Блок питания компа. Обычные или модульные провода. Коэффициент полезного действия — КПД блоков питания

Многие пользователи, которые пытаются разобраться в устройстве своего ПК, не понимают, что такое БП в компьютере. А между тем, это один из самых важных элементов в системе, без которого вообще ни одно комплектующее работать не будет. Давайте разберемся, что собой представляют блоки питания, определим их устройство, виды, плюсы и минусы.

Определение

Что такое БП в компьютере? Если сказать коротко, это - устройство для преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное для питания всех комплектующих в системном блоке. В частности, блок питания подает напряжение на компоненты: видеокарту, оперативную память, жесткий диск, сетевую карту, процессор, подключенные периферийные устройства. Если все эти комплектующие подключить напрямую к сети 220 В, то они просто сгорят. Комплектующие для работы требуют наличия напряжения 12 или 24 В (в основном), и задача блока питания - дать требуемое напряжение.

Также есть и другая задача этого элемента - защищать комплектующие компьютера от возможных перепадов напряжения. По сути, это устройство изменения сетевого напряжения, которое выглядит как небольшая черная коробка с вентилятором. Она устанавливается в системный блок, и именно в нее входит сетевой кабель.

Требуемое напряжение

Питание БП компьютера осуществляется от сети с напряжением 220 В. Но в разных странах напряжение тока и его частота в сети могут различаться. Например, в России и в большинстве европейских стран напряжение в сети составляет 220/230 В при частоте 50 Гц. Однако в США напряжение в сети равно 120 В при частоте 60 Гц. Австралия в этом плане тоже отличается - там напряжение равно 240 В/50 Гц. Следовательно, при создании блока питания учитывают параметры сети той страны, в которую планируются поставки. То есть, если привезти в Россию блок питания, купленный в США, то он, вероятнее всего, работать не будет.

Есть также универсальные блоки питания со специальным регулятором напряжения. То есть на блоке можно выставить значение напряжения в сети, и прибор самостоятельно будет адаптирован к нему.

Если компьютер не включается при нажатии на кнопку включения, то в первую очередь причину нужно искать именно в блоке и при необходимости заменять его. К сожалению, недорогие модели, которыми сегодня завален рынок России, ломаются слишком часто.

Мощность БП компьютера

Сегодня есть много разных блоков, которые способны выдавать мощность в огромном диапазоне. В современных ноутбуках мощность может варьироваться в диапазоне 25-100 Вт. Что касается персональных компьютеров, то здесь в зависимости от энергопотребления комплектующих можно использовать БП на 2000 Вт.

Среди пользователей ходят слухи, что чем мощнее будет блок, тем лучше, хотя на самом деле это не совсем так. Не каждому пользователю нужно столь мощное и дорогое устройство. Если рассудить, то приобретение дорогого и мощного БП для слабого компьютера - это бесполезная трата денег не только при покупке самого агрегата, но и при эксплуатации, так как он будет потреблять много лишней электроэнергии.

Впрочем, на сегодняшний день на полках магазинов в основном представлены устройства на 400-500 Вт. Мощности таких комплектующих вполне достаточно для обеспечения питанием стандартного компьютера с хорошим "железом". Но стабильную работу мощного игрового компьютера они обеспечить не способны.

Виды и различия БП

Теперь, когда мы понимаем, что такое БП в компьютере, можно поговорить про их виды и отличительные особенности. Сегодня существуют импульсные и трансформаторные блоки. Каждый вид имеет свои достоинства и недостатки, которые необходимо рассмотреть подробнее.

Трансформаторные

Это самый распространенный вид, который продается чаще всего. В большинстве современных системах практически не используется подобное устройство БП компьютера, которое представлено следующими элементами:

1. Трансформатор.
2. Выпрямитель.
3. Сетевой фильтр.

Один из таких блоков показан на фото ниже.

