Принципиальные схемы компьютерных блоков питания (описание ATX 300, 350, 400, 450, 550W)

Что это такое

Основной задачей блока питания является преобразование переменного тока и дальнейшее формирование необходимого напряжения для нормальной работы всех компонентов ПК.

Напряжение, необходимое для работы компонентов:

• +12В;
• +5В;
• +3,3В.

В дополнение к этим заявленным значениям есть дополнительное значение:

• -12В;
• -5В.

Блок питания действует как гальваническая развязка между электрическим током от розетки и компонентами, которые потребляют энергию. Простой пример, если бы произошла утечка питания и человек коснулся крышки системного блока, его бы ударило током, но благодаря блоку питания этого не происходит. Часто используются блоки питания формата ATX (IP.

Немного теории

Но прежде чем мы начнем копаться в кишках, давайте спросим себя, так ли необходим блок питания? Почему я не могу подключить компьютер напрямую к розетке? Ответ заключается в том, что компоненты компьютера рассчитаны на совсем другое напряжение, чем напряжение сети.

На приведенном ниже графике показано, какой должна быть электросеть (США = синяя и зеленая кривые; Великобритания = красная кривая). По оси x отложено время в миллисекундах, а по оси Y отложено напряжение в вольтах. Проще всего понять, что такое напряжение, посмотрев на разницу энергии между двумя точками.

Если к проводнику (например, к металлической проволоке) приложено напряжение, разница в энергии заставит электроны в материале проводника течь с более высокого энергетического уровня на более низкий.

Электроны являются строительными блоками атомов, из которых состоит проводник, а в металлах много электронов, которые могут свободно двигаться. Этот поток электронов называется током и измеряется в амперах.

Хорошая аналогия может быть проведена с садовым шлангом: напряжение связано с давлением, которое вы прилагаете, а поток воды является текущим. Любые ограничения и препятствия в шланге по сути представляют собой электрическое сопротивление.

Мы видим, что электричество в сети меняется во времени, поэтому оно и называется переменным током (AC, переменный ток). В США напряжение сети колеблется 60 раз в секунду с пиковым значением 340 В или 170 В, в зависимости от местоположения и способа подключения.

В Великобритании пиковые напряжения ниже, и частота этих колебаний также немного отличается. Большинство стран следуют аналогичным стандартам сетевого напряжения, и только в нескольких странах пиковое напряжение ниже или выше.

Необходимость в блоке питания связана с тем, что компьютеры не работают от сети переменного тока: им нужно постоянное напряжение, которое никогда не меняется, и при этом гораздо более низкое. На той же схеме это будет выглядеть примерно так:

Но современному компьютеру требуется не одно постоянное напряжение, а четыре: +12 вольт, -12 вольт, +5 вольт и +3,3 вольта. А так как эти величины не изменяются, то такой ток называется постоянным (DC, постоянный ток).

Преобразование тока из переменного в постоянный (так называемое выпрямление) является одной из основных функций источника питания. Пришло время открыть его и посмотреть, как оно работает!

Преобразование мощности переменного тока в постоянный является одной из основных функций блока питания. Пришло время посмотреть, как он это делает!

Тут надо предупредить, что в блоке питания есть элементы, собирающие ток, в том числе и летальные. Поэтому разборка блока питания потенциально опасна.

Официальное изображение блока питания Cooler Master.

Принцип работы этого блока питания аналогичен многим другим, и хотя маркировка на разных деталях внутри будет разной, принципиальных отличий это не составляет.

Разъем кабеля питания находится в верхнем левом углу изображения, и ток течет по часовой стрелке, пока не достигнет розетки от источника питания (пучок цветных проводов, нижний левый угол).

Если мы перевернем плату, то увидим, что по сравнению с основной платой проводники и разъемы на ней шире и массивнее — это потому, что они рассчитаны на более высокие токи. Также бросается в глаза широкая полоса посередине, как будто по равнине течет река.

Это еще раз говорит о том, что все блоки питания имеют два четко разделенных узла: первичный и вторичный. Во-первых, отрегулировать входное напряжение таким образом, чтобы его можно было эффективно снизить; второй это все настройки уже исправленного и пониженного напряжения.

Фильтрация

Первое, что блок питания делает с сетевым питанием, это не выпрямление или понижение, а выравнивание входного напряжения.

Поскольку в наших домах, офисах и на предприятиях имеется множество электроприборов и устройств, которые постоянно включаются и выключаются, а также излучают электромагнитные помехи, переменный ток в сети часто «закручивается» и имеет случайные скачки и перепады (переменный ток в сети) частота непостоянна).

