Что такое блок питания.
Блок питания – это устройство, которое используется для создания напряжения, необходимого для работы компьютера, из напряжения домашней электросети. В России блок питания (в дальнейшем просто БП) преобразует переменный электрический ток домашней электрической сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц в заданный постоянный ток. В разных странах стандарты домашней электросети отличаются. В США, к примеру, в дома обычных жителей подаётся переменный ток напряжением 120 В и частотой 60 Гц.
Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.
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.
Чем качественный и надежный блок питания отличается от дешевого?
1. Хороший, качественный и дорогой обеспечивает защиту от непредвиденных скачков напряжения в электросети. В случае, если выйдет из строя сам, он должен «ценой собственной жизни» защитить остальные устройства компьютера.
2. Блок питания должен обеспечить пользователя ПК современной и удобной во всех отношениях системой кабелей. Удобно, когда есть возможность отсоединить от блока каждый кабель питания, освободив тем самым большое количество пространства внутри корпуса для вентиляции и охлаждения системного блока.
3. БП должен иметь хорошую систему охлаждения, должен быть защищён от перегрева и не издавать сильный шум от своего вентилятора.
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.
Что такое PFC
PFC – это система, обеспечивающая автоматическую коррекцию выходной мощности в зависимости от входящих изменений в токе. Очень полезная и необходимая функция, особенно при использовании дорогостоящего оборудования. Также стоит знать, что система PFC делится на два типа: PPFS, APFC.
PPFS – это пассивная система, обычно применяется в более дешевых моделях БП, такая система обладает небольшой способностью сглаживания токов.
APFC – это активная система, уже более дорогая, поскольку она выполнена на отдельной плате, и по сути является еще одним питающим элементом. Такая система может сглаживать большие перепады в токе и обеспечивает стабильную выходную мощность и ток.
Охлаждение
Поскольку БП (особенно игровых компьютеров) является нагруженным элементом, во время своей работы он выделяет большое количество тепла, соответственно необходимы вентиляторы активного охлаждения (кулер), которые будут обдувать внутренности БП. Когда-то давно на БП преимущественно устанавливались вентиляторы диаметром всего лишь 80 мм. По нынешним меркам это просто — «ни о чем». В подавляющем большинстве современных БП стоит кулер диаметром 120–140 мм, что не только способствует более эффективному охлаждению, но и снижает уровень шума. Тут можно провести следующую аналогию: чем больше внешний диаметр, к примеру, колеса, тем с меньшей скоростью его нужно будет вращать для достижения той же самой скорости на автомобиле. Поэтому правильней будет выбрать БП с максимально большим вентилятором из тех вариантов, которые вы заранее для себя присмотрели.
А теперь, предлагаю подытожить все вышесказанное, для лучшего усвоения, так сказать. Итак, что нужно, чтобы правильно выбрать БП:
