Схема блока питания компьютера
Главной задачей блока питания является преобразование переменного тока и дальнейшее формирование требуемого напряжения, для нормальной работы всех комплектующих ПК.
Напряжение, требуемое для работы комплектующих:
- +12В;
- +5В;
- +3,3В.
Кроме этих заявленных величин существует и дополнительное величины:
- -12В;
- -5В.
Фото: блок питания
БП выполняет роль гальванической развязки между электрическим током из розетки и комплектующими потребляющие ток. Простой пример, если произошла утечка тока и человек дотронулся до корпуса системного блока его ударило бы током, но благодаря блоку питания этого не происходит. Часто используются источники питания (ИП) формата ATX.
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.
Распределение нагрузки и возможные неисправности
Напряжение, выдаваемое источником питания, предназначено для различных нагрузок. Таким образом, в зависимости от конфигурации конкретного ПК, потребление энергии в каждой цепи источника питания может меняться. Именно поэтому в технических характеристиках БП указывается не только общая мощность устройства, но и максимальное потребление электротока для каждого типа выходного напряжения.
При апгрейде «железа» ПК следует помнить об этом факте. Например, установка мощного современного видеоускорителя приводит к резкому повышению нагрузки в цепи 12 В. Чтобы ПК работал корректно, возможно потребуется и замена блока питания. Чаще всего неполадки с работой БП связаны со старением элементов его конструкции либо существенным недостатком мощности.
В первую очередь это касается продукции малоизвестных брендов, использующих дешевые комплектующие. По сути, именно элементная база и качество деталей отличает хорошие устройства от дешевых. Провести ремонт БП самостоятельно может только человек, имеющий определенный набор знаний в области электроники. Однако современные устройства, изготовленные известными брендами, отличаются высокой надежностью. При соблюдении правил обслуживания ПК, проблемы с ними возникают очень редко.
Небольшой ликбез о напряжениях и токах компьютерного БП
Во-первых, не стоит пренебрегать техникой безопасности.
Если на выходе блока питания мы имеем дело с безопасными для здоровья напряжениями, то вот на входе и внутри него 220 и 110 Вольт! Поэтому, соблюдайте технику безопасности. И позаботьтесь о том, чтобы никто другой не пострадал от экспериментов!
Во-вторых, нам потребуется Вольтметр или мультиметр. С помощью него можно измерить напряжения и определить полярность напряжения (найти плюс и минус).
В-третьих, на блоке питания вы можете найти наклейку, на которой будет обозначен максимальный ток, на который рассчитан блок питания, по каждому напряжению.
На всякий случай отнимите от написанной цифры 10%. Так вы получите наиболее точное значение (производители часто врут).
В-четвертых, блок питания ПК типа АТХ предназначен для формирования постоянных питающих напряжений +3.3V, +5V, +12V, -5V, -12V. Поэтому не пытайтесь получить на выходе переменное напряжение.Мы же расширим набор напряжений путем комбинирования номинальных.
Ну что, усвоили? Тогда продолжаем. Пора определиться с разъемами и напряжениями на их контактах.
Как включить без компьютера
Сначала поговорим о БП типа AT. Включаются такие блоки обычным силовым выключателем, подающим напряжение 220 В на БП. Он может быть встроен прямо в блок питания (первые модификации) или быть выносным, установленным на передней панели системного блока. В последнем примере БП имеет отдельный кабель, оканчивающийся четырьмя ножевыми колодками, которые надеваются на выключатель.
Если выключателя в комплекте нет, то назначение проводов можно определить по их цвету:
- чёрный и белый — питание БП;
- синий и коричневый — провода от вилки.
Чтобы подать на блок питания напряжение, необходимо замкнуть чёрный с коричневым и синий с белым. Делать это нужно, конечно, при отключенной от сети вилке, чтобы не попасть под напряжение 220 В.
С блоком питания ATX дело немного сложнее. Чтобы он включился, мало подать напряжение сети. Дополнительно нужно изобразить из себя материнскую плату и подать на вход «Power on» низкий логический уровень. Для этого скрепкой замыкаем зелёный провод с любым чёрным на колодке, назначенной для питания материнской платы.
Базовая нагрузка
Многие блоки питания ПК (не все) требуют базовой нагрузки на шине 5V для правильной работы. Проверенный метод получить нагрузку — подключить CD-ROM или 12 В лампочку (на шину +5 В, см. рисунок ниже).