Принцип работы

Принцип работы такого устройства относительно прост: через первичную обмотку трансформатор принимает на себя напряжение сети. Затем с помощью выпрямителя переменный разнонаправленный ток преобразовывается в постоянный и однонаправленный. При этом может использоваться разные выпрямители: одно- или двухполупериодный. В любом случае применяются диодные мосты, которые состоят из:

1. Двух диодов - в первом типе.
2. Четырех диодов - во втором типе.

Применение двух элементов в выпрямителе характерно для БК с удвоенным напряжением либо в трехфазных устройствах.

Сетевой фильтр в устройстве БП компьютера - это обычный конденсатор с большой емкостью. Он сглаживает пульсации тока, из-за чего на комплектующие подается относительно чистый и равномерный ток.

Также вместо обычных трансформаторов внутри таких блоков могут использоваться автоматические устройства.

Работа трансформаторных БП

Чтобы детальнее понять, что такое БП в компьютере и как они работают, нужно иметь хотя бы начальные знания законов электротехники. Габариты блоков питания трансформаторного типа напрямую зависят от габаритов используемых внутри трансформаторов. Размеры устройств высчитываются по формуле:

В этой формуле:

1. N - число витков на 1 В напряжения;
2. f - частота тока (переменного);
3. B - образующаяся в магнитопроводе индукция магнитного поля;
4. S - площадь сечения магнитопровода.

Следовательно, чем будет больше витков и сечение провода, тем и трансформатор будет больше. Это влечет за собой увеличение габаритов самого блока. Однако если сечение провода уменьшить, то придется увеличить количество витков (N), что не удастся в компактных трансформаторах. Если трансформатор является маломощным, то много витков с малым сечением не повлияет на работу самого блока питания, так как сила тока в подобных устройствах будет низкой. Однако при повышением мощности ток будет расти, что приведет к рассеиванию тепловой мощности.

Следовательно, трансформаторные блоки питания с частотой работы 50 Гц могут быть только большими и тяжелыми. Подобные устройства непрактично использовать в современных компьютерах в силу их веса и габаритов, а также низкого КПД.

Однако есть и положительные стороны: надежность и простота, удобство ремонта (все элементы легко заменить в случае поломки), отсутствие радиопомех.

Импульсные блоки питания

В этих устройствах используются иные конструкторские решения, позволяющие увеличить частоту тока. Ниже представлен классический БП подобного типа.

Работает подобный блок питания следующим образом:

1. Переменный ток из сети поступает в устройство, выпрямляется и становится постоянным.
2. Постоянный ток конвертируется в частотные импульсы.
3. Эти импульсы поступают на трансформатор. Если предусмотрена гальваническая развязка, то прямоугольные импульсы поступают на выходной ФНЧ.

Отметим, что есть кардинальные отличия между этими двумя типами БП. В частности импульсные отличаются следующими особенностями:

1. При повышение частоты тока возрастает КПД трансформатора.
2. Требования к сечению сердечника минимальные.
3. Возможность создания компактных и легких блоков питания за счет установки эффективных и небольших трансформаторов.
4. Применение отрицательной обратной связи дает возможность стабилизировать выходное напряжение, что положительно повлияет на стабильность работы всех комплектующих и системы в целом.

Достоинства импульсных блоков питания

1. Высокий КПД, который достигает 92-98%.
2. Малый вес и габариты.
3. Надежность.
4. Возможность работы в широком частотном диапазоне. Один и тот же импульсный блок способен работать в разных странах мира.
5. Защита от короткого замыкания.
6. Низкая стоимость.

1. Плохая ремонтопригодность. Если обычный трансформаторный блок легко отремонтировать, заменив практически любой элемент на плате, то с импульсным устройством все сложнее. Поэтому переделка БП компьютера импульсного типа считается сложной задачей. Ремонт в мастерской может обойтись дорого.
2. Излучение высокочастотных помех.

