Ремонт компьютерного блока питания
Для более доступного объяснения данного материала настоятельно рекомендую прочесть статью по основам ремонта компьютерных блоков питания.
Итак, дали в ремонт блок питания Power Man на 350 Ватт
Что делаем первым делом? Внешний и внутренний осмотр. Смотрим на «потроха». Если ли какие сгоревшие радиоэлементы? Может где-то обуглена плата или взорвался конденсатор, либо пахнет горелым кремнием? Все это учитываем при осмотре. Обязательно смотрим на предохранитель. Если он сгорел, то ставим вместо него временную перемычку примерно на столько же Ампер, а потом замеряем входное сопротивление через два сетевых провода. Это можно сделать на вилке блока питания при включенной кнопке «ВКЛ». Оно НЕ должно быть слишком маленькое, иначе при включении блока питания еще раз произойдет короткое замыкание.
Цветовая маркировка
В обычных БП ПК используется 9 цветов, обозначающих роль проводов:
- Черный — общий провод, он же заземление или GND
- Белый — напряжение -5V
- Синий — напряжение -12V
- Желтый — подает +12V
- Красный — подает +5V
- Оранжевый — подает +3.3V
- Зеленый — отвечает за включение (PS-ON)
- Серый — POWER-OK (POWERGOOD)
- Фиолетовый — дежурное питание 5VSB
Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера
Во всех современных компьютерах используются блоки питания стандарта ATX. Ранее использовались блоки питания стандарта AT, в них не было возможности удаленного запуска компьютера и некоторых схемотехнических решений. Введение нового стандарта было связано и с выпуском новых материнских плат. Компьютерная техника стремительно развивалась и развивается, поэтому возникла необходимость улучшения и расширения материнских плат. С 2001 года и был введен этот стандарт.
Содержание статьи
Давайте рассмотрим, как устроен компьютерный блок питания ATX.
Расположение элементов на плате
Для начала взгляните на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее мы кратко рассмотрим их предназначение.
Чтобы вы поняли, о чем пойдет речь дальше, ознакомьтесь со структурной схемой боока питания.
А вот схема электрическая принципиальная, разбитая на блоки.
На входе блока питания стоит фильтр электромагнитных помех из дросселя и ёмкости (1 блок). В дешевых блоках питания его может не быть. Фильтр нужен для подавления помех в электропитающей сети возникших в результате работы импульсного источника питания.
Все импульсные блоки питания могут ухудшать параметры электропитающей сети, в ней появляются нежелательные помехи и гармоники, которые мешают работе радиопередающих устройств и прочего. Поэтому наличие входного фильтра крайне желательно, но товарищи из Китая так не считают, поэтому экономят на всём. Ниже вы видите блок питания без входного дросселя.
Дальше сетевое напряжение поступает на выпрямительный диодный мост, через предохранитель и терморезистор (NTC), последний нужен для зарядки фильтрующих конденсаторов. После диодного моста установлен еще один фильтр, обычно это пара больших электролитических конденсаторов, будьте внимательны, на их выводах присутствует большое напряжение. Даже если блок питания выключен из сети следует предварительно их разрядить резистором или лампой накаливания, прежде чем трогать руками плату.
После сглаживающего фильтра напряжение поступает на схему импульсного блока питания она сложная на первый взгляд, но в ней нет ничего лишнего. В первую очередь запитывается источник дежурного напряжения (2 блок), он может быть выполнен по автогенераторной схеме, а может быть и на ШИМ-контроллере. Обычно – схема импульсного преобразователя на одном транзисторе (однотактный преобразователь), на выходе, после трансформатора, устанавливают линейный преобразователь напряжения (КРЕНку).
Типовая схема с ШИМ-контроллером выглядит примерно так:
Вот увеличенная версия схемы каскада из приведенного примера. Транзистор стоит в автогенераторной схеме, частота работы которой зависит от трансформатора и конденсаторов в его обвязке, выходное напряжение от номинала стабилитрона (в нашем случае 9В) который играет роль обратной связи или порогового элемента который шунтирует базу транзистора при достижении определенного напряжения. Оно дополнительно стабилизируется до уровня 5В, линейным интегральным стабилизатором последовательного типа L7805.