Узнать, требуется ли базовая нагрузка на нашем БП, просто — стоит запустить без неё. Если даже незначительная нагрузка (+12 В) на шину вызовет выключение блока питания, значит, базовая нагрузка нужна. В качестве нагрузки подходит 2-ваттный резистор сопротивлением 25–30 Ом, подключенный к 5-вольтовой шине БП.
Видео: Принцип работы ШИМ контроллера БП
АТХ без коррекции коэффициента
Простой импульсный БП хоть и рабочее устройство, но на практике его использовать неудобно. Многие из его параметров на выходе «плавают», в том числе и напряжение. Все эти показатели изменяются из-за нестабильного напряжения, температуры и загруженности выхода преобразователя.
Но если осуществлять управление этими показателями с помощью контроллера, который будет выполнять роль стабилизатора и дополнительные функции, то схема будет вполне пригодной для применения.
Структурная схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции проста и представляет генератор импульсов на ШИМ-контроллере.
Фото: ИП для компьютера с ШИМ-контроллером
ШИМ-контроллер регулирует амплитуду изменения сигналов проходящих через фильтр низких частот (ФНЧ). Главным достоинством являются высокие показатели КПД усилителей мощности и широкие возможности в использовании.
АТХ с коррекцией коэффициента мощности
Поэтому производителями активно изготавливаются БП с обязательной коррекцией КМ. Это означает, что ИП на компьютере будет работать в диапазоне от 300Вт и более.
Фото: схема блока питания компьютера 300w
В этих БП используют специальный дроссель с индуктивностью выше чем на входе. Такой ИП называют PFC или пассивным ККМ. Имеет внушительный вес из-за дополнительного использования конденсаторов на выходе выпрямителя.
Из недостатков можно выделить невысокую надежность ИП и некорректную работу с ИБП во время переключения режима работы «батарея/сеть».
На двухканальном ШИМ-контролере
Часто используют в современных источниках питания для компьютера двухканальные ШИМ-контроллеры. Единственная микросхема способна выполнять роль преобразователя и корректора КМ, что сокращает общее количество элементов в схеме БП.
Фото: схема БП с использованием двухканального ШИМ-котроллера
В приведенной схеме первая часть выполняет формирование стабилизированного напряжение +38В, а вторая часть является преобразователем, который формирует стабилизированное напряжение +12В.
Возможные неисправности БП
Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной.
Поэтому большинство неисправностей БП персональных компьютеров связаны либо со старением его компонентов, либо со значительными отклонениями питания или нагрузки от номинальных параметров. Отдельно стоит упомянуть перегрев выходных каскадов из-за накопления пыли внутри БП при недостаточной частоте обслуживания компьютера.
Сильнее всего старение сказывается на состоянии электролитических конденсаторов выпрямителя и выходных каскадов. Со временем они деградируют, теряя емкость, что приводит к заметному росту пульсаций напряжения на выходе блока, что может приводить к сбоям в работе ПК. Также, особенно в дешевых блоках, старение электролитических конденсаторов сопровождается их заметным вздутием, иногда приводящему к их разрушению с характерным хлопком.
Значительный рост напряжения питания или избыточная нагрузка способны привести к перегреву и короткому замыканию внутри диодного моста входного выпрямителя. В этом случае переменный ток из сети поступает в цепи, не рассчитанные на работу с ним: разрушаются электролитические конденсаторы, рассчитанные на однополярное питание, повреждаются ШИМ-контроллер и его транзисторная обвязка. Зачастую повреждение БП при этом делает его ремонт менее рентабельным по сравнению с полной заменой.
Отказ выходных транзисторов импульсного преобразователя чаще всего является следствием их длительного перегрева, вызванного перегрузкой или недостаточным охлаждением.
Маркировка для проводов блока питания
Где контакты с маркировкой GND (Ground) – это земля, а контакты 8, 13 и 16 являются сигналами управления. Таким образом замкнув контакты 16 и 15 (или любой чёрный GND) можно включить блок питания без подключения материнской платы. К 13 контакту подсоединены сразу 2 провода, один из которых является отводом. Провода имеет меньшее сечение, в отличие от стандартных проводов, которое равно 22 по американской калибровке проводов. Тогда как сечение проводов на 13 контакте составляет лишь 18. Для стандартных блоков питания представленная выше таблица распиновки коннектора для материнской платы является универсальной и подходит ко всем материнских платам формата ATX.