Теперь мы выяснили, что такое БП в компьютере и как они работают. На данный момент на рынке продаются в основном импульсные приборы, а трансформаторные практически отсутствуют.

Как проверить БП компьютера?

Если компьютер не включается, то проблема может заключаться именно в БП. Для проверки устройства нам понадобится мультиметр. Итак, перед тем, как проверить БП компьютера на работоспособность, необходимо отключить все комплектующие и сам БП. Затем берем обычную скрепку, распрямляем ее в форме U. Берем коннектор на 20/24 пина (самый большой) и с помощью нашей скрепки замыкаем черный и зеленый контакты. Учитывая, что пальцы будут касаться металла, нужно убедиться, что блок питания отключен от розетки.

Теперь опускаем скрепку и включаем БП в розетку. Если вентилятор начал вращаться при включении устройства, то значит, что оно рабочее.

Теперь необходимо замерить напряжение на разъемах. В зависимости от модели блока питания напряжение на разъемах может немного отличаться. Поэтому в инструкции (или в интернете) необходимо найти информацию о том, какие параметры напряжения должны быть на разных разъемах и замерить их мультиметром. Если параметры отличаются от нормальных, то значит, что с БП что-то не так.

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.

Рекомендации по самостоятельному ремонту компьютерных блоков питания:

1. Подключение к сети 220 В любого блока питания необходимо осуществлять через «быстрый» предохранитель на ток не более 2А.
2. Первый запуск после ремонтных работ производится последовательно с лампой накаливания. О коротком замыкании на входе устройства скажет накал лампы. Такой БП, включать в сеть – нельзя.
3. В процессе как диагностики, так и ремонта, необходимо проводить разряд всех электролитических емкостей (после каждого включения/отключения). Нужно ждать 3-5 минут, либо использовать электролампу на 220В – вспышка укажет, что разряд действительно произведен.
4. Все ремонтные операции проводятся при полностью отключенном от сети блоке питания.

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:

• Проверьте, присутствует ли «дежурное» напряжение (+5В SB). Это – фиолетовый провод 24-контактного (основного) разъема блока питания. Между «черным» и «фиолетовым» – должно быть напряжение +5 Вольт. Проверить его наличие можно и до разбора корпуса блока, при этом, сам БП должен быть включен в сеть.

• Разобрали блок питания – смотрим на плату. Часто встречаются неисправные (вспухшие) электролитические конденсаторы. Это можно определить визуально, чаще всего подвержены дефекту именно электролитические конденсаторы не очень большой емкости (470-220 мкФ, и меньше). Такой конденсатор необходимо отпаять с платы (для этого, ее придется снять), а новый, должен быть той же емкости и рассчитан на то же (или – большее) напряжение. Внимание: соблюдайте полярность выводов! На импортных, «полосой» обозначен «минус».

• Следующая неисправность – это выход из строя низковольтных диодов (12 или 5В). Они могут быть конструктивно выполнены как сборки из двух диодов (плоский корпус с тремя выводами), бывает и раздельная установка.

• С проверкой/заменой диодов – немного сложнее, чем с конденсаторами. Для проверки, нужно выпаивать один вывод каждого диода (можно – и всю деталь). Как «звонится» исправный диод – все знают. При прямом подключении, тестер покажет значение (близкое к «0»), при обратном – ничего не показывает (сам тестер – включен в режиме «диод»):

• На замену, рекомендуется устанавливать диоды Шоттки, имеющие аналогичный (или – больший) заявленный ток/напряжение.

• Осуществляя ремонт блока питания самостоятельно, отверните винты самой платы и снимите ее (убедитесь еще раз, блок – должен быть обесточен). Внимательно смотря на монтаж, довольно быстро можно будет заметить дефекты «кольцевых трещин»:

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).

Технология пайки

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).

Демонтаж детали:

• Греть паяльником, до полного расплавления припоя;
• Используя устройство для отпайки (из пластика), быстро произвести откачку жидкого припоя:

• Повторить пункты 1 и 2.