Это не только затрудняет преобразование блока питания, но и может повредить некоторые элементы внутри него.

Наш БП имеет два каскада так называемых входных фильтров (транзиентных фильтров), первый из которых построен сразу на входе с использованием трех конденсаторов. Он выполняет роль, аналогичную лежачему полицейскому на дороге, только вместо скорости этот фильтр гасит резкие скачки входного напряжения.

Желтые блоки снова являются конденсаторами, но зеленые кольца, обмотанные медным проводом, представляют собой катушки индуктивности (хотя при таком использовании их обычно называют дросселями).

Катушки накапливают электрическую энергию в магнитном поле, но энергия не теряется, а за счет самоиндукции плавно возвращается. Таким образом, внезапный высокий импульс (скачок) поглощается магнитным полем катушки индуктивности и дает на выходе постоянное напряжение без какого-либо скачка.

Два маленьких синих диска — еще один пример разновидности конденсатора, а прямо под ними (зеленый с длинными ножками, покрытыми черными изоляторами) находится металлооксидный варистор (MOV). Они также используются для защиты от скачков напряжения. Подробнее о различных типах входных фильтров можно прочитать здесь.

С этим блоком питания часто можно определить, сколько сэкономил производитель, или к какому бюджетному классу относится блок. В более дешевых будет упрощенная фильтрация ввода, а в самых дешевых ее вообще не будет (избегайте их!).

Теперь, когда напряжение выровнено и отрегулировано, ему позволено двигаться дальше — собственно, к трансформации.

Преобразование

Как мы уже сказали, блок питания должен изменять переменное напряжение, которое в розетках США обычно составляет около 120 вольт (технически это 120 вольт rms, но мы не хотим так язык ломать), и получать постоянное напряжение 12, 5 и 3 на выходе, 3 вольта.

Первым шагом является преобразование переменного тока в постоянный, и в нашем блоке для этого используется выпрямительный мост. На картинке ниже показана плоская черная деталь, приклеенная к радиатору.

Это еще одно место, где производитель блоков питания может сократить расходы, поскольку более дешевые выпрямители также не справляются со своей задачей (например, нагреваются сильнее). Теперь, если пиковое входное напряжение 170 В (что имеет место для сети 120 В), после прохождения выпрямительного моста оно станет 170 В, но уже постоянного тока.

В таком виде он переходит на следующий этап, и в нашем блоке находится модуль активной коррекции коэффициента мощности (APFC или Active PFC, преобразователь Active Power Factor Correction). Этот узел также стабилизирует напряжение, сглаживая «провалы» из-за накопительных конденсаторов; кроме того, он защищает от скачков выходного тока.

Пассивные выпрямители (PPFC или Passive PFC) по существу выполняют ту же работу. Они менее эффективны, но хороши для маломощных источников питания.

APFC на изображении выше показан в виде пары больших цилиндров слева — это конденсаторы, которые сохраняют сглаженный ток, прежде чем отправить его дальше по технологической цепочке в нашем блоке питания.

За APFC находится ШИМ, широтно-импульсный модулятор (ШИМ). Его цель состоит в том, чтобы преобразовывать постоянный ток обратно в переменный ток с помощью нескольких быстродействующих полевых транзисторов переключения.

Это нужно сделать потому, что на следующем шаге нас ждет понижающий трансформатор. Эти устройства, основанные на электромагнитной индукции, состоят из двух обмоток с разным числом витков на металлическом сердечнике, необходимых для понижения напряжения, а трансформаторы работают только с переменным током.

Частота переменного тока (скорость ее изменения; в герцах, Гц) сильно влияет на КПД трансформатора — чем выше, тем лучше, поэтому частота исходного питания 50/60 Гц увеличивается примерно в тысячу раз.

И чем эффективнее трансформатор, тем меньше его размеры. Тип устройства, использующего эти сверхбыстрые частоты постоянного тока, называется импульсным источником питания (SMPS).

На картинке ниже вы можете видеть 3 трансформатора — самый большой имеет 12 вольт на один выход, а самый маленький 5 вольт (об этом мы поговорим чуть позже). В других БП можно найти один большой трансформатор на все напряжения одновременно, то есть с несколькими выводами. А самый маленький трансформатор предназначен для защиты транзисторов ШИМ и подавления помех.

|
Можно по-разному реализовать для достижения требуемых напряжений, ШИМ-защиту и так далее. Все зависит от бюджетного сегмента и мощности устройства. Однако каждый должен снять напряжение с трансформаторов и снова его выпрямить.

