Добрый день, друзья!
А вы хотели бы узнать, как устроен блок питания компьютера? Сейчас мы попытаемся разобраться в этом вопросе.
Для начала отметим, что , как и любому электронному устройству, необходим источник электрической энергии . Вспомним, что бывают
Первичные - это, в частности, химические источники тока (элементы питания и аккумуляторы) и генераторы электрической энергии, находящиеся на электростанциях.
В компьютерах могут применяться:
Литиевые элементы 2032 питают микросхему структуру CMOS, хранящую настройки Setup компьютера.
Потребление тока при этом невелико (порядка единиц микроампер), поэтому энергии батареи хватает на несколько лет .
После исчерпания энергии такие источник энергии восстановлению не подлежат.
В отличие от элементов литий-ионные аккумуляторы являются возобновляемыми источниками. Они периодически то запасают энергию, то отдают ее. Сразу отметим, что любые аккумуляторы имеют ограниченное количество циклов заряд-разряд.
Но большая часть стационарных компьютеров питается не от аккумуляторов, а от сети переменного напряжения.
В настоящее время в каждом доме имеются розетки с переменным напряжением 220 В (в некоторых странах 110 — 115 В) частотой 50 Герц (в некоторых странах – 60 Герц), которые можно считать первичными источниками .
Но основные компоненты компьютера не могут непосредственно использовать такое напряжение.
Его необходимо преобразовать. Выполняет эту работу источник вторичного электропитания (народное название — «блок питания ») компьютера. В настоящее время почти все блоки питания (БП) - импульсные. Рассмотрим более подробно, как устроен импульсный блок питания.
Помехи могут возникать при коммутации мощных потребителей энергии, сварке и т.п.
В то же время он задерживает помехи и самого блока, не пропуская их в сеть.
Если быть более точным, помехи в БП и из него проходят, но достаточно сильно ослабляются .
Входной фильтр представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ).
Он пропускает низкие частоты (в том числе сетевое напряжение, частота которого равна 50 Гц) и ослабляет высокие.
Отфильтрованное напряжение поступает на высоковольтный выпрямитель
(ВВ). Как правило, ВВ выполнен по мостовой схеме из четырех полупроводниковых диодов.
Диоды могут быть как отдельными, так и смонтированными в одном корпусе. Существует и другое название такого выпрямителя — «диодный мост ».
Выпрямитель превращает переменное напряжение в пульсирующее, т. е. одной полярности.
Грубо говоря, диодный мост «заворачивает» отрицательную полуволну, превращая ее в положительную.
Пульсирующее напряжение представляет собой ряд полуволн положительной полярности. На выходе ВВ стоит емкостной фильтр - один или два последовательно включенных электролитических конденсатора.
Конденсатор - это буферный элемент, который может заряжаться, запасая энергию и разряжаться, отдавая ее.
Когда напряжение на выходе выпрямителя ниже некоей величины («провал»), конденсатор разряжается, поддерживая его на нагрузке. Если же оно выше, конденсатор заряжается, обрезая пики напряжения.
В курсе высшей математике доказывается, что пульсирующее напряжение представляет собой сумму постоянной составляющей и гармоник , частоты которых кратны основной частоте сети.
Таким образом, емкостный фильтр можно рассматривать здесь как фильтр нижних частот, выделяющий постоянную составляющую и ослабляющий гармоники. В том числе и основную гармонику сети — 50 Гц.
В компьютерном блоке питания имеется так называемый источник дежурного напряжения (+5 VSB).
Если вилка кабеля вставлена в питающую сеть, это напряжение присутствует на соответствующем контакте разъема блока питания. Мощность этого источника небольшая, он способен отдавать ток 1 — 2 А.
Именно этот маломощный источник и запускает гораздо более мощный инвертор. Если разъем блока питания вставлен в материнскую плату, то часть ее компонентов находится под напряжением + 5 VSB.
Сигнал на запуск инвертора подается с материнской платы. Причем для включения можно использовать маломощную кнопку.
В более старых моделях компьютеров устанавливались БП старого стандарта АТ. Они имели громоздкие выключатели с мощными контактами, что удорожало конструкцию. Использование нового стандарта АТХ позволяет «будить» компьютер одним движением или кликом «мышки». Или нажатием клавиши на клавиатуре. Это, конечно, удобно.
Но при этом надо помнить, что конденсаторы в источнике дежурного напряжения всегда находятся под напряжением . Электролит в них подсыхает, срок службы уменьшается.
Большинство пользователей традиционно включает компьютер кнопкой на корпусе, питая его через фильтр-удлинитель. Таким образом, можно рекомендовать после отключения компьютера исключать подачу напряжения на блок питания выключателем фильтра.
Выбор - удобство или надежность - за вами, уважаемый читатели.
Источник дежурного напряжения (ИДН) содержит в себе маломощный инвертор.
Этот инвертор превращает высокое постоянное напряжение, полученное с высоковольтного фильтра, в переменное. Это напряжение понижается до необходимой величины маломощным трансформатором.
Инвертор работает на гораздо более высокой частоте, чем частота сети, поэтому размеры его трансформатора невелики. Напряжение со вторичной обмотки подается на выпрямитель и низковольтный фильтр (электролитические конденсаторы).
Напряжение ИДН должно находиться в пределах 4,75 - 5,25 В. Если оно будет меньше - основной мощный инвертор может не запуститься. Если оно будет больше, компьютер может «подвисать» и сбоить.
