Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера

Как выбрать блок питания для ПК

Выбор блока питания при сборке компьютера — не такая уж и сложная задача, как об этом говорят различного рода «специалисты». Но зачастую пользователю бывает трудно определиться с конкретной моделью. Связано это с огромным выбором практически идентичных по своим характеристикам вариантов, но значительно отличающихся по стоимости.

Давайте вместе разбираться в особенностях выбора в общем-то не самого важного компонента, который напрямую на производительность не влияет и поэтому приобретается зачастую «на сдачу».

А о том, из чего состоит блок питания можно почитать здесь.

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.

Энергоэффективность и КПД

КПД определяет соотношение потребляемой мощности БП к реальной выходной его мощности. Для облегчения задачи выбора «правильного» для вас БП существует специальная стандартизация Energy Star. Если я не ошибаюсь, последняя версия этого стандарта 4.0, но насколько я знаю, обновления в этой версии стандарта было довольно давно. В любом случае, сейчас этот стандарт заключается в следующих требованиях и маркировках:

• 80 Plus. В таких БП эффективность составляет не ниже 80%
• 80 Plus Bronze. Самый распространенный тип, эффективность не ниже 82%
• 80 Plus Silver. В этом стандарте КПД составляет не менее 85%
• 80 Plus Gold. В этом типе КПД превышает 87%
• 80 Plus Platinum. Это самые эффективные устройства с КПД не менее 90%

Эта небольшая деталь крайне важна при выборе и на нее точно следует опираться. Конечно, покупать БП без этой сертификации вообще не стоит. А оптимальным решением по цене и эффективности могут стать блоки с маркировкой 80 Plus Bronze. Эти блоки на сегодняшний день являются самими распространенными. К примеру, если вы приобретаете БП с мощностью 800 Вт со стандартом 80 Plus Bronze, его реальная выходная мощность составит 656 Вт.

Рейтинг топ-10 по версии КП

Хороший вариант блока питания от именитого производителя компьютерного «железа». Он сделан так, чтобы эргономично вписаться в любой системный блок, благодаря системе съемных разъемов. Также здесь есть огромное количество проводов, которыми можно запитать все компоненты компьютера, включая такой раритет как Floppy-дисковод. В системе 80 PLUS этот блок питания получил «бронзу».

Характеристики

Это одна из самых аскетичных моделей, которая есть на рынке. За полторы тысячи рублей вы получите БП со скромной мощностью в 350 Вт. Такого будет достаточно для «железа» скромного домашнего компьютера, на котором не запускают ничего серьезнее браузера и офисных программ. У этого блока питания есть одна важная особенность — отсутствие кабеля питания для видеокарты, поэтому он подойдет только сборок со встроенным в процессор графическим процессором.

Характеристики

Надежный блок питания от производителя «железной» периферии для компьютеров. Такой БП подойдет для самых требовательных систем с несколькими видеокартами, работающими в связке. Мощности в 1000Вт хватит с достатком. О высокой производительности девайса говорит его вес — аж 3,5 кг. По системе 80 PLUS этот БП получает «золото». Все съемные кабели устройства производитель для удобства спрятал в оплетку.

Характеристики

«Рабочая лошадка» в списке лучших блоков питания для компьютеров 2022. Некоторых может оттолкнуть слишком «простой» и серый вид устройства, так как сейчас почти все производители красят БП в матовый черный цвет. Те, кому без разницы как выглядит деталь компьютера, которую они не видят, оценят соотношение цены и качества этого блока питания. Честной мощности по линии в 12В в нем останется чуть меньше 500 Вт, чего вполне хватит для начальных игровых систем.

Характеристики

Любопытный блок питания, которому самое место в «офисной» сборке, если владелец собирает бесшумный компьютер. Эта модель БП практически не создает лишнего шума из-за продуманной системы охлаждения. Установив его в ПК с нетребовательным «железом» с пассивным охлаждением и ССД диском вы будете слышать шум, по уровню сравнимый с тихим шепотом. Провода БП аккуратно уложены в оплетку.

Характеристики

Блок питания от известного производителя с забавным для русского человека названием. Начнем с того, что «Урал» заслужил золотую оценку производительности по 80 PLUS. Производитель заявляет, что по линии 12В он выдает честные 648Вт, чего хватит для железа не последней мощности. Все кабели кроме того, что идет к материнской плате можно отстегнуть для удобства. Охлаждает БП полупассивный кулер, который включается в момент сильного нагрева.

Характеристики

Производительный блок питания, который подойдет даже к требовательной игровой системе. Из заявленных «пиратскими» создателями 750 Вт этот БП выдает по полезной линии 12В 744 Вт. Любителям порядка внутри системного блока понравится модульная система разъемов и их плотная обмотка. Кстати, самих разъемов тут много. Например, вы сможете подключить аж 4 дополнительных PCI-E платы и 8 ССД-дисков.

Характеристики

Забавный вариант для любителей модинга компьютеров. Производитель не стал ограничиваться одной лишь мощностью БП и встроил в него систему подсветки. В остальном — блок питания соответствует всем «геймерским» стандартам. Тут есть модульная система подключения, удобные плоские кабели и умное охлаждение, которое включается во время нагрузки.