Маркировка для проводов блока питания.
Структура и принцип работы
Типовая схема компьютерного блока питания стандарта ATX показана ниже. По своей конструкции это классический БП импульсного типа, основанный на ШИМ-контроллере TL 494. Сигнал к началу работы этого элемента поступает с материнской платы. До формирования управляющего импульса активным остается лишь источник дежурного питания, выдающий напряжение в 5 В.
Выпрямитель и ШИМ-контроллер
Чтобы было проще разобраться с устройством блока питания компьютера и принципом его работы, нужно рассмотреть отдельные структурные элементы. Начать стоит с сетевого выпрямителя.
Основная задача этого блока заключается в преобразовании переменного сетевого электротока в постоянный, который необходим для функционирования ШИМ-контроллера, а также дежурного источника питания. В состав блока входит несколько основных деталей:
- Предохранитель F1 – необходим для защиты БП от перегрузки.
- Терморезистор – он расположен в магистрали «нейтраль» и призван снижать скачки электротока, возникающие в момент включения ПК.
- Фильтр помех – в его состав входят дроссели L1 и L2, конденсаторы C1- C4, а также Tr1, имеющие встречную обмотку. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.
- Диодный мостик – находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Для сглаживания пульсаций предусмотрен емкостно-индукционный фильтр.
На выходе из сетевого выпрямителя напряжение присутствует до того момента, пока БП не будет отключен от розетки. При этом ток поступает на дежурный источник питания и ШИМ-контроллер. Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.
Он представляет собой преобразователь малой мощности импульсного типа. В его основе лежит транзистор Т11, задачей которого является генерация питающих импульсов для микросхемы 7805.
Основой любого преобразователя импульсного типа является ШИМ-контроллер. В рассматриваемом примере он реализован с помощью микросхемы TL 494. Основная задача модуля ШИМ (широтно-импульсная модуляция) заключается в изменении длительности импульсов напряжении при сохранении их амплитуды и частоты. Полученное выходное напряжение на импульсном преобразователе стабилизируется с помощью настройки длительности импульсов, которые генерирует ШИМ-контроллер.
Выходные каскады преобразователя
Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка. Это приводит к серьезному нагреву коммутирующих транзисторов Т2 и Т4. По этой причине они установлены на массивные радиаторы. Однако пассивное охлаждение не всегда позволяет справляться с сильным тепловыделением, все БП оснащены кулером. Схема выходного каскада изображена на рисунке.
Перед выходным каскадом расположена цепь включения БП, основанная на транзисторе Т9. При пуске блока питания на этот элемент конструкции напряжение в 5 В подается через сопротивление R 8. Это происходит после формирования сигнала к пуску ПК на материнской плате. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.
Распиновка главного коннектора
Сначала БП форм-фактора ATX для соединения с системной платой оснащались разъемом на 20 пин. Однако совершенствование вычислительной техники привело к необходимости использовать дополнительно еще 4 контакта. Современные блоки питания могут оснащаться 24-пиновым разъемом в одном корпусе или иметь 20+4 пин. Все контакты коннекторов стандартизованы и вот основные из них:
- +3,3 В – питание материнской платы и центрального процессора.
- +5 В – напряжение необходимо для работы некоторых узлов системной платы, винчестеров и внешних устройств, подключенных к портам USB.
- +12 В – управляемое напряжение, используемое HDD и кулерами.
- -5 В – начиная с версии ATX 1.3 не используется.
- -12 В – сегодня применяется крайне редко.
- Ground – масса.
О сечении проводов, выходящих из БП компьютера
Хотя токи, которые может отдавать в нагрузку блок питания, составляют десятки ампер, сечение выходящих проводников, как правило, составляет всего 0,5 мм2, что допускает передачу тока по одному проводнику величиной до 3 А. Более подробно о нагрузочной способности проводов Вы можете узнать из статьи «О выборе сечения провода для электропроводки». Однако все провода одного цвета запаяны на печатной плате в одну точку, и если блок или модуль в компьютере потребляет больший, чем 3 А ток, через разъем подводится напряжение по нескольким проводам, включенным параллельно. Например к материнской плате напряжение +3,3 В и +5 В подводится по четырем проводам. Таким образом, обеспечивается подача тока на материнскую плату до 12 А.
