Формирователь сигнала PG (Power Good)
Источник питания компьютера вырабатывает не только силовые напряжения, предназначенные для обеспечения электрической энергией электронных блоков, но и несколько информационных сигналов, которые можно использовать для блокировки работы системы при возникновении аварийной ситуации. Одним из таких сигналов является сигнал PG (Питание в норме).
В качестве аварийной ситуации можно рассматривать отсутствие одного или нескольких напряжений на выходе блока питания, превышение током в одном из каналов порогового значения, выход за пределы допустимого уровня амплитуды входного напряжения блока питания.
Системы защиты от аварийной ситуации могут быть однофункциональными или многофункциональными. Для однофункциональных систем характерно отслеживание только одного фактора при работе блока питания, как правило, это наличие основного энерго- несущего напряжения на выходе. В многофункциональных системах отслеживается несколько наиболее важных факторов и сигнал о правильной работе блока питания выдается только в случае соответствия номинальному значению всех контролируемых параметров. Чаще всего контроль осуществляется по следующим факторам: наличие и соответствие допустимому уровню входного переменного напряжения сети, наличие и соответствие допустимому уровню напряжений, формируемых дежурным источником (+5 В SB и ?/Пит.шим)’ на » личие и соответствие допустимому уровню опорного напряжения, формируемого микросхемой ШИМ-регулятора (Uon), наличие и соответствие допустимому уровню основных выходных напряжений блока питания (+5, +12 В).
На рис. 3.58 приведена схема однофункционального формирователя сигнала PG, в которой высокий уровень сигнала PG формируется при наличии напряжения +12 В на выходе блока питания.
Схема представляет собой двухкаскадный усилитель постоянного тока, собранный на двух биполярных транзисторах VTI и VT2 с положительной обратной связью (резистор R5). При отсутствии
Рис. 3.58. Схема однофункционального формирователя сигнала PG
на входе схемы напряжения +12 В транзистор VT2 находится в режиме насыщения, так как его базовая цепь подключена к напряжению +5 В через резистор R4. При этом напряжение на его коллекторе равно нулю, т.е. сигнал PG соответствует низкому логическому уровню. При поступлении на вход схемы напряжения +12 В конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R и при достижении напряжения на нем порогового значения транзистор VTX откроется. Базовая цепь транзистора VT2 подключится через эмиттерно-кол- лекторный переход VTI к общему проводу схемы, и транзистор VT2 закроется. Потенциал коллектора его станет близким к +5 В, что соответствует логическому высокому уровню сигнала PG. Заряд конденсатора С1 происходит не мгновенно, следовательно, разрешающий уровень сигнала PG будет достигнут с некоторой задержкой после подачи на вход напряжения +12 В. Диод VD устанавливается в цепь для быстрого разряда конденсатора при выключении питания и ограничения напряжения заряда конденсатора по уровню +5 В.
Для создания многофункциональных систем формирования сигнала PG чаще всего используются аналоговые элементы «ИЛИ», составленные на базе компараторов, внешнее опорное (эталонное) напряжение которых определяет порог, при котором изменится состояние сигнала PG. В схеме, изображенной на рис. 3.59, два компаратора напряжений DA4.1 и DA4.2 включены последовательно, а эталонное напряжение, получаемое с помощью делителя R60, R62 (нумерация элементов схемы соответствует принципиальной схеме БП на рис. 3.65) из напряжения Uon, подается на прямой вход компаратора DA4A и на инверсный вход DA4.2. Уровень эталонного напряжения имеет значение U3T = 2,5 В.
В представленной схеме высокий уровень сигнала PG, т.е. сигнал о корректной работе блока питания формируется при соблюдении следующих условий: наличие низкого уровня сигнала PS ON, нор-
Рис. 3.59. Схема многофункционального формирователя сигнала PG
мальный режим работы источника дежурного напряжения +5 В SB и наличие напряжения +5 В на выходе блока питания.
Управляющий сигнал PS ON вырабатывается системной платой компьютера. Низкий уровень этого сигнала соответствует рабочему режиму системы, высокий — означает, что работа блока питания должна быть остановлена (переход в дежурный режим). С использованием этого сигнала появляется возможность управлять работой блока питания программно с системной платы.
Схема работает следующим образом: если уровень сигнала PS ON соответствует логической единице (высокий), то на инверсном входе компаратора DA4A напряжение будет больше, чем на прямом, U pson > ^эт и на выходе DA4A появится сигнал низкого уровня (UB ых1 = 0), что приведет к появлению сигнала низкого уровня и на выходе компаратора DA4.2, т.к. (/эт > (/вых1, т.е. сигнал PG будет низкого логического уровня (аварийный режим). Аналогично работает схема при снижении напряжения +5 В ниже порогового уровня (U3T > UBx2). При этом на выходе компаратора DA4.2 появится сигнал PG низкого уровня.
Введение в схему интегрирующей цепочки, собранной на конденсаторе С34 и резисторе *61, позволяет осуществить задержку появления высокого уровня сигнала PG при включении компьютера. Элементы С34 и R61 называют еще времязадающими элементами.