Характеристики

Форм-фактор ATX, мощность 850 Вт, полупассивная система охлаждения, количество разъемов SATA — 9, PCI-E — 4, «золото» по 80 PLUS.

Продвинутая модель бюджетного блока питания. Сразу стоит отметить, что производит его компания, которая уже давно занимается компьютерной техникой. Также у этой модели есть бронзовый сертификат формата 80 PLUS, что говорит о готовности соответствовать популярным стандартам производительности. Разъемов под платы тут два — хватит на видео и аудио карты.

Характеристики

Форм-фактор ATX, мощность 400 Вт, активная система охлаждения, количество разъемов SATA — 6, PCI-E — 2, «бронза» по 80 PLUS.

Самая производительная модель в нашей подборке лучших блоков питания для компьютеров 2022. Купив такой БП, вы сможете забыть о его замене надолго. По классификации 80 PLUS модель получила «платину». Примечательно, что все разъемы, включая подключение материнской платы здесь съемные, а это значит, что вы сможете организовать пространство внутри системного блока по вашим требованиям. Кабели блока питания покрыты мягкой, но прочной оплеткой.

Характеристики

Форм-фактор ATX, мощность 1200 Вт, полупассивная система охлаждения, количество разъемов SATA — 12, PCI-E — 12, «платина» по 80 PLUS.

Сертификация 80+

При выборе блока питания вы могли заметить, что на многих моделях либо указана в описании товара, либо имеется наклейка на самом БП с указанием непонятных восьмидесяти плюсов. На самом деле, эта наклейка — значок сертификации эффективности БП. Чем выше класс наклейки — тем выше эффективность БП и тем меньше «дополнительной» мощности он отъедает из вашего кошелька каждый месяц в счетах за электричество. Кроме того, наклейка 80 PLUS имеет ещё один приятный бонус. Достигнуть такой эффективности, используя так себе комплектующие внутри не выйдет. То есть это ещё и банальный «сертификат качества» вашего БП.

При покупке нового компьютера, пусть даже в условиях жёсткой экономии, брать блоки питания неизвестного производителя без подобной наклейки даже базового, белого цвета — не стоит. Есть шанс нарваться на дешёвую китайскую поделку, а на чём там внутри сэкономили хитрые оптимизаторы — не известно.

Само собой, мы в Юлмарте стараемся избегать ненадёжных моделей и сомнительных поставщиков, но раз в год, как говорится, и палка стреляет

Что касается экономии — то здесь мы вынуждены вас разочаровать. Чтобы отбилась покупка БП с классом 80+ Platinum или Titanium надо как минимум иметь биткоин-ферму на видеокартах, иначе выхлоп будет минимальным. Если вы не сильно стеснены средствами, стоит обратить внимание на модели с сертификацией выше 80+ Bronze, но не заниматься бессмысленным «улучшайзингом», лишние пару-тройку тысяч в блок питания ради заветных 80+ Platinum лучше потратить на процессор побыстрее, более ёмкий SSD или более мощную видеокарту — в зависимости от ваших потребностей.

Устройство и работа импульсного блока питания

В импульсные блоки питания внедрены другие конструкторские решения, благодаря которым увеличивается частота тока f.

Ниже представлена простая схем одноконтактного БП импульсного типа.

Такой тип устройств является инверторной системой.

Принцип работы БП импульсного типа следующий:

1. На первом этапе переменный ток, поступающий в устройство, выпрямляется;
2. Далее постоянный ток конвертируется в прямоугольные частотные импульсы и скважности.
3. Дальше, в зависимости от конструкции БП (с гальванической развязкой или без нее), прямоугольные импульсы поступают на трансформатор, в первом случае, или на выходной ФНЧ, во втором случае.

Основное отличие импульсных БП от классических:

1. С повышением частоты тока, увеличивается КПД работы трансформатора;
2. Минимальные требования к сечению сердечника и его материалу, последний может быть изготовлен из ферримагнитных материалов;
3. Возможность установки в такие БП трансформаторов небольших размеров с малым весом.
4. Использование отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать выходное напряжение в устройстве, а это влияете на стабильность работы всего ПК.

Отрицательная обратная связь внедряется в устройства по-разному и зависит это от наличия в конструкции БП гальванической развязки.

Если такая развязка присутствует, то применяется способ оптрона, в другом случае используются в качестве связи одна из выходных обмоток трансформатора и резисторный делитель напряжения.

Сигнал обратной связи (СОС) зависит от выходного напряжения, в свою очередь скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от СОС.

Плюсы импульсных блоков питания.

1. Высокий КПД который может достигать 92-98%;
2. Не большой вес и габариты;
3. Высокая надежность работы;
4. Широкий диапазон выходной частоты и напряжения. Это позволяет использовать такие БП в разных странах;
5. Хорошая защита от короткого замыкания;
6. Меньшая стоимость.

1. Устройства такого типа излучают высокочастотные помехи и даже шумоподавления, внедренные производителями, не решают проблему;
2. Плохая ремонтопригодность;
3. Наличие проблемы высоких гармоник (не во всех устройствах).

Надеемся мы помогли вам разобраться что такое блок питания компьютера и как он работает.