Для поддержания стабильного напряжения в ИДН часто используется регулируемый стабилитрон (иначе называемый источником опорного напряжения) и обратная связь. При этом часть выходного напряжения ИДН подается во входные высоковольтные цепи.
Заканчивая первую часть статьи, отметим, что для гальванической развязки входных и выходных цепей используется оптопара .
Оптопара содержит источник и приемник излучения. В чаще всего используется оптопара, содержащая в себе светодиод и фототранзистор.
Инвертор в ИДН собран чаще всего на мощном высоковольтном полевом или биполярном транзисторе. Мощный транзистор отличается от маломощных тем, что рассеивает бОльшую мощность и имеет бОльшие габариты.
В этом месте сделаем паузу. Во второй части статьи мы рассмотрим основной инвертор и низковольтную часть компьютерного блока питания.
С вами был Виктор Геронда.
До встречи на блоге!
P.S. Фото кликабельны, кликайте, рассматривайте внимательно схемы и удивляйте знакомых своей эрудицией!
Блок питания - "сердце" электроснабжения компонентов компьютера. Он преобразует входящее переменное напряжение в постоянный ток напряжением +3,3 В, +5 В, +12 В.
1. Блок питания компьютера, его разъёмы и напряжения
2. Расчёт мощности
3. Основные характеристики блоков питания
Компоненты компьютера используют следующие напряжения:
3,3В - Материнская плата, модули памяти, платы PCI, AGP, PCI-E, контроллеры
5В - Дисковые накопители, приводы, PCI, AGP, ISA
12В - Приводы, карты AGP, PCI-E
Как видно одни и те же компоненты могут использовать разные напряжения.
Функция PS_ON позволяет выключить и включить блок питания программно. Эта функция выключает блок питания когда операционная система завершит свою работу.
Сигнал Power_Good. При включении компьютера блок питания проводит самотестирование. И если выходные напряжения питания в норме он посылает сигнал на материнскую плату в чип управления питанием процессора. Если он не получит такой сигнал, система не запустится.
Бывает так что на блоке питания не хватает необходимых разъёмов. Выйти из положения можно, применяя различные переходники и разветвители:
Мощности на выходе по каждой линии обычно написаны на наклейке блока питания и расчитываются по формуле:
Ватты (Вт) = Вольты (В) х Амперы (А)
Тем самым сложив все мощности по каждой линии получим общую мощность блока питания.
Однако, часто выходная мощность не соответствует заявленной. Лучше брать немного более мощный блок, чтобы компенсировать возможную нехватку мощности.
Предпочтение думаю лучше отдавать проверенным брендам, однако не факт что блок будет качественным. Проверить можно только одним способом - вскрыть его. Должны быть массивные радиаторы, входные конденсаторы большой ёмкости, качественный трансформатор, должны быть распаяны все детали
Блоки питания не могут работать без нагрузки. При его проверки, к нему необходимо подключить что-нибудь. Иначе он может сгореть или, при наличии защиты, он отключится.
Запустить его можно закорачиванием двух проводков на основном разъёме ATX, зелёного и любого чёрного.
Характеристики:
Если блок питания вашего компьютера вышел из строя, не спешите расстраиваться, как показывает практика, в большинстве случаев ремонт может быть выполнен своими силами. Прежде чем перейти непосредственно к методике, рассмотрим структурную схему БП и приведем перечень возможных неисправностей, это существенно упростит задачу.
На рисунке показано изображение структурной схемы типичной для импульсных БП системных блоков.
Указанные обозначения:
Для проведения ремонта нам также понадобится знать распиновку главного штекера БП (main power connector), она показана ниже.
Для запуска блока питания необходимо провод зеленого цвета (PS_ON#) соединить с любым нулевым черного цвета. Сделать это можно при помощи обычной перемычки. Заметим, что у некоторых устройств цветовая маркировка может отличаться от стандартной, как правило, этим грешат неизвестные производители из поднебесной.
Необходимо предупредить, что без нагрузки существенно сокращает их срок службы и даже может стать причиной поломки. Поэтому мы рекомендуем собрать простой блок нагрузок, его схема показана на рисунке.
Схему желательно собирать на резисторах марки ПЭВ-10, их номиналы: R1 – 10 Ом, R2 и R3 – 3,3 Ом, R4 и R5 – 1,2 Ом. Охлаждение для сопротивлений можно выполнить из алюминиевого швеллера.
Подключать в качестве нагрузки при диагностике материнскую плату или, как советуют некоторые «умельцы», HDD и СD привод нежелательно, поскольку неисправный БП может вывести их из строя.
Перечислим наиболее распространенные неисправности, характерные для импульсных БП системных блоков:
После того, как блок питания снят с системного блока и разобран, в первую очередь, необходимо произвести осмотр на предмет обнаружения поврежденный элементов (потемнение, изменившийся цвет, нарушение целостности). Заметим, что в большинстве случаев замена сгоревшей детали не решит проблему, потребуется проверка обвязки.
Если таковы не обнаружены, переходим к следующему алгоритму действий:
Если найден неисправный транзистор, то прежде, чем впаивать новый, необходимо протестировать всю его обвязку, состоящую из диодов, низкоомных сопротивлений и электролитических конденсаторов. Последние рекомендуем поменять на новые, у которых большая емкость. Хороший результат дает шунтирование электролитов при помощи керамических конденсаторов 0,1 мкФ;
Не редки случаи, когда внешне нормальный конденсатор при проверке оказывается негодным. Поэтому лучше их протестировать мультиметром, у которого есть функция измерения емкости, или использовать для этого специальный прибор.