Современные блоки питания
Есть стандарты сертификации для энергоэффективности и КПД стандартного блока питания, для измерения эффективности подачи питания и распределения его мощности на внутренние устройства компьютера. Именно потребление дополнительного питания обуславливает появление новых коннекторов, наличие дополнительных проводов и контактов.
В современных блоках питания по-прежнему присутствуют основные коннекторы (разъёмы), использующиеся в более ранних моделях, подающие для устройств стандартное для них напряжение в 12, 5 и 3,3 вольта. Так для подключения к материнской плате используется разъём 24 pin (от английского pin – штырь, контакт), который претерпел некоторые изменения. В более старых моделях материнских плат, а соответственно и в блоках питания, использовался разъём в 20 pin. Поэтому, в большинстве современных БП (блок питания) разъём выполнен в виде разборной модели, представляющий собой стандартный разъём в 20 pin + дополнительный коннектор в 4 pin, для современных моделей материнских плат.
При использовании только 20 pin, дополнительный коннектор в 4 pin снимается (сдвигается вниз по пластмассовым рельсам) и остаётся отдельно в резерве. Далее в БП обязательно присутствуют разъёмы типа molex (по названию компании-разработчика фирмы Molex) в 4 pin, для «запитки» оптических дисков и других видов накопителей с интерфейсом PATA (Parallel ATA), вытесненных более современным интерфейсом SATA (Serial ATA). Для питания накопителей SATA обычно присутствуют два специальных разъёма в 15 pin (или переходников-адаптеров питания PATA HDD –> SATA HDD).
А также в современном БП должны быть коннекторы питания для центрального процессора 4 или 8 pin (могут быть разборными), коннектор для питания видеоплаты (6/8 pin, также может быть разборным и содержать 6 pin + 2 отдельных контакта). В некоторых моделях может присутствовать коннектор Floppy (4-pin), для питания флоппи-дисководов, некоторых картридеров и других устройств, которые используют данный устаревший разъём.
Как устроен блок питания.
Выбирая блок питания, необходимо обращать внимание на следующие характеристики:
Мощность, измеряется в ваттах. Ее должно хватить для всех компонентов компьютера. Производительные ПК (например, игровые) потребляют много энергии за счет процессора и видеокарты. В такие компьютеры стоит покупать блоки от 600W (а лучше 1000). Необходимо учитывать потребление каждого элемента. При недостатке мощности, компьютер может не включаться или самопроизвольно выключаться. Среднему офисному компьютеру достаточно блока на 450-500W.
Разъемы для подключения
Разные блоки могут комплектоваться разными разъемами — это важно учитывать в случае, когда, например, видеокарта требует отдельного подключения и ей нужен 6-pin. Если его не будет в наличие, придется отдельно покупать переходник
Разъемы могут быть следующие:24+4(+4) pin — питание материнской платы.
6+2 pin — питание видеокарты
Peripheral — в современных компьютерах используется редко. Раньше служил для питания IDE жестких дисков. Сейчас может использоваться для подключения переходников.
SATA — питание жестких дисков.
Размер и громкость вентилятора. Система охлаждения блока состоит из выдувного вентилятора. Чем он тише, тем лучше.
Способ соединения кабелей. Блок может идти с припаянными проводами, а может быть с разъемами, к которым можно подключить только нужное количество проводов. Второй вариант удобнее.
Форм-фактор. На данный момент, наиболее используемый — ATX/ATX12V.
Проверка напряжения после ремонта
После ремонта надо проверить наличие выходных напряжений. Для этого надо установить перемычку между черным и зеленым проводниками на разъеме ATX и подключить к выходным разъемам эквиваленты нагрузки – без них выходные напряжения могут быть выше номинальных. Лучше сделать это до подачи сетевого напряжения, потому что некоторые схемы без нагрузки просто не запустятся.
В качестве балласта можно применить резисторы или автомобильные лампы накаливания на 12 вольт. Нагрузка должна обеспечивать выходной ток в пределах 10..90% от номинала.
Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.