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.

Замена предохранителя

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.

Что используется (приборы и материалы)

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»…

Характеристики диодов

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».

Как лучше подобрать замену? Если на «прямоугольном» пластмассовом корпусе (3-х выводном) – написана марка:

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).

Замена вентилятора БП

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.

Способ подключения вентилятора к БП:

1. Два проводка (черный, красный) припаяны к плате блока питания.
2. Два проводка (черный, красный) присоединяются коннектором 2-пин к коннектору платы.
3. Три проводка (черный, красный + желтый) присоединяются коннектором 3-пин к плате.

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.

Эквивалент нагрузки

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».

Ремонт блока питания

Современные блоки питания для ПК являются довольно сложными устройствами. При покупке компьютера мало кто обращает внимание на марку предустановленного в системе БП. Впоследствии некачественное или недостаточное питание может вызвать ошибки в программной среде, стать причиной потери данных на носителях и даже привести к выходу из строя электроники ПК. Понимание хотя бы базовых основ и принципов функционирования блоков питания, а также умение определить качественное изделие позволит избежать различных проблем и поможет обеспечить долговременную и бесперебойную работу любого компьютера.

Компьютерный блок питания состоит из нескольких основных узлов. Детальная схема устройства представлена на рисунке. При включении сетевое переменное напряжение подается на входной фильтр , в котором сглаживаются и подавляются пульсации и помехи. В дешевых блоках этот фильтр часто упрощен либо вообще отсутствует.

Далее напряжение попадает на инвертор сетевого напряжения . В сети проходит переменный ток, который меняет потенциал 50 раз в секунду, т. е. с частотой 50 Гц. Инвертор же повышает эту частоту до десятков, а иногда и сотен килогерц, за счет чего габариты и масса основного преобразующего трансформатора сильно уменьшаются при сохранении полезной мощности. Для лучшего понимания данного решения представьте себе большое ведро, в котором за раз можно перенести 25 л воды, и маленькое ведерко емкостью 1 л, в котором можно перенести такой же объем за то же время, но воду придется носить в 25 раз быстрее.

Импульсный трансформатор преобразовывает высоковольтное напряжение от инвертора в низковольтное. Благодаря высокой частоте преобразования мощность, которую можно передать через такой небольшой компонент, достигает 600-700 Вт. В дорогих БП встречаются два или даже три трансформатора.

Рядом с основным трансформатором обычно имеются один или два меньших, которые служат для создания дежурного напряжения, присутствующего внутри блока питания и на материнской плате всегда, когда к БП подключена сетевая вилка. Этот узел вместе со специальным контроллером отмечен на рисунке цифрой .

Пониженное напряжение поступает на быстрые выпрямительные диодные сборки, установленные на мощном радиаторе . Диоды, конденсаторы и дроссели сглаживают и выпрямляют высокочастотные пульсации, позволяя получить на выходе почти постоянное напряжение, которое идет далее на разъемы питания материнской платы и периферийных устройств.

В недорогих блоках применяется так называемая групповая стабилизация напряжений. Основной силовой дроссель сглаживает только разницу между напряжениями +12 и +5 В. Подобным образом достигается экономия на количестве элементов в БП, но делается это за счет снижения качества стабилизации отдельных напряжений. Если возникает большая нагрузка на каком-то из каналов, напряжение на нем снижается. Схема коррекции в блоке питания, в свою очередь, повышает напряжение, стараясь компенсировать недостачу, но одновременно возрастает напряжение и на втором канале, который оказался малонагруженным. Налицо своеобразный эффект качелей. Отметим, что дорогие БП имеют выпрямительные цепи и силовые дроссели, полностью независимые для каждой из основных линий.