Дежурное напряжение нужно не только для формирования сигнала включения (PS_ON), но и для питания ШИМ-контроллера (блок 3). Компьютерные блоки пиатния ATX чаще всего построены на TL494 микросхеме или её аналогах. Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами (4 блок), стабилизацию напряжения (с помощью обратной связи), защиту от КЗ. Вообще 494 – это культовая микросхема используется в импульсной технике очень часто, её можно встретить и в мощных блоках питания для светодиодных лент. Вот её распиновка.
На приведенном примере силовые транзисторы (2SC4242) из 4 блока включаются через «раскачку» выполненную на двух ключах (2SC945) и трансформаторе. Ключи могут быть любыми, как и остальные элементы обвязки – это зависит от конкретной схемы и производителя. Обе пары ключей нагружены на первичные обмотки соответствующих трансформаторов. Раскачка нужна, поскольку для управления биполярными транзисторами нужен приличный ток.
Последний каскад – выходные выпрямители и фильтры, там расположены отводы от обмоток трансформаторов, диодные сборки Шоттки, дроссель групповой фильтрации и сглаживающие конденсаторы. Компьютерный блок питания выдаёт целый ряд напряжений для функционирования узлов материнской платы, питания устройств ввода-вывода, питания HDD и оптических приводов: +3.3В, +5В, +12В, -12В, -5В. От выходной цепи запитан и охлаждающий кулер.
Диодные сборки представляют собой пару диодов соединенных в общей точки (общий катод или общий анод). Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения.
Дополнительные функции
Продвинутые модели компьютерных блоков питания могут дополнительно оснащаться платой контроля оборотов кулера, которая подстраивает их под соответствующую температуру, когда вы нагружаете блок питания, кулер крутится быстрее. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках.
В дешевых источниках питания кулер подключен напрямую к линии 12В и работает на полную мощность постоянно, это усиливает его износ, в результате чего шум станет еще больше.
Если ваш блок питания имеет хороший запас по мощности, а материнская плата и комплектующие довольно скромные по потреблению – можно перепаять кулер на линию 5В или 7В припаяв его между проводами +12В и +5В. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.
Еще более дорогие модели оснащены активным корректором коэффициента мощности, как уже было сказано, он нужен для уменьшения влияния источника питания на питающую сеть. Он формирует нужные напряжения на входных каскадах ИП, при этом сохраняя изначальную форму питающего напряжения. Достаточно сложное устройство и в пределах этой статьи подробнее рассказывать о нем не имеет смысла. Ряд эпюр отображает примерный смысл использования корректора.
Проверка работоспособности
К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода.
Кроме основного 20-24 контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Все их распиновки вы видите на картинке ниже.
Конструкция всех разъёмов таков, чтобы вы случайно не вставили его «вверх ногами», это приведет к выходу из строя оборудования. Главное, что стоит запомнить: красный провод – это 5В, Жёлтый – 12В, Оранжевый – 3.3В, Зеленый – PS_ON – 3. 5В, Фиолетовый – 5В, это основные которые приходится проверять до и после ремонта.
Помимо общей мощности блока питания большую роль играет мощность, а вернее ток каждой из линий, обычно они указываются на наклейке на корпусе блока. Эта информация станет очень кстати, если вы собрались запускать свой блок питания ATX без компьютера для питания других устройств.
При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных (если блок всё же не исправен). Но на холостом ходу запускать его не рекомендуют, это может привести к проблемам и поломке. Да и напряжения на холостом ходу могут быть в норме, но под нагрузкой значительно проседать.
В качественных блоках питания установлена защита, которая отключает схему при отклонении от нормальных напряжений, такие экземпляры вообще не включатся без нагрузки. Далее мы подробно рассмотрим, как включать блок питания без компьютера и какую можно повесить нагрузку.
Использование блока питания без компьютера
Если вы вставите вилку в розетку и включите тумблер на задней панели блока, напряжений на выводах не будет, но должно появиться напряжение на зеленом проводе (от 3 до 5В), и фиолетовом (5В). Это значит, что источник дежурного питания в норме, и можно пробовать запускать блок питания.
