Школа электрика


Схема блока питания компьютера

Содержание:

  1. Для чего нужен блок питания
  2. Основные схемы питающей аппаратуры
  3. Типовая блок-схема источника питания для компьютера
  4. Фильтр электромагнитных помех (ЭМП)
  5. Детали и компоненты первичной цепи
  6. Работа основного преобразователя
  7. Что входит во вторичную цепь
  8. Как сделать диагностику блока питания пк своими руками

В каждом компьютере, наряду с другими компонентами, присутствует блок питания, обеспечивающий необходимое напряжение на всех участках. Это устройство редко выходит из строя и считается достаточно надежным в эксплуатации. Специальная схема блока питания компьютера позволяет создавать высокую частоту питающего напряжения и стабилизировать напряжение. От нормального функционирования этого прибора полностью зависит работа всех остальных систем.

Для чего нужен блок питания

Основная функция источника питания, установленного в компьютере, заключается в формировании напряжения, создающего условия для нормальной работы всех блоков и элементов ПК. В процессе эксплуатации требуются значения 3,3; 5; 12 вольт, а также дополнительно 5 и 12 вольт. То есть, напряжение понижается с 220 вольт до требуемого значения, наиболее подходящего для конвертеров питания тех или иных компонентов. Одновременно выполняется преобразование бытового переменного тока в постоянный.

Кроме того, блок питания 12В играет роль гальванической развязки между сетевым напряжением 220 вольт и составляющими компьютера. За счет этого устраняются токовые утечки на корпус, а также другие нежелательные токи, возникающие в период сопряжения элементов между собой. Дополнительно блок питания для компьютера служит еще и стабилизатором напряжений.

Основные схемы питающей аппаратуры

По своей конструкции и принципу работы блоки питания могут быть линейными или импульсными. Самое простое устройство линейного типа создано на основе принципиальной схемы трансформатора, понижающего переменное напряжение до необходимого уровня. После этого осуществляется выпрямление тока с применением диодного моста.

Однако, желаемый результат невозможно получить лишь за счет этих двух операций. Нужно еще и стабилизировать напряжение, возникающее на выходе, поскольку в обычной сети оно как правило нестабильно. Кроме того, напряжение может падать в связи с возрастанием тока в подключенной нагрузке.

Компенсация падения напряжения возможна с помощью трансформатора, рассчитанного на обеспечение дополнительной мощности. В этом случае, даже при наличии большого тока, в нагрузке сохранится необходимое напряжение. Если же ток понижается, то в ней, наоборот, начнет расти напряжение, также требующее компенсации. С этой целью в электрическую цепь дополнительно включается неполезная нагрузка, которая и устраняет избыточное напряжение. Происходит превращение избыточной мощности в тепловую энергию, оказывая негативное влияние на КПД прибора.

Схема импульсного блока питания компьютера дополняется еще одной составляющей, оказывающей влияние на выходное напряжение. Это специальный ключ, он же транзистор, устанавливаемый последовательно с нагрузкой. Для его управления используется микроконтроллер, функционирующий в режиме широтно-импульсной модуляции, известной как ШИМ. Поэтому выходное напряжение от продолжительности нахождения транзистора в открытом состоянии.

Использование такого ключа влияет на КПД всего БП. Когда он находится закрытым, ток сквозь него вообще не проходит, а в открытом состоянии сопротивление транзистора оказывается настолько незначительным, что в качестве теплоты происходит рассеивание лишь малой части мощности. Поэтому КПД импульсного блока нередко составляет 90% и выше, а у линейного – всего лишь 50%.

Существенным преимуществом импульсного блока являются его небольшие размеры, сравнительно с линейными приборами аналогичной мощности. На это оказывает существенное влияние частота тока, поступающего в первичную трансформаторную обмотку. Чем выше этот показатель, тем ниже будут размеры его сердечника и количество витков. Для того чтобы обеспечить требуемую частоту, транзисторный ключ включается в цепь до трансформатора. В этом случае удается не только стабилизированный блок питания, но и образуется ток требуемой частоты.

Для компьютеров данный параметр составляет в среднем 60 кГц. Технические характеристики линейных и импульсных блоков определяют и область применения каждого из этих устройств. Точно такими же качествами обладает лабораторный блок питания, отличающийся точным выходным сигналом и выполняющий функции стабилизации напряжения.

Типовая блок-схема источника питания для компьютера

Блок питания, используемый в персональных компьютерах, является импульсным устройством. Напряжение домашней электрической сети, подаваемое на его вход, составляет 110-230 вольт, с частотой 50-60 Гц. Выходное напряжение распределяется по линиям различным линиям постоянного тока с номиналами 3,3; 5; 12 вольт. Сами устройства получаются очень легкие и компактные.

Обычная структурная схема блока питания состоит из нескольких основных компонентов, которые, в свою очередь, разделяются на более мелкие детали. Среди них в первую очередь нужно отметить следующие:

  • Фильтр электромагнитных помех.
  • Элементы, входящие в первичную цепь: выпрямитель, стоящий на входе, и ключи-транзисторы, создающие ток высокой частоты в первичной трансформаторной обмотке.
  • Основной трансформатор.
  • Компоненты вторичной цепи: дроссели и выпрямители тока, поступающего со вторичной трансформаторной обмотки, фильтры для сглаживания, устанавливаемые на выходе.