Видео: правильный ремонт блока питания ATX.
https://www.youtube.com/watch?v=AAMU8R36qyE
Заметим, что нерабочие выходные конденсаторы – самая распространенная неисправность в компьютерных блоках питания. В 80% случаев после их замены работоспособность БП восстанавливается;
В заключение дадим несколько советов по доработке БП, что позволит сделать его работу более стабильной:
Такая незначительная доработка позволит существенно продлить срок службы компьютерного блока питания.
Статья написана на основе книги А.В.Головкова и В.Б Любицкого"БЛОКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМНЫХ МОДУЛЕЙ ТИПА IBM PC-XT/AT" Материал взят с сайта интерлавка. Переменное напряжение сети подается через сетевой выключатель PWR SW через сетевой предохранитель F101 4А, помехоподавляющие фильтры, образованные элементами С101, R101, L101, С104, С103, С102 и дроссели И 02, L103 на:На выходе выпрямителя BR1 включены сглаживающие емкости фильтра С1, С2. Терморезистор THR ограничивает начальный бросок зарядного тока этих конденсаторов. Переключатель 115V/230V SW обеспечивает возможность питания импульсного блока питания как от сети 220-240В, так и от сети 110/127 В.
Высокооомные резисторы R1, R2, шунтирующие конденсаторы С1, С2 являются симметрирующими (выравнивают напряжения на С1 и С2), а также обеспечивают разрядку этих конденсаторов после выключения импульсного блока питания из сети. Результатом работы входных цепей является появление на шине выпрямленного напряжения сети постоянного напряжения Uep, равного +310В, с некоторыми пульсациями. В данном импульсном блоке питания используется схема запуска с принудительным (внешним) возбуждением, которая реализована на специальном пусковом трансформаторе Т1, на вторичной обмотке которого после включения блока питания в сеть появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Это напряжение выпрямляется диодами D25, D26, которые образуют со вторичной обмоткой Т1 двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. СЗО - сглаживающая емкость фильтра, на которой образуется постоянное напряжение, используемое для питания управляющей микросхемы U4.
В качестве управляющей микросхемы в данном импульсном блоке питания традиционно используется ИМС TL494.
Питающее напряжение с конденсатора СЗО подается на вывод 12 U4. В результате на выводе 14 U4 появляется выходное напряжение внутреннего опорного источника Uref=-5B, запускается внутренний генератор пилообразного напряжения микросхемы, а на выводах 8 и 11 появляются управляющие напряжения, которые представляют собой последовательности прямоугольных импульсов с отрицательными передними фронтами, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. Элементы С29, R50, подключенные к выводам 5 и 6 микросхемы U4 определяют частоту пилообразного напряжения, вырабатываемого внутренним генератором микросхемы.
Согласующий каскад в данном импульсном блоке питания выполнен по бестранзисторной схеме с раздельным управлением. Напряжение питания с конденсатора СЗО подается в средние точки первичных обмоток управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Выходные транзисторы ИМС U4 выполняют функции транзисторов согласующего каскада и включены по схеме с ОЭ. Эмиттеры обоих транзисторов (выводы 9 и 10 микросхемы) подключены к "корпусу". Коллекторными нагрузками этих транзисторов являются первичные полуобмотки управляющих трансформаторов Т2, ТЗ, подключенные к выводам 8, 11 микросхемы U4 (открытые коллекторы выходных транзисторов). Другие половины первичных обмоток Т2, ТЗ с подключенными к ним диодами D22, D23 образуют цепи размагничивания сердечников этих трансформаторов.
Трансформаторы Т2, ТЗ управляют мощными транзисторами полумостового инвертора.
Переключения выходных транзисторов микросхемы вызывают появление импульсных управляющих ЭДС на вторичных обмотках управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Под действием этих ЭДС силовые транзисторы Q1, Q2 попеременно открываются с регулируемыми паузами ("мертвыми зонами"). Поэтому через первичную обмотку силового импульсного трансформатора Т5 протекает переменный ток в виде пилообразных токовых импульсов. Это объясняется тем, что первичная обмотка Т5 включена в диагональ электрического моста, одно плечо которого образовано транзисторами Q1, Q2, а другое - конденсаторами С1, С2. Поэтому при открывании какого-либо из транзисторов Q1, Q2 первичная обмотка Т5 оказывается подключена к одному из конденсаторов С1 или С2, что и обуславливает протекание через нее тока в течение всего времени, пока открыт транзистор.
Демпферные диоды D1, D2 обеспечивают возврат энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки Т5 за время закрытого состояния транзисторов Q1, Q2 обратно в источник (рекуперация).
Конденсатор СЗ, включенный последовательно с первичной обмоткой Т5, ликвидирует постоянную составляющую тока через первичную обмотку Т5, исключая тем самым нежелательное подмагничивание его сердечника.
Резисторы R3, R4 и R5, R6 образуют базовые делители для мощных транзисторов Q1, Q2 соответственно и обеспечивают оптимальный режим их переключения с точки зрения динамических потерь мощности на этих транзисторах.
Диоды сборки SD2 представляют собой диоды с барьером Шоттки, чем достигается необходимое быстродействие и повышается КПД выпрямителя.