На картинке ниже мы видим алюминиевый радиатор для низковольтных диодов, выполняющий эту коррекцию. А конкретно в этом БП мы видим небольшую дополнительную плату посередине картинки — это узел модулей регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulator Modules), обеспечивающих выходы 5 и 3,3 вольта.

В идеальном мире с идеальными блоками питания переменный ток преобразовывался бы в абсолютно ровный, без малейших колебаний, постоянный ток. В реальности такой 100% точности не добиться, а постоянное напряжение имеет, хоть и незначительные, колебания.

Этот эффект называется напряжением пульсаций, и в наших блоках питания мы хотели бы, чтобы оно было как можно меньше. Cooler Master не предоставляет информацию о величине напряжения пульсаций в спецификации нашего экспериментального блока питания, поэтому мы использовали результаты сторонних тестов.

Один такой анализ был проведен JonnyGuru.com, и они обнаружили, что максимальное напряжение пульсаций на выходе +12 В составляет 0,042 В (42 милливольта).

На графике ниже показано отклонение фактически полученного напряжения (синяя кривая; конечно, ее форма не такая уж идеальная синусоида — ведь и сами пульсации непостоянны) от требуемого установившегося напряжения +12 В постоянного тока (красная прямая).

Это несоответствие в основном на совести конденсаторов по всему БП. Некачественные, дешевые конденсаторы приводят к увеличению этих пульсаций, которые нам не нужны. Если он слишком велик, некоторые электронные компоненты компьютера, наиболее чувствительные к качеству электроэнергии, могут начать работать с перебоями.

К счастью, в нашем примере 40 с лишним милливольт — это нормально. Не отлично, но и не плохо.

Но получение приемлемых выходных напряжений — это еще не все. Необходимо следить за тем, чтобы выходы регулировались так, чтобы мощность на каждом из них всегда была полной и стабильной, независимо от мощности нагрузок на других выходах.

Микросхема, которую вы видите на этом рисунке, называется супервизором, и она следит за тем, чтобы на выводах не было слишком высокого или слишком низкого напряжения и тока. Работает блестяще — просто отключает питание при возникновении таких проблем.

Более дорогие блоки питания могут быть оснащены DSP, цифровым сигнальным процессором (DSP), который не только контролирует напряжения, но и может регулировать их при необходимости, а также отправлять подробный статус блока питания на компьютер, использующий его. Для обычного пользователя эта функция довольно спорна, но для серверов и рабочих станций весьма желательна.

Обзор схем источников питания

Основная часть блок-схемы IP формата ATX представляет собой полумостовой преобразователь. Работа преобразователей этого типа заключается в использовании двухтактного режима.

Стабилизация выходных параметров ИП осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управления) управляющих сигналов.

В импульсных блоках питания часто используется микросхема ШИМ-контроллера TL494, имеющая ряд положительных особенностей:

• приемлемая производительность чипа. Это небольшой пусковой ток, скорость;
• наличие универсальных элементов внутренней защиты;
• простота использования.

Простой импульсный БП

Принцип работы обычного импульсного БП можно увидеть на картинке.

Первый блок выполняет переход от переменного тока к постоянному. Преобразователь выполнен в виде диодного моста, преобразующего напряжение, и конденсатора, сглаживающего колебания.

Кроме этих элементов могут присутствовать дополнительные компоненты: фильтр напряжения и термисторы. Однако из-за высокой стоимости эти компоненты могут отсутствовать.

Генератор создает импульсы с определенной частотой, которые питают обмотку трансформатора. Трансформатор выполняет основную работу в БП, это гальваническая развязка и преобразование тока до необходимых значений.

Кроме того, переменное напряжение, генерируемое трансформатором, поступает на следующий блок. Этот блок состоит из диодов выравнивания напряжения и фильтра пульсаций. Фильтр состоит из группы конденсаторов и дросселя.

АТХ без коррекции коэффициента

Простой импульсный блок питания хоть и рабочий прибор, но использовать на практике нецелесообразно. Многие выходные параметры «плавают», включая напряжение. Все эти показатели изменяются из-за нестабильности напряжения, температуры и нагрузки на выходе инвертора.

Но если управлять этими индикаторами с помощью контроллера, который будет выполнять функции стабилизатора и дополнительных функций, схема будет вполне пригодна для использования.