На самом деле всё достаточно просто, нужно замкнуть зеленый провод на землю (любой из черных проводов). Здесь всё зависит от того как вы будете использовать блок питания, если для проверки, то можно это сделать пинцетом или скрепкой. Если он будет включен постоянно или вы будете выключать его пол линии 220В, то скрепка, вставленная между зеленым и черным проводом рабочее решение.
Другой вариант – это установить кнопку с фиксацией или тумблер между этими же проводами.
Чтобы напряжения блока питания были в норме при его проверке нужно установить нагрузочный блок, можно его сделать из набора резисторов по такой схеме. Но обратите внимание на величину резисторов, по каждому из них будет протекать большой ток, по линии 3.3 вольта порядка 5 Ампер, по линии 5 вольт – 3 Ампера, по линии 12В – 0.8 Ампер, а это от 10 до 15Вт общей мощности по каждой линии.
Резисторы нужно подбирать соответствующие, но не всегда их можно найти в продаже, особенно в небольших городах, где малый выбор радиодеталей. В других вариантах схемы нагрузки, токи еще больше.
Один из вариантов исполнения подобной схемы:
Другой вариант использовать лампы накаливания или галогеновые лампы, на 12В подойдут от автомобиля их можно использовать и на линиях с 3.3 и 5В, стоит только подобрать нужные мощности. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. Сейчас продаются 12В светодиодные лампы большой мощности. Для 12В линии можно использовать светодиодные ленты.
Если вы планируете использовать компьютерный блок питания, например, для питания светодиодной ленты, будет лучше, если вы немного нагрузите линии 5В и 3.3В.
Заключение
Блоки питания ATX отлично подходят для питания радиолюбительских конструкций и как источник для домашней лаборатории. Они достаточно мощные (от 250, а современные от 350Вт), при этом можно найти на вторичном рынке за копейки, также подойдут и старые модели AT, для их запуска нужно лишь замкнуть два провода, которые раньше шли на кнопку системного блока, сигнала PS_On на них нет.
Если вы собрались ремонтировать или восстанавливать подобную технику, не забывайте о правилах безопасной работы с электричеством, о том, что на плате есть сетевое напряжение и конденсаторы могут оставаться заряженными долгое время.
Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы. При наличии базовых знаний электроники их можно переделать в мощное зарядное для автомобильных аккумуляторов или в лабораторный блок питания. Для этого изменяют цепи обратной связи, дорабатывают источник дежурного напряжения и цепи запуска блока.
Коннекторы типа molex
Данный вид 4 pin коннекторов PATA (Molex 8981) является наиболее распространённым и универсальным. В случае отсутствия требуемого разъёма, с помощью коннектора Molex 8981 и специального переходника (например, 4 pin —> 6 pin) можно подвести питание к видеокарте, или с помощью другого переходника (например, 4 pin —> 3 pin) можно подключить дополнительный вентилятор.
Универсальность разъёма объясняется наличием самых «востребованных» напряжений на контактах, распиновка которых выглядит так:
С помощью разъёма Molex 8981 к блоку питания может подсоединено несколько различных устройств, адаптеров, переходников и разветвителей, количество которых ограничено мощностью блока питания и системой охлаждения внутри корпуса. Разветвители предоставляют получить из одного разъёма Molex 8981 сразу два или три (тройник) разъёма. Переходники-адаптеры призваны заменить отсутствующий коннектор на БП, посредством подключения к разъёму Molex 8981.
Коннекторы типа SATA
Большинство современных накопителей информации, включая жёсткие диски и оптические накопители используют интерфейс SATA, как для подключения питания, так и передачи информации. Питание через SATA подаётся через 15 пиновый коннектор, к которому подсоединяются 5 проводов, из-за чего коннектор называют 5-ти пиновым. Но данное определение неверно.
Распиновка разъёма выглядит так:
Данная распиновка корректна для предуставленных коннекторов питания SATA, так как имеется наличие серого сигнального провода и оранжевого с напряжением в + 3.3V. Наличие данных проводов требуется для корректной работы в RAID-массивах и для «горячей» замены жёстких дисков. Современные носители информации, питающиеся от разъёма SATA, могут работать и от четырёх проводов, как у 4 pin коннекторов PATA. В устройства встроены преобразователи напряжения, помогающие использовать переходник питания PATA (Molex 8981) —> SATA для работы с накопителем, при отсутствии предустановленного коннектора SATA.