Починить компьютерный блок питания несложно, имея приборы и достаточную квалификацию. Но ремонт БП компьютера своими руками считается нецелесообразным, так как на поиск неисправности уходит достаточно много времени. Существует мнение, что проще купить новый узел, потому что к моменту выхода БП из строя компьютер либо модернизирован, либо требует апгрейда в ближайшем будущем. Поэтому нужен новый БП повышенной мощности. Изрядная доля истины в таком подходе есть, но иногда требуется именно ремонт. Также восстановленный блок питания можно переделать в лабораторный БП или в зарядное устройство. Материалы обзора в этом случае будут полезны.
Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой
Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.
Расцветка и назначение проводов блока питания ATX
| Цвет | Назначение | Примечание |
| черный | GND | провод общий минус |
| красный | +5 В | основная шина питания |
| желтый | +12 В | основная шина питания |
| синий | -12 В | основная шина питания (может отсутствовать) |
| оранжевый | +3.3 В | основная шина питания |
| белый | -5 В | основная шина питания |
| фиолетовый | +5 VSB | дежурное питание |
| серый | Power good | питание в норме |
| зеленый | Power on | команда запустить БП |
Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.
Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.
Выходы
Все блоки питания поставляются с длинными пучками проводов, торчащими сзади. Количество проводов и доступных разъёмов для запитывания устройств будут отличаться от модели к модели, но некоторые стандартные подключения должны обеспечивать все БП без исключения.
Так как напряжение – это величина разности потенциалов, то каждый выход подразумевает два провода: один для указанного напряжения (например, +12 В) и провод, относительно которого измеряется разность потенциалов. Этот провод называется заземлением, «землёй», «reference wire» или «общим» проводом, и два этих провода образуют петлю: от блока питания до устройства-потребителя, а затем обратно в БП.
Поскольку в некоторых таких замкнутых контурах токи небольшие, они могут использовать общие провода заземления.
Официальное фото блока питания Cooler Master.
Главным из обязательных разъёмов является 24-pin ATX12V v. 2.4, обеспечивающий основное питание с помощью нескольких выводов различных напряжений, а также имеющий ряд специальных выводов.
Из этих специальных отметим лишь вывод «+5 standby» – дежурное питание компьютера. Это напряжение подаётся на материнскую плату всегда, даже когда компьютер выключен, при условии, что он остаётся включен в розетку и его БП исправен. Дежурное питание нужно материнской плате для того, чтобы оставаться активной.
Большинство PSU также имеют дополнительный 8-pin разъём для материнской платы с двумя линиями +12 В, и по крайней мере один 6 или 8-pin разъём питания для PCI Express.
Со слота PCI Express видеокарты могут взять максимум 75 Вт, поэтому этот разъем обеспечивает дополнительную мощность для современных GPU.
Конкретно наш рассматриваемый блок питания по соображениям экономии фактически использует два разъема питания PCI Express на одной и той же линии. Поэтому, если у вас действительно мощная видеокарта, старайтесь выделить ей независимую линию питания, не делите её с другими устройствами.
Разница между 6 и 8-pin разъемами PCI Express – два дополнительных провода заземления. Это позволяет повысить силу тока, удовлетворяя потребности наиболее прожорливых видеокарт.
Последние несколько лет мы всё чаще стали замечать блоки питания с гордой припиской «модульный» (modular PSU). Это просто означает, что у них отстегивающиеся кабели, что позволяет использовать только необходимое количество кабелей и разъёмов, не подключая всё ненужное, освободив тем самым пространство внутри блока.
Источник фотографии nix.ru
Наш Cooler Master, как и большинство, использует довольно простую систему подключения модульных кабелей.
Каждый разъем имеет по одному проводу +12В, +5В и +3,3В, а также два провода заземления, и в зависимости от того, к какому устройству будет подключен кабель, разъем на другом конце будет использовать либо соответствующую, либо упрощённую распайку.
Представленный на фото выше разъем Serial ATA (SATA) используется для подключения питания жестких дисков, твердотельных накопителей и таких периферийных устройств, как DVD-приводы.
Этот всем знакомый разъём называется замысловато: «разъём питания AMP MATE-N-LOK 1-480424-0». Но все называют его просто Molex, невзирая на то, что это всего лишь название компании-разработчика этого разъёма. Он предоставляет по одному выводу +12В и +5В, и два провода заземления.