Блок-схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции проста и представляет собой генератор импульсов на ШИМ-контроллере.

ШИМ-регулятор регулирует амплитуду изменения сигналов, проходящих через фильтр нижних частот (ФНЧ). Основным преимуществом является высокий КПД усилителей мощности и широкие возможности применения.

АТХ с коррекцией коэффициента мощности

В новых блоках питания для ПК появляется дополнительное устройство — корректор коэффициента мощности (ККМ). ККМ убирает возникающие ошибки мостового выпрямителя переменного тока и увеличивает коэффициент мощности (КМ).

Поэтому производители активно выпускают БП с обязательной коррекцией КМ. Это означает, что IP компьютера будет работать в диапазоне 300 Вт и более.

В этих блоках питания используется специальный дроссель с большей индуктивностью, чем на входе. Такой ИП называется PFC или пассивный ККМ. Имеет внушительный вес за счет дополнительного использования конденсаторов на выходе выпрямителя.

Из недостатков можно выделить низкую надежность ИП и некорректную работу с ИБП при смене режима работы «аккумулятор/сеть».

Это связано с малой емкостью фильтра сетевого напряжения, и в момент падения напряжения ток ККМ увеличивается, и в этот момент срабатывает защита от короткого замыкания.

На двухканальном ШИМ-контролере

Часто в современных блоках питания для компьютера используются двухканальные ШИМ-регуляторы. Одна микросхема способна выполнять роль преобразователя КМ и выпрямителя, что позволяет сократить общее количество элементов в цепи питания.

На схеме выше первая часть выполняет формирование стабилизированного напряжения +38В, а вторая часть представляет собой преобразователь, формирующий стабилизированное напряжение +12В.

Схема подключения блока питания компьютера

Чтобы подключить блок питания к компьютеру, выполните ряд последовательных действий:

• установить блок питания в системный блок. Все эти действия необходимо выполнять аккуратно, чтобы не повредить остальные компоненты;
• прикрутить БП к задней панели системного блока специальными винтами;
• подключить силовые кабели ко всем устройствам в системном блоке (основная плата, дисковод, видеокарта, жесткий диск). Особых предпочтений в порядке подключения нет, главное все делать аккуратно и правильно.

Конструктивные особенности

Для подключения компонентов персонального компьютера к БП предусмотрены различные разъемы. На задней его части есть разъем для сетевого кабеля и кнопка включения.

Кроме того, на задней панели также может располагаться блок питания и разъем для подключения монитора.

В разных моделях могут быть другие разъемы:

• индикатор напряжения;
• кнопки изменения режима работы вентилятора;
• переключение входного напряжения;
• Порты USB встроены в блок питания.

В современных блоках питания ПК реже устанавливают на заднюю стенку вентилятор, вытягивающий горячий воздух из БП. Вместо этого решения они стали использовать вентилятор на верхней стене, который был больше и тише.

На некоторых моделях можно встретить два вентилятора одновременно. Из стенки выходит провод со специальным разъемом для подачи питания на материнскую плату, которая находится внутри системного блока. На изображении показаны возможные соединения и обозначение контактов.

Каждый цвет провода обеспечивает определенное напряжение:

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

У разных производителей могут быть разные значения этих цветов ниток.

Также имеются разъемы для подачи питания на компоненты компьютера.

Читайте также: Реверсивный рубильник abb ot40f3с 40а схема подключения

Параметры и характеристики

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

Мощность – основной показатель

Эта информация написана на этикетке крупным шрифтом. Номинальная мощность блока питания указывает на общее количество электроэнергии, доступной для внутренних компонентов.

Думается, выбора блока питания с необходимой мощностью будет достаточно, чтобы просуммировать потребляемые показатели по компонентам и выбрать блок питания с небольшим запасом. Поэтому большая разница между 200w и 250w не будет существенной.

Но на деле ситуация выглядит сложнее, ведь выходное напряжение может быть разным — +12В, -12В и другие. Каждая линия напряжения использует определенное количество тока. Но блок питания имеет один трансформатор, который вырабатывает все напряжения, используемые ПК. В редких случаях можно поставить два трансформатора. Это дорогой вариант и используется как источник на серверах.

В простых БП используется 1 трансформатор. Из-за этого влияние на линии напряжения может меняться, увеличиваться при малой нагрузке на другие линии и наоборот уменьшаться.