Обмотка III совместно с обмоткой IV обеспечивает получение выходного напряжения +12В вместе с диодной сборкой (полумостом) SD1. Эта сборка образует с обмоткой III двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. Однако средняя точка обмотки III не заземлена, а подключена к шине выходного напряжения +5В. Это даст возможность использовать диоды Шоттки в канале выработки +12В, т.к. обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя при таком включении, уменьшается до допустимого для диодов Шоттки уровня.
Элементы L1, С6, С7 образуют сглаживающий фильтр в канале +12В.
Средняя точка обмотки II заземлена.
Стабилизация выходных напряжений осуществляются разными способами в разных каналах.
Отрицательные выходные напряжения -5В и -12В стабилизируются при помощи линейных интегральных трехвыводных стабилизаторов U4 (типа 7905) и U2 (типа 7912).
Для этого на входы этих стабилизаторов подаются выходные напряжения выпрямителей с конденсаторов С14, С15. На выходных конденсаторах С16, С17 получаются стабилизированные выходные напряжения -12В и -5В.
Диоды D7, D9 обеспечивают разрядку выходных конденсаторов С16, С17 через резисторы R14, R15 после выключения импульсного блока питания из сети. Иначе эти конденсаторы разряжались бы через схему стабилизаторов, что нежелательно.
Через резисторы R14, R15 разряжаются и конденсаторы С14, С15.
Диоды D5, D10 выполняют защитную функцию в случае пробоя выпрямительных диодов.
Выходное напряжение +12В в данном ИБП не стабилизируется.
Регулировка уровня выходных напряжений в данном ИБП производится только для каналов +5В и +12В. Эта регулировка осуществляется за счет изменения уровня опорного напряжения на прямом входе усилителя ошибки DA3 при помощи подстроечного резистора VR1.
При изменении положения движка VR1 в процессе настройки ИБП будет изменяться в некоторых пределах уровень напряжения на шине +5В, а значит и на шине +12В, т.к. напряжение с шины +5В подается в среднюю точку обмотки III.
Комбинированная зашита данного ИБП включает в себя:
Ограничивающую схему контроля ширины управляющих импульсов;
полную схему защиты от КЗ в нагрузках;
неполную схему контроля выходного перенапряжения (только на шине +5В).
Рассмотрим каждую из этих схем.
Ограничивающая схема контроля использует в качестве датчика трансформатор тока Т4, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового импульсного трансформатора Т5.
Резистор R42 является нагрузкой вторичной обмотки Т4, а диоды D20, D21 образуют двухпо-лупериодную схему выпрямления знакопеременного импульсного напряжения, снимаемого с нагрузки R42.
Резисторы R59, R51 образуют делитель. Часть напряжения сглаживается конденсатором С25. Уровень напряжения на этом конденсаторе пропорционально зависит от ширины управляющих импульсов на базах силовых транзисторов Q1, Q2. Этот уровень через резистор R44 подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA4 (вывод 15 микросхемы U4). Прямой вход этого усилителя (вывод 16) заземлен. Диоды D20, D21 включены так, что конденсатор С25 при протекании тока через эти диоды заряжается до отрицательного (относительно общего провода) напряжения.
В нормальном режиме работы, когда ширина управляющих импульсов не выходит за допустимые пределы, потенциал вывода 15 положителен, благодаря связи этого вывода через резистор R45 с шиной Uref. При чрезмерном увеличении ширины управляющих импульсов по какой-либо причине, отрицательное напряжение на конденсаторе С25 возрастает, и потенциал вывода 15 становится отрицательным. Это приводит к появлению выходного напряжения усилителя ошибки DA4, которое до этого было равно 0В. Дальнейший рост ширины управляющих импульсов приводит к тому, что управление переключениями ШИМ-ком-паратора DA2 передается к усилителю DA4, и последующего за этим увеличения ширины управляющих импульсов уже не происходит (режим ограничения), т.к. ширина этих импульсов перестает зависеть от уровня сигнала обратной связи на прямом входе усилителя ошибки DA3.
Схема защиты от КЗ в нагрузках условно может быть разделена на защиту каналов выработки положительных напряжений и защиту каналов выработки отрицательных напряжений, которые схемотехнически реализованы примерно одинаково.
Датчиком схемы защиты от КЗ в нагрузках каналов выработки положительных напряжений (+5В и +12В) является диодно-резистивный делитель D11, R17, подключенный между выходными шинами этих каналов. Уровень напряжения на аноде диода D11 является контролируемым сигналом. В нормальном режиме работы, когда напряжения на выходных шинах каналов +5В и +12В имеют номинальные величины, потенциал анода диода D11 составляет около +5,8В, т.к. через делитель-датчик протекает ток с шины +12В на шину +5В по цепи: шина +12В - R17- D11 - шина +56.
Контролируемый сигнал с анода D11 подается на резистивный делитель R18, R19. Часть этого напряжения снимается с резистора R19 и подается на прямой вход компаратора 1 микросхемы U3 типа LM339N. На инвертирующий вход этого компаратора подается опорный уровень напряжения с резистора R27 делителя R26, R27, подключенного к выходу опорного источника Uref=+5B управляющей микросхемы U4. Опорный уровень выбран таким, чтобы при нормальном режиме работы потенциал прямого входа компаратора 1 превышал бы потенциал инверсного входа. Тогда выходной транзистор компаратора 1 закрыт, и схема ИБП нормально функционирует в режиме ШИМ.