Кроме силовых узлов в блоке есть дополнительные - сигнальные. Это и контроллер регулировки оборотов вентиляторов, часто монтируемый на небольших дочерних платах , и схема контроля за напряжением и потребляемым током, выполненная на интегральной микросхеме . Она же управляет работой системы защиты от коротких замыканий, перегрузки по мощности, перенапряжения или, наоборот, слишком низкого напряжения.

Зачастую мощные БП оснащены активным корректором коэффициента мощности. Старые модели таких блоков имели проблемы совместимости с недорогими источниками бесперебойного питания. В момент перехода подобного устройства на батареи напряжение на выходе снижалось, и корректор коэффициента мощности в БП интеллектуально переключался в режим питания от сети 110 В. Контроллер бесперебойного источника считал это перегрузкой по току и послушно выключался. Так вели себя многие модели недорогих ИБП мощностью до 1000 Вт. Современные блоки питания практически полностью лишены данной «особенности».

Многие БП предоставляют возможность отключать неиспользуемые разъемы, для этого на внутренней торцевой стенке монтируется плата с силовыми разъемами . При правильном подходе к проектированию такой узел не влияет на электрические характеристики блока питания. Но бывает и наоборот, некачественные разъемы могут ухудшать контакт либо неверное подключение приводит к выходу комплектующих из строя.

Для подключения комплектующих к БП используется несколько стандартных типов штекеров: самый крупный из них - двухрядный - служит для питания материнской платы. Ранее устанавливались двадцатиконтактные разъемы, но современные системы имеют большую нагрузочную способность, и в результате штекер нового образца получил 24 проводника, причем часто добавочные 4 контакта отсоединяются от основного набора. Кроме силовых каналов нагрузки, на материнскую плату передаются сигналы управления (PS_ON#, PWR_OK), а также дополнительные линии (+5Vsb, -12V). Включение проводится только при наличии на проводе PS_ON# нулевого напряжения. Поэтому, чтобы запустить блок без материнской платы, нужно замкнуть контакт 16 (зеленый провод) на любой из черных проводов («земля»). Исправный БП должен заработать, и все напряжения сразу же установятся в соответствии с характеристиками стандарта ATX. Сигнал PWR_OK служит для сообщения материнской плате о нормальном функционировании схем стабилизации БП. Напряжение +5Vsb используется для питания USB-устройств и чипсета в дежурном режиме (Standby) работы ПК, а -12 - для последовательных портов RS-232 на плате.

Стабилизатор процессора на материнской плате подключается отдельно и использует четырех- либо восьмиконтактный кабель, подающий напряжение +12 В. Питание мощных видеокарт с интерфейсом PCI-Express осуществляется по одному 6-контактному либо по двум разъемам для старших моделей. Существует также 8-контактная модификация данного штекера. Жесткие диски и накопители с интерфейсом SATA используют собственный тип контактов с напряжениями +5, +12 и +3,3 В. Для старых устройств подобного рода и дополнительной периферии имеется 4-контактный разъем питания с напряжениями +5 и +12 В (так называемый molex).

Основное потребление мощности всех современных систем, начиная с Socket 775, 754, 939 и более новых, приходится на линию +12 В. Процессоры могут нагружать данный канал токами до 10-15 А, а видеокарты до 20-25 А (особенно при разгоне). В итоге мощные игровые конфигурации с четырехъядерными CPU и несколькими графическими адаптерами запросто «съедают» 500-700 Вт. Материнские платы со всеми распаянными на РСВ контроллерами потребляют сравнительно мало (до 50 Вт), оперативная память довольствуется мощностью до 15-25 Вт для одной планки. А вот винчестеры, хоть они и неэнергоемкие (до 15 Вт), но требуют качественного питания. Чувствительные схемы управления головками и шпинделем легко выходят из строя при превышении напряжения +12 В либо при сильных пульсациях.