Рабочие напряжение

При выборе БП следует обращать внимание на максимальные рабочие напряжения, а также диапазон входного напряжения, он должен быть от 110В до 220В.

Правда, большинство пользователей этого не замечают, и если они выбирают блок питания с показателями от 220В до 240В, рискуют частыми отключениями ПК.

Такой блок питания отключится при падении напряжения, что не редкость для наших электрических сетей. Превышение заявленных показателей приведет к выключению ПК, сработает защита. Чтобы снова включить блок питания, отключите его от сети и подождите минуту.

Следует помнить, что процессор и видеокарта используют максимальное рабочее напряжение 12В. Поэтому следует обратить внимание на эти показатели.Для снижения нагрузки на контакты линия 12В разделена на пару параллельных с обозначением +12В1 и +12В2. Эти показатели должны быть указаны на этикетке.

Устройство и общая структурная схема

Структура ИИП для ЭВМ.

Блок питания для ПК построен по обычным традиционным схемам, характерным для пульсирующих блоков питания со стабилизацией напряжения. А вот схема блока питания компьютера стандарта ATX имеет несколько специфических узлов, позволяющих управлять модулем сигналами с материнской платы. Каждый блок подробно обсуждается ниже.

Входные цепи

Входные цепи защищают сеть от помех, создаваемых источником питания во время работы. Помимо фильтра, в них содержатся элементы для защиты БП от скачков напряжения и коротких замыканий внутри блока.

Типовая конструкция входных цепей источника питающего напряжения.

Типовая схема содержит предохранитель, срабатывающий при превышении потребляемого тока выше номинального значения, а также варистор. В обычном режиме сопротивление высокое и в работе узла оно не участвует.

При перенапряжении в сети сопротивление уменьшается, ток через него увеличивается, тем самым ускоряя перегорание плавкой вставки. Входные цепи также содержат фильтрующие элементы:

• от синфазных помех (синфазный дроссель и конденсаторы Cy);
• от дифференциальных помех (конденсаторы Сх и Сх1).

Реальные источники питания могут содержать не все эти элементы, а наоборот могут содержать несколько (два синфазных дросселя, терморезистор для ограничения зарядного тока конденсаторов выпрямителя и т.п.).

Высоковольтный выпрямитель

Обычно выполняется по двухполупериодной мостовой схеме. Сглаживающие конденсаторы включены последовательно. Цель этого включения двояка:

• создание центральной точки для управления полумостовым инвертором;
• создание схемы удвоения напряжения при питании сети от 110 вольт.

Работа выпрямителя в режиме двухполупериодного моста (а) и удвоителя (б).

Параллельно конденсаторам часто устанавливают резисторы для быстрого разряда емкостей при отключении питания, а также для выравнивания напряжения средней точки — оно может отклоняться от половины Uпит из-за разных токов утечки оксидных конденсаторов. Для защиты от перенапряжения параллельно конденсаторам можно установить варисторы или стабилитроны.

Инвертор

Преобразователь служит для преобразования выпрямленного сетевого напряжения в пульсирующее. Чаще всего они выполняются по двухтактной полумостовой схеме.

Полумост представляет собой компромисс между двухтактным и мостовым преобразователями — в нем отсутствуют скачки напряжения, предъявляющие повышенные требования к параметрам транзисторов, в нем используются трансформаторы без центральной точки в первичной обмотке и в нем используется всего два транзистора.

Но на первичную обмотку подается только половина напряжения питания (оно формируется за счет средней точки сглаживающего фильтра).

Различные схемы инвертора.

В некоторых источниках используются также однотактные прямоходовые инверторы (для обратноходовых инверторов с ростом мощности значительно увеличиваются габариты и вес импульсных трансформаторов).

Схема управления ключами

В стабилизированных блоках питания ключи управляются методом широтно-импульсной модуляции. Импульсы подаются на управляющие электроды транзисторов и следуют с той же частотой, но с регулируемой длительностью. Для увеличения напряжения увеличивается и длительность импульсов.

Для снижения выходного уровня транзисторы включаются на более короткое время. Для организации ШИМ обычно используются микросхемы. Те, что «на борту», ​​имеют полный набор узлов от генератора и усилителя ошибки до выходных транзисторных ключей (но достаточно малотоковых, чтобы обойтись без внешних силовых транзисторов).

Вторичные цепи

Напряжение с первичной обмотки импульсного трансформатора преобразуется в пониженное импульсное напряжение на вторичных обмотках, а затем выпрямляется и сглаживается.

Схема вторичных цепей БП KYP-150 W.