В случае КЗ в нагрузке канала +12В, например, потенциал анода диода D11 становится равным 0В, поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 1 станет выше, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора откроется. Это вызовет закрывание транзистора Q4, который нормально открыт током базы, протекающим по цепи: шина Upom - R39 - R36 -б-э Q4 - "корпус".
Открывание выходного транзистора компаратора 1 подключает резистор R39 к "корпусу", и поэтому транзистор Q4 пассивно закрывается нулевым смещением. Закрывание транзистора Q4 влечет за собой зарядку конденсатора С22, который выполняет функцию звена задержки срабатывания защиты. Задержка необходима из тех соображений, что в процессе выхода ИБП на режим, выходные напряжения на шинах +5В и +12В появляются не сразу, а по мере зарядки выходных конденсаторов большой емкости. Опорное же напряжение от источника Uref, напротив, появляется практически сразу же после включения ИБП в сеть. Поэтому в пусковом режиме компаратор 1 переключается, его выходной транзистор открывается, и если бы задерживающий конденсатор С22 отсутствовал, то это привело бы к срабатыванию защиты сразу при включении ИБП в сеть. Однако в схему включен С22, и срабатывание защиты происходит лишь после того как напряжение на нем достигнет уровня, определяемого номиналами резисторов R37, R58 делителя, подключенного к шине Upom и являющегося базовым для транзистора Q5. Когда это произойдет, транзистор Q5 открывается, и резистор R30 оказывается подключен через малое внутреннее сопротивление этого транзистора к "корпусу". Поэтому появляется путь для протекания тока базы транзистора Q6 по цепи: Uref - э-6 Q6 - R30 - к-э Q5 -"корпус".
Транзистор Q6 открывается этим током до насыщения, в результате чего напряжение Uref=5B, которым запитан по эмиттеру транзистор Q6, оказывается приложенным через его малое внутреннее сопротивление к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Это, как было показано ранее, ведет к останову работы цифрового тракта микросхемы, пропаданию выходных управляющих импульсов и прекращению переключении силовых транзисторов Q1, Q2, т.е. к защитному отключению. КЗ в нагрузке канала +5В приведет к тому, что потенциал анода диода D11 будет составлять всего около +0.8В. Поэтому выходной транзистор компаратора (1) окажется открыт, и произойдет защитное отключение.
Аналогичным образом построена защита от КЗ в нагрузках каналов выработки отрицательных напряжений (-5В и -12В) на компараторе 2 микросхемы U3. Элементы D12, R20 образуют диодно-резистивный делитель-датчик, подключаемый между выходными шинами каналов выработки отрицательных напряжений. Контролируемым сигналом является потенциал катода диода D12. При КЗ в нагрузке канала -5В или -12В, потенциал катода D12 повышается (от -5,8 до 0В при КЗ в нагрузке канала -12В и до -0,8В при КЗ в нагрузке канала -5В). В любом из этих случаев открывается нормально закрытый выходной транзистор компаратора 2, что и обуславливает срабатывание защиты по приведенному выше механизму. При этом опорный уровень с резистора R27 подается на прямой вход компаратора 2, а потенциал инвертирующего входа определяется номиналами резисторов R22, R21. Эти резисторы образуют двуполярно запитанный делитель (резистор R22 подключен к шине Uref=+5B, а резистор R21 - к катоду диода D12, потенциал которого в нормальном режиме работы ИБП, как уже отмечалось, составляет -5,8В). Поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 2 в нормальном режиме работы поддерживается меньшим, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора будет закрыт.
Защита от выходного перенапряжения на шине +5В реализована на элементах ZD1, D19, R38, С23. Стабилитрон ZD1 (с пробивным напряжением 5,1В) подключается к шине выходного напряжения +5В. Поэтому, пока напряжение на этой шине не превышает +5,1 В, стабилитрон закрыт, а также закрыт транзистор Q5. В случае увеличения напряжения на шине +5В выше +5,1В стабилитрон "пробивается", и в базу транзистора Q5 течет отпирающий ток, что приводит к открыванию транзистора Q6 и появлению напряжения Uref=+5B на выводе 4 управляющей микросхемы U4, т.е. к защитному отключению. Резистор R38 является балластным для стабилитрона ZD1. Конденсатор С23 предотвращает срабатывание защиты при случайных кратковременных выбросах напряжения на шине +5В (например, в результате установления напряжения после скачкообразного уменьшения тока нагрузки). Диод D19 является развязывающим.
Схема образования сигнала PG в данном импульсном блоке питания является двухфункциональной и собрана на компараторах (3) и (4) микросхемы U3 и транзисторе Q3.
Схема построена на принципе контроля наличия переменного низкочастотного напряжения на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1, которое действует на этой обмотке лишь при наличии питающего напряжения на первичной обмотке Т1, т.е. пока импульсный блок питания включен в питающую сеть.
Практически сразу после включения ИБП в питающую сеть появляется вспомогательное напряжение Upom на конденсаторе СЗО, которым запитывается управляющая микросхема U4 и вспомогательная микросхема U3. Кроме того, переменное напряжение со вторичной обмотки пускового трансформатора Т1 через диод D13 и то-коограничивающий резистор R23 заряжает конденсатор С19. Напряжением с С19 запитывается резистивный делитель R24, R25. С резистора R25 часть этого напряжения подается на прямой вход компаратора 3, что приводит к закрыванию его выходного транзистора. Появляющееся сразу вслед за этим выходное напряжение внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5B за-питывает делитель R26, R27. Поэтому на инвертирующий вход компаратора 3 подается опорный уровень с резистора R27. Однако этот уровень выбран меньшим, чем уровень на прямом входе, и поэтому выходной транзистор компаратора 3 остается в закрытом состоянии. Поэтому начинается процесс зарядки задерживающей емкости С20 по цепи: Upom - R39 - R30 - С20 - "корпус".