Вариантов исполнения схемы формирования сигнала PG может быть много. Чаще всего схему собирают на базе микросхем, представляющих собой сборку операционных усилителей (компараторов) два в одном (LM393) или четыре в одном (LM339).
Импульсный Блок Питания.
Схема содержит малое количество компонентов и хорошо себя зарекомендовала. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания ATX.
На входе стоит NTC термистор ( Negative Temperature Coefficient ) – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef . Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.
Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А.
Конденсаторы на входе берутся из расчета 1мкф на 1 Вт. В данном случае конденсаторы «тянут» нагрузку в 200Вт.
Гасящее сопротивление в цепи питания драйвера мощностью 2Вт. Предпочтение отдано отечественным резисторам типа МЛТ-2.
Драйвер IR2151 – управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600V. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс «D», (IR2153D), то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct .
Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR ( International Rectifier ). Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр.
Справочник по полевым транзисторам фирмы IR на русском языке можно скачать ТУТ .
Внимание!
При монтаже полевых транзисторов на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.
Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Цоколевка как правило, соответствует приведенной на схеме. В схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В).
Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER ( High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки .
Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует злоупотреблять и устанавливать емкость более 10000 мкф .
Рисунок печатной платы в формате LAY.
Практика показала, что в работе полевые транзисторы не сильно нагреваются. Для них достаточно пассивного охлаждения. Полевые транзисторы фирмы IR очень устойчивы к тепловому разрушению и работают вплоть до температуры 150˚ С. Но это не означает, что их следует эксплуатировать в таком критическом режиме.
Для таких случаев потребуется организация активного охлаждения, (установить вентилятор) .
ф ото собранного блока питания.
Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением.
Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании.
Схема не имеет защиты от К.З. в нагрузке, но в целом практичное и простое схематичное решение для повторения.
Конструкция может быть дополнена схемой регулятора тока.
Работы с такими устройствами требуют знания и соблюдения норм техники безопасности при работе с силовыми цепями, имеющими потенциалы опасные для жизни человека.
Psu power что это в компьютере
Все, кто занимался вопросом снижения шума, производимого компьютером, наверняка сталкивались с проблемой модернизации блока питания (БП). И действительно, любой компонент десктопа можно легко оптимизировать: использовать встроенную видеокарту вместо дискретной, установить регуляторы оборотов на корпусные вентиляторы и кулер процессора, поставить резиновые бобышки для снижения вибрации винчестера и так далее.
Но вот с блоком питания всегда возникает много сложностей. Во-первых, вентилятор в БП часто припаян, поэтому поменять его для начинающего пользователя довольно затруднительно — нужны навыки владения паяльником. Выходом может стать покупка тихой модели «кормильца», но такой вариант тоже подойдет не всем. Некоторые корпуса обладают нестандартным блоком питания, который присутствует не во всех магазинах. Но главное, компактные модели имеют вентилятор небольшого диаметра, который должен вращаться с высокой частотой для создания достаточного воздушного потока. Говорить о тихом режиме работы в таком случае не приходится — крохотные вентиляторы не дадут насладиться тишиной
Сравнение традиционного блока питания ATX и компактного аналога. В небольших корпусах можно использовать только блоки питания небольших форматов.
Блок питания формата Flex-ATX. Крохотный вентилятор будет противно свистеть. Иначе охладить компоненты не получится.
Но выход все же есть — это установка внешнего блока питания формата Pico PSU, напоминающего зарядку ноутбука. Такое решение обладает рядом преимуществ. Во-первых, полное отсутствие шума — вентилятор в данном блоке питания отсутствует. Вспомните, как тихо работает зарядка от смартфона или ноутбука.
Блок питания использует
стандартный силовой кабель
Во-вторых, за тепловой режим можно не беспокоиться. Блок питания вынесен за пределы корпуса, поэтому не будет подвергаться воздействию горячих частей компьютера, как прочем и он сам не будет добавлять соседям тепла. Охлаждения за счет окружающего воздуха будет вполне достаточно для нормальной стабильной работы.
Стандартный кирпичик.
Правда, размеры больше, чем у ноутбучного адаптера.
Мощность также выше.
Внешний блок питания состоит из двух частей.
- сам блок питания — «кирпичик», преобразующий напряжение с 220В до 12В. Мощность блока может доходить до 120-150Вт. По большому счету, данный элемент ничем не отличается от адаптера ноутбука, монитора, принтера и т. п.
- внутренняя разводка, позволяющая запитать все необходимые узлы — процессор (4-pin), материнскую плату (24-pin), жесткие диски SATA и Molex (питание IDE винчестера). Разводка имеет минимум разъемов для каждого вида. Чаще всего, такая схема используется в компактных корпусах, содержащих минимум накопителей и устройств. В случае нехватки штекеров всегда можно использовать разветвители.
Разводка для компонентов компьютера.