На наклейках блоков питания часто указывают наличие нескольких линий +12 В, обозначаемых как +12V1, +12V2, +12V3 и т. д. На самом деле в электрической и схемотехнической структуре блока они в абсолютном большинстве БП представляют собой один канал, разделенный на несколько виртуальных, с различным ограничением по току. Данный подход применен в угоду стандарту безопасности EN-60950, который запрещает подводить мощность свыше 240 ВА на контакты, доступные пользователю, поскольку при возникновении замыкания возможны возгорания и прочие неприятности. Простая математика: 240 ВА/12 В = 20 А. Поэтому современные блоки обычно имеют несколько виртуальных каналов с ограничением по току каждого в районе 18-20 А, однако общая нагрузочная способность линии +12 В не обязательно равна сумме мощностей +12V1, +12V2, +12V3 и определяется возможностями используемого в конструкции преобразователя. Все заявления производителей в рекламных буклетах, расписывающие огромные преимущества от множества каналов +12 В, - не более чем умелая маркетинговая уловка для непосвященных.

Многие новые блоки питания выполнены по эффективным схемам, поэтому выдают большую мощность при использовании маленьких радиаторов охлаждения. Примером может служить распространенная платформа FSP Epsilon (FSPxxx-80GLY/GLN), на базе которой построены БП нескольких производителей (OCZ GameXStream, FSP Optima/Everest/Epsilon).

Современные мощные видеокарты потребляют большое количество энергии, поэтому давно подключаются отдельными кабелями к БП независимо от материнской платы. Новейшие модели оснащаются шести- и восьмиконтактными штекерами. Часто последний имеет отстегивающуюся часть, для удобства подсоединения к меньшим разъемам питания видеокарт.

Надеемся, что после рассмотрения основных узлов блоков питания читателям уже понятно: за последние годы конструкция БП стала значительно сложнее, она подверглась модернизации и сейчас для полноценного всестороннего тестирования требует квалифицированного подхода и наличия специального оборудования. Невзирая на общее повышение качества доступных рядовому пользователю блоков, существуют и откровенно неудачные модели. Поэтому при выборе конкретного экземпляра БП для вашего компьютера нужно ориентироваться на подробные обзоры данных устройств и внимательно изучать каждую модель перед покупкой. Ведь от блока питания зависит сохранность информации, стабильность и долговечность работы компонентов ПК в целом.

Краткий словарь терминов

Суммарная мощность - долговременная мощность потребления нагрузкой, допустимая для блока питания без его перегрева и повреждений. Измеряется в ваттах (Вт, W).

Конденсатор, электролит - устройство для накопления энергии электрического поля. В БП используется для сглаживания пульсаций и подавления помех в схеме питания.

Дроссель - свернутый в спираль проводник, обладающий значительной индуктивностью при малой собственной емкости и небольшом активном сопротивлении. Данный элемент способен запасать магнитную энергию при протекании электрического тока и отдавать ее в цепь в моменты больших токовых перепадов.

Полупроводниковый диод - электронный прибор, обладающий разной проводимостью в зависимости от направления протекания тока. Применяется для формирования напряжения одной полярности из переменного. Быстрые типы диодов (диоды Шоттки) часто используются для защиты от перенапряжения.

Трансформатор - элемент из двух или более дросселей, намотанных на единое основание, служащий для преобразования системы переменного тока одного напряжения в систему тока другого напряжения без существенных потерь мощности.

ATX - международный стандарт, описывающий различные требования к электрическим, массогабаритным и другим характеристикам корпусов и блоков питания.

Пульсации - импульсы и короткие всплески напряжения на линии питания. Возникают из-за работы преобразователей напряжения.

Коэффициент мощности, КМ (PF) - соотношение активной потребляемой мощности от электросети и реактивной. Последняя присутствует всегда, когда ток нагрузки по фазе не совпадает с напряжением сети либо если нагрузка является нелинейной.

Активная схема коррекции КМ (APFC) - импульсный преобразователь, у которого мгновенный потребляемый ток прямо пропорционален мгновенному напряжению в сети, то есть имеет только линейный характер потребления. Этот узел изолирует нелинейный преобразователь самого БП от электросети.