Растущее по мере зарядки конденсатора С20 напряжение подается на инверсный вход 4 микросхемы U3. На прямой вход этого компаратора подается напряжение с резистора R32 делителя R31, R32, подключенного к шине Upom. Пока напряжение на заряжающемся конденсаторе С20 не превышает напряжения на резисторе R32, выходной транзистор компаратора 4 закрыт. Поэтому в базу транзистора Q3 протекает открывающий ток по цепи: Upom - R33 - R34 - 6-э Q3 - "корпус".
Транзистор Q3 открыт до насыщения, а сигнал PG, снимаемый с его коллектора, имеет пассивный низкий уровень и запрещает запуск процессора. За это время, в течение которого уровень напряжения на конденсаторе С20 достигает уровня на резисторе R32, импульсный блок питания успевает надежно выйти в номинальный режим работы, т.е. все его выходные напряжения появляются в полном объеме.
Как только напряжение на С20 превысит напряжение, снимаемое с R32, компаратор 4 переключится, него выход ной транзистор откроется.
Это повлечет за собой закрывание транзистора Q3, и сигнал PG, снимаемый с его коллекторной нагрузки R35, становится активным (Н-уровня) и разрешает запуск процессора.
При выключении импульсного блока питания из сети на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1 переменное напряжение исчезает. Поэтому напряжение на конденсаторе С19 быстро уменьшается из-за малой емкости последнего (1 мкф). Как только падение напряжения на резисторе R25 станет меньше, чем на резисторе R27, компаратор 3 переключится, и его выходной транзистор откроется. Это повлечет за собой защитное отключение выходных напряжений управляющей микросхемы U4, т.к. откроется транзистор Q4. Кроме того, через открытый выходной транзистор компаратора 3 начнется процесс ускоренной разрядки конденсатора С20 по цепи: (+)С20 - R61 - D14 - к-э выходного транзистора компаратора 3 - "корпус".
Как только уровень напряжения на С20 станет меньше, чем уровень напряжения на R32, компаратор 4 переключится, и его выходной транзистор закроется. Это повлечет за собой открывание транзистора Q3 и переход сигнала PG в неактивный низкий уровень до того, как начнут недопустимо уменьшаться напряжения на выходных шинах ИБП. Это приведет к инициализации сигнала системного сброса компьютера и к исходному состоянию всей цифровой части компьютера.
Оба компаратора 3 и 4 схемы выработки сигнала PG охвачены положительными обратными связями с помощью резисторов R28 и R60 соответственно, что ускоряет их переключение.
Плавный выход на режим в данном ИБП традиционно обеспечивается при помощи формирующей цепочки С24, R41, подключенной к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Остаточное напряжение на выводе 4, определяющее максимально возможную длительность выходных импульсов, задается делителем R49, R41.
Питание двигателя вентилятора осуществляется напряжением с конденсатора С14 в канале выработки напряжения -12В через дополнительный развязывающий Г-образный фильтр R16, С15.
Выполнять ремонт компьютерного «железа» самостоятельно – дело достаточно сложное. При этом, пользователь должен точно знать, какой именно из всех компонентов нуждается в ремонте. Ремонтировать блок питания компьютера имеет смысл, если он (как минимум) снят с гарантии, а также – стоимость замены делает такой ремонт действительно целесообразным. Качественный ремонт в СЦ может по цене доходить до стоимости «бюджетных» БП. Обычно, кое-что пользователь может сделать и сам… При условии, что имеет навыки работы с электрооборудованием (220 Вольт), и хорошо понимает опасность ошибки в подобной работе.
Желательно, чтобы рядом с рабочим местом не было заземленных предметов (таких как: отопительные радиаторы, трубы и т.д.)
Собственно, в высоковольтную часть схемы БП – мы не «полезем». Самостоятельный ремонт сводится к: поиску «кольцевых» трещин; замене силовых диодов (если необходимо); замене «плохих» конденсаторов (если необходимо).
В любом случае, ремонт блока питания компьютераначинается с его демонтажа из ПК. Конечно, это стоит сделать, если вы на 100% уверены, что ремонтировать нужно именно БП.
Разбор корпуса самого БП осуществляется откручиванием саморезов (винтов), крепящих две половинки друг к другу. Используется крестовая отвертка.
Примечание: выполняя самостоятельный разбор БП, вы повреждаете пломбу изготовителя – что влечет лишение дальнейшей гарантии на это устройство.
Непосредственно о том, как производится ремонт блока питания и об основных неисправностях – рассказано далее. Чаще всего, отказы, которые встречаются, могут быть обнаружены и устранены достаточно просто:
Их нужно «пропаять», затем – все собрать и включить (возможно – все заработает).
Отдельно нужно сказать про «дежурное» питание. Как правило, ремонт блока питания путем просто замены сгоревших транзисторов, результата не даст – транзисторы снова сгорают, причем – те же. Виновником поломки может являться и трансформатор. Это – деталь дефицитная, которую трудно купить и найти. В редких случаях, причиной отсутствия 5В «дежурного» напряжения может быть изменение рабочей частоты, за которую отвечают «частотозадающие» детали: резистор и конденсатор (не электролитический).