Обмотки обычно выполняются с отталкиванием от центральной точки. В этом случае выпрямители выполняются по мостовой схеме. Наиболее энергозатратные каналы (+5 и +12 вольт) заводятся с верхних мостов (для них устанавливаются мощные вентили или устройства), а с нижних диодов снимаются отрицательные напряжения (они менее мощные).

Кроме того, выпрямленные напряжения сглаживаются с помощью LC-контуров (в них входят также катушки индуктивности групповой стабилизации). Для напряжения +3,3 В постоянного тока обычно используется отдельный выпрямитель, либо он формируется из канала +5 В постоянного тока с помощью дополнительного линейного регулятора.

Схема дежурного напряжения

Напряжение Stand By необходимо для питания части цепи материнской платы ПК, отвечающей за запуск компьютера. Он также используется для управления микросхемой ШИМ и драйвером инвертора перед запуском блока питания. Обычно узел выполнен в виде отдельного генератора, питаемого от высоковольтного выпрямителя.

Из чего состоит компьютерный блок питания — его функции и напряжение

Формирование сигнала PG и обработка сигнала PS_ON

За эту задачу отвечают отдельные части схемы. Если все (или часть) напряжения питания присутствуют, генерируется сигнал PG (Power Good), сигнализирующий компьютеру, что блок питания работает. При получении сигнала PS_ON от материнской платы запускается генератор ШИМ-контроллера.

Некоторые специализированные микросхемы имеют отдельные входы для формирования и обработки этих сигналов (LPG899, AT2005B). Существуют также супервизорные микросхемы, которые выполняют эти функции и генерируют управляющие сигналы. В некоторых блоках питания эти задачи возложены на участки схемы на дискретных элементах.

Цепи обратной связи

Большинство источников питания используют только одно напряжение для поддержания уровня (обычно +12 В постоянного тока или +5 В постоянного тока). Остальные каналы входят в систему групповой стабилизации и влияют на измеряемое напряжение. Этот принцип не позволяет добиться высокого коэффициента стабилизации, но упрощает построение схемы блока питания АТХ.

Описание схем блоков питания компьютера стандарта ATX

В качестве примеров были рассмотрены несколько цепей питания с разной мощностью. Расположение было выбрано таким образом, что одни и те же функциональные блоки построены на разных элементах.

300-ваттный БП производства JNC computer

Схема блока питания SY-300ATX.

В качестве первого примера показана принципиальная электрическая схема БП SY-300ATX 300W. Входные цепи несколько упрощены. Он не имеет конденсатора Cx для защиты от дифференциальных помех.

Также отсутствует варистор для защиты от скачков напряжения. Полностью реализована только схема защиты от синфазных помех — на дросселе НЧ1 и конденсаторах CY1 и CY2.

Выпрямитель на блоке RL205 не имеет функций; Сглаживающий фильтр С1С2 одновременно выполняет функции делителя напряжения. Резисторы R13, R12 и варисторы V1, V2 служат для выравнивания средней точки и быстрого разряда емкостей при их выключении. От выпрямленного напряжения ок. 310 вольт, работает схема, вырабатывающая дежурное напряжение.

Преобразование компьютерного блока питания в лабораторный с регулировкой напряжения

Генератор выполнен на транзисторе Q3, первичные обмотки трансформатора Т3 выполняют функцию нагрузки и обратной связи. Нижняя половина вторичной обмотки формирует само напряжение Stand By, которое выпрямляется диодом D7, сглаживается фильтром C13L2C14.

Для его стабилизации организован еще один контур обратной связи через оптопару У1. При повышении выходного уровня светодиод оптопары становится более интенсивным, приемный транзистор открывается и закрывает транзистор Q4, который за счет снижения напряжения на базе Q3 уменьшает время его включения.

С двух обмоток (сумма верхней и нижней половины) ток снимается на микросхему генератора и предварительный каскад преобразователя. Выпрямляется диодом Д8, сглаживается емкостью С12.

Средняя точка выпрямленного высоковольтного делителя подключена к одному концу первичной обмотки импульсного трансформатора Т3, защищенного от коммутационных ударов снаббером R16C10.

Другой конец первичной обмотки подключен к средней точке полумостового инвертора, образованного транзисторами Q1, Q2. Полумост изолирован от низковольтной части трансформатором Т2. Импульсы на вторичных обмотках формируются драйвером на транзисторах Q5, Q6, которые в свою очередь попеременно открываются и закрываются под управлением выводов 7 и 8 микросхемы АТ2005.