Есть все самое необходимое
Однако такая схема имеет и недостатки. Главный минус — мощность блока питания ограничена. Отсутствие активного охлаждения и небольшие размеры не позволят запитать прожорливый компьютер с внешней видеокартой или мощным CPU. Поэтому при использовании внешних блоков питания ориентироваться стоит на экономичные системы, в которых суммарная мощность системного блока не превышает 80-100 Ватт. Самый лучший вариант — легкие и экономичные системы на оптимизированных процессорах компании Intel — Celeron 847, 1007U, 1017U, 1037U. Пример такой системы можно посмотреть в статье Собираем экономичный домашний сервер на процессоре платформы Ivy Bridge – Intel Celeron 1007U.
Штекер 24-pin для подключения к материской плате компьютера.
В процессе эксплуатации греется не сильно
На этом недостатки не заканчиваются. В среднем стоимость такого решения будет несколько выше, чем обычный внутренний блок питания ATX. При этом последний будет обладать значительно большей мощностью. Но, уверен, для тех, кто находится в поисках тишины — это не помеха. Данный блок питания (обе составляющие) обошелся мне примерно в 2 тысячи рублей (заказывал из Китая).
Особенно актуально такое решение для небольших материнских плат формата mini-ITX, обладающих встроенным видеоадаптером и пассивным охлаждением процессора. Другими словами, если вы пытаетесь избавиться от вентиляторов в системном блоке, то такой БП вам просто необходим. Он позволит создать отличный компьютер для просмотра фильмов и прослушивания музыки или домашний сервер, который не будет мешать спать по ночам.
Калькулятор мощности БП
Пожалуйста, введите все компоненты системы, которые вы используете или планируете использовать в вашей системе в поля ниже. Для вычисления необходимой мощности блока питания мы используем пиковый расход энергии каждого компонента вашей конфигурации в соответствии с информацией производителя.
Вы можете сохранить конфигурацию и загрузить ее в любое время, если это необходимо.
ИБП с двойным преобразованием
Наиболее совершенные источники – с двойным преобразованием, которые используются в наиболее ответственных случаях (для питания серверов и оборудования, чувствительного к параметрам сетевого напряжения). В источниках бесперебойного питания первых двух типов частота сетевого напряжения на выходе (в тех случаях, когда не работает инвертор) всегда равна частоте сети. Нет никакой возможности на нее повлиять.
В ИБП с двойным преобразованием инвертор работает всегда – независимо от того, есть в сети напряжение или нет. Если оно в сети есть, оно выпрямляется, подзаряжает через зарядное устройство аккумулятор и поступает на инвертор, управляемый контроллером устройства. Инвертор вырабатывает чистую, «синтетическую», синусоиду стабильного напряжения – без помех и выбросов.
Частота ее может отличаться от частоты входного напряжения и определяется исключительно контроллером (точнее, предварительными настройками). Когда напряжение в сети исчезает или выходит за пределы нормы, инвертор переключается на работу от аккумулятора, поддерживая тот же высококачественный сигнал на выходных разъемах.
При этом переключение происходит быстрее, чем в первых двух видах источников. ИБП с двойным преобразованием имеет байпас (bypass, обходную линию), который позволяет питать нагрузку напрямую от электрической сети. Это сделано для того, чтобы подача напряжения на нагрузку не прерывалась при перегрузке или выходе из строя инвертора (который всегда работает).
Если возникают проблемы с инвертором, контроллер переключает ключ, и отфильтрованное сетевое напряжение в нагрузку поступает через байпас.
В заключение отметим, что для удобства работы разработано специализированное программное обеспечение, которое позволяет, в частности, проследить, как менялось входное сетевое напряжение во время работы.
Fan noise and cable convenience
Now that we’ve considered the most important power-related factors, there are a couple of other things to consider when choosing a power supply. These aren’t as vital, but they can affect how pleasant a power supply is to live with throughout your PC’s lifespan.
Fan noise
As we’ve already discussed, power supplies generate heat. That means they require fans to stay cool and run efficiently. You’ll want to give some thought to how quiet you want your PC to run, which will be determined a lot by your environment. If your PC operates in a quiet space, then larger fans that spin more slowly to move the same amount of air will likely result in a quieter PC.
There aren’t any real standards around power supply cooling, and so you’ll need to compare marketing materials for your power supply options. This is one area where in-depth reviews will be particularly helpful, as they tend to measure how loud a power supply is during various levels of operation and so offer some guidance as to how loud you can expect your PC to run.
Cabling
Finally, there are three basic types of power supply cabling. Whether you choose a hard-wired, modular, or hybrid system will determine how clean the inside of your case will be and how much work you’ll need to put in to keep your PC uncluttered and organized.
Hard-wired cabling means that every connector is directly connected to the power supply and so will be present whether needed or not. The advantage – and it’s a small one with modern power supplies – to hard-wired systems is that it’s both simpler and doesn’t impose any additional resistance with extra connectors.
Modular cabling means that each connector can be added in as needed. That makes it easier to keep your case clean and uncluttered, but it also introduces some additional complexity – and price – and some additional resistance thanks to extra physical connections. That’s most likely irrelevant for most users, though.
Hybrid systems have some cables, such as the main power connect, physically connected and the others being optional. A hybrid system can present a good compromise, in that certain cables are required and even if the additional resistance of modular connections is minimal, it’s easy enough to avoid.