Уровень пульсаций
Не менее важным является и минимально возможные выбросы (пульсации) напряжения на каждой из линий. Допустимые рамки описаны в стандарте как обязательные и выглядят так:
Источниками пульсаций обычно являются схемы преобразователей внутри самого блока питания, а также мощные потребители с импульсным характером потребления, такие как процессоры, видеокарты. Винчестеры и имеющийся в них блок магнитных головок во время частого перемещения также может создавать всплески помех, однако их величина мощности значительно меньше.
Распиновка пинов БП компьютера для подсоединения к коннектору Molex
- провод желтого цвета предназначен для напряжения 12v;
- пара проводов черного цвета расположенных в середине подаются на контакты Ground («земля»);
- провод красного цвета передает постоянное напряжение 5v.
Распиновка разъема питания стандарта SATA
В свое время, для усовершенствования параллельного интерфейса IDE был создан более эффективный последовательный интерфейс SATA для питания, с соединителем включающего в себя 15 контактов.
Чтобы работать с интерфейсом SATA, для этого используются два кабеля: один рассчитан на семь контактов для обмена данными, а другой на пятнадцать контактов для обеспечения напряжения питания. Провод с 15-контактным коннектором может быть заменен разъемом типа Molex, рассчитанного на четыре контакта. Кабель силовой шины обеспечивает напряжение 5v и 12v. Такой провод по ширине имеет всего 24 мм.
EPS12V коннектор на восемь контактов и 4+4 контакта
Существуют компьютерные соединительные кабели с восемью пинами напряжения, которые применяется для соединения центрального процессора. Процессоры, устанавливаемые на серверах потребляют существенно больше мощности, чем обычные, соответственно и проходящий по ним ток больше. Поэтому, в таких вариантах соединения применяют усиленные кабели. Позиция контактов в разъеме представляет следующую схему: верхние 4 пина являются контактами «земля», остальные 4 пина обеспечивают подачу напряжения 12v.
Кабель на 4+4 контакта конструктивно почти не имеет отличий от 8-пинового, но может быть использован для подачи напряжения питания как на обычные процессоры, так и на семейство серверных.
Соединители PCI Express
Кабель питания с 6-ю контактами используется для соединения блока питания с графическими картами, у которых потребляемая мощность находится в пределах 75 Вт. Позиция контактов в разъеме следующая: 3 пина, расположенных вверху, обеспечивают питание 12v, остальные три идут на «землю».
8-пиновый разъем предоставляет графической карте дополнительную мощность 150 Вт. Распиновка данного коннектора выполнена следующим образом: 4 пина установлены в два ряда. Контакты с порядковым номером 1, 5, 6, 7, и 8 идут на «землю», а контакты 2, 3, и 4 обеспечиваю напряжение питания 12v.
Самым универсальным считается кабель с коннектором на 6+2 контактов, такой соединитель способен работать как с 6-пиновыми GPU так и с видеокартами на восемь контактов.
Как распознать напряжения по цвету проводов
Мировые производители, выпускающие компьютерные блоки питания в основном строго соблюдают общепризнанные стандарты применяемые к этих устройствам. Однако, в силу определенных обстоятельств, случаются исключения.
Ниже приведено абсолютно правильное распознавание проводов по их цвету:
- провод черного цвета — означает «земля», заземление;
- провод желтого цвета — это шина 12v постоянного напряжения;
- провод красного цвета — шина 5v постоянного напряжения;
- провод оранжевый оранжевого цвета, служит для подачи напряжения 3,3v.
Распиновка блока питания компьютера под нагрузкой
Чтобы проверить компьютерный блок питания на предмет его работоспособности без задействования всех комплектующих компьютера, можно следующим образом. Это актуально, например для БП бывшего употребления.
Когда неизвестно, находится ли устройство в рабочем состоянии или нет, поэтому, чтобы не «спалить» систему проверяется сначала один источник питания отдельно от остальных модулей. Для того, чтобы запустить БП нужно всего лишь закоротить 16 и 17 выводы на 20-пиновом (24-pin) разъеме, обычно это зеленый и любой черный провод.