Эта микросхема предназначена для использования в качестве ШИМ-регулятора в компьютерных блоках питания.

Как и любой ШИМ-регулятор, он выполняет следующие функции:

• генерация импульсов инверторными транзисторными контроллерами;
• регулировка длительности импульсов для стабилизации выходных напряжений.

Кроме того, он выполняет задачи, специфичные для компьютерных блоков питания:

• генерация сигнала Power_OK (PG);
• запускать инвертор при получении сигнала Power_ON от основной платы;
• защита от перенапряжения;
• защита от пониженного напряжения (в случае перегрузки).

Распиновка АТ2005.

Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

Аналоговый вход	Канал управления +3,3 вольта	один	16	Ошибка усиления прямого ввода	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Канал управления +5 вольт	2	пятнадцать	Неисправный инвертирующий вход усилителя	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Канал управления +12 вольт	3	14	Неправильный выход усилителя	Аналоговый выход
Аналоговый вход	Внешняя блокировка	4	1. 3	ВКК	Питание
Питание	ЗАЗЕМЛЕНИЕ	пять	12	Внешняя блокировка сигнала PG	Аналоговый вход
	Подключить конденсатор подстройки частоты	6	одиннадцать	Сигнал PG	Логический выход
Аналоговый выход	Драйвер управления транзистором	7	10	Конденсатор времени задержки сигнала PG
Аналоговый выход	Драйвер управления транзистором	восемь	девять	Чип на низком, низком уровне	Логический вход

 

Становой Алексей Инженер-электронщик. Я работаю в мастерской по ремонту бытовой техники. Я занимаюсь схемотехникой. Задать вопрос В этом блоке питания используется чип AT2005. Его не следует путать с широко используемым AT2005B, имеющим другую цоколевку. Полным аналогом АТ2005 является микросхема LPG899.

Сигнал PG снимается с контакта 11, если напряжения на контактах 1,2,3 находятся в пределах нормы. С материнской платы на контакт 9 приходит сигнал Power_ON — если уровень низкий, начинается генерация. При такой конструкции управление ШИМ-регулятором не требует дополнительных элементов.

На вывод 12 подается напряжение со средней точки драйвера — при исчезновении импульсов микросхема отключается. На вход 16 подается напряжение канала +12 вольт, образуя тем самым цепь обратной связи для регулирования напряжения.

При увеличении напряжения на выходе канала длительность импульсов уменьшается, при уменьшении — увеличивается. Остальные каналы стабилизируются с помощью дросселя групповой стабилизации — на схеме он не имеет собственного буквенного обозначения.

Фрагмент схемы вторичных цепей силового трансформатора с дросселем групповой стабилизации.

Это дроссель с 5 витками, намотанными на тороидальный сердечник. Каждая обмотка подключена к своей цепи напряжения. Если напряжение одного канала изменяется, это вызывает соответствующее изменение остальных каналов, включая +12 вольт. Изменение этого напряжения активирует ШИМ-контроллер, и все остальные напряжения возвращаются в заданные пределы.

Дроссели групповой стабилизации на плате.

Импульсный трансформатор выполнен со вторичной обмоткой с выходной средней точкой и двумя симметричными выводами, с которых снимается напряжение для каналов +5 и -5 вольт. С крайних выводов снято напряжение для канала +12 В постоянного тока и -12 В постоянного тока.

Все напряжения выпрямляются двухтактными мостовыми выпрямителями и сглаживаются фильтрами, в состав которых входят соответствующие катушки индуктивности групповой стабилизации, индивидуальные для каждого канала дроссели L6..L9 и конденсаторы.

Питание вентилятора охлаждения осуществляется от канала +12 В постоянного тока — стабилизатор собран на транзисторе Q6 и стабилитроне ZD2.

Канал постоянного тока +3,3 В выполнен отдельным выпрямителем на блоке Д17 и диодами Д14, Д15. Этот канал не входит в схему группового регулирования.

ATX 350 WP4

Схема питания коммутатора ATX 350 WP4.

Следующий блок питания имеет мощность 350 Вт. Он построен по аналогичной схеме, которая содержит ряд отличий от предыдущего БП:

• входные цепи содержат два синфазных конденсатора (Сх, Сх2) и термистор для ограничения зарядного тока конденсаторов;
• в выходном каскаде преобразователя применены гораздо более мощные транзисторы (с током коллектора 12 А против 3 А у предыдущего узла);
• генератор дежурного напряжения выполнен на MOSFET.

