Getty Images

Персональный компьютер Apple II был представлен в 1977 году. Одной из его особенностей был компактный безвентиляторный импульсный источник питания [PDF], который обеспечивал мощность 38 Вт при 5, 12, –5 и –12 вольт.В нем использовалась простая конструкция Холта, разновидность импульсного источника питания, известная как автономная топология обратного преобразователя. Джобс утверждал, что теперь каждый компьютер копирует революционный дизайн Холта. Но был ли этот дизайн действительно революционным в 1977 году? И копировал ли его любой другой производитель компьютеров?

Нет и нет. Подобные автономные обратноходовые преобразователи продавались в то время Boschert и другими компаниями. Холт получил патент на несколько особенностей своего источника питания, но эти особенности так и не получили широкого распространения.А создание схемы управления из дискретных компонентов, как это было сделано для Apple II, оказалось технологическим тупиком. Будущее импульсных источников питания принадлежало специализированным микросхемам контроллеров.

Если и был один микрокомпьютер, который оказал длительное влияние на конструкцию источников питания, то это был персональный компьютер IBM, выпущенный в 1981 году. К тому времени, всего через четыре года после Apple II, технология источников питания сильно изменилась. Хотя оба этих первых персональных компьютера использовали автономные источники питания с обратным ходом и несколькими выходами, это почти все, что у них было общего.Их схемы привода, управления, обратной связи и регулирования были разными. Несмотря на то, что в блоке питания IBM PC использовался контроллер IC, он содержал примерно в два раза больше компонентов, чем блок питания Apple II. Эти дополнительные компоненты обеспечивали дополнительное регулирование на выходах и сигнал «power good», когда все четыре напряжения были правильными.

В 1984 году IBM выпустила значительно обновленную версию своего персонального компьютера, получившую название IBM Personal Computer AT. В его блоке питания использовалось множество новых схемотехнических решений, полностью отказавшихся от прежней обратноходовой топологии.Он быстро стал стандартом де-факто и оставался таковым до 1995 года, когда Intel представила спецификацию форм-фактора ATX, которая, среди прочего, определяла блок питания ATX, который до сих пор является стандартом.

Несмотря на появление стандарта ATX, компьютерные системы питания стали более сложными в 1995 году с появлением Pentium Pro, микропроцессора, который требовал более низкого напряжения при более высоком токе, чем источник питания ATX мог обеспечить напрямую. Для обеспечения этого питания Intel представила модуль регулятора напряжения (VRM) — импульсный стабилизатор постоянного тока, установленный рядом с процессором.Он снизил 5 В от источника питания до 3 В, используемых процессором. Графические карты, используемые во многих компьютерах, также содержат VRM для питания высокопроизводительных графических чипов, которые они содержат.

В наши дни быстрому процессору может потребоваться до 130 Вт от VRM — намного больше, чем полватта мощности, используемой процессором 6502 Apple II. Действительно, один только современный процессорный чип может потреблять более чем в три раза мощность, потребляемую всем компьютером Apple II.

Растущее энергопотребление компьютеров стало причиной беспокойства об окружающей среде, что привело к появлению инициатив и нормативных актов, направленных на повышение эффективности источников питания.В Соединенных Штатах государственная сертификация Energy Star и отраслевые сертификаты 80 Plus подтолкнули производителей к производству более «зеленых» источников питания. Они смогли сделать это, используя различные методы: более эффективное резервное питание, более эффективные схемы запуска, резонансные схемы, которые уменьшают потери мощности в переключающих транзисторах, и схемы «активного ограничения», которые заменяют переключающие диоды более эффективными транзисторными схемами. . Усовершенствования в технологии силовых MOSFET-транзисторов и высоковольтных кремниевых выпрямителей за последнее десятилетие также привели к повышению эффективности.

Технология импульсных источников питания продолжает развиваться и в других направлениях. Сегодня вместо аналоговых схем во многих источниках питания используются цифровые микросхемы и программные алгоритмы для управления своими выходами. Проектирование контроллера источника питания становится вопросом программирования не меньше, чем проектирования аппаратного обеспечения. Цифровое управление питанием позволяет источникам питания обмениваться данными с остальной системой для повышения эффективности и ведения журнала. Хотя сейчас эти цифровые технологии в основном предназначены для серверов, они начинают влиять на дизайн настольных компьютеров.

Трудно увязать эту историю с утверждением Джобса, что Холт должен быть более известен или что «Род не получил большого признания за это в учебниках истории, но он должен». Даже самые лучшие разработчики источников питания не становятся известными за пределами крошечного сообщества. В 2009 году редакция журнала Electronic Design пригласила Бошерта в свой Зал инженерной славы. Роберт Маммано получил награду за выслугу в 2005 году от редакции журнала Power Electronics Technology .В 2008 году Руди Севернс получил еще одну награду за достижения в своей жизни за свои инновации в области импульсных источников питания. Но ни одно из этих светильников в области дизайна блоков питания не пользуется популярностью в Википедии.

Часто повторяемое утверждение Джобса о том, что Холта игнорировали, привело к тому, что работа Холта была описана в десятках популярных статей и книг об Apple, от «Мести ботаников» Пола Чиотти, появившейся в журнале California в 1982 году до лучших работ Айзексона. Продам биографию Джобса в 2011 году.По иронии судьбы, хотя его работа над Apple II никоим образом не была революционной, Род Холт, вероятно, стал самым известным дизайнером блоков питания за всю историю.