На выходных проводах производители тоже могут сэкономить или накрутить цену за счет более ярких или более мягких проводов. Сечение провода также играет важную роль, поскольку более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при прохождении тока по ним.
Между 1 ножкой ШИМ и выходом плюс, припаиваем резистор
Данный резистор будет ограничивать напряжение выдаваемое БП. Этот резистор и R60 образует делитель напряжения, который будет делить выходное напряжение и подавать его на 1 ножку.
Входы ОУ(ШИМ) на 1-й и 2-й ножках у нас служат для задачи выходного напряжения.
На 2-ю ножку приходит задача по выходному напряжению БП, поскольку на вторую ножку максимально может прийти 5 вольт (vref) то обратное напряжение должно приходить на 1-ю ножку тоже не больше 5 вольт. Для этого нам и нужен делитель напряжения из 2х резисторов, R60 и тот что мы установим с выхода БП на 1 ногу.
Как это работает: допустим переменным резистором выставили на вторую ногу ШИМ 2,5 Вольта, тогда ШИМ будет выдавать такие импульсы (повышать выходное напряжение с выхода БП) пока на 1 ногу ОУ не придёт 2,5 (вольта). Допустим если этого резистора не будет, блок питания выйдет на максимальное напряжение, потому как нет обратной связи с выхода БП. Номинал резистора 18,5 кОм.
Установка блока питания в корпус ПК
Перед тем, как установить новый блок питания, надо убедиться, что он подходит по габаритам для установки на место старого. Также надо быть уверенным в правильности выбора по отдаваемой мощности.
Демонтаж старого блока
Перед демонтажем старого БП надо убедиться, что сетевой шнур отключен от сети 220 вольт (лучше его снять совсем). Дальше надо снять боковую стенку корпуса системного блока и отсоединить все жгуты питания от устройств компьютера. Делать это надо раскачивающими движениями без приложения излишних усилий. Перед снятием коннектора надо деблокировать пластиковую защелку.
Если БП расположен сверху, перед дальнейшими действиями лучше положить компьютер набок. В противном случае блок может упасть и повредить другие компоненты ПК, После этого надо вывернуть саморезы, крепящие источник напряжения к тыльной стороне корпуса и извлечь устройство.
Удаление винтов крепления БП.
Монтаж нового
Новый блок устанавливается на место старого. Надо совместить отверстия для саморезов на корпусе БП с отверстиями на корпусе ПК.
Крепежные отверстия на корпусе ПК.
После этого надо завинтить метизы крепления и убедиться, что источник надежно закреплен и вентиляционные отверстия БП совмещены с вырезом на тыльной стенке системного блока.
Подробно этот процесс описан в статье: Как снять и заменить блок питания компьютера.
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.
Немного теории
Но прежде чем мы начнем копаться во внутренностях, давайте зададимся вопросом, действительно ли блок питания настолько необходим? Почему нельзя подключить компьютер напрямую к розетке? Ответ заключается в том, что компьютерные комплектующие рассчитаны на совсем другое напряжение, нежели сетевое.
На графике ниже показано, каким должно быть электричество сети (в США = синяя и зеленая кривые; Великобритания = красная кривая). Ось X представляет время в миллисекундах, а ось Y – напряжение (voltage) в вольтах. Проще всего понять, что такое напряжение, глядя на разность энергий между двумя точками.
Если напряжение приложено к проводнику (например, к металлической проволоке), разница в энергии заставит электроны в материале проводника течь от более высокого энергетического уровня к более низкому. Электроны – составляющие атомов, из которых состоит проводник, и металлы имеют много электронов, которые могут свободно перемещаться. Этот поток электронов называется током (current) и измеряется в амперах.
Хорошую аналогию можно провести с садовым шлангом: напряжение сродни давлению, которое вы используете, а расход воды – это ток. Любые ограничения и препятствия в шланге – по сути как электрическое сопротивление.
Мы видим, что электричество в сети варьируется с течением времени, из-за чего оно называется напряжением переменного тока (AC, alternating current). В США сетевое напряжение меняется 60 раз в секунду, достигая пиковых значений 340 В или 170 В, в зависимости от местоположения и способа подключения. В Великобритании пиковые напряжения пониже, и частота этих колебаний также немного отличается. Большинство стран придерживаются схожих стандартов сетевого напряжения, и лишь в немногих странах пиковые напряжения более низкие или более высокие.