Примечание: чтобы произвести отпайку детали, установленной на теплоотводе, предварительно демонтируют (откручивают) ее крепление. Установка – производится в обратном порядке (сначала – крепление, затем – пайка). Старайтесь не нарушать изоляцию детали от теплоотвода (как правило, используется слюда).
Запуск блока питания: проверьте наличие +5V SB. Если оно есть – попробуем запустить блок питания (соединяют «салатовый» провод, PS-ON, с «черным», общим).
На этом, возможности пользователя по самостоятельному ремонту – можно сказать, исчерпываются.
Внимание! Не занимайтесь самостоятельным ремонтом блока питания, если вы не имеете опыта в электротехнике! После каждого отключения, необходимо разряжать высоковольтные конденсаторы (ждать 3-5 минут)!
Подробнее: «вспухшие» конденсаторы и их замена
Надеемся, по фотографии – понятно, какие конденсаторы «вспухли», какие – нет.
Если на плате есть несколько одинаковых (или – набор параллельно соединенных), из которых «вспух» хотя бы один – менять лучше все. Фирмы, производящие надежную продукцию: Nichicon, Rubycon. Но такие вы – вряд ли найдете. Из бюджетных, можно посоветовать Teapo, Samsung.
При установке, необходимо соблюдать полярность (рабочее напряжение – должно быть таким же или больше, чем обозначено на заменяемом).
На фото – конденсатор на 16 Вольт, 470 МикроФарад (Rubycon, самая дорогая серия).
Производя монтаж и демонтаж деталей на плате компьютерного БП, рекомендуется использовать паяльник мощностью 40 Ватт. В отдельных случаях, для громоздких деталей («мощных» выводов), можно пользоваться паяльником и на 60 Ватт (но – не более).
Самый простой припой (типа ПОС-60) – в данном случае, подходит. Лучше взять в виде тонкой проволоки.
Флюс – не используется (достаточно иметь в наличии обычную канифоль).
Правильно отпаянная деталь, легко самостоятельно выходит из платы (не нужно «поддавливать» вывод паяльником).
Если демонтируется конденсатор – предварительно можно «откусывать» выступающий вывод бокорезами.
Если отпаивается силовой элемент – необходимо полностью выкрутить винт крепления.
В схеме любого БП, предохранитель идет сразу после розетки питания (последовательно с одной из фаз 220 В). Сами предохранители, как детали, различаются по силе тока (то есть, сколько ампер он выдержит в максимуме). Также, предохранители делятся на «F»-тип («быстрые»), «T»-тип («тепловые»).
Если предохранитель необходимо заменить – вы должны выяснить, на какой номинал (силу тока) он был рассчитан. Также, желательно знать «тип».
Замена на предохранитель с большим номиналом – не допускается. Замена F на T – тоже.
Примечание: если вы знаете, какой нужен «ток», но не знаете «тип», можете устанавливать новый предохранитель типа «F».
Именно так. А чтобы не было вопросов, почему он чаще сгорает – проще будет все же узнать достоверные данные (как номинал, так и тип).
Если предохранитель – в стеклянном цилиндрическом корпусе, то в любом случае он рассчитан на 220В электросети. Применение других типов конструкции – не допускается.
При выполнении ремонта блока питания компьютера, не понадобятся какие-то «нестандартные» устройства или оборудование:
Но то, что на рис. – подразумевает, что вы как минимум умеете обращаться с: паяльником, тестером (щипцами, бокорезами…). Для профессионального ремонта, здесь должен был быть осциллограф (достаточно полосы пропускания 3 МГц). Вот только, цена его… (как 2-3 новых БП).
Надеемся, приведенная здесь информация – будет полезна для выполнения «начального» ремонта. Более сложные операции (ремонт трансформатора, работа с высоковольтной «обвязкой», восстановление генерации) – под силу профессионалам (имеющим опыт именно в ремонте БП).
Импульсный блок питания – не очень «простое» устройство, в некоторых случаях восстановление жизнеспособности – производится полной заменой деталей (того или иного узла). Более сложный, «самостоятельный» ремонт – не обязан в каждом случае «увенчаться успехом»…
Сам по себе диод, как отдельный элемент, бывает одного из трех типов: просто диод (p-n переход), СВЧ-диод, и диод Шоттки (квантовый). Нас интересует только последний из них.
Задача диода – пропускать ток в одну сторону (и не пропускать – в другую). Если падение напряжения в прямом включении на обычных диодах – 1 или 2 вольта, то на диодах Шоттки – близко к нулю. Напряжения, получаемые в компьютерном БП – невысокие (12 Вольт и 5), вот почему используются только Шоттки.
Вы можете посмотреть, чему равно падение напряжения на диоде. Тестер должен быть в режиме «диод» (как говорилось выше). Если он «покажет» от 0,015 до 0,7 – то, все правильно. Такие значения – типичны для Шоттки-диода (меньше – это уже «пробой»).
Внутри схем блоков питания, используют пару диодов, включая их встречно:
Для положительного напряжения – используют «сборки» (трехвыводные, в них – 2 диода). Одиночные диоды (круглый корпус) – обычно используют для получения отрицательных напряжений. При замене, одиночные диоды (даже если «полетел» один), рекомендуется менять «парой».