Пассивная схема коррекции КМ (PPFC) - пассивный дроссель большой мощности, который благодаря индуктивности сглаживает импульсы тока, потребляемые блоком. На практике эффективность подобного решения довольно низкая.

Навык запуска блока питания без компьютера и материнской платы может пригодиться не только системным администраторам, но и обычным пользователям. Когда возникают неполадки с ПК, важно проверить на работоспособность отдельные его части. С этой задачей под силу справиться любому человеку. Как же включить БП?

Как включить блок питания без компьютера (без материнской платы)

Раньше были блоки питания (сокращённо БП) стандарта АТ, которые запускались напрямую. С современными устройствами АТХ такой фокус не получится. Для этого понадобится небольшой провод или обычная канцелярская скрепка, чтобы замкнуть контакты на штекере.

Слева - штекер на 24 контакта, справа - более старый штекер на 20 контактов

В современных компьютерах используется стандарт АТХ. Существует два вида разъёмов для него. Первый, более старый, имеет 20 контактов на штекере, второй - 24. Чтобы запустить блок питания, нужно знать, какие контакты замыкать. Чаще всего это зелёный контакт PS_ON и чёрный контакт заземления.

Обратите внимание! В некоторых «китайских» версиях БП цвета проводов перепутаны, поэтому лучше ознакомиться со схемой расположения контактов (распиновкой) перед началом работы.

Пошаговая инструкция

Итак, когда вы ознакомились со схемой расположения проводов, можно приступать к запуску.

Работа любого компьютера невозможна без блока питания. Поэтому стоит отнестись серьезно к выбору. Ведь от стабильной и надежной работы БП будет зависеть работоспособность самого компьютера.

Что это такое

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;
• +3,3В.

Кроме этих заявленных величин существует и дополнительное величины:

• -12В;

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.

Обзор схем источников питания

Главной частью структурной схемы ИП, формата ATX, является полумостовой преобразователь. Работа преобразователей этого типа заключается в использовании двухтактного режима.

Стабилизация выходных параметров ИП осуществляется применением широтно-импульсной модуляции (ШИМ-контроллер) управляющих сигналов.

В импульсных источниках питания часто используется микросхема ШИМ-контроллера TL494, которая обладает рядом положительных свойств:

• приемлемые рабочие характеристики микросхемы. Это – малый пусковой ток, быстродействие;
• наличие универсальных внутренних элементов защиты;
• удобство использования.

Простой импульсный БП

Принцип работы обычного импульсного БП можно увидеть на фото.

Первый блок выполняет изменение переменного тока в постоянный. Преобразователь выполнен в виде диодного моста, который преобразовывает напряжение, и конденсатора, сглаживающего колебания.

Кроме этих элементов могут присутствовать еще дополнительные комплектующие: фильтр напряжения и термисторы. Но, из-за дороговизны, эти комплектующие могут отсутствовать.

Генератор создает импульсы с определенной частотой, которые питают обмотку трансформатора. Трансформатор выполняет главную работу в БП, это – гальваническая развязка и преобразование тока до требуемых величин.

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.

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

В новых источниках питания для ПК появляется дополнительный блок – корректор коэффициента мощности (ККМ). ККМ убирает появляющиеся погрешности мостового выпрямителя переменного тока и повышает коэффициент мощности (КМ).

Поэтому производителями активно изготавливаются БП с обязательной коррекцией КМ. Это означает, что ИП на компьютере будет работать в диапазоне от 300Вт и более.

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».

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.

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.

В приведенной схеме первая часть выполняет формирование стабилизированного напряжение +38В, а вторая часть является преобразователем, который формирует стабилизированное напряжение +12В.