Более глубокое различие заключается в использовании чипа PWM, а также в генерации сигнала PG и обработке команды PS_ON. Для управления широтно-импульсной модуляцией используется микросхема AZ7500BP — полный аналог популярнейшей TL494.

Функционал и распиновка TL494.

Эта микросхема более универсальна, в ней присутствуют два усилителя ошибки, позволяющие организовать стабилизацию не только по напряжению, но и по току. TL494 позволяет более гибко управлять ШИМ (задавая мертвое время — паузы между импульсами).

Но в нем нет руководства по наличию и уровню выходных напряжений, и эту проблему надо решать отдельно. В данной схеме для этого используется микросхема LP7510.

При наличии трех напряжений — +12 В постоянного тока, +5 В постоянного тока, +3,3 В постоянного тока на выводе 8 появится сигнал PG, который будет информировать компьютер о том, что БП исправен.

Когда от материнской платы на контакт 4 поступает сигнал Power_ON низкого уровня, на контакте 3 появляется высокий уровень, что позволяет запустить микросхему TL494 и запустить блок питания.

Sparkman 400 W

Схема блока питания Sparkman 400 Вт.

Следующий блок питания — Sparkman 400 Вт. Основная функция — однотактный прямоходовой преобразователь. В качестве силового транзистора используется MOSFET SVD7N60F с током стока до 7 А, которым управляет непосредственно микросхема КА3842. Обратная связь вводится на выходе 1 через оптопару U38, с помощью которой регулируется уровень на выходе изменением длительности импульса.

Также используется дроссель групповой стабилизации. Для напряжения +3,3 В постоянного тока отдельная обмотка и выпрямитель не предусмотрены, он формируется из канала +5 вольт с помощью отдельного стабилизатора на MOSFET SD1. Микросхема WT7510 в штатном включении выполняет функции монитора напряжения, процессора сигналов PG.

Схема формирования +5 В Stand By и другие узлы функций не имеют. Фильтр высоковольтного выпрямителя выполнен в виде делителя с центральной точкой, которая в данном случае необходима для изменения сетевого напряжения с 220 В переменного тока на 110 В переменного тока. Во втором случае мостовой выпрямитель становится удвоителем сетевого напряжения.

Импульсный блок питания — подборка схем для самостоятельного изготовления

ISO 450PP 4S

Схема БП ISO 450PP 4S.

Описанные выше технические решения покрывают почти все потребности схемы источников питания мощностью до прибл. 500 Вт. Таким образом, в блок-схеме ISO 450PP 4S (450 Вт) ничего базового, описанного выше, не использовалось.

IP-550DJ2

Принципиальная схема ИИП на 550 Вт.

В более мощных источниках используются специфические технические решения. Так в БП IP-550DJ2 больше внимания уделено защите от импульсных помех. Используются два синфазных дросселя, а сглаживающие конденсаторы защищены двуханодными стабилитронами.

В одностороннем преобразователе используются два мощных полевых МОП-транзистора. У них меньше потери связи, поэтому проблема отвода тепла упрощается. Для формирования +5 В Stand by используется встроенный преобразователь TNY276.

Очевидно, что с ростом энергопотребления компьютера потребуются новые технические решения для создания блока питания в тех же габаритах. Тенденции развития силовой электроники и интегральных схем позволяют надеяться, что эти решения будут найдены по мере необходимости.

Некоторые особенности разных моделей

Эффективность устройства не зависит только от принципиальной схемы — в большинстве случаев они объединены, и редко вводятся какие-то революционные новшества.

На работоспособность и срок службы блока питания во многом влияет качество комплектующих, которое может варьироваться от производителя к производителю — от прямой подделки бюджетных моделей, изготовленных в полукустарных условиях, до качественных микросхем, отвечающих всем принятым стандарты, применяемые в схемах надежных марок.

Естественно, что при покупке нового БП ни один продавец не даст вам сорвать пломбу и внимательнее покопаться во внутренностях устройства.
Здесь на помощь приходит видеохостинг YouTube — на нужных каналах, которые легко найти, блогеры выкладывают процесс разборки и результаты тестирования различных комплектующих.

Но в этом случае стоит прислушиваться только к мнению создателя ролика, которому вы доверяете и компетентность которого не вызывает сомнений.

Для более детального погружения в тему советую ознакомиться с моими публикациями «Паспорта на блоки питания» и «Основные характеристики блока питания ».