Для того чтобы лучше уяснить взаимодействие всех составляющих, необходимо рассмотреть более подробно каждую деталь. Эти знания понадобятся, когда возникнет необходимость собрать блок питания своими руками из имеющихся материалов.

Фильтр электромагнитных помех (ЭМП)

Входной фильтр ЭМП подавляет различные электромагнитные помехи, преимущественно двух типов. Дифференциальные отличаются течением тока помех в линиях питания в противоположных направлениях, а при синфазных помехах течение тока происходит в одном направлении.

Для подавления первого вида помех используется конденсатор СХ, включаемый параллельно с нагрузкой. Ту же самую функцию выполняют дроссели, отсутствующие на представленной схеме, подключаемые отдельно к каждому проводу. Синфазные помехи фильтруются с помощью конденсаторов CY. С их помощью линии питания в единой точке соединяются с землей и синфазным дросселем с двумя обмотками. Ток в этих обмотках протекает в одном направлении, создавая препятствие синфазным помехам.

Наиболее дешевая схема простого блока питания использует фильтры с минимальным количеством деталей. Более дорогие устройства оборудуются целыми звеньями на основе базовой схемы, повторяющимися полностью или частично. В качественных блоках устанавливаются дополнительные элементы для защиты от повреждений самого ЭМП или хозяина компьютера, в том числе и плавкие предохранители. Однако при коротких замыканиях они не могут защитить весь блок, а только предотвращают возгорание электропроводки. Сгоревший предохранитель как правило указывает на выход из строя всего устройства.

Отдельно устанавливается варистор, который бывает очень полезен при кратковременных скачках напряжения. Но он не может защитить от длительного воздействия повышенного напряжения. Выполнение этой функции осуществляется внешними стабилизаторами, оборудованными собственными внутренними трансформаторами.

Детали и компоненты первичной цепи

Следующим этапом после прохождения фильтра будет преобразование тока из переменного в постоянный. Для этого используется диодный мост, собранный в общем корпусе. Некоторые сборки комплектуются отдельным радиатором охлаждения. Конструкция простейшего моста состоит всего из четырех диодов. В дорогих моделях чаще всего применяются многоступенчатые диодные мосты.

В импульсных устройствах с входным выпрямителем течение тока отличается от приборов с линейной нагрузкой. Ток через блок питания проходит в виде коротких импульсов, совпадающих с максимальным мгновенным напряжением, находящимся на пике синусоиды. В это же время осуществляется зарядка сглаживающего конденсатора выпрямителя.

В технических характеристиках мощного блока питания указывается значение мощности, с помощью которой совершается полезная работа. Именно она нагревает основные компоненты компьютера и считается активной. Оставшаяся мощность, возникающая под действием гармонических колебаний тока, относится к реактивной, не выполняющей полезной работы, но вызывающей нагрев проводов и дополнительную нагрузку на компоненты силового оборудования.

Для борьбы с избыточной реактивной мощностью в БП устанавливаются схемы, выполняющие активную коррекцию фактора мощности (PFC). Конструкция такого блока состоит из большого конденсатора и дросселя, которые устанавливаются за выпрямителем. По своей сути эта система выступает в качестве еще одного импульсного преобразователя, поддерживающего постоянный заряд на конденсаторе. Схема мощного блока питания с активными PFC предполагает коэффициент мощности в пределах 0,95 и более.

Работа основного преобразователя

Действие этого компонента может осуществляться по различным схемам. Однако все эти устройства, входящие в состав блока питания, работают по единому принципу. С помощью регулируемого ключевого транзистора на первичной обмотке трансформатора создается переменный ток. Скважность переключения можно регулировать и управлять этим процессом с помощью ШИМ-контроллера.

Каждая схема в конкретном устройстве может отличаться количеством ключей и других компонентов, а также характеристиками – наличием помех, КПД, формой сигнала и другими свойствами.

Что входит во вторичную цепь

Сюда включены детали, расположенные за вторичной трансформаторной обмоткой. Прежде всего это шины с различными напряжениями на 5 и 12 вольт. Вместе с ними используется дроссель групповой стабилизации, выравнивающий параметры и не допускающий падения напряжения. Каждая шина оборудуется выходным фильтром, сглаживающим пульсации, возникающие под влиянием ключевых транзисторов.

Как сделать диагностику БП компьютера своими руками



Электростанция на солнечных батареях
Уличные светильники на солнечных бата...
Закон Ома для полной цепи
Устройство тепловой пушки

Радио- электротехника для начинающих
Ремонт квартир
Ремонт квартир в Москве
Электро схемы

***
Услуги электрика в Москве и области. Электромонтаж квартир и домов. тел. +7 909 926 36 83

Electric-220.ru © Copyright 2011 - 2019
 
Вход | Реклама | ВакансииКонфиденциальность
X