То, с «круглыми» – будет сложнее. Полоска на корпусе означает лишь «направление».
Если мы знаем марку диодов – ищем такие же, или – смотрим параметры (напряжение, ток), и ищем аналог (с таким же или чуть большим значением).
Если не знаем – что ж, надо «скачать» схему вашего блока питания, и посмотреть. Между прочим, в СЦ тоже так поступают (а вот думать, гадать, какая там сила тока – не очень благодарное занятие). Не забывая, что компьютерные БП – содержат только диоды Шоттки.
Примечание: устанавливать диодные сборки/диоды с заведомо большими параметрами тока и напряжения – не рекомендуется (допустим: было 50 Вольт 12 А, а ставят 50 Вольт 20 А). Не нужно этого делать, так как: может быть другой корпус. Кроме чего, есть «дополнительные» параметры (которые в более «мощном» случае – отличаются «не в лучшую» сторону).
Типичный пример (сборки, маломощный БП): 12CTQ040 (40В, 12А); 10CTQ150 (150В, 10А).
Пример одиночных диодов: 90SQ045 (45В, 9А); SR350 (50В, 3А).
Как выбрать новый вентилятор для БП? Он, то есть вентилятор, должен быть: с гидро-подшипником, трехпиновый (3 провода в кабеле), и – подходящих размеров (12см/8 см).
Еще – важно, что в БП используется низкооборотистый «вент», обычно это 1200-1400 (для 12 см) и 1600-2000 (для 8).
При старте БП, на вентилятор подается не все напряжение (не 12 Вольт), а, скажем так, 3-5 Вольт. Важно, чтобы вентилятор умел «стартовать» при таких напряжениях (иначе, он не раскрутится после включения). Уточняйте «стартовое напряжение» вентилятора, будьте внимательны.
В первых двух случаях, желтый провод – тахометр – можно вывести из корпуса БП для мониторинга самой материнской платой.
Обратите внимание на такой параметр, как высота вентилятора. Если взять больше, чем нужно, корпус БП – «не закроется».
При замене, важно, чтобы производительность нового вентилятора (в «литрах в минуту»), была бы как минимум, той же, что и у старого вентилятора. Пожалуй, этот параметр – является основным (в описании товара, он обычно – указывается).
Таким образом, можно сразу провести «мод» блока питания, установив не менее производительный, но более «тихий» пропеллер (гидро-подшипник в бюджетных БП – не часто идет «по умолчанию»).
Вот пожалуй и все, что можно сказать про вентиляторы. Выбирайте.
Блок питания, при запуске «проводком», стартовал. Не спешите устанавливать его в компьютер. Попробуем протестировать БП на эквиваленте нагрузки.
Берутся такие резисторы:
Они называются «ПЭВ» (марка медного провода, из которого сделаны). Можно взять на 25 Ватт, или на 10 (на 7,5):
Главное здесь – составить схему из них (соединяя: параллельно, последовательно), чтобы получилось «мощное» сопротивление (3 Ома и 5-6 Ом).
5-омную нагрузку, мы будем включать в «12В» линию, 3-омную – к «5В». Для подсоединения к БП, используется Molex-разъем (желтый провод – это 12 В):
Примечание: при создании «эквивалента», учитывайте мощность, которая приходится на каждый резистор (она не должна превосходить значение, на которое он рассчитан).
Зная напряжение на резисторе, мощность находится по закону: напряжение в квадрате / сопротивление.
Пример: 4 резистора по 20 Ом – «в параллель», мощность каждого – 7,5 Ватт (пойдет на тестирование линии «12-вольт»).
Можно использовать и галогенные лампочки на 12V (допустим: две по 10 Ватт, в параллель).
Итак, подключив эквивалент нагрузки к Molex-разъему, пробуем включить блок питания («салатовый»/«черный», разъем ATX). Шнур «220 Вольт», тоже должен быть «штатный».
Если включение произошло – подождите 10 секунд. Не уходит ли блок в защиту? Вентилятор должен вращаться, все напряжения – находиться в нужном диапазоне (допускается отклонение не более 5-6%).
Собственно, в таком, «щадящем» для него режиме, любой БП должен работать сколь угодно долго.
Можно сделать и более мощный «эквивалент». То есть, сопротивление в Омах – будет еще ниже. Главное – не «переборщить» (для каждого БП, максимальная сила тока – указана):
Сила тока через нагрузку равна напряжению, деленному на ее сопротивление (в Омах). Ну, это – вы и так знаете…
При тестировании, «нагрузка» будет включаться только в две линии («плюс 5», «плюс 12»). Этого, в общем, достаточно. Другие напряжения («минусы»), можно промерить вольтметром (на 24-пиновом штекере).
Примечание: если линию «+12» вы хотите «испытывать» с силой тока выше 6А – не используйте Molex-разъемы! 4-пиновый разъем питания процессора (+12 В) – держит до 10 Ампер. При необходимости, нагрузка «раскидывается» между двумя разъемами (процессорным, «молексом»).
Примечание 2: При выполнении любых соединений, используйте провод достаточного сечения (на 1 мм кв. – ток 10 А).
На эквиваленте нагрузки, будет выделяться тепло (тепловая мощность равна электрической). Позаботьтесь об охлаждении (притоке воздуха). В процессе тестирования, первые 2-3 минуты – лучше следить, не перегреется ли один из резисторов.
На фото – «серьезный» подход к созданию «эквивалента».