Потребность в блоке питания заключается в том, что компьютеры не работают с переменным током: им нужно постоянное напряжение, которое никогда не меняется, и кроме того – гораздо более низкое. На том же графике оно будет выглядеть примерно вот таким:
Но современному компьютеру требуется не одно постоянное напряжение, а четыре: +12 вольт, -12 вольт, +5 вольт и +3,3 вольта. И поскольку эти значения не меняются, такой ток называется постоянным (DC, direct current). Преобразование тока из переменного в постоянный (т.н. выпрямление) – одна из основных функций блока питания. Пришло время вскрыть его и посмотреть, как он это делает!
Преобразование тока из переменного в постоянный – одна из основных функций PSU. Пришло время посмотреть, как он это делает!
Здесь мы должны предупредить вас, что в блоке питания есть элементы, накапливающие электричество, в том числе смертельное. Поэтому разбирать PSU потенциально опасно.
Официальное фото блока питания Cooler Master.
Принцип работы этого блока питания аналогичен многим другим, и хоть маркировки на различных деталях внутри будут отличаться, принципиальных различий это не делает.
Разъём сетевого шнура находится в верхнем левом углу фотографии, и ток по сути идет по часовой стрелке, пока не достигнет выхода из блока питания (пучок цветных проводов, нижний левый угол).
Источник фото techspot.com
Если мы перевернем плату, мы увидим, что по сравнению с материнской платой, проводники и соединения на ней более широкие и массивные – это потому, что они рассчитаны на более высокие токи. Также, бросается в глаза широкая полоса в середине, будто текущая по равнине река.
Это снова говорит о том, что все блоки питания имеют два четко разделённых узла: первичный и вторичный. Первый – это настройка входного напряжения, чтобы его можно было эффективно понижать; второй – это все настройки уже выпрямленного и пониженного напряжения.
Электроника
Я решил разбить электронику на две части – фальш-панель и управляющая электроника. Причина для такого разбиения – банально не хватило места на лицевой панели, чтобы вместить еще и управляющую электронику.
В качестве основного источника питания для своей электроники я выбрал standby источник. Было замечено, что если его хорошенько нагрузить, то он перестает пищать, поэтому идеальными оказались 7-сегментные индикаторы — и блок питания подгрузят и напряжение с током покажут.
На ней индикаторы, потенциометры, светодиод. Для того, чтобы не тащить кучу проводов к 7-сегментникам, я использовал сдвиговые регистры 74AC164. Почему AC, а не HC ? У HC максимальный суммарный ток всех ножек – 50мА, а у AC – по 25мА на каждую ножку. Ток индикаторов я выбрал 20мА, тоесть 74HC164 точно бы не хватило по току.
AtxPower.pdf — схема фальшпанели
Управляющая электроника – тут все слегка посложнее.
В процессе составления схемы, я конкретно налажал, за что и поплатился кучей перемычек на плате. Вам-же предоставляется исправленная схема.
AtxPowerElectronics.pdf — управляющая электроника БП
Если кратко, то – U1A – диф. усилитель тока. При максимальном тока, на выходе получается 2.56В, что совпадает с опорным у АЦП контроллера.
U1B – собственно токовый компаратор – если ток превышает порог, заданный резисторами, tl494 “затыкается”
U2A – индикатор того, что БП работает в режиме ограничения тока.
U2B – компаратор напряжения.
U3A, U3B – повторители с переменников. Дело в том, что переменники относительно высокоомные, да еще и сопротивление их меняется. Это значительно усложнит компенсацию обратной связи. А вот если их привести к одному сопротивлению, то все становится значительно проще.
С контроллером все понятно – это банальная атмега8, да еще и в дипе, которая лежала в загашнике. Прошивка относительно простая, и сделана между паяниями левой лапой. Но, нем не менее, рабочая.
IAR.rar — прошивка — исходник + hex
Контроллер работает на 8МГц от RC генератора (нужно поставить соответствующие фюзы)
По хорошему, измерение тока нужно перенести на “высокую сторону”, тогда можно будет мереть напряжение непосредственно на нагрузке. В этой схеме при больших токах в измеренном напряжении будет ошибка до 200мВ. Я слажал и каюсь. Надеюсь, вы не повторите моих ошибок.