Схема подключения блока питания компьютера

Для подключения блока питания к компьютеру следует выполнить ряд последовательных действий:

Конструктивные особенности

Для подключения комплектующих персонального компьютера на БП предусмотрены различные разъемы. На задней его части расположен разъем под сетевой кабель и кнопка выключателя.

Кроме этого может находится еще на задней стенке БП и разъем для подключения монитора.

В различных моделях могут быть и другие разъемы:

В современных источниках питания для ПК реже устанавливают вентилятор на задней стенке, который вытягивал горячий воздух из БП. В замен этого решения начали использовать вентилятор на верхней стенке, который был больше и работал тише.

На некоторых моделях возможно встретить сразу два вентилятора. Из стенки, которая находится внутри системного блока, выходит провод со специальным разъемом для подачи тока на материнскую плату. На фото указаны возможные разъемы подключения и обозначение контактов.

Каждый цвет провода подает определенное напряжение:

• желтый - +12 В;
• красный - +5 В;
• оранжевый - +3,3 В;
• черный – заземление.

У различных производителей могут изменяться значения для этих цветов проводов.

Также есть разъемы для подачи тока комплектующим компьютера.

Параметры и характеристики

БП персонального компьютера имеет много параметров, которые могут не указываться в документации. На боковой этикетке указываются несколько параметров – это напряжение и мощность.

Мощность – основной показатель

Эта информация пишется на этикетке крупным шрифтом. Показатель мощности БП указывает на общее количество электроэнергии доступной для внутренних комплектующих.

Казалось бы, выбрать БП с требуемой мощностью будет достаточным просуммировать потребляемые показатели комплектующими и выбрать БП с небольшим запасом. Поэтому большой разницы между 200w и 250w не будет существенной.

Но на самом деле ситуация выглядит сложнее, потому что выдаваемое напряжение может быть разным - +12В, -12В и другим. Каждая линия напряжения потребляет определенную мощность. Но в БП расположен один трансформатор, который генерирует все напряжения, используемые ПК. В редких случаях может быть размещено два трансформатора. Это дорогой вариант и используется в качестве источника на серверах.

В простых же БП используется 1 трансформатор. Из-за этого мощность на линиях напряжений может меняться, увеличиваться при малой нагрузке на других линиях и наоборот уменьшаться.

Рабочие напряжение

При выборе БП следует обратить внимание на максимальные значения рабочих напряжений, а также диапазон входящих напряжений, он должен быть от 110В до 220В.

Правда большинство из пользователей на это не обращают своего внимания и выбирая БП с показателями от 220В до 240В рискуют к появлению частых отключений ПК.

Такой БП будет выключаться при падении напряжения, которые не редкость для наших электросетей.Превышение заявленных показателей приведет к выключению ПК, сработает защита. Чтобы включить обратно БП придется отключить его от сети и подождать минуту.

Следует помнить, что процессор и видеокарта потребляю самое большее рабочее напряжение в 12В. Поэтому следует обращать внимание на эти показатели.Для снижения нагрузки на разъемы, линию 12В разделяют на пару параллельных с обозначением +12V1 и +12V2. Эти показатели должны быть указаны на этикетке.

Перед тем как выбрать для покупки БП, следует обратить внимание на потребляемую мощность внутренними компонентами ПК.

Но некоторые видеокарты требуют особый потребляемый ток +12В и эти показатели следует учитывать при выборе БП. Обычно для ПК, в котором установлена одна видеокарта, достаточно источника с мощностью в 500вт или 600.

Также следует ознакомится с отзывами покупателей и обзорами специалистов о выбранной модели, и компании производителе. Лучшие параметры, на которые следует обратить внимание, это: мощность, тихая работа, качество и соответствие написанным характеристикам на этикетке.

Экономить при этом не следует, ведь от работы БП будет зависеть работа всего ПК. Поэтому чем качественнее и надежнее источник, тем дольше прослужит компьютер. Пользователь может быть уверен, что сделал правильный выбор и не беспокоится о внезапных выключениях своего ПК.